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箱式熱處理爐的加熱系統(tǒng)是怎樣工作的

時(shí)間:2025/6/30閱讀:111
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箱式熱處理爐的加熱系統(tǒng)是怎樣工作的箱式熱處理爐的加熱系統(tǒng)通過(guò)電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能,實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的均勻加熱。當(dāng)爐體密封后,控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)程序啟動(dòng)加熱階段,電熱絲或硅碳棒在電流作用下迅速升溫,熱量通過(guò)輻射和對(duì)流傳遞至爐膛內(nèi)部。

為保障溫度均勻性,爐膛內(nèi)通常設(shè)有循環(huán)風(fēng)機(jī)或?qū)Я餮b置,強(qiáng)制熱空氣流動(dòng),避免局部過(guò)熱。同時(shí),爐壁采用多層耐火纖維或陶瓷材料,減少熱損失并提高能效。溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)狀態(tài),將數(shù)據(jù)反饋至PLC控制系統(tǒng),動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)功率輸出,確保溫度曲線(xiàn)與工藝要求一致。

在高溫階段,部分爐型會(huì)引入保護(hù)氣體(如氮?dú)饣驓鍤猓?,防止工件氧化。加熱完成后,系統(tǒng)可自動(dòng)轉(zhuǎn)入保溫或緩冷程序,通過(guò)風(fēng)冷或水冷裝置實(shí)現(xiàn)可控降溫。整個(gè)過(guò)程中,安全聯(lián)鎖裝置會(huì)監(jiān)測(cè)爐門(mén)狀態(tài)、氣體壓力等參數(shù),確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行。

箱式熱處理爐的加熱系統(tǒng)通過(guò)特定加熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能,為熱處理過(guò)程提供熱量,不同加熱元件工作原理和方式存在差異,以 1700 度程序控溫硅碳棒加熱箱式高溫爐為例,其加熱系統(tǒng)的工作流程如下:


  1. 加熱元件發(fā)熱:該高溫爐選用等直徑硅碳棒作為核心加熱元件。硅碳棒是一種以高純度綠色六方碳化硅為主要原料,經(jīng)高溫再結(jié)晶制成的非金屬電熱元件,其工作原理基于焦耳定律,當(dāng)電流通過(guò)硅碳棒時(shí),由于硅碳棒自身具有一定電阻,根據(jù)公式 Q=I2Rt(其中 Q 為熱量,I 為電流,R 為電阻,t 為時(shí)間),電流做功產(chǎn)生熱量,使硅碳棒溫度升高并向外輻射熱能。在 1700℃高溫下,硅碳棒仍能保持良好的抗氧化性與熱穩(wěn)定性,電阻溫度系數(shù)小,發(fā)熱均勻性?xún)?yōu)異,可穩(wěn)定為爐膛提供熱量 。

  2. 加熱布局與熱量傳遞:硅碳棒呈 “U" 型對(duì)稱(chēng)布置于爐膛兩側(cè)及頂部,這種布局方式能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)爐膛內(nèi)的加熱。在工作時(shí),硅碳棒產(chǎn)生的熱量以輻射傳熱為主,同時(shí)伴有部分對(duì)流傳熱。熱輻射能夠直接將熱量傳遞給爐膛內(nèi)的工件和耐火材料,而對(duì)流傳熱則通過(guò)爐內(nèi)空氣的流動(dòng),進(jìn)一步促進(jìn)熱量的均勻分布。此外,爐膛內(nèi)配備的高精度分流器,可精準(zhǔn)調(diào)節(jié)各區(qū)域硅碳棒的加熱功率,確保爐內(nèi)溫度均勻性誤差≤±5℃(爐膛有效工作區(qū)域),使工件在熱處理過(guò)程中受熱均勻,保證熱處理效果的一致性。

  3. 與控溫系統(tǒng)協(xié)同工作:加熱系統(tǒng)與智能程序控溫系統(tǒng)緊密配合。工業(yè)級(jí) PLC 控制系統(tǒng)可預(yù)設(shè)升溫速率(0 - 20℃/min 可調(diào))、保溫時(shí)間、降溫策略等參數(shù),并通過(guò)內(nèi)置的自適應(yīng)模糊 PID 算法,結(jié)合多組 B 型熱電偶對(duì)爐膛內(nèi)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)熱電偶檢測(cè)到溫度與設(shè)定值存在偏差時(shí),控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)算法計(jì)算結(jié)果,自動(dòng)調(diào)整通過(guò)硅碳棒的電流大小,從而調(diào)節(jié)硅碳棒的發(fā)熱功率。例如,當(dāng)溫度低于設(shè)定值時(shí),控制系統(tǒng)會(huì)增大電流,使硅碳棒產(chǎn)生更多熱量,加快升溫速度;反之,當(dāng)溫度高于設(shè)定值時(shí),則減小電流,降低發(fā)熱功率,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的精準(zhǔn)控制,確保熱處理工藝按照預(yù)設(shè)的溫度曲線(xiàn)進(jìn)行。


現(xiàn)代箱式爐還配備數(shù)據(jù)記錄功能,可追溯加熱曲線(xiàn),為工藝優(yōu)化提供依據(jù)。這種智能化的溫控方式,使其廣泛應(yīng)用于金屬淬火、退火及陶瓷燒結(jié)等領(lǐng)域。
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