เลขที่ 308 ถนน Gongxin สวนอุตสาหกรรม เมืองตงซิง เมืองจิงเจียง มณฑลเจียงซู ประเทศจีน
[email protected]/ [email protected]
A หลอดรังสี ทำงานโดย การแปลงพลังงานความต้านทานไฟฟ้าหรือความร้อนจากการเผาไหม้เป็นรังสีความร้อนอินฟราเรด ผ่านท่อด้านนอกที่ปิดสนิท ถ่ายเทความร้อนนั้นอย่างสม่ำเสมอไปยังปริมาณงานโดยรอบหรือห้องเตาเผา โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรงระหว่างแหล่งความร้อนและบรรยากาศภายในเตาเผา หลักการสำคัญคือการทำความร้อนทางอ้อม: องค์ประกอบความร้อนภายใน - ไม่ว่าจะเป็นลวดต้านทานหรือหัวเผาแก๊ส - ให้ความร้อนท่อป้องกันด้านนอกที่อุณหภูมิสูง จากนั้นท่อนั้นจะแผ่พลังงานอินฟราเรดออกไปด้านนอกไปยังโหลดของเตาเผา เหมือนกับที่ดวงอาทิตย์แผ่พลังงานผ่านอวกาศโดยไม่ต้องใช้ตัวกลางในการพกพา
การจัดเรียงทางอ้อมนี้เป็นจุดประสงค์พื้นฐานของการออกแบบหลอดรังสี ช่วยให้เตาบำบัดความร้อนที่ทำงานภายใต้บรรยากาศที่มีการควบคุมหรือป้องกัน เช่น ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ก๊าซดูดความร้อน ได้รับความร้อนโดยไม่ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่เผาไหม้หรืออากาศออกซิไดซ์สัมผัสกับภายในเตาหลอม ซึ่งอาจปนเปื้อนหรือสร้างความเสียหายให้กับชิ้นงานที่กำลังบำบัด ท่อด้านนอกทำหน้าที่เป็นทั้งหม้อน้ำระบายความร้อนและแผงกั้นก๊าซระหว่างแหล่งความร้อนและบรรยากาศกระบวนการ
แม้ว่าชื่อจะเน้นการแผ่รังสี แต่จริงๆ แล้วหลอดรังสีทำงานผ่านโหมดพื้นฐานทั้งสามโหมดของการถ่ายเทความร้อน ได้แก่ การนำ การพาความร้อน และการแผ่รังสี โดยทำงานตามลำดับตั้งแต่แหล่งพลังงานไปจนถึงโหลดของเตาเผา การทำความเข้าใจว่ากลไกแต่ละอย่างมีส่วนช่วยให้ความกระจ่างว่าเหตุใดหลอดรังสีจึงมีประสิทธิภาพและความสม่ำเสมออย่างที่ทำได้
ในท่อแผ่รังสีที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า ส่วนประกอบลวดต้านทานจะสร้างความร้อนโดยการทำความร้อนแบบจูล โดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านลวดความต้านทานสูงจะผลิตพลังงานความร้อนตามสัดส่วนกำลังสองของกระแสคูณด้วยความต้านทาน (P = I²R) ความร้อนนี้ดำเนินการออกไปด้านนอกผ่านตัวลวดและผ่านโครงสร้างรองรับ (โครง แถบ หรือตัวสร้างขดลวด) ที่ยึดองค์ประกอบไว้ จากนั้นจึงดำเนินการผ่านผนังของท่อป้องกันด้านนอก วัสดุท่อด้านนอก ซึ่งโดยทั่วไปจะเป็นโลหะผสมเหล็กทนความร้อนหรือเซรามิกคอมโพสิต จะต้องมีการนำความร้อนเพียงพอในการส่งความร้อนจากพื้นผิวด้านในไปยังพื้นผิวด้านนอก โดยไม่สร้างความแตกต่างของอุณหภูมิที่มากเกินไปตลอดความหนาของผนัง
ในท่อแผ่รังสีที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง การเผาไหม้จะเกิดขึ้นภายในรูท่อ และก๊าซที่เผาไหม้ร้อนจะนำความร้อนไปยังผนังท่อโดยตรงโดยการสัมผัสขณะที่ก๊าซไหลไปตามภายใน ผนังท่อจะนำพลังงานความร้อนจากพื้นผิวด้านในไปยังพื้นผิวด้านนอก ซึ่งแผ่กระจายไปยังโหลดของเตาเผา
ภายในท่อแผ่รังสี - ในช่องว่างวงแหวนระหว่างองค์ประกอบต้านทานและผนังด้านในของท่อป้องกัน - การถ่ายเทความร้อนระหว่างองค์ประกอบที่เรืองแสงและผนังท่อเกิดขึ้นจากการรวมกันของการแผ่รังสีและการพาความร้อนตามธรรมชาติของก๊าซที่ปิดล้อม (โดยปกติจะเป็นอากาศหรือบรรยากาศควบคุมที่เติมเต็มพื้นที่องค์ประกอบ) การหมุนเวียนของการหมุนเวียนนี้แม้จะรองจากการแผ่รังสีที่อุณหภูมิสูงที่เกี่ยวข้อง แต่ก็ช่วยกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอมากขึ้นตามความยาวของท่อ และป้องกันจุดร้อนเฉพาะที่ใกล้กับองค์ประกอบที่อาจทำให้เกิดออกซิเดชันหรือความล้มเหลวก่อนวัยอันควร
ในท่อที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิง การพาความร้อนแบบบังคับของส่วนผสมก๊าซเผาไหม้ที่ไหลเป็นกลไกหลักที่ทำให้ความร้อนไปถึงผนังท่อ การไหลของก๊าซร้อนจะกวาดไปทั่วพื้นผิวท่อด้านใน และความปั่นป่วนในการไหลจะเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์การพาความร้อนแบบพาความร้อน ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของการส่งความร้อนไปยังผนังท่อ
