CN103423996A - 一种高温时效爆管试验炉 - Google Patents
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Abstract
一种高温时效爆管试验炉，包括筒状炉体，炉体之外设有外壳，炉体为耐高温陶瓷材料加工成形烧制而成，在炉体外有0Cr25Al5铁铬铝高合金电阻丝分前Ⅰ、中Ⅱ、后Ⅲ三段均匀地绕制在前部、中部和后部三段位置上，炉体和外壳之间为石棉丝保温棉保温层，炉堵材料为大理石；三段电阻丝分别通过三台PID温控仪控制温度，三段电阻丝的电阻值一样，均为24Ω，每段电阻丝的最大工作电流限定为8A。本发明首要的一条就是很容易地实现温度场均匀一致。高温时效爆管试验要求试样所处的温度场均匀一致，技术要求温度梯度≤3℃。用一段电阻丝控温达不到这样的试验要求，采用三段电阻丝实行分段控制，互补同归的方法，则可容易地实现这一目标。
Description
技术领域
本发明涉及一种电热炉，尤其是涉及一种用于对火电厂超超临界机组所用超强耐热钢进行长时高温时效试验、并通过自主产生的高温高压蒸汽对超强耐热钢管进行蠕胀爆管试验的高温时效爆管试验炉。
背景技术
现有的高温试验炉容量小，试验温度不高，温度梯度大，温度场不均匀，故障率高，往往导致试验误差大、试验结果不理想。随着电力工业的迅速发展，超超临界机组大量出现，对锅炉钢管的技术要求越来越高，对钢管材料的安全技术监督日显重要，原有的高温试验炉已不能满足现代材料科学研究对高温时效和爆管试验的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种具有容量增大、试验温度提高、温度梯度小、温度场均匀、连续工作时间增加、故障率下降、安全工作寿命延长和试验结果理想等优点的高温时效爆管试验炉，满足现代材料科学试验研究的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高温时效爆管试验炉，包括炉体，其特征是：所述的炉体为筒状，炉体之外设有外壳，炉体为耐高温陶瓷材料加工成形烧制而成，在炉体外有0Cr25Al5铁铬铝高合金电阻丝分前Ⅰ、中Ⅱ、后Ⅲ三段均匀地绕制在前部、中部和后部三段位置上，炉体和外壳之间为石棉丝保温棉保温层，炉堵材料为大理石。
所述的管状炉体尺寸为Φ240×1150mm，所述的电阻丝直径为Φ1.5mm，所述的电阻丝套有小瓷套管以保证绝缘。
所述的三段电阻丝分别通过三台PID温控仪控制温度，三段电阻丝的电阻值一样，均为24Ω，每段电阻丝的最大工作电流限定为8A。因为高温时效爆管试验要求试样所处的温度场均匀一致，技术要求温度梯度≤3℃，仅采取一段电阻丝达不到这样的试验条件，采用三段电阻丝，通过分段控制，互补同归，即可容易地实现这一目标。三段电阻丝的功率通过相对应的三块PID温度控制仪表，自动调整，不断变化，从而实现对炉温的控制。
所述的炉堵结构为剖分式、且外表呈阶梯状的管形，小的外径配合炉体口。
炉堵采用大理石加工制作，有令人满意的保温效果，而且可以就地取材，加工工艺简单易行，强度高，工作寿命长，经久耐用，成本低廉，因而被本发明所采用。如果采用耐高温陶瓷材料制作炉堵，其加工工艺复杂，工期长，要求批量生产，非本地制造，价格昂贵，保温效果没有明显优势，因此没有被选用。
工作原理
（1）本发明为容量增大的三段式电阻加热炉，电路图如图1所示。
（2）根据电阻器在通电条件下发出热量的工作原理，由热电效应所产生的热量为：Q=0.24I2RT（卡）
（3）根据能量传递规律，热量总是从高温向低温方向传播，传播速度取决于介质的导热系数。
（4）三段电阻丝的直径为Φ1.5mm，满足输入较大的工作电流，以产生较高的试验温度，延长试验时间，降低事故率，并通过三台PID温控仪，达到温度梯度符合试验要求的目的。
（5）优质的高强度耐高温炉体具有较高的导热系数，可以快速地将热量传送到炉体内的试验空间。
（6）石棉丝保温棉具有很低的导热系数，用其做成的保温层可以有效地阻挡热量传出炉外。
（7）用大理石制作的炉堵用于阻挡热量从炉口传出炉外，其特点厚重，不但保温，而且经久耐用，见图3-图5所示。
有益效果：
1、本发明的有益效果，首要的一条就是很容易地实现温度场均匀一致。高温时效爆管试验要求试样所处的温度场均匀一致，技术要求温度梯度≤3℃。用一段电阻丝控温达不到这样的试验要求，采用三段电阻丝实行分段控制，互补同归的方法，则可容易地实现这一目标，这也是本发明的独到创新之处。
