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CN117327873A - 用于带钢热处理炉的电加热装置 - Google Patents

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CN117327873A
CN117327873A CN202311222807.5A CN202311222807A CN117327873A CN 117327873 A CN117327873 A CN 117327873A CN 202311222807 A CN202311222807 A CN 202311222807A CN 117327873 A CN117327873 A CN 117327873A
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CN
China
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heat treatment
treatment furnace
electric heating
radiant tube
graphite
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CN202311222807.5A
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武斌
秦凤华
潘莉
高阳
余江游
曾正
胡典石
刘军
李飞
曾伟龙
周圣亮
李明明
徐家强
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Wisdri Wuhan Thermal Industry Co ltd
Original Assignee
Wisdri Wuhan Thermal Industry Co ltd
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    • C21D1/34—Methods of heating
    • C21D1/40—Direct resistance heating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
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Abstract

本发明提出一种用于带钢热处理炉的电加热装置，包括电加热辐射管机构和气氛保护罩机构，电加热辐射管机构水平悬置于带钢热处理炉内，一端固定于穿设于带钢热处理炉的一侧炉壁上，端头外露于带钢热处理炉，另一端伸入带钢热处理炉内，气氛保护罩机构外罩于电加热辐射管机构与带钢热处理炉相连的一端端头，与带钢热处理炉的炉壁连接固定，本发明能够降低电加热设备的成本，温控精度高，节能效果好，使用寿命长，维护成本低。

Description

用于带钢热处理炉的电加热装置
技术领域
本发明属于带钢热处理炉的技术领域，尤其涉及用于带钢热处理炉的电加热装置。
背景技术
在目前带钢加热或均热领域，一般采用的电热元件有电阻带和电加热辐射管。电阻带和电加热辐射管的发热元件材质，一般采用铁铬铝或镍铬合金。这种电热元件的应用比较成熟，因此被大量采用，但是这种电热元件也存在诸多问题：
(1)铁铬铝和镍铬合金耐温范围为1100～1400℃，辐射功率强度为1.7～3.5W/cm3，高温下热膨胀系数较大，抗蠕变性能较差；
(2)采用电阻带的结构，一般需将其置于炉底或炉侧，因其自身遮蔽系数较大，其有效辐射系数较低。另外，电阻带长时间高温使用后，内部晶相发生变化，导致经常断裂，造成炉区加热中断，对加热工艺和加热的均匀性均产生不利的影响；
(3)鉴于此，采用套管+内置电热丝的电加热辐射管结构相对较多，维护方便。但是也存在一些不足：
1)材料用量很大。一组加热管的重量在50-70公斤，材料用量大，成本高。
2)维护成本高。这种套管+内置电热丝结构的电加热辐射管，由内部的电阻丝先发热，传导到外部高合金管，再由高合金管向炉内散热。在一定条件下，为了达成工艺加热目标，高合金管内的电阻丝须以更高的温度向外辐射热量，长期高温使用的环境缩短了电阻丝的使用寿命，直至电阻丝短路失效而进行必要的维护，增大了客户的维护成本。