เมื่อผนังท่อด้านนอกถึงอุณหภูมิในการทำงาน มันจะปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอินฟราเรดตามกฎของ Stefan-Boltzmann พลังงานรังสีที่ปล่อยออกมาต่อหน่วยพื้นที่จะเพิ่มขึ้นตาม กำลังสี่ของอุณหภูมิสัมบูรณ์ — หมายความว่าผนังท่อที่อุณหภูมิ 1,000°C (1,273 K) แผ่พลังงานต่อหน่วยพื้นที่ประมาณ 16 เท่า มากกว่าท่อเดียวกันที่อุณหภูมิ 500°C (773 K) การพึ่งพาอุณหภูมิที่สูงนี้เป็นเหตุให้หลอดรังสีมีประสิทธิภาพมากที่อุณหภูมิการทำงานที่สูง และเหตุใดเอาต์พุตจึงเพิ่มขึ้นอย่างไม่เป็นสัดส่วนเมื่ออุณหภูมิจุดที่ตั้งไว้สูงขึ้น
พลังงานการแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากท่อเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสงผ่านห้องเตาเผา ซึ่งพลังงานนั้นจะถูกดูดซับโดยภาระงาน ผนังเตาเผา และเตาไฟ ชิ้นงานดูดซับรังสีนี้และแปลงกลับเป็นพลังงานความร้อน โดยให้ความร้อนเพิ่มขึ้นโดยไม่จำเป็นต้องสัมผัสกับท่อหรือการหมุนเวียนของตัวกลางนำพาความร้อนระหว่างชิ้นงาน นี่คือกลไกที่ทำให้หลอดรังสีมีชื่อและคุณลักษณะที่สำคัญ: การทำความร้อนที่สะอาด ไม่สัมผัส และเข้ากันได้กับบรรยากาศ
องค์ประกอบความร้อนภายในหรือที่เรียกว่าแกนท่อเป็นส่วนประกอบในการแปลงพลังงานของท่อแผ่รังสีที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า การออกแบบจะกำหนดความหนาแน่นของพลังงาน ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิตลอดความยาวของท่อ และอายุการใช้งานที่คาดไว้ของชุดประกอบ การกำหนดค่าหลักสามประการถูกนำมาใช้ในการผลิตหลอดรังสีเชิงพาณิชย์
องค์ประกอบแบบกรงประกอบด้วยลวดต้านทานที่พันอยู่ในขดลวดสามมิติหรือโครงสร้างตาข่ายที่รองรับบนโครงแข็งของตัวเว้นระยะเซรามิกหรือโลหะผสมที่จัดเรียงในรูปทรงกรงทรงกระบอก การกำหนดค่านี้จะเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสของลวดต้านทานที่สัมพันธ์กับรูของท่อให้สูงสุด ซึ่งช่วยปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสีจากองค์ประกอบไปยังผนังท่อ โครงสร้างกรงยังให้การสนับสนุนทางกลเพื่อป้องกันไม่ให้ลวดหย่อนคล้อยหรือยุบตัวตามน้ำหนักของมันเองที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญสำหรับท่อที่ทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000°C ซึ่งการคืบคลานที่อุณหภูมิสูงในวัสดุโลหะมีความสำคัญ องค์ประกอบประเภทกรงเหมาะอย่างยิ่งกับการใช้งานที่ต้องการกำลังขับสูงและการกระจายความร้อนที่สม่ำเสมอตลอดความยาวท่อทั้งหมด
องค์ประกอบแผลแถบแนวตั้งใช้ลวดต้านทานแบนหรือริบบิ้นพันเป็นแถบยาวขนานไปตามพื้นผิวด้านในของท่อ โดยยึดไว้ในตำแหน่งด้วยเม็ดบีดหรือวงเล็บรองรับเซรามิก รูปทรงนี้กระจายองค์ประกอบความร้อนใกล้กับผนังท่อ ช่วยลดเส้นทางการแผ่รังสีจากองค์ประกอบหนึ่งไปอีกท่อหนึ่ง และปรับปรุงประสิทธิภาพการถ่ายเทความร้อนไปยังพื้นผิวด้านนอก องค์ประกอบแถบแผลมีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางปานกลางซึ่งระยะห่างระหว่างองค์ประกอบกับผนังอาจจำกัดปัจจัยการมองเห็นสำหรับการแผ่รังสี พวกเขาเป็นตัวเลือกทั่วไปสำหรับหลอดรังสีของเตาอบคืนตัว ซึ่งการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอตลอดความยาวของท่อมีความสำคัญต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์
องค์ประกอบแบบพันเกลียวเป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุด: ลวดต้านทานถูกพันเข้ากับขดลวดขดที่วิ่งตามแนวแกนผ่านศูนย์กลางของรูท่อ โดยมีฉนวนเซรามิกรองรับเป็นระยะๆ การออกแบบนี้ผลิตได้ตรงไปตรงมา ช่วยให้เปลี่ยนชิ้นส่วนได้ง่ายโดยไม่รบกวนท่อด้านนอก และเป็นตัวเลือกที่ประหยัดที่สุดสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ ตำแหน่งตรงกลางของคอยล์เกลียวจะวางไว้ที่ระยะห่างสูงสุดจากผนังท่อ ซึ่งจะเพิ่มปัจจัยการมองเห็นการแผ่รังสีไปยังผนัง และกระจายความร้อนค่อนข้างสม่ำเสมอรอบๆ เส้นรอบวงของท่อ อัตรากำลังของท่อเดี่ยวสำหรับการออกแบบแผลเกลียวมีตั้งแต่ 3 กิโลวัตต์ถึง 60 กิโลวัตต์ ครอบคลุมความต้องการเตารักษาความร้อนทั่วไปอย่างเต็มรูปแบบ
