一種馬弗爐結構的蠕變、持久強度試驗用加熱爐的製作方法

2023-06-20 17:18:12

本發明涉及一種馬弗爐結構的蠕變、持久強度試驗用加熱爐，屬於熱加工技術領域。

背景技術：

蠕變、持久強度試驗是在恆定溫度恆定載荷下進行的一種高溫拉伸試驗。加熱爐是蠕變/持久試驗系統中的重要組成部分，加熱爐爐瓦的設計及爐膛的形狀和尺寸、電熱元件的布置情況及選用的電熱元件的規格等，對加熱爐的性能有很大的影響。為了保證爐膛溫度分布均勻，要儘量減少電熱元件的輻射屏蔽。電熱元件安裝位置，應使熱量容易傳給工件，而又不使工件局部過熱。電熱元件的布置方式及規格是試驗機加熱爐的主要部分，電熱元件的布置方式對爐子的熱效率、熱穩定性和熱損失以及爐子的使用壽命等都有直接影響，並且直接影響著加熱系統控溫精度和爐溫穩定性。

現在蠕變持久試驗機普遍所採用的加熱爐從爐瓦的設計及電熱元件的布置方式來分，主要有敞焰爐和馬弗爐兩種；敞焰爐為高溫加熱爐，一般採用熱源直接熱輻射的方式加熱工件，工作溫度在一般1000℃以上；馬弗爐為中低溫加熱爐，用爐瓦將熱源與加熱體隔開，採用間接輻射加熱的方式加熱工件，工作溫度一般在1000℃以下；相比較而言，敞焰爐直接熱輻射加熱工件，熱效率高，升溫速度快，但可能會產生局部過熱，影響試樣的力學測試性能；馬弗爐用爐瓦將熱源與加熱體隔開，避免了加熱源直接輻射工件，可以起到保證爐溫均勻性的作用，但是馬弗爐採用間接加熱，熱傳導效率較差，升溫速度很慢。

現在蠕變持久試驗機常用的中低溫加熱爐都是一種熱源與試樣間完全用爐瓦隔開的馬弗爐。電熱元件規格選用彈簧絲狀的爐絲，採用兩組爐絲加熱，兩組爐絲呈螺旋式密繞於整個爐瓦外壁的凹槽上，由於爐瓦對熱源的熱輻射有屏蔽作用，加熱爐的熱傳導性較差，加熱升溫速度很慢，由於爐瓦的屏蔽作用，加熱爐的熱慣性較大，使得加熱爐的恆溫效果較差，易溫場波動。

技術實現要素：

本發明正是針對上述現有技術中存在的問題而設計提供了一種馬弗爐結構的蠕變、持久強度試驗用加熱爐，其目的是為了提高加熱爐的熱傳導效率，提高升溫速度。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

該種馬弗爐結構的蠕變、持久強度試驗用加熱爐從內到外的結構依次為爐瓦(1)、爐絲(2)、保溫層(3)、內爐殼(4)、外爐殼(5)，在爐瓦(1)的外壁上加工有呈螺旋狀的凹槽(6)，爐絲(2)嵌裝在凹槽(6)內，該加熱爐的爐殼是由內爐殼(4)和外爐殼(5)構成的雙層結構，其特徵在於：在爐瓦(1)的外壁中部100～200mm的高度範圍為光壁段(8)，不加工嵌裝爐絲(2)的凹槽(6)，在光壁段(8)以上和以下爐瓦(1)外壁部分上加工的凹槽(6)內，以5～8mm為間距加工有等間距的通孔(7)，通孔(7)的直徑為5～8mm，另外，內爐殼(4)和外爐殼(5)之間的間距為10～15mm。

爐絲(2)為直徑1～2.5mm的彈簧絲狀。該加熱爐的外形尺寸為φ380mm×500～550mm，爐腔內徑為80～100mm。

本發明技術方案中，對加熱爐的爐瓦結構進行了重新設計，在爐瓦(1)外壁的的凹槽(6)內加工通孔(7)是為了降低爐瓦對熱源熱輻射的屏蔽，增強爐絲(2)的熱傳導效率，提高升溫速度，降低升溫保溫功率，提升加熱爐的節能性。為了提高加熱爐的使用壽命，電熱元件選擇直徑為1～2.5mm的彈簧絲狀爐絲(2)，以避免爐瓦(1)因開孔導致升溫過程中出現局部過熱的現象，爐瓦(1)外壁的中部設計為100～200mm高度範圍的光壁段(8)，該高度範圍內沒有凹槽(6)且不纏繞爐絲(2)，加熱爐採用爐瓦(1)上、下兩段爐絲(2)進行加熱並控溫，爐膛均熱帶通過熱平衡達到恆溫。為了提高加熱爐的保溫恆溫性，將爐體高度加高，設計為外形尺寸為φ380mm×500～550mm，爐腔內徑為80～100mm，增加加熱爐均熱的範圍。為了降低爐殼的表面溫度，避免發生燙傷事故，採用雙爐殼結構，內爐殼(4)和外爐殼(5)之間的間距為10～15mm。並可以外爐殼(5)上下端周圍開散熱孔，利用其間空氣的流動達到降低外爐殼(5)表面溫度。

附圖說明

圖1為本發明所述加熱爐的結構示意圖

圖2為本發明所述加熱爐的爐瓦的結構示意圖

以下將結合附圖和實施例對本發明技術方案作進一步地描述：

參見附圖1～2所示，該種馬弗爐結構的蠕變、持久強度試驗用加熱爐從內到外的結構依次為爐瓦1、爐絲2、保溫層3、內爐殼4、外爐殼5，該加熱爐的外形尺寸為φ380mm×500～550mm，爐腔內徑為80～100mm，在爐瓦1的外壁中部100～200mm的高度範圍為光壁段8，光壁段8內沒有凹槽6且不纏繞爐絲2，防止升溫過程中出現局部過熱的現象，影響測試試樣的力學性能，在光壁段8的以上和以下的爐瓦1的外壁上加工有呈螺旋狀的凹槽6，兩組爐絲2嵌裝在凹槽6內，並分別引出爐殼外，連接電源，爐絲2為直徑1～2.5mm的彈簧絲狀，在凹槽6內，以5～8mm為間距加工有等間距的通孔7，通孔7的直徑為5～8mm，爐膛內通過熱平衡擴散使爐膛溫度達到恆溫，該加熱爐的爐殼是由內爐殼4和外爐殼5構成的雙層結構，內爐殼4和外爐殼5之間的間距為10～15mm，有效降低外爐殼表面的溫度。

本發明所述加熱爐與現有技術相比更加經濟、實用。可為1000℃以下的中低溫蠕變、持久試驗提供穩定，可靠的加熱，能真實確保整個試驗過程中溫度的穩定性。