加热炉复习

一、名词解释1.耐火材料的耐火度：耐火材料抵抗高温作用的性能，用材料受热后软化到一定程度的温度来表征。2.耐火材料的荷重软化点：指在一定压力（196kPa,轻质材料为98kPa）条件下，以一定的升温速度加热，测出样品开始变形的温度和压缩变形达4%或40%的温度。3.耐火材料的热震稳定性：表示材料抵抗温度急剧变化而不被破坏的性能。4.碳化硅棒的老化：在高温空气及含有二氧化碳气氛中使用时，硅碳棒会发生氧化，主要表现为电阻增加，在使用60-80小时后，其电阻增加15%-20%，以后逐渐缓慢的现象。5.碳势：碳势是气氛的热力学特性，它表示气氛的一种平衡能力。气氛在热处理加热温度下，气氛的气相中提供的活性炭原子与钢表面奥氏体中的含碳量相平衡的能力。6.碳势控制：通过控制渗碳气氛的碳势就可以控制渗碳过程，在工件表层获得一定的表面含碳量和碳的浓度分布，从而获得良好的渗碳层和稳定的渗碳质量。7.综合传热：在加热过程中，对流换热、辐射换热和传导传热同时作用的传热现象。8.热流密度（或热流通量）：单位时间内通过单位传热面积所传递的热量。9．保温材料：用以减少炉墙向外散热和减少炉墙的蓄热量，在耐火层外砌筑或者填充的一层，具有导热率小，体积密度小，体积比热容小，并具有一定的耐高温性能的材料。10.角度系数：多个材料或材料的多个平面之间发生辐射换热时，由第一个表面辐射出的热量（或反射出的，或是2者之和）中有多大份数直接投射到第二个表面，这个份数叫做第一个表面对第二个表面的角度系数，并用Φ12表示。Φ12=Q12/E1F111.功率储备系数：Pt（t是下脚标）=KPs（s是下脚标）其中，K是功率储备系数。对于间歇式周期作业炉K一般取1.3~1.5，对于连续作业炉K一般取1.2~1.312.可控气氛：加热金属时，为了保护金属表面和调节金属表面化学成分而使用的成分可以控制的气体。13.吸热式气氛：将原料气（液化石油气或天然气）与空气按原子碳、氧比为1混合，送入装有由外部供热的反应罐内进行催化反应，即制得吸热性气氛。14.放热式气氛：在燃烧空气系数小于1的条件下，原料气与空气进行不完全燃烧，其燃烧产物经冷却除水便制得放热性气氛。二、简答题1，简述电阻炉功率分布的基本原则。答：a.对于小型电阻炉及炉膛长度不超过1m的箱式炉，可将功率分配均匀分配在炉侧壁和炉底。对于大型箱式电阻炉中，可采用分区布置的方法，在散热大的区段把功率适当加大，再散热小的区段，降功率适当的减小。在分配炉功率时，还应考虑到炉膛内表面的单位负荷。一般中温箱式炉不能超过35kw/m2,否则会缩短加热炉的寿命。但为了保证炉子的升温速度，为此也不能小于15kw/m2.。b.连续式电阻炉的功率分配主要根据不同工艺区段的工件的吸热量和加热炉热损失来确定。在加热区工件吸收热量最大，功率分配应当最多。在均热区工件吸热明显降低，功率分配要适当减小。在保温区主要热损失为炉衬的散热，工件基本不吸热，所以功率分配最少。2.常用电热元件有哪些？其特点如何？答：a.丝状电热元件：可绕成螺旋形，直径较大时，也可做成波纹型。电热体使用温度越高，其构造应越坚固，以免高温变形。b.带状电热元件：多加工成波纹形进行安装。3.简述现代加热技术和设备的发展方向。答：1.加热炉的节能技术始终是加热炉设计、制造和使用过程关注的焦点问题。为降低加热炉的能耗，在加热炉设计和制造上进行了许多优化：a,优化炉衬结构，为提高炉内温度均匀性减少炉衬散热损失。b,强化炉内传热，可以有效地缩短工件在炉内的升温温度。C.采用节能材料.2.加热炉炉型的多样性和专用性是目前加热炉应用的主要趋势。3.传统加热技术的进一步完善促进了加热炉的更新换代，新加热技术的开发使新型高效加热炉的出现成为可能，如红外加热技术、激光加热技术等。4.新材料的研制、开发和生产以及传统材料性能进一步提升的需要，使的加热炉与工艺技术的关系更加密切。5.炉用新型材料的研制和应用促使了加热炉的性能提升。6.随着科技进步和工业发展，加热炉设计和加工技术不断得到提高。