โลหะผสมลวดต้านทานหลักสองกลุ่มที่ใช้ในส่วนประกอบท่อแบบเรเดียนคือโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียม (Ni-Cr) และโลหะผสมเหล็ก-โครเมียม (Fe-Cr) ซึ่งแต่ละตระกูลเหมาะกับช่วงอุณหภูมิและบรรยากาศที่แตกต่างกัน:
| ประเภทโลหะผสม | องค์ประกอบทั่วไป | อุณหภูมิบริการสูงสุด | คุณสมบัติที่สำคัญ | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|---|---|
| ไน-Cr 80/20 | 80% นิกเกิล 20% Cr | 1,100°ซ | ทนต่อการเกิดออกซิเดชันได้ดีเยี่ยม มีความเหนียวดี ทนทานต่อความเสถียร | การแบ่งเบาบรรเทา การหลอม การใช้งานที่อุณหภูมิต่ำกว่า |
| ไน-Cr 70/30 | 70% นิกเกิล 30% Cr | 1,150°ซ | ความต้านทานสูงกว่า 80/20 ปรับปรุงความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง | เตาอุตสาหกรรมอุณหภูมิปานกลาง |
| เฟ-ซี-อัล (ชนิดคานธาล) | ~72% เฟ, 22% โครเมียม, อัล 5.8% | 1,300°ซ | ความสามารถด้านอุณหภูมิสูงสุด สร้างชั้น Al₂O₃ ที่ป้องกัน | เตาชุบแข็ง อบชุบอุณหภูมิสูงกว่า 1,100°C |
ช่วงอุณหภูมิการทำงานขององค์ประกอบความร้อน 500°C ถึง 1,300°C ครอบคลุมทุกช่วงตั้งแต่การอบคืนตัวที่อุณหภูมิต่ำไปจนถึงการดำเนินการออสเทนไนซ์และคาร์บูไรซิ่งที่อุณหภูมิสูง ที่ โหลดพื้นผิวขององค์ประกอบได้รับการออกแบบที่ ≤1 วัตต์/ซม.² — พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญซึ่งควบคุมอุณหภูมิพื้นผิวขององค์ประกอบและอัตราออกซิเดชัน การรักษาภาระพื้นผิวให้อยู่ภายในขีดจำกัดนี้จะช่วยยืดอายุการใช้งานขององค์ประกอบได้อย่างมาก โดยการป้องกันความร้อนสูงเกินไปเฉพาะที่ที่พื้นผิวลวด ซึ่งจะเร่งการเกิดออกซิเดชันของขอบเขตเกรนและลดความต้านทานแรงดึง
ท่อป้องกันด้านนอกเป็นส่วนประกอบโครงสร้างที่กำหนดของชุดท่อส่งรังสี โดยจะต้องทำหน้าที่เป็นหม้อน้ำระบายความร้อนที่อุณหภูมิสูง เป็นสิ่งกีดขวางที่กันก๊าซระหว่างบรรยากาศของกระบวนการและองค์ประกอบความร้อน และองค์ประกอบโครงสร้างที่รองรับน้ำหนักของตัวเองและน้ำหนักของส่วนประกอบภายในตลอดช่วงเตาเผา โดยมักจะไม่มีการรองรับระดับกลางที่ความยาว 1 ถึง 3 เมตรขึ้นไป
ท่อหล่อแบบแรงเหวี่ยงผลิตโดยการเทโลหะผสมทนความร้อนที่หลอมละลายลงในแม่พิมพ์ทรงกระบอกที่หมุนอย่างรวดเร็ว แรงเหวี่ยงเหวี่ยงโลหะเหลวออกไปด้านนอกผนังแม่พิมพ์ ทำให้เกิดท่อที่มีโครงสร้างจุลภาคที่มีเนื้อละเอียดสม่ำเสมอและหนาแน่น ซึ่งเหนือกว่าในด้านความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันต่อการหล่อแบบคงที่ กระบวนการหล่อแบบแรงเหวี่ยงยังมีแนวโน้มที่จะผลักดันการรวมตัวและสิ่งสกปรกที่มีความหนาแน่นต่ำไปยังพื้นผิวของรู ซึ่งสามารถตัดเฉือนออกไปได้ ปล่อยให้ผนังด้านนอกที่มีโครงสร้างสำคัญอยู่ในสภาพที่หนาแน่นและสะอาดที่สุด
ท่อหล่อแบบหมุนเหวี่ยงเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้องการมากที่สุด เช่น เตาชุบแข็ง บรรยากาศการทำคาร์บูไรซิ่งและไนไตรด์ที่อุณหภูมิสูง และที่ใดก็ตาม อายุการใช้งานสูงสุดและความเสถียรของมิติภายใต้การหมุนเวียนด้วยความร้อน จำเป็น โลหะผสมทั่วไป ได้แก่ HK40 (25Cr-20Ni), โลหะผสม HP (25Cr-35Ni) และโลหะผสมที่ขึ้นรูปอลูมินาสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงสุดที่ใกล้ถึง 1,200°C
ท่อรีดและเชื่อมถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยการขึ้นรูปแผ่นโลหะผสมหรือแผ่นโลหะผสมทนความร้อนให้เป็นรูปทรงทรงกระบอกและเชื่อมตะเข็บตามยาว เส้นทางการผลิตนี้อนุญาตให้ใช้วัสดุโลหะผสมดัดซึ่งมีความเหนียวและความเหนียวดีกว่าการหล่อแบบเดียวกัน และประหยัดกว่าสำหรับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางปานกลางในการให้บริการที่อุณหภูมิปานกลาง การเชื่อมตามแนวยาวเป็นจุดอ่อนที่เป็นไปได้ในท่อเชื่อม และคุณภาพการเชื่อมจะต้องได้รับการควบคุมอย่างระมัดระวัง เพื่อให้มั่นใจว่าปราศจากความพรุน การตัดส่วนล่าง และความเข้มข้นของความเค้นตกค้างที่อาจทำให้เกิดการแตกร้าวภายใต้วงจรความร้อน สำหรับการใช้งานเตาหลอมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 700°C และการหมุนเวียนความร้อนอยู่ในระดับปานกลาง ท่อเชื่อมมีอายุการใช้งานที่คุ้มต้นทุน สามปีหรือมากกว่านั้น .