3)温控精度相对较低。采用套管+内置电热丝的电加热辐射管，因内部的电热丝、壁厚较厚的高合金管和环境温度之间存在温度梯度，由于热惯性的影响，电加热管的温控区域比较大，比如，实际所需的炉内温度是900℃，而为了达到所需的炉温，电热丝在逐步加热时的实际温度要达到950-1000℃，而热处理炉内温度也会逐步上升到超过900℃，在炉内温度过高时，需要调低电热丝的加热温度，但是，由于热惯性，温度的降低总是逐步进行的；反之，当炉内温度变低需要提高电热丝的加热温度时亦然；因此，炉内的实际温度很难比较稳定的维持在900℃上下，加热管的厚度和材料质量越大，热惯性影响越大，温控精度就越小(温控范围比较大，一般为±30℃)。
综上所述，目前在带钢热处理领域普遍使用的电阻带和内置电热元件的套管式电加热辐射管，存在着很大的不足，与国家倡导的绿色工业生产理念不相符。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供用于带钢热处理炉的电加热装置，可以替代用电热合金材料制作的电热元件，从而降低电加热设备的成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于：包括电加热辐射管机构和气氛保护罩机构，所述电加热辐射管机构水平悬置于带钢热处理炉内，一端固定于穿设于带钢热处理炉的一侧炉壁上，端头外露于带钢热处理炉，另一端伸入带钢热处理炉内，所述气氛保护罩机构外罩于电加热辐射管机构与带钢热处理炉相连的一端端头，与带钢热处理炉的炉壁连接固定。
按上述方案，所述电加热辐射管机构包括正极石墨电辐射管、负极石墨电辐射管和石墨连接棒，所述正极和负极石墨电辐射管的一端通过绝缘块连接固定，另一端通过所述石墨连接棒连接，正极石墨电辐射管的一端通过螺栓连接正极接线端子，负极石墨电辐射管的一端通过螺栓连接负极接线端子，正极和负极石墨电辐射管上均设有保护气氛放散孔。
按上述方案，所述气氛保护罩机构包括保护罩体，所述保护罩体上设有保护气氛通入孔和残氧检测孔。
按上述方案，所述正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管上分别设有连接螺孔，所述石墨连接棒的两端设有外螺纹，与所述连接螺孔相配置螺接。
按上述方案，所述绝缘块由氧化铝制成。
按上述方案，所述保护气氛为纯度99.999％氮气，露点在-40℃以下。
按上述方案，所述正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管的外径为50～200mm，壁厚为3～15mm，电压为20～55V，功率为10～90kW。
按上述方案，所述绝缘块外套设连接套筒，所述连接套筒的外侧端与带钢热处理炉焊接相连，内侧端设有挡圈，所述挡圈止挡绝缘块。
本发明的有益效果是：提供一种用于带钢热处理炉的电加热装置，电加热辐射管直接采用石墨电辐射管制作而成，石墨在高温下的电阻率是电热合金的5～7倍，单位面积辐射强度是电热合金的8～20倍，密度仅为电热合金的25％左右，所以同样的发热功率下，材料的重量一般仅为传统的套管加内置电热丝的电加热辐射管结构的15％，大幅降低了电加热领域的投资成本；石墨电辐射管由石墨制成的中空管直接通电加热，省却了一个中间传热环节，调节功率响应快，温控精度高，节能效果好；石墨材料的最高耐温高达3100℃，且在高温下的膨胀系数仅为电热合金的20％左右，同时其抗压强度和抗折强度随温度的升高而增强，所以石墨电辐射管在高温还原性气氛下，其不会发生蠕变烧损等现象，大大延长了电辐射管的使用寿命，减少了热处理维护电热元件的成本。
附图说明
图1为本发明一个实施例的正视图；
图2为本发明一个实施例的俯视图。
具体实施方式
为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1、图2所示，用于带钢热处理炉的电加热装置，包括电加热辐射管机构和气氛保护罩机构，电加热辐射管机构水平悬置于带钢热处理炉1内，一端固定于穿设于带钢热处理炉的一侧炉壁上，端头外露于带钢热处理炉，另一端伸入带钢热处理炉内，气氛保护罩机构外罩于电加热辐射管机构与带钢热处理炉相连的一端端头，与带钢热处理炉的炉壁连接固定。
电加热辐射管机构包括正极石墨电辐射管2、负极石墨电辐射管3和石墨连接棒4，正极和负极石墨电辐射管的一端通过绝缘块5连接固定，另一端通过石墨连接棒连接，正极石墨电辐射管的一端通过螺栓连接正极接线端子6，负极石墨电辐射管的一端通过螺栓连接负极接线端子7，正极和负极石墨电辐射管上均设有保护气氛放散孔8。
绝缘块由氧化铝制成，正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管的根部用氧化铝绝缘块绝缘，并起到支撑作用。绝缘块外套设连接套筒9，连接套筒的外侧端与带钢热处理炉焊接相连，内侧端设有挡圈10，挡圈止挡绝缘块，避免绝缘块移位脱落。
