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真空炉高温区的升级改造

来源:德国霍伊黑尔海姆 | 发布时间:2022-08-06 |

真空炉用户面临着特殊的维修问题。高温区的使用寿命可以通过采用碳/碳复合材料制品而延长。碳/碳板被用来保护热面,碳/碳型材被用来保护边缘。现已推出表面耐磨性极佳的全碳/碳高温区,能够耐受气体侵蚀和防止被操作人员意外损坏。
钼的使用是现有高温区设计的最大缺陷之一。它存在着高温脆化的问题,在修理或更换操作中容易开裂。
长期以来,钼一直被用来制作绝热板固定件、发热元件支承组件、发热元件、隔热罩和边缘保护件。尽可能用碳/碳制品替代钼制品,能够减少高温区的维修工作量。
在停炉会带来很大影响的情况下,即装即用式方案的价值能够更好地体现出来。重新砌衬现有高温区外罩可能需要停产3周之久,而即装即用型高温区能让这段时间缩短到仅仅2-3天。

绝热板固定用碳/碳T型螺栓

钼制绝热板固定件,比如钼制蝶形夹,一直是高温炉领域的标准用品。不过,使用者面临着蝶形夹断裂和绝热板松脱的问题,而且残留在固定螺母中的螺柱又硬又脆,难以更换。因此,经常不得不将高温区从炉壳中取出,以对高温区外罩进行必要的处理。
通过在合作客户处进行全面试验后,整个高温区衬层上的这些钼制固定件现在都被替换成了M10碳/碳T型螺栓。如果再由于意外损坏或操作人员失误等原因而导致发生断裂的话,碳/碳固定件能够很容易地在几分钟内从高温区内部更换完毕。固定螺母内残留的任何碳/碳螺柱都能被轻而易举地拧掉,然后装上一个新的固定件。
碳/碳绝热板固定件与碳/碳垫片配合使用,以防止热面在紧固时损坏。这种方式同采用钼制固定件相比大幅度缩短了更换断裂的固定件所花费的时间,从而显著减少了加热炉停产。建议操作人员在每日、每周和每月的维修工作中都对固定件的紧固情况进行检查。

碳/碳发热元件支承固定件

在碳/碳固定件替代钼制绝热板固定件取得成功的基础上,发热元件支承固定件采用了同样的作法,将所有钼制固定件都改成了碳/碳类型。固定件的规格包括M10、M16和M20。
在修改发热元件支承设计时,要针对原始设计的明显缺点或维修难题进行改进,尽可能简化系统的设计。通过结合使用标准的陶瓷部件和碳/碳固定件,通常能够得到一个维护少且易于更换的系统。
许多原始设备制造商(OEM)普遍采用的钼制发热元件吊环螺栓悬架如今都可以替换成碳/碳吊环螺栓固定件。这样的发热元件支承组件具有明显优点,能够从高温区内部方便地更换。

碳/碳双L型材

许多原始设备制造商都将高温区炉门组件设计成突起面,以避免直接向高温区外辐射散热,从而保证更好的绝热效果。这个突起面还加强了炉门边缘的密封作用,有效地改善了高温区的密封性。
长期以来,这个突起面的边缘一直存在着因气体侵蚀和热电偶安装而损坏等方面的问题。炉门绝热层表面的消耗层也会因淬火操作时的炉体抖动而脱落。
新开发并已获得专利的碳/碳双L型材能够像画框一样保护炉门绝热层,以一种独有的方式保护绝热层的所有边缘免受气体侵蚀。高温区炉门的消耗层被完全固定,所有固定件都位于密封边缘以内。
双L型材使炉门边缘得到全面保护,有效地防止了被操作人员意外损坏,还在炉门和高温区边缘之间形成了一个耐磨的密封面。这种双L型材对碳/碳板和石墨箔片消耗层都适合,20和40毫米突起面都能使用。

碳/碳格板

车削石墨格板在热处理行业使用了很多年。它们通常很重,很脆,容易被掉落的部件损坏。由于制造需要的板材规格和加工量的缘故,格板更换件的交付时间往往很长。
石墨格板的体积一般较大,常用于高温区顶部、底部和侧壁。每次开炉后,如此大量的石墨必须随炉料一起被加热,显然额外消耗了许多能源。
标准的碳/碳格板更轻,更结实,更容易搬运和安装。当同保护开孔的碳/碳型材结合使用时,能够得到一个寿命极长的系统,受气体侵蚀影响的程度显著降低。
碳/碳格板的供货周期大大缩短,而且用碳/碳格板替代石墨格板对炉温分布和冷却参数都没有影响。