ท่อไร้รอยต่อผลิตโดยการอัดรีดร้อนหรือการเจาะแบบหมุนของเหล็กแท่งแข็ง ทำให้เกิดท่อที่ไม่มีตะเข็บเชื่อมตามยาว ซึ่งจะช่วยขจัดโหมดความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมของท่อเชื่อม ในขณะที่ให้คุณสมบัติเชิงกลแบบไอโซโทรปิกและความหนาของผนังที่สม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป ท่อโลหะผสมทนความร้อนไร้รอยต่อมีจำหน่ายในองค์ประกอบที่หลากหลาย รวมถึงสแตนเลส 310 (25Cr-20Ni), สแตนเลส 314 (25Cr-20Ni-Si) และเกรดโลหะผสมสูงต่างๆ พวกมันแสดงถึงการประนีประนอมที่ดีที่สุดระหว่างความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงของท่อหล่อแบบหมุนเหวี่ยง และความเหนียวและความเหนียวของผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูป และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานท่อรังสีของเตาชุบแข็งและแบบแบ่งเบาบรรเทาตลอดช่วงอุณหภูมิการทำงานเต็มรูปแบบของผลิตภัณฑ์
| ใบสมัคร | อุณหภูมิเตา พิสัย | ประเภทท่อที่แนะนำ | โลหะผสมท่อทั่วไป | อายุการใช้งานที่คาดหวัง |
|---|---|---|---|---|
| เตาแบ่งเบา | 150°ซ – 700°ซ | เชื่อมหรือไร้รอยต่อ | สแตนเลส 304/316 | ≥ 3 ปี |
| เตาหลอม | 600°ซ – 900°ซ | หล่อแบบไม่มีรอยต่อหรือแบบแรงเหวี่ยง | สแตนเลส 310S / 314 | 2 – 3 ปี |
| เตาชุบแข็ง/ชุบแข็ง | 800°ซ – 1,050°ซ | หล่อแบบแรงเหวี่ยง | HK40 (25Cr-20Ni) หรือโลหะผสม HP | ≥ 1 ปี |
| เตาคาร์บูไรซิ่ง/ไนไตรด์ | 850°ซ – 1,050°ซ | หล่อแบบแรงเหวี่ยง | HK40 / HP พร้อมอลูมินาในอดีต | 1 – 2 ปี |
| หลอดรังสีที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง | 900°ซ – 1,200°ซ | หล่อแบบแรงเหวี่ยง | เกรด HP / ไมโครอัลลอยด์ | ≥ 2 ปี |
หลอดรังสีที่ใช้แก๊สทำงานบนหลักการป้อนพลังงานที่แตกต่างกันโดยพื้นฐานจากการออกแบบที่ให้ความร้อนด้วยไฟฟ้า แม้ว่ากลไกการถ่ายเทความร้อนภายนอก (การแผ่รังสีจากพื้นผิวท่อร้อน) จะเหมือนกันก็ตาม การทำความเข้าใจหลักการทำงานของเชื้อเพลิงก๊าซเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากท่อเหล่านี้มีส่วนสำคัญในเตาเผาความร้อนทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ ซึ่งต้นทุนพลังงานก๊าซต่ำกว่าไฟฟ้า และเมื่อต้องใช้ระดับพลังงานที่สูงมาก (หลายสิบถึงหลายร้อยกิโลวัตต์ต่อหลอด) ทำให้การทำความร้อนด้วยความต้านทานไฟฟ้าไม่สามารถทำได้
ในท่อกระจายรังสีที่ใช้แก๊ส ชุดหัวเผาที่ปลายด้านหนึ่งของท่อจะจุดส่วนผสมของก๊าซเชื้อเพลิง (ก๊าซธรรมชาติ LPG หรือไฮโดรเจน) และอากาศที่เผาไหม้ ก๊าซที่เผาไหม้เคลื่อนที่ไปตามรูด้านในของท่อด้วยความเร็วสูง โดยถ่ายเทความร้อนไปยังผนังท่อโดยการพาความร้อนแบบบังคับ ในการออกแบบท่อตรง ก๊าซเผาไหม้จะออกที่ปลายอีกด้านผ่านจุดต่อปล่องควัน ในการออกแบบหมุนเวียน เช่น การกำหนดค่าท่อ U, ท่อ W หรือท่อ P ก๊าซไอเสียจะถูกเปลี่ยนเส้นทางกลับไปตามขากลับภายในชุดท่อเดียวกัน เพื่อนำความร้อนกลับคืนมาเพิ่มเติมก่อนที่จะออก ปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อนเป็นค่าที่ 55 ถึง 75% หรือสูงกว่า ด้วยระบบหัวเผาแบบพักฟื้น .
