Flexible Furnace Concepts for Vacuum Heat Treatment Combined with High-pressure Gas Quenching

IN the past five years the process combination of vacuum hardening, respectively vacuum carburizing with high-pressure gas quenching was successfully introduced to the market, especially in the manufacture of gears. In the meantime furnace concepts for various applications are available to the industry. In the following report three plant varieties are introduced, which differ in process flexibility and throughput. This report also explains criteria for the selection of a furnace in view of the existing application requirements. Besides this a short introduction is given into the vacuum carburizing process and the high-pressure gas quenching technology.

High Vacuum Furnace for HIRFL-CSR

In order to satisfy the requirement of ultra-high vacuum and low out-gassing rate of materials which are used to make HIIRFL-CSR vacuum chambers, a high vacuum furnace for degassing the beam chambers, flanges, and the other vacuum components has been designed and manufactured by IMP and Vacuum Equipment Factory in Lanzhou.

基于ANSYS的真空热处理炉的温度场分析

利用ANSYS Workbench软件分析了管式真空热处理炉炉膛内部温度场分布,通过模拟隔热层放置位置/厚度、工件盒厚度/材质、筛网厚度/材质对炉膛内部均温区范围及其平均温度的影响,获得了不同热处理炉隔热层、工件盒与筛网的设计参数;通过优选设计参数,可使均温区长度从240 mm提升至320 mm,提升了33.33%,平均温度从958.25℃提升至962.94℃。最后采用优化后的热处理炉结构参数对负载Nd2Fe14B试样的温度场进行了仿真。结果表明,Nd2Fe14B永磁体的均温区范围及平均温度得到了明显提升,磁体平均温度从959.07℃提高到963.06℃,且磁体的温度起伏明显趋于平稳,从±1.06℃优化至±0.21℃。

常减压蒸馏装置加热炉的优化控制分析

主加热炉是石油化工常见的设备,是常减压蒸馏装置重要的供热设备,也是能耗消耗最高的设备之一。分析加热炉热效率过低的原因,通过科学的方式进行优化处理,可以有效的燃料充分燃烧,提高加热炉热效率,降低对环境产生的不良影响。基于此,以某石化加热炉为例,分析了常减压蒸馏装置加热炉的问题,探究了优化措施与手段,以供参考。

真空相变加热炉内燃烧特性模拟

真空相变加热炉具有排烟温度低、热效率高等特点。针对某油田用300 kW真空相变加热炉内燃烧进行模拟研究,分析不同负荷下炉内温度场、NO_(x)浓度场和速度场的分布特性。结果表明:各负荷在截面高约1.7 m处平均温度均达到峰值,且排烟温度在148.2—177.1℃之间;额定负荷下出口NO_(x)排放质量浓度为52.4 mg/m^(3);在120%负荷下炉内高温区域扩大,NO_(x)排放增大为72.4 mg/m^(3);炉内高温烟气呈螺旋上升状,中心区域可引射烟气回流,从而降低中心火焰温度;该结构炉膛底部存在流体滞留区,通过模拟发现将炉膛底部和燃烧器改为12°倾斜结构,可消除底部滞留区,并在额定负荷下NO_(x)排放质量浓度降低为45.7 mg/m^(3),满足排放标准。为优化真空相变加热炉结构设计提供了参考。

新车型仪表台真空拉伸弯曲成形工艺生产线

真空拉伸弯曲成形工艺是将加热软化拉伸后的皮膜弯曲后粘到带有纹路的仪表台架上,然后通过压机抽真空压制、压合以生产仪表台产品的热成形工艺,采用一模两腔的生产方式,产品生产过程的重要参数(表皮温度、仪表台架温度、上下模具真空度、加工周期)以一定的采样频率传输给追溯系统,同时,产品判断结果(OK/NG)也发送到追溯系统。针对该工艺路线,生产线布局所包含的设备有皮膜投入装置、皮膜搬运装置、皮膜加热炉、压力机、仪表台架加热炉、检查炉、模温机及真空系统、模具和模具切换装置等。

