浅谈真空电阻加热炉

摘 要：真空烧结炉是在真空环境或保护气氛中对被加热物品进行保护性烧结的炉子，其加热方式比较多，如电阻加热、感应加热、微波加热等。文章从电阻加热烧结炉的工作原理，结构和设计特点进行阐述。

关键词：真空电阻炉；原理；分类；结构；设计

1 前言

电阻加热，是在真空条件下，加热器通电产生电阻热通过辐射传热将工件（或材料）加热。烧结是硬质合金毛坯生产工艺的最后一道工序，也是决定硬质合金结构与性能的关键工序，切已证明，真空烧结工艺比氢气烧结工艺具有一定优越性，一些发达国家已全部采用真空烧结。电阻加热真空烧结炉，应用较为广泛。

2 工作原理

加热体通电，因其电阻而产生热量，通过对流、辐射、传导等方式传递给工件，使其被加热或融化，从而达到某种工艺目的。此次介绍的金属加热体-钼加热器。在真空条件下，传热以辐射为主。

Q=I2R 辐射给工件 T工件 电源：交流、低压、大电流。

2.1电阻炉的分类

①按加热置分：外热式是加热体放在马弗体外；内热式是把加热室，保温炉衬和炉床都放在炉室内部。

②按结构形式分：a立式：炉体中心线与地面垂直，占地面积小。b卧式：炉体中心线与地面平行，占地面积大。

③按作业方式分：a周期式 ：炉子每完成一次工作，停止重新抽空，进行下一次工作循环。b连续式：最少两个室，一个加热室一个出料收料室。c连续式：最少三个室，即装料室，加热室和出料室。

④按工作温度分：低温炉-低于1150℃，中温炉-1150°℃到1600℃，高温炉-高于1600℃

3 电阻炉的结构

3.1电阻炉的组成： 炉体、加热室、真空系统、电源、给排水系统、充放气系统、风冷换热系统、压控系统。详细说明一下，炉体、加热室、真空系统三大部分。

3.1.1炉体：

炉壳是将工作空间与大气隔离的密闭容器，同时又是炉子各部件的安装机架。炉壳的设计要点是尽量选择圆筒结构，因为圆筒型结构受压强度好，稳定性高，焊缝最少，节省材料。

炉盖的结构形式主要炉壳直径大小，当炉壳圆筒直径大于800mm时，应选用蝶形、椭圆形封头。

3.1.2加热室：

加热室采用不锈钢或碳钢内表镀镍、喷铝、涂覆有机材料。主要由保温炉衬和加热体构成。

3.1.3真空系统：

由泵+阀门+冷阱+管路+波纹管组成。主要根据工作要求，确定泵的选择

①炉子的最高工作温度（均温区内温度）。②最大装炉量均温区尺寸。③工件在加热时炉膛内均温区允许温度误差。④炉子的升温时间，它包括空炉升温时间和满载升温时间。⑤炉膛内真空度，包括冷炉极限真空和满载时的热态真空度。⑥炉子的升压率（即压力随时间的增长率）。⑦加热体上的最高电压及可调范围等。

4.2总体设计方案

①炉型设计，内热或外热、立式或卧式、周期式或连续式。②加热体、保温炉衬的材料以及结构形式。③均温区尺寸，保温炉衬、加热体的外形尺寸，炉壳的整体尺寸。④真空系统主泵，前级泵，冷阱，阀，管道设计。⑤传动系统：电机，减速器等。⑥冷却系统： 水箱，管路，水量、水压测量仪表等。⑦电气系统：原理图，接线图，控制柜，操作台。⑧测温、测压系统：测量位置和元件。

4.3加热功率计算方法

①加热功率的热平衡计算方法： Φ=Φ1+Φ2+Φ3 （式中：Φ-加热器所发出的总热量；Φ1-加热时的有用热流量；Φ2-损失热流量；Φ3-炉内材料蓄热所消耗的热能量）。②加热功率的表面积估算法 。③加热功率的容积估算法。④加热体的计算方法。⑤加热体几何尺寸计算方法。

4.4.2加热体寿命计算方法

①加热体电阻增加（15-20）%时，为使用寿命。②允许蒸发量的计算、材料蒸发速率的计算。③加热体使用寿命。

5 结束语

真空烧结炉现广泛应用钕铁硼等磁性材料行业，面对市场竞争日益严重，凸显真空烧结炉的设计特点，降低烧结炉成本是十分必要的。

参考文献

[1]《真空设计手册》北京：国防工业出版社，1987

[2]《真空技术》 四川人民出版社，1981

[3]《真空电阻炉设计》冶金工业出版社，1986

[4]《真空设计》冶金工业出版社，2014