輻射加熱管

最早的輻射管爐是德國在20世紀30年代發(fā)明并使用的，其結構為單層直管式，水平或垂直穿過爐膛，直到50年代初 U型輻射管才問世，并在此基礎上發(fā)展了W型，以及排氣再循環(huán)的P型和O型。由于U型和W型具有有效加熱面積大、燃料利用率高、控制和操作相對較為容易等優(yōu)點，因此在大型的帶鋼連續(xù)熱處理爐上應用最多。

輻射加熱管是把電加熱元件封閉在保護套內通電發(fā)熱，由套管間接把熱量輻射給爐襯和被處理工件，廣泛用于熱處理行業(yè)的各種加熱爐中。對輻射管的類型和材質做了歸納，闡述了各種輻射管燒嘴供風方式的特點。對使用輻射管加熱技術應注意的問題做了剖析。介紹了各種提高輻射管熱效率的途徑，對輻射管的設計與選型做了總結。

輻射加熱管，是把電加熱元件封閉在保護套內通電發(fā)熱，由套管間接把熱量輻射給爐襯和被處理工件，廣泛應用于熱處理行業(yè)的各種加熱爐中。

輻射加熱管使用的電熱合金材料應具有較高的電阻率，電熱轉化率高。由于輻射管放置在套管內，傳熱過程與一般敞露型電熱元件不同，其熱屏蔽大，升溫過程中必須對元件溫度進行控制，防止元件超溫。輻射管封閉加熱時，電熱元件表面溫度比爐膛溫度高約100℃-150℃。所以在選材時要分析爐溫、爐內氣溫氛圍，選擇正確的加熱材料。

輻射加熱管使用的電熱合金材料應具有較高的電阻率，電熱轉化率高。由于輻射管放置在套管內，傳熱過程與一般敞露型電熱元件不同，其熱屏蔽大，升溫過程中必須對元件溫度進行控制，防止元件超溫。輻射管封閉加熱時，電熱元件表面溫度比爐膛溫度高約100℃-150℃。所以在選材時要分析爐溫、爐內氣溫氛圍，選擇正確的加熱材料。

目前輻射管加熱管系列有鼠籠式、立帶式和螺旋式等，加熱元件系采用進口或國產電阻絲、鎳鉻絲（或帶）、鐵鉻鋁（絲或帶），保護管采用進口高溫合金板材、耐熱鋼板卷制焊接或離心鑄造而成，具有高溫抗氧化性和抗?jié)B碳性能好、使用壽命長等特點。

主要技術及性能 ：

1、電加熱絲冷態(tài)電阻誤差范圍≤3%

2、外保護管和加熱絲之間的絕緣電阻大于2MΩ

3、發(fā)熱管外徑：從φ60mm～φ300mm各種規(guī)格

4、加熱功率：從2KW/支到24KW/支的各種規(guī)格

5、發(fā)熱管外管長度：從800mm～2800mm的各種規(guī)格

6、輻射管外管壁厚：從1.5mm～16mm的各種規(guī)格。

輻射加熱管常使用Cr20Ni80（鎳鉻系）Cr25A15、Cr21A16Nb、Cr27A17Mo2（鐵鉻鋁系）等材料，各材料化學成份/%如下表：

Cr20Ni80使用在500℃-800℃之間，因其穩(wěn)定的、單一的、均勻的固熔體組織，所以具有良好的常溫和高溫力學性質，均勻的電氣物理性質以及良好的加工工藝性質。使用溫度低，使用壽命長，不易損壞等方面區(qū)別于鐵鉻鋁系電熱合金材料。

Cr25A15、Cr21A16Nb、Cr27A17Mo2使用在800℃-1200℃之間，三種材料使用溫度依次升高。塑性低，脆性高是鐵鉻鋁系電熱合金材料最大的缺點，特別是在400℃-800℃之間，長時間使用會使材料內析出”CrFe”型金屬化合物，引起合金塑性急劇下降，出現(xiàn)嚴重脆化現(xiàn)象，所以鐵鉻鋁系電熱合金材料要避開在此溫度區(qū)域內進行成形加工和使用。

輻射加熱管輻射管的型式

根據(jù)爐子內部形狀不同，輻射管也設計成各種各樣的型式，表1列出了各種有代表性的輻射管型式和性能指標。

輻射加熱管輻射管的材質

目前國內所生產的輻射管其材質基本上都是耐熱鋼，通過離心鑄造而成。

輻射管壁面溫度比爐內被處理工件的溫度通常要高50～100℃，它們都是在相當高的溫度下使用的，所以各種耐熱鋼最高使用溫度隨著使用條件、可控氣氛種類而變化。

各種耐熱鋼的性能如表2所示。在實際生產中，可根據(jù)工藝條件選擇合適的輻射管用耐熱鋼的材質。

當爐膛溫度比較高時，耐熱鑄鋼已不能滿足工 藝的要求，需要選用其它材質來制造輻射管。目前國外通過改進輻射管材質以增加使用壽命和提高總體性能，已研究開發(fā)了品質更高的輻射管，包括滲鋁 低碳無縫鋼管、陶瓷管(SiC管)、Si2SiC復合材料等新型輻射管。