正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管上分别设有连接螺孔，石墨连接棒的两端设有外螺纹，与连接螺孔相配置螺接。正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管的端部用石墨连接棒以螺纹形式有效连接，形成导电回路。
气氛保护罩机构包括保护罩体11，保护罩体上设有保护气氛通入孔12和残氧检测孔13。
保护气氛进入保护罩体后以维持正压状态，避免外界空气侵入到高温工作状态下的石墨材料，在此基础上，通过残氧分析仪在线检测，控制含氧量低于200ppm，以防止石墨电辐射管在高温时被氧化并保障热处理炉安全运行，最后，从保护罩体通入的保护气氛从石墨电辐射管表面设置的保护气氛放散孔排出。在带钢热处理领域，通入的保护气氛一般是纯度为99.999％氮气，露点在-40℃以下。
正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管分别与电气柜正极接线端子和负极接线端子连接，其功率可调节。正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管的外径为50～200mm，壁厚为3～15mm，电压为20～55V，功率为10～90kW。带钢热处理炉中的多根石墨电辐射管主回路可以通过星形连接和三角连接，分管路可以并联和串联，实现石墨电辐射管的有效通电。
石墨电辐射管在还原性气氛中的最高耐温高达3100℃，且在高温下的膨胀系数仅为电热合金的20％左右，同时其抗压强度和抗折强度随温度的升高而增强，所以石墨电辐射管在高温还原性气氛下，其不会发生蠕变烧损等现象。当热处理炉升温时，在350℃以上，为避免石墨电辐射管发生氧化，需要让石墨电辐射管在还原性保护气氛中工作。当热处理炉降温时，在350℃以下，可直接通入冷空气进行快速冷却，操作简单有效。
以上所述内容只是用于帮助理解本发明的方法及核心思想，并不用以限制本发明；同时，对于本领域的一般技术人员还可以理解，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上可能会有改变之处，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于：包括电加热辐射管机构和气氛保护罩机构，所述电加热辐射管机构水平悬置于带钢热处理炉内，一端固定于穿设于带钢热处理炉的一侧炉壁上，端头外露于带钢热处理炉，另一端伸入带钢热处理炉内，所述气氛保护罩机构外罩于电加热辐射管机构与带钢热处理炉相连的一端端头，与带钢热处理炉的炉壁连接固定。
2.根据权利要求1所述的用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于，所述电加热辐射管机构包括正极石墨电辐射管、负极石墨电辐射管和石墨连接棒，所述正极和负极石墨电辐射管的一端通过绝缘块连接固定，另一端通过所述石墨连接棒连接，正极石墨电辐射管的一端通过螺栓连接正极接线端子，负极石墨电辐射管的一端通过螺栓连接负极接线端子，正极和负极石墨电辐射管上均设有保护气氛放散孔。
3.根据权利要求2所述的用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于，所述气氛保护罩机构包括保护罩体，所述保护罩体上设有保护气氛通入孔和残氧检测孔。
4.根据权利要求2或3所述的用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于，所述正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管上分别设有连接螺孔，所述石墨连接棒的两端设有外螺纹，与所述连接螺孔相配置螺接。
5.根据权利要求4所述的用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于，所述绝缘块由氧化铝制成。
6.根据权利要求5所述的用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于，所述保护气氛为纯度99.999％氮气，露点在-40℃以下。
7.根据权利要求5所述的用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于，所述正极石墨电辐射管和负极石墨电辐射管的外径为50～200mm，壁厚为3～15mm，电压为20～55V，功率为10～90kW。
8.根据权利要求7所述的用于带钢热处理炉的电加热装置，其特征在于，所述绝缘块外套设连接套筒，所述连接套筒的外侧端与带钢热处理炉焊接相连，内侧端设有挡圈，所述挡圈止挡绝缘块。
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