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真空爐高溫區的升級改造

來源:德國霍伊黑爾海姆 | 發布時間:2022-08-06 |

真空爐用戶面臨著特殊的維修問題。高溫區的使用壽命可以通過采用碳/碳復合材料制品而延長。碳/碳板被用來保護熱面,碳/碳型材被用來保護邊緣。現已推出表面耐磨性極佳的全碳/碳高溫區,能夠耐受氣體侵蝕和防止被操作人員意外損壞。
鉬的使用是現有高溫區設計的最大缺陷之一。它存在著高溫脆化的問題,在修理或更換操作中容易開裂。
長期以來,鉬一直被用來制作絕熱板固定件、發熱元件支承組件、發熱元件、隔熱罩和邊緣保護件。盡可能用碳/碳制品替代鉬制品,能夠減少高溫區的維修工作量。
在停爐會帶來很大影響的情況下,即裝即用式方案的價值能夠更好地體現出來。重新砌襯現有高溫區外罩可能需要停產3周之久,而即裝即用型高溫區能讓這段時間縮短到僅僅2-3天。

絕熱板固定用碳/碳T型螺栓

鉬制絕熱板固定件,比如鉬制蝶形夾,一直是高溫爐領域的標準用品。不過,使用者面臨著蝶形夾斷裂和絕熱板松脫的問題,而且殘留在固定螺母中的螺柱又硬又脆,難以更換。因此,經常不得不將高溫區從爐殼中取出,以對高溫區外罩進行必要的處理。
通過在合作客戶處進行全面試驗后,整個高溫區襯層上的這些鉬制固定件現在都被替換成了M10碳/碳T型螺栓。如果再由于意外損壞或操作人員失誤等原因而導致發生斷裂的話,碳/碳固定件能夠很容易地在幾分鐘內從高溫區內部更換完畢。固定螺母內殘留的任何碳/碳螺柱都能被輕而易舉地擰掉,然后裝上一個新的固定件。
碳/碳絕熱板固定件與碳/碳墊片配合使用,以防止熱面在緊固時損壞。這種方式同采用鉬制固定件相比大幅度縮短了更換斷裂的固定件所花費的時間,從而顯著減少了加熱爐停產。建議操作人員在每日、每周和每月的維修工作中都對固定件的緊固情況進行檢查。

碳/碳發熱元件支承固定件

在碳/碳固定件替代鉬制絕熱板固定件取得成功的基礎上,發熱元件支承固定件采用了同樣的作法,將所有鉬制固定件都改成了碳/碳類型。固定件的規格包括M10、M16和M20。
在修改發熱元件支承設計時,要針對原始設計的明顯缺點或維修難題進行改進,盡可能簡化系統的設計。通過結合使用標準的陶瓷部件和碳/碳固定件,通常能夠得到一個維護少且易于更換的系統。
許多原始設備制造商(OEM)普遍采用的鉬制發熱元件吊環螺栓懸架如今都可以替換成碳/碳吊環螺栓固定件。這樣的發熱元件支承組件具有明顯優點,能夠從高溫區內部方便地更換。

碳/碳雙L型材

許多原始設備制造商都將高溫區爐門組件設計成突起面,以避免直接向高溫區外輻射散熱,從而保證更好的絕熱效果。這個突起面還加強了爐門邊緣的密封作用,有效地改善了高溫區的密封性。
長期以來,這個突起面的邊緣一直存在著因氣體侵蝕和熱電偶安裝而損壞等方面的問題。爐門絕熱層表面的消耗層也會因淬火操作時的爐體抖動而脫落。
新開發并已獲得專利的碳/碳雙L型材能夠像畫框一樣保護爐門絕熱層,以一種獨有的方式保護絕熱層的所有邊緣免受氣體侵蝕。高溫區爐門的消耗層被完全固定,所有固定件都位于密封邊緣以內。
雙L型材使爐門邊緣得到全面保護,有效地防止了被操作人員意外損壞,還在爐門和高溫區邊緣之間形成了一個耐磨的密封面。這種雙L型材對碳/碳板和石墨箔片消耗層都適合,20和40毫米突起面都能使用。

碳/碳格板

車削石墨格板在熱處理行業使用了很多年。它們通常很重,很脆,容易被掉落的部件損壞。由于制造需要的板材規格和加工量的緣故,格板更換件的交付時間往往很長。
石墨格板的體積一般較大,常用于高溫區頂部、底部和側壁。每次開爐后,如此大量的石墨必須隨爐料一起被加熱,顯然額外消耗了許多能源。
標準的碳/碳格板更輕,更結實,更容易搬運和安裝。當同保護開孔的碳/碳型材結合使用時,能夠得到一個壽命極長的系統,受氣體侵蝕影響的程度顯著降低。
碳/碳格板的供貨周期大大縮短,而且用碳/碳格板替代石墨格板對爐溫分布和冷卻參數都沒有影響。