輻射管靠管內燒嘴噴射燃料燃燒加熱，為達到 工藝要求，輻射管燒嘴必須使管內壁面溫度分布均勻，不產生局部過熱。具有良好的火焰穩(wěn)定性，在較小的空氣消耗系數(shù)情況下也能穩(wěn)定燃燒。在頻繁開 關的情況下，不至于回火或嚴重積炭。整個燃燒調節(jié)過程中，空氣消耗系數(shù)相對穩(wěn)定。預熱器能將助燃空氣預熱到400℃以上。NOx 排放濃度低于80×10-6，噪聲低于70dB(A)。燒嘴及固定裝置的表面溫度小于100 ℃，便于維修，壽命合理。輻射管燒嘴按照供風方式可分為鼓風式、吸風式、抽吸式和抽鼓式。鼓風式：鼓入空氣為助燃空 氣、自然排煙，由于鼓風式管內為正壓，出于安全考慮，目前已很少使用。吸風式:助燃空氣通過引射風 形成的負壓從車間吸入，自然排煙，管內為負壓，目前使用最普遍。抽吸式：助燃空氣通過引射風形成的負壓從車間吸入，排煙氣風機強制排煙。較先進 的是抽鼓式，鼓入空氣為助燃空氣，排煙風機強制排煙，較傳統(tǒng)的吸風式具有很多優(yōu)點，其最突出的優(yōu)點是空氣消耗系數(shù)易控制?！≡谝话闱闆r下，吸風式輻射管燒嘴空氣消耗系數(shù)的波動范圍為1.15～1.50，而抽鼓式的波動范圍為1.05～1.15。近年來，蓄熱式(HTAC)燃燒技術興起，為提高輻射管的燃燒熱效率，輻射管也開始采用蓄熱式燒 嘴。該技術是采用一對蓄熱式的燒嘴。HTAC燃燒技術在普通加熱爐領域已獲得 極大的成功，并已開始應用在輻射管加熱的保護氣氛爐中，由于在應用中還存在許多實際問題有待解決，故推廣速度不快 。但隨著問題的解決和設備的改進，該技術將在輻射管加熱技術領域迎來快速發(fā)展。

輻射加熱管使用的電熱合金材料應具有較高的電阻率，電熱轉化率高。由于輻射管放置在套管內，傳熱過程與一般敞露型電熱元件不同，其熱屏蔽大，升溫過程中必須對元件溫度進行控制，防止元件超溫。輻射管封閉加熱時，電熱元件表面溫度比爐膛溫度高約100℃-150℃。所以在選材時要分析爐溫、爐內氣溫氛圍，選擇正確的加熱材料。

目前輻射管加熱管系列有鼠籠式、立帶式和螺旋式等，加熱元件系采用進口或國產電阻絲、鎳鉻絲（或帶）、鐵鉻鋁（絲或帶），保護管采用進口高溫合金板材、耐熱鋼板卷制焊接或離心鑄造而成，具有高溫抗氧化性和抗?jié)B碳性能好、使用壽命長等特點 。

輻射加熱管主要技術及性能 ：

1、電加熱絲冷態(tài)電阻誤差范圍≤3%

2、外保護管和加熱絲之間的絕緣電阻大于2MΩ

3、發(fā)熱管外徑：從φ60mm～φ300mm各種規(guī)格

4、加熱功率：從2KW/支到24KW/支的各種規(guī)格

5、發(fā)熱管外管長度：從800mm～2800mm的各種規(guī)格

6、輻射管外管壁厚：從1.5mm～16mm的各種規(guī)格。2100433B

它完全克服了普通乳白玻璃紅外加熱管不抽真空、熱慣性大、溫度控制精度低、熱效率低、壽命短的固有缺陷。利用這種加熱管制成加熱器、熱風器、烘箱、烘道等加熱設備能大大地提高工作效率，縮短加熱周期，節(jié)約加熱能源，降低生產成本，因而得到了廣泛的應用。并且，利用紅外輻射加熱技術不論是對被加熱工件還是對環(huán)境都沒有污染。因此，高紅外輻射加熱管是一種真正意義上的“綠色產品”。

紅外線是太陽光線中眾多不可見光線中的一種，由德國科學家霍胥爾于1800年發(fā)現(xiàn)，又稱為紅外熱輻射,他將太陽光用三棱鏡分解開，在各種不同顏色的色帶位置上放置了溫度計，試圖測量各種顏色的光的加熱效應。結果發(fā)現(xiàn)，位于紅光外側的那支溫度計升溫最快。因此得到結論：太陽光譜中，紅光的外側必定存在看不見的光線，這就是紅外線。也可以當作傳輸之媒介。 太陽光譜上紅外線的波長大于可見光線，波長為0.75～1000μm。紅外線可分為三部分，即近紅外線，波長為(0.75-1)～(2.5-3)μm之間；中紅外線，波長為(2.5-3)～(25-40)μm之間；遠紅外線，波長為(25-40)～l000μm 之間。

真正的紅外線夜視儀是光電倍增管成像，與望遠鏡原理完全不同，白天不能使用，價格昂貴且需電源才能工作。

近紅外線或稱短波紅外線，波長0.76～1.5微米，穿入人體組織較深,約5～10毫米；遠紅外線或稱長波紅外線，波長1.5～400微米，多被表層皮膚吸收，穿透組織深度小于2毫米。

近紅外線| (Near Infra-red, NIR)| 700~ 2,000nm | 0.7~2 MICRON

中紅外線 | (Middle Infra-red, MIR)| 3,000~ 5,000nm | 3~5 MICRON

遠紅外線| (Far Infra-red, FIR)| 8,000~14,000nm | 8~14 MICRON2100433B