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锻件热处理电阻炉的节能应用研究

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0 引言

电阻炉作为热处理的一种方式，是以电流通过导体所产生的热量作为热源的电炉，在机械、装备制造等行业中有着广泛的应用前景。由于热处理需要消耗高额的电量，能源利用率低，污染环境严重，对热处理电阻炉开展节能降耗工作意义重大。锻件热处理电阻炉主要把电能转化为热能，该过程贯穿在热处理的整个生产环节，通过吸收热量用来加工机械部件。节能的最根本用途是提高热效率、降低热损失，改进电阻炉的技术工艺，使炉温稳定在给定温度范围之内，达到节能环保的目的，从而满足热处理工作的需要。实践证明，在电阻炉中进行温度控制，在产品质量、节能、提高效率等方面发挥着举足轻重的作用。

1 锻件热处理电阻炉热耗损失分析

锻件热处理电阻炉在企业耗电量中占比较大，达到了25-30%，是消耗电能的主要组成部分。因此，改造现有锻件热处理电阻炉成为企业的当务之急，也是节能降耗、控制成本降低的必然需求，对提高企业的经济效益具有重要作用。目前看，在锻件热处理电阻炉连续工作的状态下，受炉体结构、传送系统、炉门结构、电热系统、炉壁材料等因素影响，这些成为热处理电阻炉热能损失的重要因素，主要有以下几点。

1.1 炉门造成的热损失

热处理电阻炉门结构不佳、密封不严，设计存在的缺陷，造成炉门开关频率较多，造成炉内气体溢出，造成热损失较多。

1.2 直推贯通式的传送方式

造成电阻炉前后门同时开启，由此导致炉内外热气和冷气快速对流，使炉内温度下降，造成电阻炉热量流失严重。

1.3 炉膛的设计存在缺陷

由于炉膛高度过高，炉膛容积较大，造成炉体内部散热过快，炉内的有效热利用率过低。

2 锻件热处理电阻炉的节能改造措施

2.1 锻件热处理电阻炉型结构的节能改造

电阻炉是工件的直接加热体，如果电阻炉的热量被炉体消耗和散发，将直接影响到工件的有效热利用，不但造成了热损失，而且还影响产品的质量。为提高工件的有效热能，需要在炉体结构、砌体结构、密封结构等方面进行改进，在保证锻件能够有效得到加热的前提下，尽最大限度缩小炉膛容积，减少炉体的散热表面积，炉盖与炉壁设计为阶梯密闭，在炉门安装加热元件，改善炉口的保温性能，减少热量向外界传递的过程，由此提高电阻炉热能的有效利用率。

2.2 锻件热处理炉衬结构与材料的节能改造

采用高效的耐火材料可有效杜绝热损失，减少热短路，保证气密性，提高热能的利用率。经测试，在炉内使用硅酸铝纤维炉衬可有效保证隔热效果，该材质密度小，加热速度快，能够抵抗急热急冷的变化，保证炉壁内部的稳定性，有效防止炉体内的热气体外流。而且硅酸铝纤维与以往电阻炉衬相比，综合节能效果可达到15%-30%，对降低热处理能耗具有重要意义。

2.3 锻件热处理电阻炉传动系统的控制改造

采取拉盘机和锻造件上料传输错峰方式，杜绝炉门前后打开的可能性，减少电阻炉对流散热造成的损失。对电阻炉PLC 程序进行改造，设计自动出货替代人工出货方式，避免人工操作的长时间控制，减少炉门开启的时间，防止炉内热量的散发。对上料机送料到位后，应立即执行下一个操作。经测试，采取此种方式，炉门推料的时间由32 秒缩短至24 秒，节省了炉门开启的时间，由此减少热量损失降低能耗25%左右。

2.4 锻件热处理电阻炉电热系统的节能改造

改变电阻炉顶部炉拱结构，采取硅酸铝纤维的顶盖机构，采用钢结构和预压缩纤维相结合，把电阻炉电热元件通过隔热部件吊挂炉顶固定，防止因电热故障降低炉内温度。同时，对电阻炉两侧采取电辐射管加热的措施，避免电热断相问题，避免因断相而造成电热能的浪费。

3 结论

锻件热处理电阻炉并非都要更换才能实现节能降耗的目的，通过改造节能材料、对热处理设备进行改造同样可以达到类似效果。通过上述研究得出，从电阻炉的炉体结构、进出料运输方式、电阻炉的结构、电控系统等多种方式加以改进，可有效阻断电阻炉与外界之间的热传导，最大限度提升热效率，减少热损失，达到锻件热处理电阻炉节能降耗的目的。

[1]吴光治,吴越,袁蓉,张春华.热处理电阻炉的节能减排[J].热处理,2015(02):98-101.

文章来源：《热处理技术与装备》网址: http://www.rcljsyzb.cn/qikandaodu/2021/0210/371.html