850度坩埚盐浴炉:盐浴坩埚炉
该坩埚盐浴炉为电炉丝电阻式加热坩埚盐浴炉,坩埚盐浴炉又称盐浴坩埚炉。
坩埚盐浴炉:
指的是将熔融的盐类(盐浴)盛放在一个耐高温的容器(坩埚)中,通过加热盐浴使其达到工作温度,然后将工件浸入盐浴中进行加热或处理的设备。
电炉丝电阻式加热坩埚盐浴炉:该坩埚盐浴炉采用电阻发热体(电热丝)。电热丝安装在坩埚外部(炉膛内壁或炉膛中),通过辐射和对流的方式间接加热坩埚外壁,热量再通过坩埚壁传导给内部的盐浴,然后加热工件。这是与“内热式电极盐浴炉”(电流直接通过盐浴自身产生热量)根本的区别。
结构特点
1、坩埚盐浴炉由炉壳、炉衬、坩埚、坩埚盖,加热元件及上罩部分组成。
2、炉壳由型钢和钢板焊接成圆筒形。
3、炉衬由轻质耐火砖砌筑成保温层。
4、内壁四周均匀安装加热元件。
5、炉膛内置放耐热钢坩埚,用于盛装盐液。
6、炉盖由两个半圆构成,可灵活转动,盖上有两个孔,供支承轴吊挂工件。
7、坩锅盐浴炉的炉壳上部装有圆形上罩,顶部有排气口可接通风系统,以排除有害气体,上罩下部有两扇可转动的罩门和观察孔。
8、在炉壳正前方有一排流孔,以便经常清除炉膛内的脏物,当因腐蚀氧化致使坩埚漏泄的盐液,也可由此口流出坩锅盐浴炉外,以保护加热元件和炉衬不致受到损坏。
技术参数(部分规格):
型号 | STR YGF3050-8 | STR YGF4058-8 | STR YGF4560-11 |
额定功率 | 35KW | 60 | 54 |
额定电压 | 380V | ||
最高温度 | 850℃ | 1100℃ | |
工作温度 | 850℃ | 1100℃ | |
炉膛尺寸 | φ300*500mm | φ400*580mm | φ450*600mm |
加热元件接法 | Y | ||
空炉升温时间 | 2.5h | ||
最大装载量 | 350Kg | 800 | 800 |
重量 | 1350Kg | 1600 |
1600 |
坩埚盐浴炉 主要组成结构
1、炉体外壳: 通常由钢板焊接而成,提供结构支撑和防护。外壳外侧可能布置有保温层。
2、保温层: 包裹在炉膛周围,由耐火砖、陶瓷纤维等高效保温材料构成。其核心作用是最大限度地减少热量损失,提高热效率,降低能耗,并改善工作环境温度。
3、炉膛: 位于保温层内部,是容纳坩埚和电阻加热元件的空间。炉膛内壁通常由耐火材料砌筑或浇注而成,能承受高温和电阻丝辐射的热量。
4、电阻加热元件(电热丝):
材料: 高温盐浴炉通常使用铁铬铝合金丝或镍铬合金丝。铁铬铝(如0Cr25Al5, 0Cr21Al6Nb, 0Cr27Al7Mo2等)因其更高的工作温度(可达1300-1400°C)和更好的抗高温氧化性,在高温炉中应用更广泛。镍铬合金(如Cr20Ni80)工作温度稍低(通常<1150°C),但韧性更好。
布置: 电热丝以螺旋状或波纹状的形式,安装在坩埚的外围(炉膛内壁或专门的支撑架上)。它们不直接接触盐浴。
供电: 通过可控硅调功器或变压器提供低压大电流,使电热丝产生焦耳热。
5、坩埚:
作用: 这是设备的核心部件之一,直接盛放熔融盐浴。它必须能承受高温盐浴的腐蚀和热冲击。