หนึ่งในความท้าทายในการออกแบบหลักในหลอดรังสีที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงคือการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอตลอดความยาวของท่อ ในท่อตรงธรรมดา อุณหภูมิของก๊าซเผาไหม้จะสูงที่สุดใกล้กับหัวเผา และจะลดลงตามท่อเมื่อความร้อนถูกถ่ายโอนไปยังผนังและก๊าซเย็นตัวลง สิ่งนี้จะสร้างการไล่ระดับอุณหภูมิตามท่อซึ่งอาจทำให้ภาระความร้อนของเตาเผาไม่สม่ำเสมอ การกำหนดค่าท่อ U และท่อ W แก้ไขปัญหานี้โดยการพับเส้นทางการไหลของก๊าซเพื่อให้ก๊าซเผาไหม้ที่ร้อนที่สุดใกล้กับหัวเผาอยู่ในตำแหน่งเคียงข้างก๊าซขากลับที่เย็นกว่า ช่วยให้เกิดการแลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างทางข้างหน้าและทางกลับที่มีแนวโน้มทำให้การกระจายอุณหภูมิพื้นผิวด้านนอกเท่ากัน การออกแบบขั้นสูงทำให้อุณหภูมิผนังภายนอกสม่ำเสมอ ±20 ถึง 40°C ตลอดความยาวของท่อ เมื่อเทียบกับการไล่ระดับสีที่ 100°C หรือมากกว่าในการออกแบบท่อตรงธรรมดา
ท่อส่งรังสีที่ใช้ก๊าซเป็นเชื้อเพลิงสมัยใหม่มักจะรวมการนำความร้อนกลับคืนหรือการสร้างใหม่จากก๊าซไอเสียเพื่ออุ่นอากาศที่เผาไหม้เข้ามา ในระบบนำกลับมาใช้ใหม่ ตัวแลกเปลี่ยนความร้อนที่เป็นโลหะที่ติดตั้งอยู่ในชุดหัวเผาจะถ่ายเทความร้อนจากก๊าซไอเสียที่ทางออกไปยังอากาศเผาไหม้เย็นที่เข้ามา ทำให้อุณหภูมิของอากาศเพิ่มขึ้น 300°C ถึง 500°C ก่อนการเผาไหม้ การอุ่นล่วงหน้านี้จะช่วยลดเชื้อเพลิงที่จำเป็นในการไปถึงอุณหภูมิผนังท่อเป้าหมาย ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพเชิงความร้อนด้วย 20 ถึง 35% เมื่อเทียบกับการเผาไหม้ด้วยอากาศเย็น ระบบสร้างใหม่ใช้เตียงเก็บความร้อนเซรามิกแบบสลับเพื่อให้ได้อุณหภูมิอุ่นอากาศที่สูงขึ้น โดยเข้าใกล้อุณหภูมิของก๊าซไอเสียลบด้วยอุณหภูมิเข้าใกล้เล็กน้อย ทำให้ประสิทธิภาพเชิงความร้อนโดยรวมเกิน 80%
ค่าที่กำหนดของท่อเรเดียนในการรักษาความร้อนทางอุตสาหกรรมไม่ใช่ประสิทธิภาพเชิงความร้อนในการแยกออกจากกัน แต่เป็นความสามารถในการส่งความร้อนที่อุณหภูมิสูงในขณะที่ยังคงรักษาบรรยากาศที่ควบคุมทางเคมีแยกจากกันโดยสิ้นเชิงรอบๆ ชิ้นงาน ความสามารถนี้เป็นเหตุผลที่มีการใช้ท่อกระจายรังสีในเตาเผาแบบต่อเนื่องและแบบแบตช์ที่ควบคุมบรรยากาศเกือบทั้งหมดสำหรับการบำบัดความร้อนของโลหะ
กระบวนการอบชุบด้วยความร้อน เช่น การอบอ่อนแบบสดใส การทำคาร์บอนไนไตรด์ การแข็งตัวที่เป็นกลาง และการเผาผนึก จำเป็นต้องควบคุมบรรยากาศของเตาเผาอย่างแม่นยำ เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน การแยกคาร์บูไรเซชัน หรือคาร์บูไรเซชันของพื้นผิวชิ้นงาน การรั่วไหลของก๊าซเผาไหม้ (ประกอบด้วย CO₂ H₂O และ O₂) หรืออากาศออกซิไดซ์จากองค์ประกอบความร้อนที่สัมผัสเข้าไปในบรรยากาศเตาเผาจะทำปฏิกิริยาทันทีกับพื้นผิวเหล็กร้อน ทำให้เกิดตะกรัน การเปลี่ยนแปลงของคาร์บอนบนพื้นผิว และความแปรปรวนของมิติที่ทำให้ชิ้นส่วนที่ได้รับการบำบัดมีข้อบกพร่อง
ท่อกระจายรังสีจะแยกแหล่งความร้อนออกจากบรรยากาศกระบวนการโดยสิ้นเชิง โดยการปิดผนึกทั้งองค์ประกอบและผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้ (ในท่อที่ใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง) ภายในท่อป้องกันด้านนอก ท่อด้านนอกเป็นส่วนประกอบเดียวที่สัมผัสกับทั้งบรรยากาศของเตาเผาด้านนอกและแหล่งความร้อนด้านใน — และความสมบูรณ์ในการกันก๊าซของท่อคือสิ่งที่ทำให้การบำบัดความร้อนในบรรยากาศแบบควบคุมเป็นไปได้ในระดับอุตสาหกรรม
