內(nèi)熱式真空電阻爐的節(jié)能措施

真空泵的抽速大小決定了機(jī)械泵電機(jī)或擴(kuò)散泵 加熱功率，過(guò)剩的真空機(jī)組配置必然導(dǎo)致多余的功 率消耗。根據(jù)設(shè)備的功能、工況，合理的選配真空機(jī) 組，而不是片面的追求高真空或大抽速，這一點(diǎn)值得 重視。相比真空度更加重要的，應(yīng)該是設(shè)備泄漏指標(biāo)， 真空爐通常用壓升率或泄漏率來(lái)測(cè)定。在泄漏較大 的情況下，即便通過(guò)較大配置的真空機(jī)組保持住設(shè) 備的真空度，也同樣會(huì)存在氧化的情況。因此，在 設(shè)計(jì)、制造上控制好設(shè)備泄漏率，相比保持設(shè)備高的 真空度更加重要。

 加熱保溫環(huán)節(jié)能耗分析

加熱保溫是真空電阻爐最主要的工作過(guò)程，也 是電能消耗最大的環(huán)節(jié)，占據(jù)設(shè)備總能耗的 75% ～ 90% 。這部分能耗包含三部分: 被工件吸收部分、隔 熱材料蓄熱部分、透過(guò)隔熱材料損失部分。被工件 吸收的這部分能耗屬于有效能耗，其余兩部分能耗 則屬于損耗，降低這兩部分的能耗就降低了設(shè)備的 總能耗，同時(shí)設(shè)備的能效就有所提高。 有效能耗部分只需要通過(guò)工件質(zhì)量、材料比熱、 溫升值幾個(gè)參數(shù)，就很容易計(jì)算出來(lái)。隔熱材料蓄 熱部分與隔熱材料的材質(zhì)、厚度、重量有關(guān)，因此隔 熱材料需要選擇比熱小、隔熱效率高、輕質(zhì)的材料。 目前在真空電阻爐的設(shè)計(jì)上，常用的隔熱材料有: 硅 酸鋁纖維氈、軟質(zhì)石墨氈、成形石墨硬氈、金屬反射屏等幾種。各種隔熱材料均有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì): 硅酸鋁纖維氈隔熱效果好，但吸附氣體量大，使得真 空爐呈現(xiàn)微氧化氣氛; 石墨軟氈隔熱效果適中，但會(huì) 使得真空爐呈微滲碳?xì)夥?/span>; 石墨硬氈隔熱效果好，也 會(huì)使得真空爐呈微滲碳?xì)夥?/span>; 金屬隔熱屏蓄熱最小， 爐內(nèi)真空氣氛最優(yōu)，但隔熱效果略差，且結(jié)構(gòu)相對(duì) 復(fù)雜。

 隔熱材料的種類和用量，需要根據(jù)真空爐的用 途、工件材料、爐溫等幾方面進(jìn)行選擇。較厚的隔熱 層隔熱效果好，但蓄熱量也大，氣體吸附較多，真空 系統(tǒng)的負(fù)荷也大; 較薄的隔熱層蓄熱少，氣體吸附量 少，但熱透率會(huì)增加，這方面的熱損耗會(huì)增加。這就 涉及到真空爐能耗的另一方面—透過(guò)隔熱材料的熱 損耗。 透過(guò)隔熱材料的熱損耗也包括兩部分: 隔熱層 外表面散發(fā)的部分和從隔熱層開(kāi)孔處損失的部分。 前者與隔熱層外表面面積和外表面溫度有關(guān)，后者 則和加熱室結(jié)構(gòu)有關(guān)。選擇適合的隔熱層厚度或金 屬屏層數(shù)，即保證隔熱效果，又減少蓄熱這是一對(duì)矛 盾，設(shè)計(jì)者需要兼顧兩方面進(jìn)行選擇。

在真空環(huán)境下，沒(méi)有空氣對(duì)流，僅靠輻射和熱傳 導(dǎo)兩種方式導(dǎo)熱，材料的隔熱效果會(huì)有所提升。設(shè) 計(jì)上通常按以下方式配置: 1300 ℃以下真空爐，隔熱 層厚度 40 ～ 50 mm，隔熱屏 4 至 6 層; 1300 ～ 1800 ℃ 真空爐，隔熱層厚度 50 ～ 80 mm，隔熱屏 6 ～ 9 層; 1800 ～ 2200 ℃ 真空爐，隔熱層厚度 80 ～ 120 mm，隔 熱屏 9 ～ 12 層。采用“三明治”結(jié)構(gòu)的石墨硬氈由于 夾層中有光亮的石墨紙，高溫下的隔熱效果明顯優(yōu)于 石墨軟氈，是性能優(yōu)異的隔熱材料，相對(duì)軟質(zhì)石墨氈 可采用較薄的設(shè)計(jì)。金屬反射屏的材質(zhì)，則需要設(shè)計(jì) 者從材料的耐溫能力和黑度系數(shù)兩方面進(jìn)行選擇。