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鐘罩爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)、鐘罩爐結(jié)構(gòu)組成及其應(yīng)用介紹
因其方便的上下料方式、全纖維保溫和高性能智能程序溫度控制儀控制，程序控制全纖維鐘罩爐（又稱(chēng)升降爐、罩式爐）具有上下料簡(jiǎn)便、溫度調(diào)整靈活、爐膛溫度分布均勻、熱效率高、一致性好的特點(diǎn)，加之具有一定的批量處理能力，近年來(lái)日漸為許多使用者所青睞。本文將介紹鐘罩爐結(jié)構(gòu)及鐘罩工業(yè)電爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
在國(guó)外，該類(lèi)窯爐被廣泛應(yīng)用在磁性材料、電子陶瓷、研磨介質(zhì)、玻璃的高溫處理以及金屬熱處理等方面。主要服務(wù)于軍工、科研、開(kāi)發(fā)等要求相對(duì)較高且批量不是很大或工件形狀特殊的場(chǎng)合。但在概念上，鐘罩爐、升降爐有比較嚴(yán)格的界限，鐘罩爐一般指爐腔運(yùn)動(dòng)、爐底板不動(dòng)的一類(lèi)，而升降爐正好相反。
80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)電子行業(yè)陸續(xù)進(jìn)口了一批全纖維鐘罩爐，主要用在陶瓷電容、磁性材料等行業(yè)，形式多是國(guó)外所謂的升降爐。隨著進(jìn)口量的增加和大家對(duì)此類(lèi)窯爐認(rèn)識(shí)的加深，在90年代初，國(guó)內(nèi)一些廠家就陸續(xù)開(kāi)始仿制。通過(guò)這些年來(lái)的不斷改進(jìn)，目前有關(guān)技術(shù)和選材已成熟，在磁性材料、電子陶瓷、特種玻璃等行業(yè)也已得到多年成功應(yīng)用，并受到廣泛歡迎。
1、 鐘罩爐工業(yè)電爐的結(jié)構(gòu)與工作原理
全纖維鐘罩電爐（升降爐）的工作原理非常簡(jiǎn)單，將產(chǎn)品擺放在爐底托板上后，讓托板上升與鐘罩密封，啟動(dòng)溫度控制系統(tǒng)，窯爐按照設(shè)定的溫度曲線升溫和降溫，實(shí)現(xiàn)熱處理過(guò)程。處理完成后，降下托板，卸載產(chǎn)品，并可進(jìn)行下一輪熱處理。
另一類(lèi)產(chǎn)品（所謂真正的鐘罩爐）所不同的是，爐底底板是固定的，通過(guò)鐘罩上下實(shí)現(xiàn)上下料。此類(lèi)一般用在容積較大或負(fù)載很重的場(chǎng)合。
2、 鐘罩爐工業(yè)電爐的保溫
爐體保溫材料為陶瓷纖維。根據(jù)使用溫度和氣氛，采用不同的陶瓷纖維。主要有硅酸鋁纖維、高鋁纖維、含鋯纖維、莫來(lái)石纖維、氧化鋁纖維等，使用溫度從1000到1600℃不等（使用溫度更高的氧化鋯纖維目前國(guó)內(nèi)也有個(gè)別廠家開(kāi)始供應(yīng)，但因其成本高、技術(shù)尚未完全穩(wěn)定還沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。
3、 鐘罩爐工業(yè)電爐的加熱
一般采用沿圓周均勻布置加熱功率，所選用的加熱元件也視使用溫度而定。包括嵌絲加熱板、外絲加熱棒、硅鉬棒、加熱帶等，最高工作溫度達(dá)1750℃。
4、 鐘罩爐工業(yè)電爐的氣氛
為保證爐膛的保溫良好和密封，在爐底板與上鐘罩的配合上，除采用迷宮形密封之外，還在殼體上裝有“V”形高溫密封橡膠。
氣氛系統(tǒng)視用戶(hù)要求，包括壓縮空氣、氧氣、氮?dú)?、還原氣氛或真空、除真空外，對(duì)關(guān)鍵氣氛含量的控制，多采用流量計(jì)人工調(diào)節(jié)方式，因此，不是非常精確。
目前國(guó)內(nèi)廠家雖大多在窯爐上裝有配氣系統(tǒng)，但實(shí)際的使用效果不大，真正設(shè)計(jì)合理并可發(fā)揮作用的廠家很少。其中原因與廠家在氣氛控制方面的經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識(shí)不足有關(guān)。另外，目前個(gè)別廠家正在進(jìn)行質(zhì)量流量控制加進(jìn)口氣體含量分析儀的氣氛控制試驗(yàn)和研究，隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，相信不久就會(huì)面市。
