熱處理箱式電阻爐

摘要：應用新技術、新材料打破常規(guī)對標準型箱式電阻爐進行技術改造。本文闡述了應用輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定型耐火材料預制爐襯現(xiàn)場成型的筑爐工藝，簡單省時，對爐底板進行了改造。增加了爐子的有效加熱面積，功率變化并不太，使加熱爐適用產(chǎn)品的特殊性，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量的穩(wěn)定性，提高了加熱爐的性能，節(jié)能顯著，使噸鋼生產(chǎn)耗能有較大幅度下降，經(jīng)濟效益可觀。改造老的傳統(tǒng)的熱處理設備也是節(jié)能降耗的重要途境之一。

關鍵詞：節(jié)能降耗、爐溫均勻性、平均單位耗能

1 概述

我國熱處理行業(yè)是機械工業(yè)的耗能大戶，機械制造廠熱處理用電比重占全廠的25～30％，全國熱處理行業(yè)有熱處理爐約12萬臺，其中50％以上用電，每年耗電約為100億KWh。我國熱處理平均單位耗能達700KWh/t，比西方發(fā)達國家的平均耗能高出一倍多。我國“十五”發(fā)展目標到2010年使熱處理平均單位耗能降到500KWh/t，應該說實現(xiàn)這個目標不是輕易能達到的。而降低能耗和提高熱處理產(chǎn)品的質(zhì)量是我們每一位熱處理工作者義不容不得辭的責任。采取高效節(jié)能和提高熱處理產(chǎn)品質(zhì)量，更換淘汰陳舊熱處理設備，應用新型節(jié)能加熱設備是一必然。但有許多企業(yè)又不具備條件，一些特殊工件的熱處理不一定都使用標準型加熱設備，為此，改造原有設備也是一種節(jié)能的重要的途經(jīng)。

2 問題的提出

多年來我廠生產(chǎn)的割草機主要件之一的護刃器梁是一扁鋼制作而成，全長2670mm，需要進行調(diào)質(zhì)，它是一長桿件，經(jīng)井式爐的加熱淬火，而回火采用75KW標準箱式爐，而該爐的有效加熱長度為1800mm。在裝爐時將其件采用交叉對角裝爐，這也只是免強關上爐門，但還是使爐后墻時常要進行維修，更主要的是生產(chǎn)效率低，平均單位耗能高。為此提出改造箱式爐，加長該爐的有效加熱長度，并做到盡可能不再增大裝機容量，以提高該爐的適用性。

箱式電阻爐 熱處理車間

3 技術改造方案

1)使有效加熱長度1800mm，改為2200mm，需在爐后側(cè)加長400 mm。

2)由于我廠熱處理沒有太大的件，采用標準型爐，其高度沒有發(fā)揮作用，能否降低高度，而爐子的總功率盡可能變化不要太大。

3)爐襯采用輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定型耐火材料預制構件，爐前成形施工的筑爐工藝。

4)由于改變了爐體形狀與結(jié)構，為此重新布置加熱元件。

5)改變現(xiàn)有爐底板結(jié)構形狀。

6)控溫點仍為一點，即一個加熱區(qū)，但測溫點位置有所變動。

4 實施步驟與分析

1)首先進行核算，如果在原爐的結(jié)構上后側(cè)直接加長400mm其它不變的話，總功率至少要增加到90KW～95KW，這樣熱處理能耗不但沒降下來反而增加了，此方案不可取?？紤]把加熱室高度降低。加熱元件的分布由原來兩側(cè)墻的8排改為6排，高度可降低160mm，爐頂拱形由原來的R1150mm改為R800mm，加熱容積由原來的1.71m3改為1.72m3，雖然容積變化，因加長爐體，爐底加熱面積增加了0.44m2為保障爐溫均勻性，適當增加了功率，尤以爐底功率應增加才能改善箱式電阻爐均溫熱工性能。

加長了加熱室，并將高度降低以確保熱處理工藝施工。若按常規(guī)布置，特別是爐底難度較大，大功率設備布電平衡問題也是較重要的問題，通過計算調(diào)整電熱元件為爐底三組，共9排，即14KW×3=42KW，爐兩側(cè)為三組，每側(cè)6排，即13KW×2＋6.5KW×2=26KW＋13KW=39KW，接電為雙星接法如圖1。這樣爐子的結(jié)構也隨之改變了，確定結(jié)構如圖2。