เตาบรรยากาศไฮโดรเจน - ใช้สำหรับการหลอมอ่อนสแตนเลส การเผาชิ้นส่วนโลหะผง และการบัดกรีทองแดง - จำเป็นต้องมีการควบคุมบรรยากาศที่เข้มงวดที่สุด เนื่องจากไฮโดรเจนมีทั้งการรีดิวซ์สูง (ซึ่งป้องกันการเกิดออกซิเดชันของชิ้นงาน) และไวไฟสูง องค์ประกอบทางไฟฟ้าโดยตรงที่สัมผัสกับบรรยากาศไฮโดรเจนทำให้เกิดความเสี่ยงในการระเบิดและองค์ประกอบอาจเปราะได้ หลอดแผ่รังสีในเตาไฮโดรเจนจะรักษาธาตุในอากาศหรือในก๊าซเฉื่อยที่แยกจากกัน ทำให้เป็นวิธีเดียวในการให้ความร้อนที่ปลอดภัยสำหรับการใช้งานในบรรยากาศไฮโดรเจน วัสดุท่อด้านนอกต้องได้รับการคัดเลือกอย่างระมัดระวังสำหรับความต้านทานการซึมผ่านของไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูง นี่เป็นเหตุผลหนึ่งที่โลหะผสมนิกเกิลสูงเป็นที่ต้องการสำหรับการให้บริการไฮโดรเจน เนื่องจากมีความสามารถในการซึมผ่านของไฮโดรเจนต่ำกว่าโลหะผสมที่มีเหล็ก
การออกแบบเชิงปริมาณของชุดประกอบท่อส่งรังสีเกี่ยวข้องกับการปรับสมดุลความต้องการกำลังส่งออกของเตาเผากับขีดจำกัดความร้อนของทั้งองค์ประกอบความร้อนและท่อด้านนอกเพื่อให้บรรลุอายุการใช้งานที่ต้องการ
โหลดพื้นผิวขององค์ประกอบความร้อน — แสดงเป็นวัตต์ต่อตารางเซนติเมตรของพื้นที่ผิวขององค์ประกอบ — เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดในการควบคุมอุณหภูมิขององค์ประกอบและอายุการใช้งาน สำหรับองค์ประกอบโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียมและเหล็ก-โครเมียมที่ทำงานในชุดประกอบท่อแบบเรเดียน โดยทั่วไปภาระการออกแบบพื้นผิวจะถูกจำกัดไว้ที่ ≤1 W/cm² . ขีดจำกัดนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุณหภูมิพื้นผิวขององค์ประกอบจะไม่สูงเกินอุณหภูมิเตาเผามากเกินไป ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะคงอยู่ภายใน 100 ถึง 200°C เหนืออุณหภูมิผนังท่อ — รักษาองค์ประกอบให้อยู่ในช่วงต้านทานออกซิเดชันที่เชื่อถือได้
การโหลดเกินขีดจำกัดของพื้นผิวทำให้เกิดการออกซิเดชันแบบเร่งของพื้นผิวลวดองค์ประกอบ ซึ่งจะทำให้ลวดบางลงเรื่อยๆ เพิ่มความต้านทาน เพิ่มความหนาแน่นของพลังงานเพิ่มเติมในวงจรการเสริมแรงในตัวเอง และในที่สุดก็นำไปสู่ความเหนื่อยหน่ายเฉพาะที่ การออกแบบภายในขีดจำกัดการรับน้ำหนักพื้นผิวจึงเป็นวิธีการหลักในการรับประกันอายุการใช้งานขององค์ประกอบที่ทำให้ผลิตภัณฑ์ใช้งานได้ในเชิงเศรษฐกิจ
อัตรากำลังของท่อเดี่ยวของ 3 กิโลวัตต์ถึง 60 กิโลวัตต์ ครอบคลุมความต้องการเตาบำบัดความร้อนอย่างเต็มรูปแบบ:
ผู้ออกแบบเตาหลอมเลือกอัตรากำลังของท่อและจำนวนท่อต่อโซนเพื่อให้ได้ความหนาแน่นของพลังงานที่ติดตั้งตามที่ต้องการ ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงเป็นกิโลวัตต์ต่อตารางเมตรของพื้นที่เตา ซึ่งจำเป็นเพื่อให้อุณหภูมิถึงจุดที่กำหนดในเวลาทำความร้อนที่ระบุ และรักษาไว้ภายใต้ปริมาณการผลิตเต็มพิกัด
อายุการใช้งานเป็นพารามิเตอร์ประสิทธิภาพที่สำคัญที่สุดในเชิงพาณิชย์สำหรับการติดตั้งท่อส่งรังสี เนื่องจากความล้มเหลวตั้งแต่เนิ่นๆ จำเป็นต้องปิดการบำรุงรักษาโดยไม่ได้วางแผนซึ่งมีค่าใช้จ่ายสูง การจัดซื้อชิ้นส่วนทดแทน และอาจส่งผลให้ภาระงานที่อยู่ระหว่างดำเนินการในเตาเผาเสียหาย การทำความเข้าใจปัจจัยที่ควบคุมอายุการใช้งานทำให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถเพิ่มอายุการใช้งานได้สูงสุดโดยการเลือก การติดตั้ง และการใช้งานที่ถูกต้อง
