不銹鋼管熱處理爐按能源結(jié)構(gòu),可分為燃料加熱爐(燃油、燃?xì)猓㈦娂訜釥t(電阻加熱、感應(yīng)加熱)幾種。
1. 燃料加熱退火爐
燃料加熱退火爐可分為燃油加熱爐和燃?xì)饧訜釥t,還可分為連續(xù)熱處理爐(又叫做輥底爐)和非連續(xù)熱處理爐(又叫做車(chē)底爐)。通常連續(xù)退火爐子有爐底輥,被熱處理的不銹鋼管放在爐底輥上,由爐底輥以設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度將鋼管依次拖入連續(xù)退火爐子的加熱段、保溫段和冷卻段,完成熱處理工序。
非連續(xù)熱處理爐的熱處理過(guò)程是,將要熱處理的不銹鋼管放在熱處理小車(chē)上,送入熱處理爐內(nèi),關(guān)閉爐門(mén)通入燃料點(diǎn)火,經(jīng)加熱、保溫、出爐及快冷完成熱處理工序。
上述爐子內(nèi)部,由于采用燃燒燃料加熱,那就需要足夠的空氣助燃,在爐內(nèi)能夠形成氣體對(duì)流,升溫快。熱處理時(shí),爐內(nèi)的氣氛對(duì)不銹鋼氧化層的生成和成分有很大影響,鉻鎳不銹鋼在氧化氣氛中加熱時(shí),其氧化層厚度要比在還原氣氛中加熱時(shí)薄許多。為了減少金屬消耗,不銹鋼應(yīng)在氧化氣氛中加熱處理。同時(shí),燃料含硫要低,當(dāng)含硫量高時(shí),應(yīng)在含氧大于0.5%氧化氣氛中加熱。燃?xì)饣蛉加蜖t子的氣體氣氛應(yīng)調(diào)整為氧化氣氛,不銹鋼管表面極易生成易于酸洗的氧化表面。
連續(xù)退火爐具有爐子利用率高,節(jié)約能源,熱處理效果好,速度快,鋼管變形小等優(yōu)點(diǎn)。但爐子造價(jià)高,適宜大規(guī)模、連續(xù)性生產(chǎn),但大口徑不銹鋼管的熱處理會(huì)受到爐體的限制。非連續(xù)退火爐則屬于能耗高,熱處理效率低,不銹鋼管易變形,但爐子造價(jià)低,適宜小規(guī)模、間隙性生產(chǎn),可以熱處理大管徑鋼管。燃料加熱爐的熱利用率為40%,相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較低的。
2. 電加熱退火爐
電加熱爐也分為連續(xù)熱處理爐和非連續(xù)熱處理爐。通常連續(xù)退火爐的爐室和爐室前后都裝有不銹鋼管輸送輥道。被熱處理的鋼管放在輥道上,借助于爐底輥設(shè)定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度將鋼管依次拖入連續(xù)退火爐子的加熱段、保溫段和冷卻段,完成熱處理工序。非連續(xù)退火爐的熱處理過(guò)程是,將要熱處理的鋼管放在熱處理小車(chē)上,送入隧道式熱處理爐內(nèi),關(guān)閉爐門(mén)通電,經(jīng)加熱、保溫、出爐及快冷完成熱處理工序。
電加熱熱處理爐是采用電阻來(lái)加熱的,熱量的傳遞主要靠輻射傳遞。由于不需要燃料,所以就不需要空氣,爐內(nèi)氣氛不可調(diào),這樣熱處理過(guò)程形成的氧化層不易被酸洗。電加熱退火爐的熱利用率為70%,比燃料加熱爐要高許多。
AST-FAGERSTA 熱處理爐簡(jiǎn)介:
該熱處理爐為電阻加熱連續(xù)熱處理爐,爐子由下面四部分組成:
上料臺(tái),輸送輥道,長(zhǎng)20.4m;
加熱爐,長(zhǎng)16m;
冷卻段,長(zhǎng)2.8m;
鋼管輸出輥道及集料槽,長(zhǎng)21.6m.
處理鋼管規(guī)格尺寸:外徑≤273mm、壁厚≤15mm、長(zhǎng)度2~12m.
