适用于任何盐浴炉的自激快速启动技术- 学兔兔 www.bzfxw.com .pdf

处 理 Tr e a t me n t 适用于任何盐浴炉的自激 快速启动技术 临沂市科学技术合作与应用研究院 ( 山东2 7 6 0 0 4 ) 张云江吴玺 通常所说的盐浴炉均指电极盐浴炉 ( 简称盐炉、 下同) ，是热处理 系列设备 中应用最广 泛的设 备之 一 。尽管盐炉存在工作环境差 、能耗大等缺点，但 由于盐炉可进行产品零件和工模具的无 氧化加热光 亮淬火 、正火和调质处理 ，又 因其结构简单 、操作 方便和造价低等优点 ，所 以到 目前 为止盐炉在我 国 乃至德国等某些发达国家仍被广泛使用。 盐炉按 电极结构 的不同一般分为插入式盐炉和 埋入式盐炉。埋入式盐 炉又分 为顶埋式 和侧 埋式。 侧埋式盐炉又有两相两极 、三相三极、三相 四极和 三相六极等结构类型。以上几种盐炉 的启动化盐方 式均采用焊有螺旋式电阻圈的辅助 电极启 动，用这 种方法启动存在化盐速度慢 、热效 率低 、劳动强度 大及原材料消耗多等不足。从 2 0世纪 8 0年代至今， 曾出现和应用过不同的启动方法：如 “ 6 5 4 ”造渣启 动法 、高压击 穿保流降压启 动法 、低压 电弧快速启 动法及双功能电极直接启动法等。这些启动法在去 掉辅助电极 ( 某些启 动法第一次 除外 )的同时 ，均 不同程度地加快 了启 动速度 ，节约 了电能 ，但也程 度不一地存在结构复杂 、操作麻烦 、可靠性差、适 应面窄和不安全等缺点。我们通过不断探索和反复 试验，终于研制成克 服了上述缺点的适用于任何盐 炉的快速启动技术。 1 快速启动技术现状 众所周知 ，固体盐是几乎不 导电的绝缘体 ，传 统盐炉的启动是利用辅助 电极发热的电阻式外热启 动，化盐速度相当慢 ，一般均在 3 h以上 ，电能浪费 严重。为加快启动速度 ，不 同时期出现了几种不 同 的快速启动方法。 “ 6 5 4 ”造渣启动法是较早 出现 的快速启动方法 之一。该启动法的原理是利用 “ 6 5 4 ”渗碳剂造渣使 筻l9 鼹 参 磊 工 热 加 工 w wwme t a l wo r ld n 9 5 0 c o rn 一 栏目 主 持 李华翔 其沉人炉底 ，以降低主 电极间凝 固盐 的电阻 ，利用 安全电压直接使盐渣导电加热凝 固盐，从而实现快 速启动 。该启动法 主电极必须接触炉底盐渣 ，且盐 炉温度不能太低 ，即停炉时问不 能过长 ，否则 电阻 加大 、实现不 了直接启动，盐炉的第一次启动也即 熔化散碎盐时仍需辅助电极启动。 高压击穿保流降低启动法也是较早 出现 的快速 启动方法之一。该启动法 的原理是利用 晶闸管调压 装置，在断开变压器一根铜排 的情况下 ，于两主电 极之间 ( 含断开铜排的主电极)先施加 3 8 0 V的电 压 ，凝固盐击穿导通后 即时降压 ，使导通盐维持恒 定的电流 ，当主电极 间有一定的熔盐量且电压降至 安全电压时，断开晶闸管调压装置，接通盐炉变压 器铜排再直接化盐 。使用过程 中显示，当主电极 间 盐渣量极少时很难实现击穿启动 ，第一次开炉化盐 及化散盐时仍需用辅助电极启动 ，而且存在操作不 便 、高压危险等缺点。 低压电弧快速启动法也是通过降低炉底 主电极 之间的电阻来实现快速启 动的。其方法是先将两侧 主电极的端部 电极对称伸 到炉底 ，在其中间加入铸 铁屑 ，停炉后铸铁屑与盐混合 凝固为一体 ，大大降 低了固态盐 的电阻 ，利用变压器高档电压就可实现 直接启动，启动速度很快，而且新炉第一次化盐时 将两主电极端部之 间塞人块状焦炭也可实现快速启 动，彻底抛掉 了辅助电极。该启动方法 的缺点是随 着启动次数 的增加 ，铸铁 屑量不断增加 ，且不易捞 出，日 积月累主电极之问形成铸铁块 ，使盐炉短路 易烧损变压器 ，因而限制了该法的推广应用。 双功能主电极直接启动法是变相的电阻加热启 动法。该启动法的主电极做成层片状 叠合结构 ，通 过改变电极连接方式使其 即是辅助 电极又是主电极 ， 启动时使两侧 电极层片间互相连接，形成导通 电阻 ， 当炉底化开一部分盐后 ，然后将两侧 电极层片断开 ， 两侧层片状 电极就成 了主 电极 ，熔盐继续导通直 至 将盐全部化开。该启动法存在 电极 结构复杂 、盐炉 整体寿命不高和启动速度较慢等缺点。 