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高温电阻炉电炉丝的失效问题

    目前的高温电阻炉均使用电炉丝盘成螺旋状的螺管然后盘绕在炉膛壁上。高温电阻炉的工作温度取决于电炉丝在工作环境中有足够使用寿命的条件下所能耐受的温度在空气中加热时其工作炉温取决于其抗氧化能力其失效方式为:由于电炉丝盘绕时螺距小处散热慢其温度将高于别处加之电阻率随温度升高而升高使该处的单位长度发热量高于别处温差很大此外此处的氧化现象也为之加剧随之电炉丝变细最后电炉丝在炉温波动产生的热应力作用下断裂失效。

    对于在碳氢化合物保护气氛下工作则主要由于碳黑的沉积导致电炉丝圈间打弧导致电炉丝熔断而失效。其次电阻发热体表面渗碳后其开始熔化温度降低也影响在1100℃以上工作时的使用寿命。对于在氧化气氛下工作提高电炉工作温度的方法是研制具有更高抗氧化能力的电热合金。目前已有在1200℃工作的电炉丝。但它不能解决在碳氧化合物保护气氛下工作时碳黑沉积导致起弧失效的问题。

 

解决电炉丝失效问题的思路

    1)加大电炉丝的截面尺寸电炉丝的氧化失效或在渗碳性气氛下表面渗碳导致其开始熔化温度的降低都是表面作用过程。由于在固态下的扩散速度不快因而如果增加电阻发热体的截面尺寸显然可以延长电炉丝的工作寿命提高其工作温度。

    2)降低电炉丝“圈间”电压降加大电炉丝“圈间”距离消除其由碳黑沉积所产生的打弧现象(“圈间”距离可用耐火材料隔离的措施而加大)

    根据以上两点笔者曾设计出一种用厚度为10mmlCr18Ni9不锈钢制出迷宫式电炉丝。用盐浴炉变压器作供电电源的试验性电炉保护气直接使用钢瓶装液化气(主要成分为丙烷)用流量计控制通入炉内的流量以控制其碳势。该高温电阻炉曾在原新疆工学院科研实习厂使用两年主要供学生实习用可以做到保证工件不氧化不脱碳还曾试验在1050℃下工作。2000曾在广东佛山杨戈热处理公司做了一台炉膛尺寸为<600mm×1000mm的高温电阻炉在该厂试用功率仅为50kW在中温加热淬火时一次装炉量近0.5也曾对少量20CrMnTi钢齿轮做过一次1050℃高温渗碳处理。该试验炉型电炉丝结构设计上不够合理未考虑变形问题炉丝由于变形而失效。虽然变形问题完全可以用修改电炉丝结构来解决但此项工作因笔者退休没有继续做下去。

原文《研制高温可控气氛炉的必要性和可行性》徐彰德

 


 



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