常减压加热炉余热回收系统优化措施

加热炉是常减压装置热量的重要来源,也是能源消耗最大的设备,占常减压装置能耗的80%以上,其热效率的高低对装置能耗有直接影响。为推进绿色装置创建,从源头控制实现清洁生产,以胜利油田石油化工总厂常减压加热炉为例,从其热效率数据出发,分析装置同比环比数据,梳理常减压装置加热炉运行中存在的问题,得出影响加热炉热效率的主要影响因素是排烟温度和氧含量。结合生产实际对余热回收系统进行优化改造,有效降低了排烟温度,提高了空气进炉温度,实现了氧含量、负压等自动调节,改造实施后加热炉平均热效率提高1.7%,节能效果显著。

油气集输管道加热炉的改造和低碳化运行

对加热炉进行提标增效改造对油气集输管道的绿色低碳运行具有重要意义。文章以输送三高原油2949 t/d的魏荆线为例,从油品性质、加热炉工作原理和炉效率等角度详细分析了管道加热炉的改造效果。结果表明:相比于传统直接式加热炉,真空相变加热炉的炉效率提高12%,平均单耗降低0.098 m^(3)/t,每年节约成本37.15万元;每年减少废气排放112万m^(3),减排二氧化碳当量(CO_(2)e)236 t,实现了低碳减排目标。

常减压蒸馏装置加热炉能效提升改造

通过对某炼油厂常减压蒸馏装置常压炉、减压炉进行一系列能效提升改造,主要包括:空气预热器改造;加热炉衬里改造;防爆门、看火门、弯头箱门更换。有效提高了加热炉热效率,降低了排烟温度和炉体表面温度,达到预期的节能效果。节省生产成本49.8×10^(4)元/a,总投资收益率23.75%,具有较好的经济效益。

真空热处理炉绝缘陶瓷对钽粉杂质的影响

主要研究了真空热处理炉绝缘陶瓷在投入使用前的一种适用性检测方法,并通过对比95氧化铝陶瓷、99氧化铝陶瓷、氮化硼陶瓷和氮化铝陶瓷杂质结果,分析了真空热处理炉绝缘陶瓷对钽粉杂质的影响。结果表明:95氧化铝陶瓷会造成钽粉Fe、Si杂质增加,氮化硼陶瓷会造成钽粉B、N杂质增加,而氮化铝陶瓷会造成钽粉Al、N、C杂质增加。99氧化铝陶瓷对钽粉杂质的影响最小,但在1100~1380℃温度范围内会导致钽粉Al杂质增加,可以通过减少炉内绝缘陶瓷的面积来降低Al杂质。

真空渗碳炉加热系统结构优化数值模拟研究

为了优化加热系统结构,保证真空渗碳炉加热性能,采用COMSOL有限元软件建立真空渗碳炉加热过程数值模型,分析了加热系统中石墨加热管的数量、长度和分布半径等关键结构参数对工件表面热流密度、有效加热区温度分布的影响规律.模拟结果表明:加热功率恒定,减小加热管数量、长度和分布半径均可以使工件表面热流密度增大,加热效率提高;将加热管数量设为偶数,并适当减小加热管长度,增加加热管分布半径可以显著改善有效加热区内温度分布均匀性.该研究结果对真空渗碳炉加热系统结构设计优化具有一定指导意义.

