退火爐與工業電爐

世界工業爐的發展歷程：

      中國的爐灶發明給世界的工業爐的發展奠定了基礎同樣也驗證了我中華5000年的歷史文明。工業電爐的創造和發展對人類進步起著十分重要的作用。

      中國在商代出現了較為完善的煉銅爐，爐溫達到1200℃，爐子內徑達0.8米。在春秋戰國時期，人們在熔銅爐的基礎上進一步掌握了提高爐溫的技術，從而生產出了鑄鐵。 　　

      1794年，世界上出現了熔煉鑄鐵的直筒形沖天爐。后到1864年，法國人馬丁運用英國人西門子的蓄熱式爐原理，建造了用氣體燃料加熱的第一臺煉鋼平爐。他利用蓄熱室對空氣和煤氣進行高溫預熱，從而保證了煉鋼所需的1600℃以上的溫度。1900年前后，電能供應逐漸充足，開始使用各種電阻爐、電弧爐和有芯感應爐。 　　

      二十世紀50年代，無芯感應爐得到迅速發展。后來又出現了電子束爐，利用電子束來沖擊固態燃料，能強化表面加熱和熔化高熔點的材料。 　　

      工業電爐用于鍛造加熱的爐子最早是手鍛爐，其工作空間是一個凹形槽，槽內填入煤炭，燃燒用的空氣由槽的下部供入，工件埋在煤炭里加熱。這種爐子的熱效率很低，加熱質量也不好，而且只能加熱小型工件，以后發展為用耐火磚砌成的半封閉或全封閉爐膛的室式爐，可以用煤，煤氣或油作為燃料，也可用電作為熱源，工件放在爐膛里加熱。 　　

      為便于加熱大型工件，又出現了適于加熱鋼錠和大鋼坯的臺車式爐，為了加熱長形桿件還出現了井式爐。20世紀20年代后又出現了能夠提高爐子生產率和改善勞動條件的各種機械化、自動化爐型。 　　

      工業爐的燃料也隨著燃料資源的開發和燃料轉換技術的進步，而由采用塊煤、焦炭、煤粉等固體燃料逐步改用發生爐煤氣、城市煤氣、天然氣、柴油、燃料油等氣體和液體燃料，并且研制出了與所用燃料相適應的各種燃燒裝置。 　

       燃氣為液化氣，天然氣，焦爐煤氣，城市煤氣，轉爐煤氣，混合煤氣，發生爐煤氣，高爐煤氣等。

      工業爐的結構、加熱工藝、溫度控制和爐內氣氛等，都會直接影響加工后的產品質量。在鍛造加熱爐內，提高金屬的加熱溫度，可以降低變形阻力，但溫度過高會引起晶粒長大、氧化或過燒，嚴重影響工件質量。在熱處理過程中，如果把鋼加熱到臨界溫度以上的某一點，然后突然冷卻，就能提高鋼的硬度和強度；如果加熱到臨界溫度以下的某一點后緩慢冷卻，則又能使鋼的硬度降低而使韌性提高。 　　

      為了獲得尺寸精確和表面光潔的工件，或者為了減少金屬氧化以達到保護模具、減少加工余量等目的，可以采用各種少無氧化加熱爐。在敞焰的少無氧化加熱爐內，利用燃料的不完全燃燒產生還原性氣體，在其中加熱工件可使氧化燒損率降低到0.3%以下。 　　

      可控氣氛爐是使用人工制備的氣氛，通入爐內可進行氣體滲碳、碳氮共滲、光亮淬火、正火、退火等熱處理：以達到改變金相組織、提高工件機械性能的目的。在流動粒子爐中，利用燃料的燃燒氣體，或外部施加的其他流化劑，強行流過爐床上的石墨粒子或其他惰性粒子層，工件埋在粒子層中能實現強化加熱，也可進行滲碳、氮化等各種無氧化加熱。在鹽浴爐內，用熔融的鹽液作為加熱介質，可防止工件氧化和脫碳。 　　

      在沖天爐內熔煉鑄鐵，往往受到焦炭質量、送風方式、爐料情況和空氣溫度等條件的影響，使熔煉過程難于穩定，不易獲得優質鐵水。熱風沖天爐能有效地提高鐵水溫度、減少合金燒損、降低鐵水氧化率，從而能生產出高級鑄鐵。 　

      隨著無芯感應爐的出現，沖天爐有逐步被取代的趨勢。這種感應爐的熔煉工作不受任何鑄鐵等級的限制，能夠從熔煉一種等級的鑄鐵，很快轉換到熔煉另一種等級的鑄鐵，有利于提高鐵水的質量。一些特種合金鋼，如超低碳不銹鋼以及軋輥和汽輪機轉子等用的鋼，需要將平爐或一般電弧爐熔煉出的鋼水，在精煉爐內通過真空除氣和氬氣攪動去雜，進一步精煉出高純度、大容量的優質鋼水。 　　

      火焰爐的燃料來源廣，價格低，便于因地制宜采取不同的結構，有利于降低生產費用，但火焰爐難于實現精確控制，對環境污染嚴重，熱效率較低。電爐的特點是爐溫均勻和便于實現自動控制，加熱質量好。按能量轉換方式，電爐又可分為電阻爐、感應爐和電弧爐。　以單位時間單位爐底面積計算的爐子加熱能力稱為爐子生產率。爐子升溫速度越快、爐子裝載量越大，則爐子生產率越高。在一般情況下，爐子生產率越高，則加熱每千克物料的單位熱量消耗也越低。因此，為了降低能源消耗，應該滿負荷生產，盡量提高爐子生產率，同時對燃燒裝置實行燃料與助燃空氣的自動比例調節，以防止空氣量過剩或不足。此外，還要減少爐墻蓄熱和散熱損失、水冷構件熱損失、各種開口的輻射熱損失、離爐煙氣帶走的熱損失等。
      金屬或物料加熱時吸收的熱量與供入爐內的熱量之比，稱為爐子熱效率。連續式爐比間斷式爐的熱效率高，因為連續式爐的生產率高，而且是不間斷工作的，爐子熱制度處于穩定狀態，沒有周期性的爐墻蓄熱損失，還由于爐膛內部有一個預熱爐料的區段，煙氣部分余熱為由于爐膛內部有一個預熱爐料的區段，煙氣部分余熱為入爐的冷工件所吸收，降低了離爐煙氣的溫度。
       為了使爐溫恒定和實現規定的升溫速度，除必須根據工藝要求、預熱器和爐用機械型式、燃料和燃燒裝置類別、工業爐排煙方式等確定優良的爐型結構外，還需要對燃料和助燃空氣的流量和壓力，或對電功率等可控變量通過各種控制單元進行相互調節，以實現爐溫、爐氣氛或爐壓的自動控制。

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