锆、钛管新型半连续真空退火炉

Dream

锆管是用于尖端技术工程的稀贵金属材料，技术性能要求高，管件表面不能有氧化现象和整根管件性能偏差要求很严。故对退火炉的炉温均匀性和真空度要求很高。炉温均匀度要求达到±3℃，冷态极限真空度为7×10－3Pa，工作真空度为1.5×10－2Pa，压升率＜6.7Pa／h。1　方案的比较和确定
　　该炉除了炉温均匀性和真空度要求达到规定值之外，还必须满足：
　　（1）锆、钛管退火的冷却速度有两种：即缓慢冷却和较快冷速冷却。因此该炉在设计时必须考虑退火工件在真空室内退火后能缓慢冷却和又能有一定冷速的较快冷却。
　　（2）鉴于产量的要求，该炉应能连续或半连续生产。
　　通过对内热式真空炉和外热式真空炉各自优缺点的分析和比较，认为外热式真空炉虽然受到使用温度的限制，但其制造容易，操作方便，造价便宜，加之近年来高温热强钢的开发，故在使用温度不超过900℃的情况下，这种炉型在真空退火方面应用较多。同时外热式真空炉的炉胆不像内热式真空炉有电极、传动轴等外部接管，所以容易产生漏气的地方少，密封性比内热式炉好，真空度和压升率有保证。此外，采用圆形炉胆，温度分布均匀，能保证锆管退火后性能要求。
　　因此，对于锆管等退火质量要求较高的细长工件更适用外热式真空炉这种炉型。与内热式真 空炉相比造价还可降低一半左右，为此我们选用了外热式炉型。
　　在炉型确定之后，我们研究了冷却速度问题。①慢冷问题比较容易解决，只要炉胆随加热炉 一起冷却即可；②对于快速冷却问题，我们研究了两种办法，一是往炉胆内充入中性气体，使工件快冷。但是钛合金在500～600℃时极易吸收H2和N2等气体，从而使性 能变坏。用氩气虽然对性能无影响，但价格很贵，增加生产成本，尽量不用。另一种办法是把炉胆退出加热炉进行空冷或送入冷却室强制快冷。经过对空冷和冷却室强制冷却后，炉胆内的 试样分别进行性能测试比较，结果两者均能达到工艺要求指标。因此我们确定了炉胆退出加 热炉空冷这一办法。
　　对于连续生产问题，我们对贯通式三室真空退火炉和多炉胆轮流加热这两种炉型进行比较， 据用户反映，贯通式三室 真空退火炉由于高温工件通过真空阀门时橡胶密封圈受高温影响而使用寿命难以保证，同时三室真空炉由于真空室容积的增加而要加大真空机组容量或数量，使设备造价增加。故没有采用这种形式。其次，研究了多炉胆移动方式和井式两种形式，这两种方式都是移动炉胆进出加热炉内，它们共同存在着移动时庞大的真空机组难以快速连接和拆卸。同时，用井式还要有高大的厂房才能从炉中吊出7m长的炉胆，增加 土建费用。
　　综上所述，确定采用卧式悬臂双炉胆，移动式电阻炉轮流加热两只炉胆，半连续生产的方案 ，如图1所示。

图1　新型半连续真空退火炉示意图
1.左支架及传送机构　2.左炉胆真空接管
3.电阻炉移动牵引机构　4.左真空炉胆　5.倾倒式支承架
6.移动式电阻炉　7.右真空炉胆　8.右炉胆真空接管
9.料车　10.右车架及传送机
2　主要技术参数
　　①真空炉胆有效尺寸φ500mm×6000mm；②功率：电阻炉加热功率180kW，扩散泵加热功率12kW，增压泵加热功率5.7kW，动力功率 6.7kW；③电源：电阻炉电热体为单相，220V；扩散泵增压泵为3相，380V；电动机为3相，380V；④额定温度800℃；⑤炉温均匀度±3℃； ⑥控温区数为6区；⑦空炉冷态极限真空度7×10－3Pa；⑧工作真空度1.5×10－2Pa；⑨压升率＜6.5Pa／h；⑩一次最大装炉量～700kg；o11.gif (73 bytes)冷却水耗量～15m3／h；o12.gif (74 bytes)压缩空气耗量0.2m3／min；o13.gif (73 bytes)质量21300kg；o14.gif (74 bytes)外形尺寸：37740mm×5000mm ×4100mm。3　组件结构特征
3.1　移动式电阻炉
　　（1）采用卧式与炉胆同心圆形炉膛，使电热体分布均匀，炉胆能 在纵向径向都均匀受热，确保±3℃的炉温均匀度。同时由于圆形结构散热面积小，热损较小，提高了热效率，节约能源。
　　（2）采用大块扇形砖砌筑炉衬，(如图2)，减少灰缝，保 证炉衬结构强度，耐火层用轻质高强度耐火粘土砖。保温层用膨胀珍珠岩保温砖，使整个炉衬重量轻 ，蓄热小，升温快，节约电耗。