碳/碳表面消耗層

多孔石墨箔片消耗層在業界被廣泛用來保護絕熱板熱面免遭氣體侵蝕和意外損壞。由于這類產品重量大,搬運不便,安裝時很費人力。
如果箔片表面損壞,氣體會進到箔片背后,對保護層迅速造成破壞。一旦消耗層/保護層損壞,絕熱板就會因氣體侵蝕而大面積損壞。而如果絕熱板損壞,溫度均勻性就會受到影響,高溫區外罩也將損壞。
全面使用碳/碳板(通常1.5毫米厚)作為消耗層能夠節省高溫區重砌時間。耐磨性極佳的表面能夠可靠地耐受氣體侵蝕和意外損壞,用碳/碳條帶覆蓋消耗層接縫處也對延長高溫區壽命大有幫助。碳/碳板的規格為3,000毫米 x 2,000毫米,因此,高溫區的大部分側壁能夠用一塊板覆蓋,減少了任何不必要的接縫。
如果有鉻沉積在熱面上,能夠被部分擦掉和抽除。鉻的積聚會引起電弧,造成發熱元件和固定件之間短路。
碳/碳板消耗層加上碳/碳型材邊緣保護,能夠顯著延長高溫區的使用壽命,最大限度減少高溫區維修。

碳/碳L和U型材

碳/碳型材被廣泛用來保護高溫區的所有開孔,包括塞孔和格板開孔以及爐門邊緣。L和U型材相結合,能夠替代大多數鉬制邊緣保護件。型材的使用大大降低了氣體侵蝕和意外損壞的影響,提高了密封面的耐磨性。
高溫區的任何圓形開孔都改成直邊,以便能夠使用U或L型材將消耗層固定就位,從而防止氣體侵蝕。而且,任何圓形爐門也都改成直邊,這樣就能使用碳/碳邊緣型材。這種作法有利于保護爐門邊緣免于意外損壞或氣體侵蝕,并且提高密封面的耐磨性。
由于L和U型材都有很長的規格,整體邊緣簡化了開孔邊緣的保護。還有適合于消耗層的較寬規格,使任何邊緣在任何情況下都能得到全面的防護。
使用提供了邊緣保護的碳/碳型材,加上碳/碳消耗層,能夠使高溫區壽命大幅度延長。

熱電偶穿通件

所有測量和爐料熱電偶端口都用碳/碳或石墨制成的活動塞加以保護,以防止絕熱襯因經常插入和移出爐料和測量熱電偶而被損壞。
過熱和控制熱電偶端口總是用石墨襯套保護。它們一旦損壞就可以換下,以避免進一步損壞絕熱襯。因此,只需要更換邊緣保護件和密封面,而無需更換整個絕熱襯。
還有一種作法是針對不同的應用設計出合適的插塞。舉例來說,可以在正常生產中的溫度監測時使用一種插塞,而在每月進行的全面功能檢查中使用另一種具有更多通孔的插塞。

石墨涂料

絕熱板的所有邊緣(甚至包括有型材保護的邊緣)都用石墨涂料涂刷并固化,以更好地保護其免受氣體侵蝕。涂料的固化有助于減少加熱時釋氣,從而縮短抽真空時間。
桶板式結構高溫區的所有接縫處也都涂刷并固化。

預制外罩

考慮到大多數企業都希望最大限度縮短停爐時間,可以提供一種新型全絕熱高溫區外罩,從而在數日內完成現有高溫區的拆卸和新高溫區的安裝。這種方案能夠將外罩重砌所需的2 – 3周縮短到在2 – 3天內安裝新外罩并完成烘爐。
采用新外罩的一個主要優點是,原有的外罩可以在修理甚至重砌后作為備品保存,以免爐內安裝的高溫區發生任何問題。如果客戶只有1 – 2臺爐,難以承受一臺爐停產2 – 3周重砌所帶來的生產損失,那么,該方案非常有效。

石墨發熱體和爐膛組件

所有重砌工作都要全部更換優質石墨發熱體和爐膛組件。發熱體和爐膛組件的布置圖隨高溫區資料一起提供,并列出各種備件的數量,以方便更換。高溫區使用的所有材料都具備全面的可追溯性。

安全和健康

在拆卸舊高溫區時,熔損的絕熱材料形成的灰塵中含有每種熱處理爐料的沉積物。為了安全地操作,保護每一個相關人員的健康,除了穿戴個人防護用品,還要在一個能夠抽除顆粒物的改裝噴漆房內進行操作。

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