材料: 高温盐浴炉坩埚通常由耐热钢(如310S、316L等)或高级耐火材料(如高铝砖、碳化硅、刚玉等)制成。耐热钢坩埚韧性好,耐热震性较好,但长期在高温盐浴中仍有腐蚀;耐火材料坩埚耐腐蚀性更好,但较脆,耐热震性稍差。选择需根据盐浴成分、工作温度和工艺要求。
形状: 多为圆形、方形或矩形,顶部开口,便于工件进出和操作。
6、盐浴:
作用: 作为加热和传热介质,提供特定的化学环境(如保护、渗碳、渗氮、脱氧等)。
成分: 高温盐浴通常使用中性盐或根据工艺需要添加活性盐。常见的高温盐有:
氯化钡: 应用最广泛的高温盐(工作温度约1000-1300°C),加热速度快,但剧毒,操作需极其谨慎,废盐处理困难。
氯化钠/氯化钾混合盐: 工作温度范围较宽(约700-1000°C),成本较低,但吸湿性强,易氧化。
氯化钙: 工作温度约800-1000°C,吸湿性更强。
碳酸盐(如碳酸钠、碳酸钾): 工作温度相对较低(约800-950°C),常用于渗碳等化学热处理。
特性: 高温下熔融成液体,具有良好的导热性(远高于空气,接近金属),温度均匀性好,能隔绝空气防止工件氧化脱碳(或根据需要提供特定气氛),并能进行化学热处理。
7、温度控制系统:
传感器: 通常使用热电偶(如铂铑-铂S型,镍铬-镍硅K型等)测量盐浴温度。热电偶保护套管必须耐高温盐腐蚀(常用耐热钢或陶瓷管)。
控制器: PID智能温控仪表或PLC系统,接收热电偶信号,与设定温度比较,输出控制信号给调功器/变压器,精确调节电热丝的加热功率,实现盐浴温度的精确控制(通常可达±3°C甚至更高精度)。
8、安全装置:
超温报警与切断: 防止温度失控。
坩埚泄漏检测: 防止熔盐泄漏到炉膛内损坏加热元件或引发事故(常用热电偶或探针检测炉膛底部温度异常升高)。
盐浴液位监控: 防止盐浴过少或过多。
通风系统: 排除盐浴挥发产生的有害气体(如BaCl2产生的Cl2)。
电气联锁与保护: 如接地保护、过流保护等。
工作原理
启动: 给电阻加热元件通电,电能转化为热能。
加热: 电热丝产生的热量通过辐射和炉膛内空气的对流,传递到坩埚外壁。
传导: 热量通过坩埚壁传导至坩埚内壁。
熔盐与升温: 坩埚内壁的热量将固态盐熔化并持续加热熔融的盐浴,使其达到并维持在设定的工艺温度。
工件处理: 将待处理的工件(预热后)浸入高温熔融盐浴中。盐浴凭借其优异的导热性,快速、均匀地将热量传递给工件,使其迅速升温到工艺温度并保温。在此过程中,盐浴还提供所需的保护气氛或化学活性环境。
冷却: 达到工艺要求后,将工件从盐浴中取出,根据需要进行空冷、油冷、水冷或等温淬火等后续冷却操作。
主要优点
温度均匀性好: 熔融盐浴具有极佳的流动性和导热性,能确保工件各部分加热温度非常均匀,减少变形和开裂风险。
加热速度快: 盐浴的传热系数远高于空气炉,工件升温速度显著提高,提高生产效率。
加热精确可控: 配合先进的温控系统,能实现高精度的温度控制(±1~5°C),满足严格的工艺要求。
无氧化无脱碳: 熔盐隔绝了空气,能有效防止工件在高温加热过程中发生氧化和脱碳,保持工件表面光亮和成分稳定(对于中性盐浴)。