對(duì)于要求快速冷卻的產(chǎn)品，可配置快速冷卻系統(tǒng)，一般采用氣冷方式，通過(guò)儀表控制控制實(shí)現(xiàn)預(yù)定的冷卻曲線。
5、 鐘罩爐工業(yè)電爐的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
傳動(dòng)多采用鏈?zhǔn)?。爐底板通過(guò)鏈條的拉動(dòng)，在導(dǎo)桿的約束下，實(shí)現(xiàn)豎直上下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)行程開(kāi)關(guān)，控制上下行程，防止過(guò)沖。
爐膛底板起著運(yùn)輸和承載的任務(wù)，因此必須保證足夠的剛度。目前一般還采用硬質(zhì)材料支撐結(jié)構(gòu)。通過(guò)獨(dú)特的支撐結(jié)構(gòu)，不但保證了設(shè)備的強(qiáng)度和長(zhǎng)期可靠性，同時(shí)也改善了爐膛的溫度分布，使產(chǎn)品燒成一致性更佳。
底板也有兩種，一種是平動(dòng)式，一種是固定式。平動(dòng)式配置的鐘罩爐可通過(guò)配置兩套爐底板，當(dāng)一套在燒結(jié)時(shí)，另一套可用于裝料。當(dāng)在窯爐溫度降到被處理產(chǎn)品的最高出爐溫度時(shí)，可將該爐產(chǎn)品出爐，并立即放入另一爐產(chǎn)品，如此既提高了工作效率，又節(jié)約了能源。
鐘罩爐工業(yè)電爐的自動(dòng)化控制系統(tǒng)多采用內(nèi)嵌專(zhuān)用智能電爐溫度控制系統(tǒng)。這些產(chǎn)品程序可設(shè)定段數(shù)從幾段到上千段，每段時(shí)間從1分鐘到上萬(wàn)分種，編程范圍非常寬，某些產(chǎn)品還具有運(yùn)行過(guò)程中程序及時(shí)人工調(diào)整功能，對(duì)于科研非常有用。同時(shí)，這些產(chǎn)品均具有PID參數(shù)自整定功能，大大降低了對(duì)操作者工作經(jīng)驗(yàn)的要求。此類(lèi)功能還有許多，如無(wú)超調(diào)專(zhuān)家PID控制，可以保證溫度控制不會(huì)超過(guò)±1℃，又如溫度補(bǔ)償，這無(wú)論對(duì)于電爐的溫度校準(zhǔn)還是工藝保密，還有多級(jí)密碼鎖定、雙輸出、通訊接口等選件，為用戶(hù)的使用提供了很大的便利。
7、 鐘罩爐工業(yè)電爐的使用特點(diǎn)
全纖維鐘罩爐因其材料和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在使用中，表現(xiàn)出許多的優(yōu)點(diǎn)。
與傳統(tǒng)的重質(zhì)材料設(shè)備相比，其在節(jié)能和溫度均勻度上，都有很大的改進(jìn)。特別是節(jié)能上，對(duì)于周期式設(shè)備，其節(jié)能效果達(dá)30-50%，甚至達(dá)60%以上。
同時(shí)，因其熱容小、導(dǎo)熱率低、熱震性好，可以以很高的升溫（高達(dá)1000℃/min以上）和降溫速率進(jìn)行工作，大大提高了工作效率。
與周期爐中常見(jiàn)的箱式爐和連續(xù)爐中的隧道爐相比，鐘罩爐有很多獨(dú)到的地方，全纖維鐘罩爐具有如下一些獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)
（1）節(jié)能、自動(dòng)化控制系統(tǒng)控制靈活
（2）鐘罩爐溫度控制均勻，±3--±5℃
（3）使用效率高，相對(duì)投資成本低
（4）有一定批量生產(chǎn)能力，可滿(mǎn)足多品種，中小批量生產(chǎn)需求
（5） 可滿(mǎn)足一些較大、特殊形狀工件的生產(chǎn)要求。
8、結(jié)語(yǔ)
隨著陶瓷纖維材料的發(fā)展，全纖維爐陸續(xù)開(kāi)始為使用者所接受和歡迎:其中全纖維鐘罩爐因其獨(dú)特的特點(diǎn)，在軍工、研發(fā)、中試以及特種工件加工等熱處理應(yīng)用中，有著很大的發(fā)展?jié)摿?，此一方面有待使用者的理解和大膽?yīng)用，對(duì)于開(kāi)發(fā)廠家也應(yīng)該進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量，并作好服務(wù)和推廣工作。
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