2、本发明的又一有益效果是具有很强的抗干扰性。本发明利用三块PID温控仪表，分别对三段电阻丝的工作电流进行自动控制和调整，实际上就是对三段温度场的工作温度进行自动控制和调整，只要我们把三段温度都设定为同一温度，通过温度互补和自主整定，三段温度将迅速自动地回归至同一设定温度，使炉温和炉温梯度达到规定要求。本发明的这一功能使之具有很强的抗干扰能力，对外界环境无论什么原因（如室温变化、空气流动、电压波动、阳光照射、昼夜交替等）引起的炉温波动，都能及时、自动地得到控制和调整，始终保持炉温回归正常。
3、本发明保温效果良好，使得保温电流减小，从而降低了输出功率，同时通过筛选试验，选用最低工作电流控温，不但保证了试验质量和设备安全，而且可大大延长试验炉的工作寿命。、
4、本发明的设计制造本着节约的原则，因陋就简，就地取材，造价成本低廉，同时保证了质量可靠。
5、本发明采用三分段控温法、构思新颖、结构简单、程序路线清晰，操作方便，不需手动控制，大大提高了工作效率，降低了劳动强度。
附图说明
图1为本发明的高温时效爆管试验炉电路图；
图2为本发明的高温时效爆管试验炉三段电阻丝绕组示意图；
图3为本发明的高温时效爆管试验炉剖分式炉堵的结构主视图；
图4为图3的剖分式炉堵的左视图；
图5为图3的剖分式炉堵的俯视图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明的高温时效爆管试验炉，包括筒状的炉体，炉体之外设有外壳，炉体为耐高温陶瓷材料加工成形烧制而成，筒状炉体尺寸为Φ240×1150mm；在炉体外有0Cr25Al5铁铬铝高合金电阻丝分前Ⅰ、中Ⅱ、后Ⅲ三段均匀地绕制在前部、中部和后部三段位置上，电阻丝直径为Φ1.5mm，电阻丝穿以小瓷套管以保证绝缘，三段电阻丝分别通过三台PID温控仪控制温度，三段电阻丝的电阻值各为24Ω，每段电阻丝的最大工作电流限定为8A；炉体和外壳之间为石棉丝保温棉保温层，炉堵材料为大理石，炉堵结构为剖分式、且外表呈中空阶梯状的管形，小的外径配合炉体口。
炉体为高温时效爆管试验炉的主要部件，用于安置试样、为试样提供试验空间和试验温度等。为满足试验要求，炉体选用耐高温、导热性能好、强度高的优质陶瓷材料加工成形烧制而成，电阻丝通电后所产生的热量可迅速穿过炉体壁传播到炉体中央空间。
本发明为三段互补自调整电阻加热炉。
为了提高试验炉的试验温度和升温速度，除了提高工作电流外，还必须尽量降低试验炉的热量损失，要求试验炉具有良好的保温条件。本发明选用石棉丝保温棉作为保温材料，该材料不但耐高温，而且具有很低的导热系数，可以有效的保住温度，阻挡热量传出炉外。
进行高温时效和爆管试验，是通过手工操作，将试件材料、测温热电偶等从炉口整齐有序的放入炉内安装，然后将炉口封上，防止跑温。为提高保温效果并有利于操作方便，本发明设计了一套炉堵（见图3、图4和图5），选择大理石为材料进行加工，效果良好。
本发明的电源为三相四线，通过PID温控仪分别和三段电阻丝相连（见图1），并通过电源接线柱及安装板和电路接通。接线柱选用不锈钢进行加工，安装板利用云母板制作而成，两者均具有耐高温的特性，保证了试验炉在高温状态下长期正常稳定地工作。
本发明通过试验炉金属外壳，将各部件如：炉体、电阻丝、石棉丝保温棉、炉堵、电源接线柱及安装板等组合装配而成为一体，外壳尺寸为Φ600×1050mm。
Claims (4)
1.一种高温时效爆管试验炉，包括炉体，其特征是：所述的炉体为筒状，炉体之外设有外壳，炉体为耐高温陶瓷材料加工成形烧制而成，在炉体外有0Cr25Al5铁铬铝高合金电阻丝分前Ⅰ、中Ⅱ、后Ⅲ三段均匀地绕制在前部、中部和后部三段位置上，炉体和外壳之间为石棉丝保温棉保温层，炉堵材料为大理石。
2.根据权利要求1所述的高温时效爆管试验炉，其特征是：所述的管状炉体尺寸为Φ240×1150mm，所述的电阻丝直径为Φ1.5mm，所述的电阻丝套有小瓷套管以保证绝缘。
3.根据权利要求2所述的高温时效爆管试验炉，其特征是：所述的三段电阻丝分别通过三台PID温控仪控制温度，三段电阻丝的电阻值一样，均为24Ω，每段电阻丝的最大工作电流限定为8A。
4.根据权利要求3所述的高温时效爆管试验炉，其特征是：所述的炉堵结构为剖分式、且外表呈阶梯状的管形，小的外径配合炉体口。
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