最高爐溫:1200℃;
鋼管最高加熱溫度:1150℃;
單位長(zhǎng)度裝載容量:100kg/m;
裝料寬度:700mm;
爐內(nèi)輥道間距:300mm;
生產(chǎn)能力:1600kg/h;
加熱爐由6組電阻來(lái)加熱,1~3組為加熱區(qū),4~6組為保溫區(qū);
電能利用率:0.7.
各段最高爐溫的調(diào)整,參考表 7-1 。
AST-FAGERSTA 電加熱連續(xù)熱處理爐見(jiàn)圖 7-1 。電加熱連續(xù)處理有入口處鋼管存放架及輥道平臺(tái)、加熱爐、冷卻段、出口處輥道平臺(tái)及鋼管存放架組成。
3. 光亮退火爐
所謂光亮退火,就是不銹鋼焊管在保護(hù)氣氛中進(jìn)行熱處理,熱處理后的不銹鋼管沒(méi)有被氧化,所以又稱不氧化退火。光亮熱處理爐是采用電阻和氫燃燒來(lái)加熱焊管的,爐子的進(jìn)出口兩端,采用氮?dú)鈱t內(nèi)的氫氣與爐外的空氣隔開(kāi),起保護(hù)氣作用,以防止?fàn)t內(nèi)的鋼管氧化和氫氣與空氣中的氧結(jié)合發(fā)生爆炸。鋼管必須固定在環(huán)形輸送鏈條上,以保證鋼管在爐子的加熱段、保溫段和冷卻段的運(yùn)行速度和狀態(tài)不變,如圖7-2所示。光亮退火雖然可以省去不銹鋼管酸洗工序,減少了對(duì)環(huán)境污染,但光亮退火爐的投資、設(shè)備維修費(fèi)用大,熱處理成本高,而且操作難度也大,并存在有氫氣發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。
4.. 感應(yīng)加熱熱處理
感應(yīng)加熱熱處理的原理是:感應(yīng)圈中通過(guò)交變電流時(shí),產(chǎn)生交變磁場(chǎng),使位于磁場(chǎng)內(nèi)的工件產(chǎn)生同一頻率的感應(yīng)電勢(shì),從而在工件中產(chǎn)生的渦流達(dá)到很大數(shù)值,伴隨發(fā)生的磁滯現(xiàn)象也將引起熱效應(yīng)。以渦流為主的熱效應(yīng)將工件加熱到很高溫度,可利用其進(jìn)行熱處理。
渦流在工件中由表面向中心,呈現(xiàn)為指數(shù)規(guī)律地衰減,產(chǎn)生表面效應(yīng)。電流頻率越高時(shí),透入深度越小,致使85%以上的熱量集中在表面薄層內(nèi),這現(xiàn)象正適宜中空的鋼管熱處理;反之,透入深度越大。按所用電流頻率范圍,感應(yīng)表面加熱淬火可分為高頻(8kHz~250kHz),中頻(500Hz~8000Hz)和工頻等三種。
感應(yīng)加熱熱處理可用于焊管在線熱處理或線外熱處理。在線熱處理一般要求采用高頻電流,被處理的鋼管壁厚較薄,以此使感應(yīng)加熱速度,能夠滿足焊管機(jī)組的焊接速度。線外熱處理由于不受焊接速度限制,一般要求采用中頻或工頻電流,這樣就可以滿足厚壁鋼管的熱處理。因?yàn)轭l率越低,其透人深度就越大。所以,感應(yīng)加熱熱處理又可分為:高頻感應(yīng)加熱熱處理、中頻感應(yīng)加熱熱處理和工頻感應(yīng)加熱熱處理,分別適應(yīng)于薄壁和厚壁管的熱處理。
感應(yīng)加熱是一種在短時(shí)間內(nèi)完成加熱的方法,它具有加熱冷卻變形小,設(shè)備簡(jiǎn)單小型等優(yōu)點(diǎn),常用在大直徑不銹鋼及小直徑、薄壁不銹鋼管的固溶熱處理工序上。圖7-3所示是大直徑不銹鋼焊管熱處理設(shè)備的示意圖。這種設(shè)備一般是焊管機(jī)組的在線設(shè)備,并置于焊管機(jī)組的出口處。