先按发热体的位置分三类。第一类是外热式:炉罐或马弗罐里抽真空、通气氛,发热体绕在罐子外面,元件实际是在大气侧发热,靠罐壁把热量传进去。第二类是内热式:发热体安装在真空室内,和工件在同一空间,真空状态下没有对流,热量几乎全靠辐射传给工件。第三类是回充气氛式:先抽真空,再回充氮气、氩气或氢气到一定压力,靠气体对流加上辐射一起加热,升温更快、均匀性也更好。
为什么必须分开谈?因为这三类里元件所处的环境完全不一样。外热式的元件在空气里,氧化和支撑问题跟普通台车炉、井式炉接近;内热式的元件在高真空里,要考虑挥发、放气和对工件的污染;回充式的元件在低压气体里,对流传热的比例上来了,表面负荷可以放宽一些,但气体种类会改变元件的寿命。选错类别的方案,参数再漂亮也不成立。实际接到的咨询里,最常见的误会就是把外热式的元件当成内热式来选,或者反过来拿石墨炉的经验来配金属元件,方向一错,后面所有细节都白做。
外热式的思路是把它当空气炉来选。元件温度不超过 1200℃ 常用 Cr20Ni80(≤1200℃),要再高一点可以用 Cr30Ni70(≤1250℃),中高温段也可以选 0Cr25Al5(≤1300℃)。这里有两个温度要分开看:元件温度和罐内炉温。元件温度通常比炉温高 50~150℃,而罐壁还有传热温差,所以按罐体材质和壁厚留余量,不能直接拿炉温去对元件的最高使用温度。
回充气氛式要先看回充的是什么气。氮气、氩气这类惰性气体对元件相对温和,按上面的档位选即可;回充氢气时要另外判断,氢气里的水分和含硫杂质会明显改变结果,这一步建议直接按氢气气氛的选型原则处理,不要只看温度。另外,回充压力、循环风机的位置和气流方向会影响元件的局部温度,小空间里元件排得太密,局部超温很常见。
还有几个容易被忽略的细节。外热式的引出棒和支撑瓷件长期待在元件附近的高温区,材质要跟元件匹配,否则先坏的往往是瓷件;炉罐周围空间窄,元件不要排得太密,否则热量散不开、罐壁局部过热;测温热电偶的位置要能代表元件附近的温度,只测罐内气氛温度会低估元件温度。这几项确认下来,再定丝径和表面负荷,才不会出现元件先烧坏、炉温还没到位的尴尬情况。
内热式的元件在真空室内,只能靠辐射传热,要达到同样的炉温,元件温度往往比外热式高得多。在高真空高温下,镍铬里的铬有挥发倾向,挥发物会沉积到炉膛、隔热屏和工件表面,对要求表面洁净的工艺来说是污染源;同时元件在真空中的放气和长期稳定性,也不如有专门真空应用经验的材料。所以内热式真空炉的常规做法是用石墨、钼、钨、钽这类发热体。
如果工艺温度属于中低温、真空度要求不高、而且工件对金属污染不敏感,能不能用镍铬或铁铬铝,需按具体工况确认,要把真空度、温度、工件洁净度要求和工艺类型一起评估。石墨与难熔金属发热体不是我们的产品范围,这一块建议与真空炉厂家共同确定;我们的发力点在外热式和回充气氛式用的金属发热元件上,这两类才是合金丝材和带材的主场。
要给出可用方案,请先确认:结构类型属于外热式、内热式还是回充气氛式;工作真空度与回充压力;回充气体种类,是氮气、氩气还是氢气;炉温以及元件实测温度;罐体或隔热屏的材质与尺寸;工件对表面污染的敏感程度;元件的安装方式和可用空间、跨距;以及数量与交期要求。如果方便,把炉膛剖面草图、原来用的牌号和规格一起发过来,对照着改比从零设计快得多。
其中真空度、回充气体纯度和工件洁净度要求这几项,往往决定方案能不能落地,现场测不了就需按具体工况确认。元件形式可以先按丝材螺旋、带材波形或按图成型件报过来,我们按你的炉膛尺寸给出丝径、厚宽和展开长度的建议,常用规格有现货,非标可以先打样试装再定批量。
| 牌号 | 类别 | ρ20 μΩ·m | 最高使用温度 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| Cr20Ni80 | 镍铬 | 1.09 | ≤1200 | 外热式、回充气氛式常用档 |
| Cr30Ni70 | 镍铬 | 1.18 | ≤1250 | 外热式更高温度档 |
| 0Cr25Al5 | 铁铬铝 | 1.40 | ≤1300 | 中高温空气侧元件适用 |
| 0Cr21Al6Nb | 铁铬铝 | 1.42-1.45 | ≤1350 | 外热式高温段备用 |
泰州奥兰特合金可按图供应丝材 φ0.03–10 mm、带材 0.05–3.5 mm × 宽 2–300 mm,以及波形带、折边带、螺旋元件等成型件,状态可选退火软态或半硬态,表面可选光亮退火或酸洗。常用规格有现货,非标支持打样试装;出厂随批提供成分与尺寸检验资料,询价后 1 个工作日内答复交期。报价请提供牌号、规格、数量、交货地四项信息。