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箱式炉工作原理

 更新时间:2025-06-11 点击量:51

一、箱式炉概述

箱式炉是一种常见的工业热处理设备,因其炉体呈箱形结构而得名,广泛应用于金属热处理、陶瓷烧结、玻璃退火、电子元件制造等领域。作为一种周期性作业炉,箱式炉通过电加热、燃气加热或其他热源方式,为工件提供可控的热处理环境。

二、箱式炉的基本结构组成

1. 炉体结构

外壳:通常由钢板焊接而成,提供结构支撑

隔热层:采用陶瓷纤维、耐火砖等材料减少热损失

加热室:工件放置区域,材料需耐高温

炉门:双层结构,带有密封装置和观察窗

2. 加热系统

电阻加热元件(硅碳棒、硅钼棒、电阻丝等)

燃气燃烧系统(燃气式箱式炉)

加热元件布置(顶部、底部、侧壁或多面布置)

3. 控制系统

温度控制器(PID调节)

程序设定装置

传感器(热电偶、红外测温等)

安全保护系统

4. 辅助系

气氛控制系统(保护气体通入装置)

循环风机(强制对流型)

真空系统(真空箱式炉)

 

三、箱式炉工作原理

1. 热传递机制

箱式炉主要通过三种热传递方式工作:

辐射传热:加热元件直接以红外辐射形式传递热量,在高温段(>800℃)起主导作用

对流传热:炉内气体流动带来的热量传递,在中低温段效果较好,强制对流型通过风机增强的效果

传导传热:工件与支架、料盘之间的直接接触传热

2. 温度控制原理

热电实时监测炉内温度

控制器比较设定值与实际值,通过PID算法调节加热功率

采用过零触发或相位角控制方式调节输出

多区控温系统可独立调节不同区域的加热元件

3. 典型工作流程

装料:将工件合理摆放在炉膛内

关门密封:确保炉门密闭,气氛炉需检查气密性

启动程序:选择预设或自定义温度曲线

升温阶段:按设定速率加热至目标温度

保温阶段:保持温度使工件均匀受热

冷却阶段:自然冷却或控制冷却速率

出炉:达到安全温度后取出工件