2)根據(jù)井式爐技術改造的經(jīng)驗，采用輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定形耐火材料預制構件，現(xiàn)場成形筑爐工藝提高筑爐氣密性，確保爐溫的均勻、節(jié)能?？梢圆挥媚突鸫u的標準尺寸，在砌筑時更改某個尺寸受到磚形的限制，而不定形硅酸鋁纖維就可以任意設定各個尺寸，非常有利技術改造。改造此爐加熱室高度降低了160mm，爐頂改為．R800mm，不受任何限制。 通過使用證實，以輕質(zhì)硅酸鋁纖維基不定形耐火材料有上述優(yōu)點，更主要的有如下特點：

①由于硅酸鋁纖維導熱系數(shù)小，故有良好的絕熱保溫性能，達到環(huán)保、節(jié)能的良好效果。

②升溫速度快，溫度控制精確、均勻、平穩(wěn)，熱效率高，可確保產(chǎn)品質(zhì)量的技術參數(shù)。

③筑爐易于操作，周期短，只要把預制構件按各部位擺放到位即可。此臺箱式爐只用了4天就把爐子改造安裝完畢了，烘爐用了5天，總計不到10天。如果用磚砌筑至少需要10天以上，加上烘爐5～7天，總計要超過半個月，對生產(chǎn)用爐顯然是不允許的，而采用新的材料與筑爐工藝對生產(chǎn)影響不太。

④長的使用壽命，無故障運行期長。適用型廣，我廠改造的井式爐與箱式爐已先后運行了5年與3年仍在正常使用，在這期間沒有進行過任何維修。

3)以往箱式爐在裝工件時無論怎樣小心注意都很難避免不碰上兩側(cè)下面兩排爐絲，一次碰上一般就會把托絲磚碰壞一塊或幾塊，甚至遇到難裝的工件裝一爐就碰壞幾處，如來不及維修或采以一些臨時措施來維持生產(chǎn)，但也經(jīng)常難免出現(xiàn)上下爐絲短路造成停產(chǎn)維修，這樣帶來很大不便與造成一定的經(jīng)濟損失，為此，在此次技術改造時特意將爐底板兩側(cè)與后側(cè)加高了150mm的邊沿，而且兩側(cè)加高的沿上有Φ90mm的10個均布的孔，以保證兩側(cè)下面的電熱元件的熱量充分地散發(fā)出來，這樣即完成保護爐子下兩排爐絲與托絲磚又不失電熱元件的應有作用。經(jīng)改造的爐子已運行了3年多，證實此舉減少了爐子維修頻次，徹底解決了因裝工件造成碰壞下側(cè)托板磚與爐絲問題，又提高了爐子的完整性與工藝性能。

5 使用效果小結(jié)

1)通過多年的使用與測試，改造后的箱式爐總功率為81KW

2)升溫快，保溫性能好，在烘爐狀態(tài)達到950℃一小時測爐兩側(cè)墻爐殼溫度是47℃，低于我國規(guī)定的50℃。

3)、生產(chǎn)實際測試：本廠產(chǎn)品，A座位支板；增加20件，生產(chǎn)率提高50％；B彈簧，增加40件，生產(chǎn)率提高90％；C護刀器梁增加10～12件，生產(chǎn)率提高60％多。

4)、改造了爐底板結(jié)構，三年多沒有進行過爐襯維修，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約維修費用，增加顯著的經(jīng)濟效益。

5)、采用硅酸鋁纖維基預制件與新工藝，提高了工效，提高了加熱爐熱效率，提高了爐溫均勻性，提高了熱處理工件的質(zhì)量。

6)、采用新材料、新工藝改造箱式爐節(jié)能降耗顯著，節(jié)電率在30％以上。

7)、以上述提到的兩種典型工件計算單位耗能：

A護刃器梁改造：1840.2KWh/t,改造后：1362.8KWh/t，下降了477.4KWh/t；

B座位支板：改造前：806.5KWh/t，改造后：526.2KWh/t，下降了280.3KWh/t，平均單位耗能為1323KWh/t，改造后944.5KWh/t，下降了378.9KWh/t?？梢娦Ч敲黠@的。

綜上所述：應用新材料、新技術、新工藝改造老的傳統(tǒng)的熱處理設備也是一種提高工效，節(jié)能降耗，增加經(jīng)濟效益的重要途徑。