延長電阻爐輻射管的使用壽命

劉 剛

(上海大學，上海 200072)

1.背景

公司主要生產乘用車軸頸類零件，日產量超過10 000只。公司熱處理車間現用的連續式網帶爐為間接加熱電阻爐，適用于品種單一、批料量大的物料。

電阻爐與火焰爐相比，熱效率較高，可達50%～80%，熱工制度容易控制，勞動條件好，爐體壽命長，適用于要求較嚴的工件加熱，但電耗高。按電熱產生方式，電阻爐分為直接加熱和間接加熱兩種。電阻爐中裝有電阻體，即輻射管，可將熱能傳遞給爐中物料，并裝置鼓風機以確保加熱均勻。輻射管使用壽命較短，進口管可用1年，而國產管僅能使用半年左右，而且更換輻射管至少耗時72h，影響生產。如何提高輻射管使用壽命，成為迫在眉睫的問題。

2.工作原理

電熱輻射管是把電熱元件封閉在保護套內，通電加熱后，由套管間接地把熱量輻射給爐襯和被加熱工件。輻射管的加熱適用于通有保護氣氛的和有腐蝕性氣氛的爐子，如連續爐、滾筒爐、井式爐等。

電熱輻射管優點如下：

(1)可以保證爐內氣氛的可控性；

(2)溫控、安裝和維修較方便，易于密封；

(3)爐內無馬弗罐，擴大了爐膛容積，生產能力高；

(4)加熱能力強，效率高；

(5)節約了耐熱鋼材。

3.缺陷分析

輻射管的損壞，大部分是因保護套毀壞，少量是因電熱元件損壞。通過觀查，發現保護套損壞首先是有金屬熔化，常用電熱元件金屬的熔點是1 450～1 550℃，只有超過這個溫度才有可能熔化。分析認為電壓波動是超溫的元兇。因此降低電壓，可避免保護套燒壞、擊穿現象，從而提高輻射管的使用壽命。

4.改進方案

由于電熱輻射管的電阻太小，所以在爐子和電力網之間配備一臺電阻爐變壓器，可降低和調節電爐的輸入電壓，可延長輻射管的使用壽命的功能。

工業電爐變壓器可分為3類：電阻爐變壓器、電弧爐變壓器和感應爐變壓器。此次選用的電阻爐變壓器適用于機械零件加熱爐。根據網帶爐的工作原理，公司對該條生產線分步進行了改造。

(1)在“Ⅰ區”加裝變壓器，每個電熱輻射管端電壓由原來的110V降至50～55V。其他3個區域暫時不安裝變壓器，以對比驗證措施有效性。

(2)經1年多的實踐及數據跟蹤，效果比較明顯，所以逐步推廣使用，整體改制如圖1所示。

圖1

實踐證明，采用低電壓可以減少電熱元件氧化程度，同時加熱元件被腐蝕的速度也可以大大降低；電阻爐4個加熱區變壓器Y-Y型接線法詳見圖2、3、4。

5.經濟分析

公司對連續爐的輻射管使用、更換情況進行跟蹤。選取“Ⅰ區(降壓)”與“Ⅱ區(未降壓)”的輻射管各10根，對其1年使用情況進行統計。

結果表明，輻射管的平均壽命由原來的5.7個月提高到9.7個月，整體提高使用壽命70%，節約了生產成本，提高

圖2

圖3

圖4

了生產效率。此改造方案應進一步推廣使用。