金属热处理加热设备（红外加热技术在金属热处理炉上的应用）

金属热处理加热设备（红外加热技术在金属热处理炉上的应用）4实验与结果3.3金属材料的单色吸收率特征与辐射温度的匹配通过大量的试验证明:金属材料在31波段单色吸收率高 利用这一特征 就可以在可能的范围内对辐射与吸收进行最佳匹配。金属加热过程中 随着热源辐射温度的升高辐射能量按波长的百分比分布朝短波增加于是可以得出结论 在可能的合理范围内 热源的温度越高 l的红外线所占的比例越大 辐射的能量愈多 金属加热得愈快。在红外辐射加热中 一部分辐射能量被加热金属所吸收 另一部分辐射被金属反射。吸收率大的金属 反射能量就少。金属材料的吸收率是随温度变化的 一般来讲 各种金属表面上都有极薄的氧化层 许多金属氧化物都具有随温度升高吸收率增大的特性。3金属热处理炉用红外辐射材料3.1电发热体材料的性能要求及表面粗化处理电发热体是电阻炉最重要的组成部分 直接影响着炉子的性能好坏。作为金属热处理炉所用的电发热体材料必须具备: 1.高的电阻率;2.电阻温度系数要求;3.

1前 言

红外辐射加热是一门综合性的新技术 自七十年代以来 得到了较快发展 特别是远红外辐射加热干燥技术 多年来一直列入国家重点节能推广项目 已取得了可喜的成果。关于应用红外辐射加热处理金属材料 有许多人做了不少的工作 取得了一定的进展 但就整体来讲 尚处于摸索阶段。其关键在于如何使热能最有效地辐射;传输损失小;使被加热的金属吸收率最高。为此 要对红外辐射加热全过程“发射——传输——接收”各阶段中的每个参数进行研究分析 求出每个参数最佳值 然后根据红外“光谱匹配”原则进行定量计算，据此对金属热处理炉进行设计或改造。

2红外辐射理论及其材料

红外线是一种波长为0.75~1000的电磁波在加热领域中 将0.75~2.3波段划为近红外 25~1多波段划为远红外 15-100波段划为极远红外。在红外辐射加热处理金属过程中 当辐射源的波长与被加热金属的吸收波长一致时 被加热金属就吸收了大量的红外能量 从而改变和加剧其分子运动 达到发热升温的作用这种升温的由来 由光谱学的分析可知 物质的分子在吸收光子后 从而使分子的振动、转动能量发生改变。转动能量具有扩大分子振动幅度的作用 而分子的振动频率极高 使处于晶格、键团上的分子在振动中相互间可能产生碰撞。犹如两个快速运动的物体因摩擦生热而达到发热升温所以利用红外辐射加热金属 其升温的速度要比普通的加热快得多。

在红外辐射加热中 一部分辐射能量被加热金属所吸收 另一部分辐射被金属反射。吸收率大的金属 反射能量就少。金属材料的吸收率是随温度变化的 一般来讲 各种金属表面上都有极薄的氧化层 许多金属氧化物都具有随温度升高吸收率增大的特性。

3金属热处理炉用红外辐射材料

3.1电发热体材料的性能要求及表面粗化处理电发热体是电阻炉最重要的组成部分 直接影响着炉子的性能好坏。作为金属热处理炉所用的电发热体材料必须具备: 1.高的电阻率;2.电阻温度系数要求;3.有足够的耐热性与高温强度;4.热膨胀系数要小;5.有良好的加工性在保障上述条件后 电发热体的截面尺寸可适当大于设计计算值 然后对电发热体表面进行粗化加工处理 使表面形成有一定深度的凹凸粗面 保证电发热体有高的辐射率。

3.3金属材料的单色吸收率特征与辐射温度的匹配通过大量的试验证明:金属材料在31波段单色吸收率高 利用这一特征 就可以在可能的范围内对辐射与吸收进行最佳匹配。金属加热过程中 随着热源辐射温度的升高辐射能量按波长的百分比分布朝短波增加于是可以得出结论 在可能的合理范围内 热源的温度越高 l的红外线所占的比例越大 辐射的能量愈多 金属加热得愈快。

4实验与结果

一台RJX-45型的箱式电阻炉 用于40Cr工件调质热处理 我们对其进行红外辐射加热技术改造。

4.1实验材料用于红外辐射加热的主要材料

4.2 炉子改造主要过程去掉旧电炉丝×清洗炉壁～把硅酸铝纤维毡粘衬在炉壁上→安装红外辐射复合发热体(将电发热体套入红外辐射套管)→低温烘炉﹑中、高温烘炉～室温下在炉壁硅酸铝纤维毡表面涂红外辐射涂料>低温烘干→炉子正常运行工作。

4.3 在空炉升温中 炉子改造后的升温速度较改造前缩短了105分钟 耗电量节省了19k Wh 节电率达40.5%。这是因为由于复合电发热体向炉腔内高效地辐射出红外线 炉内空气中的CO:HO等气体吸收红外辐射后﹐加剧了炉内气体的对流换热 不仅加速了炉温的升高 而且还使炉内各处温度均匀一致从表3的数据中可以看出 在负载运行中 炉子改造后的升温时间较改造前缩短了223分钟 耗电量节省了102k Wh 节电率达36.2/%。这是因为复合电发热体及炉壁向40Cr工件辐射红外线 其中 l3波段的红外辐射能均被40Cr工件所吸收，炉气中约CO:HO气体加剧对流换热 使40Cr工件整体的温度迅速升高 从而起到了节能省时的作用。

5结论

1.在炉腔内壁粘衬硅酸铝纤维毡及涂刷高辐射率的红外涂料 并利用复合电发热体加热 可大大提高辐射能在热能中的比例 达到炉温迅速升高的目的。

2.在热处理过程中 由于复合连环的红外辐射能被金属工件及炉内气体所吸收 使工件由表至里迅速热透 而且气体对流加剧.炉内各处温度均匀 以而保证了金属零件的热处理质量。

3.对现有的电阻炉进行红外辐射加热技术改造 具有投资小、见效快的特点 可明显提高生产效率和节约能源。