ทั้งท่อด้านนอกและองค์ประกอบภายในจะเสื่อมสภาพเร็วขึ้นที่อุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้น เนื่องจากการเร่งออกซิเดชัน การคืบคลาน และการเติบโตของเกรนในโครงสร้างจุลภาคของโลหะผสม อุณหภูมิผนังท่อที่เพิ่มขึ้น 50°C แต่ละครั้งจะเพิ่มอัตราการออกซิเดชันของโลหะผสมเหล็ก-โครเมียมและนิกเกิล-โครเมียมเป็นสองเท่าโดยประมาณ วงจรความร้อน — การทำความร้อนและการทำความเย็นซ้ำๆ — ทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนแบบวงจรในผนังท่อและส่วนประกอบ เนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกันระหว่างท่อ ส่วนรองรับองค์ประกอบ และฉนวนเซรามิก ความล้าแบบหมุนเวียนนี้เป็นกลไกความล้มเหลวหลักในเตาชุบแข็ง ซึ่งพบกับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบ่อยครั้งและรวดเร็วในระหว่างรอบการดับ การลดวงจรความร้อนที่ไม่จำเป็นให้เหลือน้อยที่สุดผ่านการกำหนดเวลาเตาเผาที่เหมาะสมและอัตราการเพิ่มความร้อนที่ช้าและควบคุมได้จะช่วยยืดอายุท่อในการใช้งานเหล่านี้ได้อย่างมาก
ชั้นป้องกันออกไซด์ที่ก่อตัวบนโลหะผสมนิกเกิล-โครเมียมและเหล็ก-โครเมียม ได้แก่ โครเมียม (Cr₂O₃) และอลูมินา (Al₂O₃) ตามลำดับ เป็นสิ่งที่ปกป้องโลหะผสมจากการเกิดออกซิเดชันอย่างรวดเร็วเพิ่มเติมที่อุณหภูมิสูง ชั้นเหล่านี้อาจถูกรบกวนโดยการปนเปื้อนของซัลเฟอร์ การสัมผัสกับเฮไลด์ ความชื้นที่มากเกินไป หรือการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของบรรยากาศอย่างกะทันหัน (โดยเฉพาะอย่างยิ่งการสลับระหว่างสภาวะออกซิไดซ์และสภาวะรีดิวซ์) นำไปสู่การออกซิเดชันแบบแยกส่วนซึ่งชั้นป้องกันล้มเหลวและการสูญเสียโลหะอย่างรวดเร็วเริ่มต้นขึ้น การรักษาเคมีในบรรยากาศที่สะอาดและสม่ำเสมอภายในเตาเผา — และสร้างความมั่นใจว่าส่วนองค์ประกอบของท่อรังสีปราศจากการปนเปื้อน — เป็นสิ่งสำคัญในการบรรลุอายุการใช้งานที่กำหนดของ ≥1ปีในเตาชุบแข็ง, ≥3ปีในเตาแบ่งเบาบรรเทา และ ≥2ปีสำหรับท่อที่ใช้แก๊สเป็นเชื้อเพลิง .
ยาว หลอดรังสีs การขยายห้องเตาเผาที่กว้างโดยไม่มีการรองรับระดับกลางสามารถลดลงตามน้ำหนักของตัวเองที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากการคืบของอุณหภูมิสูงในโลหะผสมของท่อ การหย่อนคล้อยนี้ทำให้เกิดความเครียดจากการดัดงอในผนังท่อซึ่งอาจนำไปสู่การแตกร้าวได้ โดยเฉพาะ ณ จุดที่ท่อออกจากผนังเตาเผา ซึ่งการไล่ระดับของอุณหภูมิที่สูงชันทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนสูง การออกแบบส่วนรองรับท่อที่เหมาะสม — การใช้ระยะห่างที่ถูกต้องของฉากรองรับ เพื่อให้แน่ใจว่าท่อไม่ขยายเกิน และการเลือกโลหะผสมที่มีความต้านทานการคืบคลานเพียงพอสำหรับอุณหภูมิการทำงาน ถือเป็นสิ่งสำคัญในการบรรลุอายุการใช้งานเต็มรูปแบบโดยไม่มีความล้มเหลวทางกล
หลอดฉายรังสีถูกนำมาใช้กับกระบวนการบำบัดความร้อนในบรรยากาศแบบควบคุมในอุตสาหกรรมโลหะการแทบทุกสเปกตรัม ตารางต่อไปนี้สรุปการใช้งานหลัก ช่วงอุณหภูมิของเตาเผา และบทบาทเฉพาะของหลอดรังสีในแต่ละกระบวนการ:
| กระบวนการบำบัดความร้อน | ช่วงอุณหภูมิ | บรรยากาศเตา | บทบาทของ Radiant Tube |