真空热处理炉传热的三维数值模拟

为了分析真空热处理炉内加热工件的温度场,将包括工件在内的整个真空热处理炉作为模拟对象建立了一个三维的数值模型。该模型集成了一个控制炉温的PID模块,并且考虑了热物性参数的非线性因素。基于一商业软件,对工件、真空热处理炉的隔热层、加热管等的瞬态传热过程进行了数值模拟,并与实测值进行了对比,两者基本吻合。最后,根据模拟结果提出了优化的加热工艺参数。

真空热处理炉温度场的有限元数值模拟

提出了一个描述真空热处理炉温度场的非线性有限元模型,该模型综合考虑了辐射传热、材料热物性随温度变化等非线性因素的影响。利用有限元软件MSC.Marc对400kW立式真空热处理炉的温度场进行了模拟计算。对炉温均匀性进行了实验测量,模拟结果与实验结果吻合较好。由此提供了一种良好的真空热处理炉虚拟生产手段,为真空热处理工艺参数优化奠定了理论基础。

多室连续式真空炉的研制与应用

介绍了多室连续式真空炉的性能、结构、特点以及在真空钎焊、粉末冶金材料真空烧结、金属材料真空热处理、电子器件与不锈钢保温容器的真空排气与封接等领域的应用及现状。

水热媒空气预热器与热管式空气预热器的比较

概述了水热媒空气预热器具有布置简单、占地小、节省投资、余热回收效率高、能适应加热炉负荷及燃料性质变化、使用寿命长等优点 ,但也存在流程长、操作较复杂等缺点。以 2套常减压装置改造时采用水热媒空气预热器的投资情况与热管式换热器进行了比较 ,结果表明 ,对于热负荷较大的加热炉 ,采用水热媒空气预热器投资较少。

焦化加热炉炉管结焦原因分析及对策

140万t/a延迟焦化装置焦化加热炉进行定向辐射改造后,随着原料劣质化严重和设备日趋老化,暴露出运行周期缩短,检修费用大幅增加等问题。结合加热炉的结构特点及运行现状,分析了造成上述问题的原因,并采取了相应的对策。结果表明,焦化原料中的盐及沥青质含量增加,炉管扩径致使介质在炉管内的停留时间延长是造成该问题的主要原因。在同等的运行条件下,通过依据焦化原料中盐及沥青质的含量,及时调整循环比及反应温度等工艺参数,采取平衡各炉管流量分配,对炉火火焰进行标准化操作调整,在线蒸汽清焦等措施,可使运行周期延长1/3。

提高SiC陶瓷烧结用真空中频感应炉加热性能的试验研究

本文对SiC陶瓷加热用ZG -10 170 0℃真空感应烧结炉进行了改进 ,以提高其加热性能。选择石墨作为发热体 ,ZrO2 空心球作保温材料 ,对感应线圈、石墨坩锅尺寸、透入深度等进行了设计优化。试验结果表明 ,改进后的真空感应炉运行 4个小时后 ,即可由常温升至 2 40 0℃ ,短时可达 2 5 0 0℃ ,并且发热体、保温材料无明显损坏。本研究对于提高真空中频感应炉的加热性能及满足SiC工程陶瓷制品烧结的一些特殊要求有重要意义。

二次精炼渣钢反应及成渣热对钢液温度的影响

通过现场实验,分阶段定量分析了出钢至出VD 过程,渣钢反应热及成渣热对钢液温度的影响。结果表明,这两种热对钢液温降的影响极小,完全可以忽略。

真空加热炉在油气集输加热领域的应用

我国油气集输领域目前使用的加热炉主体炉型包括直接加热式(管式加热炉、火筒式直接加热炉)和间接加热式(水套炉、有机热载体炉、相变加热炉)。针对常规加热炉的不足研制了真空加热炉。该加热炉采用真空相变换热技术,集成了自动燃烧器、自动控制、多换热器配合、集中加热多项技术,有效提高了换热能力,产品热效率高(不小于88%)。文章介绍了真空加热炉的工作原理、技术特性、典型工况下的典型产品、使用特点及适用情况,与水套加热炉进行节能效果对比,显示该产品具有安全可靠、功能完备、节能显著等优势,展现出良好的应用前景。

大型卧式真空退火炉进出料机构设计

介绍了大型卧式真空退火炉进出料机构设计要点,针对不同应用情况,设计了不同形式的进出料机构,该系列进出料机构已应用于国内最大的有色金属卧式真空退火炉上,是大型卧式真空退火炉进出料的关键机构。