不銹鋼管熱處理爐按能源結(jié)構(gòu),可分為燃料加熱爐(燃油、燃氣)、電加熱爐(電阻加熱、感應加熱)幾種。
1. 燃料加熱退火爐
燃料加熱退火爐可分為燃油加熱爐和燃氣加熱爐,還可分為連續(xù)熱處理爐(又叫做輥底爐)和非連續(xù)熱處理爐(又叫做車底爐)。通常連續(xù)退火爐子有爐底輥,被熱處理的不銹鋼管放在爐底輥上,由爐底輥以設定的轉(zhuǎn)動速度將鋼管依次拖入連續(xù)退火爐子的加熱段、保溫段和冷卻段,完成熱處理工序。
非連續(xù)熱處理爐的熱處理過程是,將要熱處理的不銹鋼管放在熱處理小車上,送入熱處理爐內(nèi),關(guān)閉爐門通入燃料點火,經(jīng)加熱、保溫、出爐及快冷完成熱處理工序。
上述爐子內(nèi)部,由于采用燃燒燃料加熱,那就需要足夠的空氣助燃,在爐內(nèi)能夠形成氣體對流,升溫快。熱處理時,爐內(nèi)的氣氛對不銹鋼氧化層的生成和成分有很大影響,鉻鎳不銹鋼在氧化氣氛中加熱時,其氧化層厚度要比在還原氣氛中加熱時薄許多。為了減少金屬消耗,不銹鋼應在氧化氣氛中加熱處理。同時,燃料含硫要低,當含硫量高時,應在含氧大于0.5%氧化氣氛中加熱。燃氣或燃油爐子的氣體氣氛應調(diào)整為氧化氣氛,不銹鋼管表面極易生成易于酸洗的氧化表面。
連續(xù)退火爐具有爐子利用率高,節(jié)約能源,熱處理效果好,速度快,鋼管變形小等優(yōu)點。但爐子造價高,適宜大規(guī)模、連續(xù)性生產(chǎn),但大口徑不銹鋼管的熱處理會受到爐體的限制。非連續(xù)退火爐則屬于能耗高,熱處理效率低,不銹鋼管易變形,但爐子造價低,適宜小規(guī)模、間隙性生產(chǎn),可以熱處理大管徑鋼管。燃料加熱爐的熱利用率為40%,相對來說是比較低的。
2. 電加熱退火爐
電加熱爐也分為連續(xù)熱處理爐和非連續(xù)熱處理爐。通常連續(xù)退火爐的爐室和爐室前后都裝有不銹鋼管輸送輥道。被熱處理的鋼管放在輥道上,借助于爐底輥設定的轉(zhuǎn)動速度將鋼管依次拖入連續(xù)退火爐子的加熱段、保溫段和冷卻段,完成熱處理工序。非連續(xù)退火爐的熱處理過程是,將要熱處理的鋼管放在熱處理小車上,送入隧道式熱處理爐內(nèi),關(guān)閉爐門通電,經(jīng)加熱、保溫、出爐及快冷完成熱處理工序。
電加熱熱處理爐是采用電阻來加熱的,熱量的傳遞主要靠輻射傳遞。由于不需要燃料,所以就不需要空氣,爐內(nèi)氣氛不可調(diào),這樣熱處理過程形成的氧化層不易被酸洗。電加熱退火爐的熱利用率為70%,比燃料加熱爐要高許多。
AST-FAGERSTA 熱處理爐簡介:
該熱處理爐為電阻加熱連續(xù)熱處理爐,爐子由下面四部分組成:
上料臺,輸送輥道,長20.4m;
加熱爐,長16m;
冷卻段,長2.8m;
鋼管輸出輥道及集料槽,長21.6m.
處理鋼管規(guī)格尺寸:外徑≤273mm、壁厚≤15mm、長度2~12m.
最高爐溫:1200℃;
鋼管最高加熱溫度:1150℃;
單位長度裝載容量:100kg/m;
裝料寬度:700mm;
爐內(nèi)輥道間距:300mm;
生產(chǎn)能力:1600kg/h;
加熱爐由6組電阻來加熱,1~3組為加熱區(qū),4~6組為保溫區(qū);
電能利用率:0.7.
各段最高爐溫的調(diào)整,參考表 7-1 。
AST-FAGERSTA 電加熱連續(xù)熱處理爐見圖 7-1 。電加熱連續(xù)處理有入口處鋼管存放架及輥道平臺、加熱爐、冷卻段、出口處輥道平臺及鋼管存放架組成。
3. 光亮退火爐
所謂光亮退火,就是不銹鋼焊管在保護氣氛中進行熱處理,熱處理后的不銹鋼管沒有被氧化,所以又稱不氧化退火。光亮熱處理爐是采用電阻和氫燃燒來加熱焊管的,爐子的進出口兩端,采用氮氣將爐內(nèi)的氫氣與爐外的空氣隔開,起保護氣作用,以防止爐內(nèi)的鋼管氧化和氫氣與空氣中的氧結(jié)合發(fā)生爆炸。鋼管必須固定在環(huán)形輸送鏈條上,以保證鋼管在爐子的加熱段、保溫段和冷卻段的運行速度和狀態(tài)不變,如圖7-2所示。光亮退火雖然可以省去不銹鋼管酸洗工序,減少了對環(huán)境污染,但光亮退火爐的投資、設備維修費用大,熱處理成本高,而且操作難度也大,并存在有氫氣發(fā)生爆炸的危險。
4.. 感應加熱熱處理
感應加熱熱處理的原理是:感應圈中通過交變電流時,產(chǎn)生交變磁場,使位于磁場內(nèi)的工件產(chǎn)生同一頻率的感應電勢,從而在工件中產(chǎn)生的渦流達到很大數(shù)值,伴隨發(fā)生的磁滯現(xiàn)象也將引起熱效應。以渦流為主的熱效應將工件加熱到很高溫度,可利用其進行熱處理。
渦流在工件中由表面向中心,呈現(xiàn)為指數(shù)規(guī)律地衰減,產(chǎn)生表面效應。電流頻率越高時,透入深度越小,致使85%以上的熱量集中在表面薄層內(nèi),這現(xiàn)象正適宜中空的鋼管熱處理;反之,透入深度越大。按所用電流頻率范圍,感應表面加熱淬火可分為高頻(8kHz~250kHz),中頻(500Hz~8000Hz)和工頻等三種。
感應加熱熱處理可用于焊管在線熱處理或線外熱處理。在線熱處理一般要求采用高頻電流,被處理的鋼管壁厚較薄,以此使感應加熱速度,能夠滿足焊管機組的焊接速度。線外熱處理由于不受焊接速度限制,一般要求采用中頻或工頻電流,這樣就可以滿足厚壁鋼管的熱處理。因為頻率越低,其透人深度就越大。所以,感應加熱熱處理又可分為:高頻感應加熱熱處理、中頻感應加熱熱處理和工頻感應加熱熱處理,分別適應于薄壁和厚壁管的熱處理。
感應加熱是一種在短時間內(nèi)完成加熱的方法,它具有加熱冷卻變形小,設備簡單小型等優(yōu)點,常用在大直徑不銹鋼及小直徑、薄壁不銹鋼管的固溶熱處理工序上。圖7-3所示是大直徑不銹鋼焊管熱處理設備的示意圖。這種設備一般是焊管機組的在線設備,并置于焊管機組的出口處。