4.简述耐火纤维的性能特点：答：是一种新型保温耐火材料，重量轻，耐高温，导热系数低，比热容小，蓄热少，耐热冲击，是一种柔性材料，被广泛用加工成加热炉炉衬，并具有很好的节能效果，使用温度高，节能效果极佳，富有弹性、柔性，能抗热冲击和振动，具有良好的耐热震性能，具有良好的化学稳定性，除强酸强碱一般酸碱均不侵蚀。对熔融金属不润湿可用于这些金属的冶炼。但要注意高温晶化与再结晶问题，热载荷下耐火纤维的收缩，可控气氛中氢气吸入导致耐火纤维热导率增加，抗风冲刷能力，黏结问题。5.强化炉内对流换热的途径有哪些？答：强化炉内对流换热最有效的办法是提高炉内气体流速，对电阻炉和燃料炉可采取不同的措施。1）电阻炉加设风扇使炉内气氛强烈循环，从而提高了对流换热系数，提高加热速度和气氛均匀性；2）燃料炉可利用调温高速烧嘴，喷出的高速气流加速循环。3）提高炉温（或炉气温度），但受工艺限制。6.热处理电阻炉的优缺点及常用炉型。答1．电阻炉的优缺点：1）温度可以控制在规定范围，这是燃料炉难以做到的。对于箱式炉，顶上也可以加电热元件。2）箱式炉炉温均匀（相对于燃料炉）3）热效率高30～40％70～80％4）便于采用控制气氛，避免工件氧化脱碳5）结构紧凑，占地面积小。它的缺点是：耗电量大，升温速度慢2．电阻炉的分类按热量产生的方法不同可分为：直接加热——高、中频电炉；箱式炉间接加热按照作业形式不同可以分为：周期作业炉——小批量生产用；连续作业炉——大批量生产用7.简述热处理炉炉型选择的基本原则：a.加热炉的用途：进行定性材料和工艺的产品零件的生产，选用较成熟的炉型（以保持正常生产和产品质量的稳定性）；对进行新材料的研制和材料及工艺的开发中试，多采用现有可用炉型。b.材料及产品属性：对不同类型材料，产品的属性和生产要求不同，采用加热炉的炉型不同c.工艺特点和工艺要求：综合分析不同工艺过程及其优劣性来选用炉型。d.生产条件：根据生产车间的现场条件，与其他车间或设备的配套条件，工厂所处地区的资源和能源条件，选取炉型。8.炉衬材料的选择原则：a.对耐火材料：其使用温度要比耐火度低得多；要有足够的高温结构强度；有耐急冷急热性；高温稳定性；高温化学稳定性；致密性；导电性。b.对保温材料：热导率小，体积密度小，体积比热容小，并具有一定的耐高温性能。9.电热元件材料的性能要求有哪些：a.最高使用温度应高于炉膛最高使用温度，有优良的耐热性，足够的高温强度b.电阻温度系数应较小c.热膨胀系数越小越好d.实际表面负荷一定要小于表面允许负荷e.高温强度足够使材料在高温下支撑自身重量，使其具有一定的尺寸和结构稳定性f.根据工作介质的特点来选择合适的电热合金材料，提高抗环境腐蚀性能g.良好的加工性能10.常用的碳势测量方法有哪些？答：目前常用的传感器有露点仪、红外气体分析仪、氧探头和电阻法碳势测量仪。红外仪作为传感器的一个主要缺点是滞后较大，因而安装时，在保证仪器使用环境条件的前提下，应尽可能缩短气路长度，并注意保持气路畅通，减少气路阻力；氧探头是一种专门检测高温氧气含量的装置，使用时直接插入炉膛；电阻法就是将细铁丝直接置于渗碳气氛中，在渗碳温度一定时，通过测量铁丝的电阻值来得到气氛碳势值。11.怎样强化高温炉炉内辐射换热和减小辐射热损失答：提高炉温，增大工件表面黑度和工件的受热面积，在电热元件表面涂覆高黑度涂料。1.增大电热元件黑度，使Cr增加，从而强化了炉膛内辐射换热；2.增大炉膛高度，使Φ12减小，从而减弱了炉膛内的辐射换热；3.增大马弗黑度，也可强化辐射换热；4.增大工件的有效加热面积12.炉气运动过程中，能量损失有几种形式，试分析产生的原因。答：1)摩擦能量损失：炉气在管道内流动时，因气流与管壁和炉气分子间的摩擦力而产生的能量损失。2）局部能量损失：由局部阻力引起的能量损失，即由于管路突然转向，或截面变化而局部改变了气流运动方向或速度大小，从而引起了炉气内各质点间的相互冲击和形成漩涡而造成的该局部区域的能量损失。