碳/碳表面消耗层

多孔石墨箔片消耗层在业界被广泛用来保护绝热板热面免遭气体侵蚀和意外损坏。由于这类产品重量大,搬运不便,安装时很费人力。
如果箔片表面损坏,气体会进到箔片背后,对保护层迅速造成破坏。一旦消耗层/保护层损坏,绝热板就会因气体侵蚀而大面积损坏。而如果绝热板损坏,温度均匀性就会受到影响,高温区外罩也将损坏。
全面使用碳/碳板(通常1.5毫米厚)作为消耗层能够节省高温区重砌时间。耐磨性极佳的表面能够可靠地耐受气体侵蚀和意外损坏,用碳/碳条带覆盖消耗层接缝处也对延长高温区寿命大有帮助。碳/碳板的规格为3,000毫米 x 2,000毫米,因此,高温区的大部分侧壁能够用一块板覆盖,减少了任何不必要的接缝。
如果有铬沉积在热面上,能够被部分擦掉和抽除。铬的积聚会引起电弧,造成发热元件和固定件之间短路。
碳/碳板消耗层加上碳/碳型材边缘保护,能够显著延长高温区的使用寿命,最大限度减少高温区维修。

碳/碳L和U型材

碳/碳型材被广泛用来保护高温区的所有开孔,包括塞孔和格板开孔以及炉门边缘。L和U型材相结合,能够替代大多数钼制边缘保护件。型材的使用大大降低了气体侵蚀和意外损坏的影响,提高了密封面的耐磨性。
高温区的任何圆形开孔都改成直边,以便能够使用U或L型材将消耗层固定就位,从而防止气体侵蚀。而且,任何圆形炉门也都改成直边,这样就能使用碳/碳边缘型材。这种作法有利于保护炉门边缘免于意外损坏或气体侵蚀,并且提高密封面的耐磨性。
由于L和U型材都有很长的规格,整体边缘简化了开孔边缘的保护。还有适合于消耗层的较宽规格,使任何边缘在任何情况下都能得到全面的防护。
使用提供了边缘保护的碳/碳型材,加上碳/碳消耗层,能够使高温区寿命大幅度延长。

热电偶穿通件

所有测量和炉料热电偶端口都用碳/碳或石墨制成的活动塞加以保护,以防止绝热衬因经常插入和移出炉料和测量热电偶而被损坏。
过热和控制热电偶端口总是用石墨衬套保护。它们一旦损坏就可以换下,以避免进一步损坏绝热衬。因此,只需要更换边缘保护件和密封面,而无需更换整个绝热衬。
还有一种作法是针对不同的应用设计出合适的插塞。举例来说,可以在正常生产中的温度监测时使用一种插塞,而在每月进行的全面功能检查中使用另一种具有更多通孔的插塞。

石墨涂料

绝热板的所有边缘(甚至包括有型材保护的边缘)都用石墨涂料涂刷并固化,以更好地保护其免受气体侵蚀。涂料的固化有助于减少加热时释气,从而缩短抽真空时间。
桶板式结构高温区的所有接缝处也都涂刷并固化。

预制外罩

考虑到大多数企业都希望最大限度缩短停炉时间,可以提供一种新型全绝热高温区外罩,从而在数日内完成现有高温区的拆卸和新高温区的安装。这种方案能够将外罩重砌所需的2 – 3周缩短到在2 – 3天内安装新外罩并完成烘炉。
采用新外罩的一个主要优点是,原有的外罩可以在修理甚至重砌后作为备品保存,以免炉内安装的高温区发生任何问题。如果客户只有1 – 2台炉,难以承受一台炉停产2 – 3周重砌所带来的生产损失,那么,该方案非常有效。

石墨发热体和炉膛组件

所有重砌工作都要全部更换优质石墨发热体和炉膛组件。发热体和炉膛组件的布置图随高温区资料一起提供,并列出各种备件的数量,以方便更换。高温区使用的所有材料都具备全面的可追溯性。

安全和健康

在拆卸旧高温区时,熔损的绝热材料形成的灰尘中含有每种热处理炉料的沉积物。为了安全地操作,保护每一个相关人员的健康,除了穿戴个人防护用品,还要在一个能够抽除颗粒物的改装喷漆房内进行操作。

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