可进行化学热处理: 通过在盐浴中添加特定的活性物质(如渗碳剂、渗氮剂、脱氧剂等),可以方便地实现渗碳、渗氮、碳氮共渗、渗硼、渗金属等化学热处理工艺。
操作相对简单: 工件浸入和取出操作直观。
炉子结构相对简单(相比内热式): 没有复杂的电极系统,对电网要求相对较低(通常不需要低电压大电流变压器)。
主要缺点与局限性
升温速度较慢(冷炉启动): 由于是间接加热(电阻丝->坩埚->盐浴),且坩埚本身热容量大,从室温加热到工作温度需要较长时间,能耗较高。
能耗较高: 保温过程中,坩埚外壁持续向炉膛辐射散热,加上盐浴本身的热容量,整体热效率不如内热式电极盐浴炉高。
坩埚寿命有限: 坩埚长期处于高温熔盐的剧烈腐蚀和热冲击环境下,是易损件,需要定期更换,增加维护成本和停机时间。坩埚失效(如穿孔)是重大安全隐患。
盐浴消耗与维护: 盐浴在使用过程中会因挥发、氧化、带出、化学反应等原因消耗,需要定期补充新盐。同时,盐浴会逐渐老化(如氧化物增多、活性下降),需要定期脱氧捞渣和成分调整,甚至更换新盐,维护工作量大且成本高。
安全风险高:
高温熔盐: 接触皮肤会造成严重烫伤。
盐浴爆炸: 水分、油污等进入高温盐浴会引起剧烈爆炸(尤其使用氯化钡时)。工件必须彻底干燥清洁。
有毒气体: 某些盐(特别是氯化钡)在高温下会产生剧毒或腐蚀性气体(如Cl2, HCl),必须配备强力通风系统。
坩埚泄漏: 熔盐泄漏到炉膛会损坏加热元件,甚至引发更大事故。
环境污染: 废盐(尤其是含氰、含钡盐)处理困难,成本高,对环境不友好。操作过程中产生的废气也需要妥善处理。
工件后处理: 工件从盐浴中取出后会粘附一层盐膜,需要彻底清洗(通常热水洗),增加工序。
不适用于超大或形状极复杂工件: 受坩埚尺寸和盐浴流动性限制。
主要应用领域
高温电阻丝加热坩埚盐浴炉因其优异的加热均匀性和可控性,以及提供特定气氛的能力,广泛应用于:
高速钢、高合金工具钢的淬火加热: 如钻头、铣刀、丝锥、模具等,要求温度高(1200-1300°C)、均匀、无脱碳。
模具钢的预热和最终热处理: 如热锻模、压铸模、塑料模等。
马氏体不锈钢、耐热钢的固溶处理和淬火。
精密零件的少无氧化加热: 如轴承、仪表零件等。
化学热处理:
高温渗碳: 在含碳酸盐的盐浴中进行。
渗氮/软氮化: 在含氰化物或尿素等物质的盐浴中进行(需注意环保和安全)。
渗硼、渗金属(如渗铝、渗铬): 在特定活性盐浴中进行。
等温淬火或分级淬火: 利用盐浴作为冷却介质,实现更理想的组织转变和性能。
局部加热或补焊前预热。
高温电阻丝加热坩埚盐浴炉是一种利用外部电阻丝间接加热坩埚内熔融盐浴,对工件进行高温、快速、均匀加热及特定化学环境处理的热处理设备。其核心优势在于优异的温度均匀性、精确的控温能力、无氧化无脱碳加热以及实现化学热处理的灵活性。然而,它也存在升温慢、能耗高、坩埚寿命短、盐浴维护复杂、安全风险高、环保压力大等显著缺点。因此,在选择使用时,需要综合考虑工艺要求、生产批量、成本预算、安全环保条件等因素。随着环保要求的日益严格和内热式电极盐浴炉、真空炉等技术的发展,其应用范围在一定程度上受到挑战,但在特定的高温、高精度、化学热处理领域,它仍然是不可替代的重要设备。操作此类设备必须严格遵守安全规程。