2 自激快速启 动的启动原理及结构特征 针对上述几种快速启动技术 的不 同特点，若能 找到一种既保留其 优点、又能克服其缺点的快速启 动方法，正是该启动技术要达到的目标 。 该快速启 动技术采 用的是 白激快 速启动 方法 ， 它类似于上述前三种启动法 ，不同之 处在于该技术 是利用粒状硅铁或镁铁 造渣取 代 “ 6 5 4 ” 、铸铁屑及 其他不成熟 、不 稳定盐 渣。硅铁与熔盐凝 固在一起 类似于半导体 ，其导电性能介于 “ 6 5 4 ”盐渣和铸铁 屑盐渣之间，不但 在室温下也 能击穿，而且具有不 结块 、易捞出之优点 ，这样即克服 了室温下 “ 6 5 4 ” 盐渣不易启动的缺点 ，又克服 了铸铁屑盐渣易短路 的缺点 ，同时在室温下也能可靠地实现低压 电弧击 穿启动，克服了高电压击穿启动不安全的缺点。 为实现理想的快速启动 ，本快速启 动技 术的结 构特征如附图所 示：该启动技术首先保留了安装辅 助电极的原附加结构 ，而且坩埚和主电极结构不变 ； 其次把辅助电极 的螺旋式 电阻圈去掉 ，将两 根辅 助 电极柄加粗 ，插 人炉膛部分 的辅 助电极柄下端 焊有 伸到炉底 的厚 电极块 ，从 而制 成两根副 电极 ，两 电 极块之间用于放置粒状硅铁等起弧介质 ；为便 于启 动 ，两电极块的间距保持在 6 0 mm左右为宜 ，该炉型 是利用两辅助 电极块之 间的粒状硅铁盐渣起弧来实 现快速启动的。 盐浴炉快速启动示意图 1 辅助电极柄2 炉膛 3 粒状硅铁4 主电极5 坩埚 由于盐炉其他部分 的结 构不变，这样不但避 免 了盐炉结构大 的改造 ，而且大大扩大了该 技术的适 用范同 ；同时当其他快速启 动技 术失效时 ，可迅 速 转换成该启动技术启动 ，确保了盐炉的继续使用。 3 自激快速启 动操作方法及应用效果 首先 ，将两根 副 电极 分别 与两侧 主 电极 连接 ， 新炉第一次启动时，在两副 电极块之间塞人块状焦 炭 ，然后将碎盐倒人炉膛 内并盖住焦炭 ，用 变压器 高档启动 ，这时焦炭导 电加热 ，将 焦炭 上面的盐熔 化 ，随熔化随加盐 ，并随时捣实焦炭 ，使其充 分与 两 电极块接触 ，待液态盐 达到一定 高度 使两侧 主电 极 导通 后 ，可 取 出 焦 炭 和 副 电极 ，盐 炉 由于 主 电极 的导通 继续 化盐 ，直 到熔盐 达 到使用 液 面高 度为 止 。 停炉时安上两根副 电极 ，在两根副 电极之 间加 入粒度不大于 1 0 ram的硅铁颗粒 ，粒状硅铁与熔盐凝 同在一起后位于两副电极 块之间 ，形成易于击穿 的 半导电体 ，当再次启动时将变压器调到 高档 ，通 电 后两副电极 下端击 穿，迅速熔化凝 固盐 ，然后利用 熔化盐的离 子导电继续化 盐。为加快化盐速度 ，当 炉底 的熔盐达到接触主 电极 的高度时 ，可将 副电极 绝缘悬空，利用主电极大电流化盐 ，使盐快速熔化 ， 从而达到快速启动 的 目的，盐完全化 开后取 出副电 极即可进行工件加热。 白激快速启动技术达到 了很好 的节能效果 ，以 5 0 k W三相中温盐炉为例 ，采用辅助 电极启动时 ，启 动时间为 1 8 4 mi n ，耗 电量 为 4 4 3 k W h d m ；利用 自激快速启动技术 ，启动时间仅 2 8 m i n ，耗 电量仅为 0 7 8 k W h d in ，节 约工 时 在 8 0 以上，节 电达 7 0 以上 ，不但节能效果显著 ，还提高 了生产效率 ， 具有极大的推广应用价值。 4 结语 自激快速启动技术保 留了各种盐浴炉 的炉型结 构特征 ，适用于任何类 型的电极盐浴炉。利用粒状 硅铁作起弧介质 ，以及将辅助 电极稍加改造制 成起 弧区，构成了 自激快速启动 的核心技 术。该快速启 动技术兼具其他各种快速启动技术的优点 ，又克服 了其他快速启动技术的缺点。该快速启动技术 比用 辅助电极启动时达到节时 8 0 以上 、节 电 7 0 以上 的良好效果 ；同时具 有安全可靠 、操 作简单 、制造 成本低和初次启动不用辅助 电极等优点 ，具有很好 的推广应用价值。MW ( 2 0 1 1 0 1 1 2 ) 处 理 T r e at m e nt 参 磊 工 。 热 加 垫 鹱 戛 曼l9 嫂 2 7 wl Yw m et ol wor l Ui l l Y i I C OI T I