图2　炉衬图
1.炉壳　2.石棉板　3.保温砖　4.轻质高强度耐火粘土砖
　　（3）电热元件用Cr20Ni80镍铬合金电阻带绕制成“之”形波状，如图3所示 。电阻带平面面向炉胆外表面，使电阻带的辐射面更有效地辐射到被加热物体上，提高了热能的利用率。同时采用六区控温，使纵向炉温均匀性也达到规定要求。

图3　电热体结构图
　　（4）设计了新型的电动弹性密封炉门，保证良好的密封性。
　　（5）电阻炉可在路轨上左右往复行走，行走速度由调频器控制，在行走到接近停位时能自动减速，对准位置，平稳准确地定位。
3.2　真空炉胆
　　真空炉胆分左右各一只，有效尺寸为φ500mm×6000mm，用厚度为12mm的Cr25Ni20Si2热强钢板焊接而成。内表面进行机械抛光。炉胆呈卧式悬臂状固定在抽真空接管上，并由支承托架支撑其悬臂部分。
3.3　跌倒式支承托架
　　跌倒式支承托架是支承炉胆悬臂部分重量的。当电阻炉从左炉胆驶往右炉胆时，右炉胆在进 入炉膛后支承托架就一个接一个地自动倒下，使电阻炉通过，而左电炉胆的支承托架
同时一个接一个地自动立起，保证炉胆不受弯曲。
3.4　装料小车及车台
　　装料小车承担退火工件进出真空炉胆的输送任务。小车在车台上可往复行走。小车由1Cr 8Ni9Ti不锈钢制成。并装有3支热电偶，以测量炉胆内退火工件的实际温度。
3.5　真空系统
　　本炉配备两套JK630高真空机组，每只炉胆一套真空机组。机组由一台K630T油扩散泵、一台Z-300油增压泵、两台2X-70旋片式机械泵及气动高真空挡板阀门等组成，如图4所示。机组通过阀门的变换可实行多种抽真空通路，每个阶段都有最大的抽速，使设备始终保持良好的真空状态。

图4　真空系统图
1.放气阀　2.电阻规管　3.电离规管
4.泵油烟气捕集器　5、6、7、8.高真空气动挡板阀
9.电离规管　10.气动蝶阀　11.油扩散泵
12.油增压泵　13.电磁阀　14 .机械泵
3.6　冷却水装置
　　冷却水装置提供真空炉胆、真空机组等各受热部件的冷却水。由总水管、各路冷却水管阀门、回水箱、水管、电接点压力表及断水报警器等组成。各路冷却水阀门可分别调节各冷却水路的进水量，电接点压力表可以测量总供水压力及水压低于规定值时进行报警。每一回水管路上设计了一种小型断水报警器，确保各部位正常工作。
3.7　电气控制
　　电气控制包括电阻炉温度和电气控制，左右抽真空系统控制，模拟屏、左右装料小车、电机 、电磁阀、行程开关等外部执行机构系统控制。
　　温度控制采用双向晶闸管作为无触点开关，调功器触发控制加热元件。炉温的测量和控制选 用智能型的欧陆表调节仪，通过PID参数调节达到最佳控温效果。炉胆内的测温采用大华-千野AL系列多量程混合式记录仪，可实行6点温度显示和数字打印记录。
　　电阻炉的行走由调频器通过PC自动控制变速进行。
　　真空系统的控制和真空度的测量，是通过继电器控制各个电磁阀自动起动和切换各级真空泵 的工作，并由ZDF－1型智能化电阻热阴极真空计通过电阻规和电离规自动切换在105～10－6Pa压强范围自动测量和控制。数据输出具备乇、帕、毫巴3种国际通用 单位显示真空度，并具有日历和实时时钟按国际通讯时序接打印机记录各时的真空度。
　　整个工作设有手动操纵和PC自动程序控制。为防止误操作，各路电器都实施联锁装置，动作的可靠性和稳定性好。
4　结语
　　该炉经调试后各项性能均达到技术要求，在1997年由用户组织国内外专家验收合格。该炉不仅适用于锆、钛管材半连续真空退火，对其它金属管材同样适用。

薛飞

不错   你厉害   我们公司就是你说的这个真空炉15米的

封神之北京火者

谁家的设备啊  能否介绍下厂家

faltfish

这个炉子据我所知，世界上能做的有三家，不过不能在这里说，免得做免费广告。