工业电阻炉设计手册

 　　工业电阻炉设计手册

　　一 、电阻炉工作原理：

　　电阻炉以电为热源，通过电热元件将电能转化为热能，在炉内对金属进行加热。电阻炉和燃气炉相比，热效率高，热工制度容易控制，劳动条件好，炉体寿命长，适用于要求较严的工件的加热，比如：铸造行业：淬火炉、 退火炉、 正火炉、回火炉等。

　　二、电阻炉分类：

　　1.按传热方式，电阻炉分为辐射式电阻炉和对流式电阻炉。辐射式电阻炉以辐射传热为主，对流传热作用较小;对流式电阻炉以对流传热为主，通常称为空气循环电阻炉，靠热空气进行加热，炉温多低于650。

　　2.按电热产生方式，电阻炉分为直接加热和间接加热两种。

　　直接加热型电阻炉：指电流直接通过被加热的材料，使其本身产生热能。常用于碳质电极的石墨化、难熔金属的致密烧结等。

　　在直接加热电阻炉中，电流直接通过物料，因电热功率集中在物料本身，所以物料加热很快，适用于要求快速加热的工艺，例如锻造坯料的加热。这种电阻炉可以把物料加热到很高的温度，例如碳素材料石墨化电炉，能把物料加热到超过2500度。直接加热电阻炉可作成真空电阻加热炉或通保护气体电阻加热炉，在粉末冶金中，常用于烧结钨、钽、铌等制品。

　　采用这种炉子加热时应注意：为使物料加热均匀，要求物料各部位的导电截面和电导率一致;由于物料自身电阻相当小，为达到所需的电热功率，工作电流相当大，因此送电电极和物料接触要好，以免起电弧烧损物料，而且送电母线的电阻要小，以减少电路损失;在供交流电时，要合理配置短网，以免感抗过大而使功率因数过低。

　　间接加热型电阻炉：是电源接在加热元件或其他导电介质(如熔融金属盐)上，使加热元件或导电介质产生电阻热，通过热的传导、对流、辐射使炉料间接得到加热的电阻炉 [3] 。

　　大部分电阻炉是间接加热电阻炉，其中装有专门用来实现电-热转变的电阻体,称为电热体，由它把热能传给炉中物料。电炉炉壳用钢板制成，炉膛砌衬耐火材料，内放物料。最常用的电热体是“铁铬铝电热体、镍铬电热体、碳化硅棒和二硅化钼棒”。根据需要，炉内气氛可以是普通气氛、保护气氛或真空。一般电源电压220伏或380伏，必要时配置可调节电压的中间变压器。小型炉(<10千瓦)单相供电，大型炉三相供电。对于品种单一、批料量大的物料，宜采用连续式炉加热。炉温低于700度的电阻炉，多数装置鼓风机，以强化炉内传热，保证均匀加热。用于熔化易熔金属(铅、铅铋合金、铝和镁及其合金等)的电阻炉，可做成坩埚炉;或做成有熔池的反射炉，在炉顶上装设电热体。

　　三、电阻炉功率计算：

　　电阻炉的功率是根据电阻炉的热平衡原则确定的，通过热平衡计算，可以比较精确地算。电炉所需的功率应包括：炉子蓄热，工件加热需要热量、工件保温需要的热量、气氛裂解所需的热量，热损失等。其中炉子蓄热由电炉的规格、构造和主要尺寸、炉衬厚度，材料导热系数决定。一般地说，炉子越大，炉子蓄热越大，反之亦然。工件加热需要热量、工件保温需要的热量由炉子的产量、工件的性质和规格尺寸、工作温度、时间决定。炉子的产量越大，功率越大，反之亦然。气氛裂解所需的热量，由气氛的性质决定。热损失的热量，包括进料口部位、落料口部位的散热和其它部位的辐射损失等。炉子功率计算有利用热平衡原则确下的理论计算法、经验计算法。

　　理论计算法，主要参数是产量、温度、升温时间。

　　经验计算法常用三种：根据炉膛容积和工作温度计算功率或根据炉膛内表面积和工作温度计算功率或根据相同品种的炉子产量的类比推算功率。一般计算功率，经一种方法为主，以另一种或二种方法验算并进行修正。功率确定之后，根据电阻炉的分区情况，进行功率分配，选定加热元件的形式，选用材料，计算其参数，包括冷态电阻、电源电压、线径、长度。具体选材料要考虑材料的抗氧化性、抗高温性、抗渗碳性、加工艺性，表面负荷等。带状加热元件承受的表面负荷比丝状加热元件大一点，最高可增加50。

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