|---|---|---|---|
| การแบ่งเบาบรรเทา | 150°ซ – 700°ซ | อากาศหรือไนโตรเจน | ให้ความร้อนสม่ำเสมอโดยไม่มีจุดร้อน ควบคุมอุณหภูมิได้อย่างแม่นยำ |
| การหลอมที่สดใส | 700°ซ – 1,100°ซ | ไฮโดรเจนหรือแอมโมเนียที่แยกตัวออกจากกัน | แยกการเผาไหม้ออกจากบรรยากาศH₂ ช่วยให้พื้นผิวมีความสว่าง |
| การชุบแข็ง / การชุบแข็งแบบเป็นกลาง | 800°ซ – 1,050°ซ | ดูดความร้อน / ไนโตรเจน-เมทานอล | ป้องกันการสลายตัวของคาร์บอน รักษาศักยภาพของคาร์บอนในชั้นบรรยากาศ |
| คาร์บูไรซิ่ง | 880°ซ – 1,000°ซ | ก๊าซดูดความร้อนเสริมสมรรถนะ | ให้ความร้อนโดยไม่รบกวนบรรยากาศควบคุมคาร์บอนที่อาจเกิดขึ้น |
| ไนไตรดิ้ง | 480°ซ – 570°ซ | แอมโมเนียหรือแอมโมเนีย/ไนโตรเจน | รักษาศักยภาพไนไตรด์โดยไม่เกิดการปนเปื้อนในบรรยากาศ |
| การประสาน/การเผาด้วยทองแดง | 900°C – 1,150°C | ไฮโดรเจนหรือไฮโดรเจน/ไนโตรเจน | การทำความร้อนที่ปลอดภัยในบรรยากาศH₂ที่ระเบิดได้ ป้องกันการเกิดออกซิเดชัน |
ท่อรังสีที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานการรักษาความร้อนสมัยใหม่จะต้องเข้ากันได้กับแพลตฟอร์มเตาเผาที่หลากหลาย ทั้งอุปกรณ์ในประเทศที่ผลิตตามมาตรฐานระดับชาติและระบบนำเข้าที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมตามข้อกำหนดของยุโรป อเมริกา หรือญี่ปุ่น ข้อกำหนดความเข้ากันได้นี้ขับเคลื่อนความสำคัญของการกำหนดขนาดมาตรฐาน ตัวเลือกอินเทอร์เฟซการเชื่อมต่อ และความสามารถในการปรับแต่งความยาวท่อ เส้นผ่านศูนย์กลาง อัตรากำลัง และการกำหนดค่าองค์ประกอบเพื่อให้ตรงกับข้อกำหนดเฉพาะของผู้ผลิตอุปกรณ์ดั้งเดิม
พารามิเตอร์มิติหลักที่ต้องจับคู่เพื่อให้เข้ากันได้กับท่อทดแทน ได้แก่:
ความสามารถในการผลิตท่อแผ่รังสีเป็นส่วนประกอบทดแทนโดยตรงสำหรับระบบบำบัดความร้อนที่นำเข้า - ผลิตตามข้อกำหนดด้านมิติและทางไฟฟ้าเดียวกันกับอุปกรณ์ดั้งเดิม - ขจัดความจำเป็นในการนำเข้าชิ้นส่วนทดแทนที่มีราคาแพง และลดระยะเวลารอคอยสินค้าและต้นทุนในการบำรุงรักษาเตาเผาได้อย่างมาก ความเข้ากันได้กับแพลตฟอร์มอุปกรณ์ทั้งในประเทศและนำเข้าเป็นหนึ่งในคุณลักษณะที่มีคุณค่าในทางปฏิบัติมากที่สุดของกลุ่มผลิตภัณฑ์หลอดรังสีที่ได้รับการออกแบบมาอย่างดี
เครื่องทำความร้อนแบบท่อแบบใช้รังสีความร้อนคือระบบทำความร้อนแบบอินฟราเรดที่ใช้แก๊สซึ่งสร้างความอบอุ่นโดยการเผาไหม้เชื้อเพลิงภายในท่อโลหะที่ปิดล้อม และแผ่พลังงานความร้อนไปยังวั...
READ MOREหากคุณบริหารจัดการคลังสินค้าขนาดใหญ่ โรงเก็บเครื่องบิน หรือพื้นที่โรงงานที่มีผู้คนพลุกพล่าน คุณอาจเคยเดินอยู่ใต้ระบบทำความร้อนแบบแขวนเพดาน และสังเกตเห็นว่าพื้นที่บางแห่งรู้สึ...
READ MOREท่อโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูงเป็นท่อโลหะที่ผลิตจากโลหะผสมสูตรพิเศษ โดยทั่วไปแล้วจะมีส่วนประกอบเป็นนิกเกิล โครเมียม หรือโคบอลต์ ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเพื่อรักษาความแข็งแร...
READ MOREท่อ Radiant ต้องการระบบไอเสียเฉพาะเพื่อกำจัดผลพลอยได้จากการเผาไหม้อย่างปลอดภัย รวมถึงคาร์บอนมอนอกไซด์และก๊าซหุงต้มอื่นๆ ออกจากท่อที่ปิดสนิท และกำหนดเส้นทางออกไปนอกอาคารผ่...
READ MOREเราจะตอบกลับคุณโดยเร็วที่สุด
โลหะผสมที่กำหนดเองสำหรับการขาย
ขายส่งโลหะผสมชนิดต่างๆ
