箱式炉

箱式炉是炉膛为箱形的加热炉。对制品进行加热、保温和冷却处理的 整个加热过程中制品固定不动，进料和出料通过单 一的门或槽进行。亦称间歇生产炉。

炉膛采用不锈钢板制作，围成加热及热风循环腔体，热空气在炉膛内流动，大大提高温度均匀性。由于热风的搅拌，加强了炉膛内气氛的对流和均热作用。

炉膛和炉架为分离设计，炉膛置于炉架底部的承重滚轮上，前后可自由滑动。当炉膛受热时，可沿长度方向自由伸长。

为防止炉膛内热气泄漏，炉门处从内到外共设计2层密封。内层采用陶瓷纤维绳密封结构，外层采用硅橡胶密封圈密封，为延长其使用寿命，在炉膛口密封处设计有不锈钢冷却水套，用于冷却降温。门锁采用多点手轮旋转方式锁紧机构，可以同时对门四周均匀锁紧。另外炉门固定装置安装于炉膛端面，采用活动双铰链机构，可随炉膛自由伸长而移动，密封效果更好。

设备顶部设计有排气烟囱，用于排放加热过程中产生的大量废气及烟雾，可通过风门调节把手来控制排放流量。

控制系统集成在炉体上。选用智能程序温控仪，温度曲线的调节通过设定自动控制进行。过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。 温控仪接受热电偶检测的信号，控制电力模块。

风机位于炉膛后部，通过蜗壳及两侧风道将空气吹过加热元件，气氛加热后水平进入炉膛内对工件进行均匀加热，然后经后部吸风口吸入循环风机，充分循环搅拌。

蜗壳对风机性能影响很大，若去掉蜗壳，风机性能将下降 50%以上。热风箱式炉采用双循环方式，风机置于炉体后部，两侧共两个循环风道，后部蜗壳双向出风。

在热风腔体中，由于空间有限，蜗壳的扩张段较短，出口面积大，气流压力损失较大。在设计蜗壳时，导流片的形状应力求扩散合理，导 流片数量以4～8片为宜，导流片安装角度根据叶轮形状和流量大小而 定。蜗壳的宽度设计时以不碰到叶轮为准。^[1]

箱式炉系统以下拉式菜单组织人机界面。下拉式菜单明确标志着用户所处的操作窗口，使用户清楚当前操作的性质，窗口下面的提示行明确提示着在该窗口下允许的操作及操作方法，使本系统极易使用。 错误信息和比较复杂的汉字输入，都通过弹出式窗口给出，这使得系统非常便于操作。

箱式炉的工艺库的设计与零件生产紧密结合，工艺中包含零件处理前、处理时和处理后的各项记录信息，便于监控和查阅。在零件处理过程中，提供在线修改工艺的功能，并可在自动控制过程中加入人为控制因素，使得对零件处理结果的控制更加灵活。 用于模拟计算的参数可调，保证了对层深要求的各种零件计算结果的准确性。白件入炉后，监控模块就对其监视跟踪，直至出炉。零件处理结果记录中包括零件的入炉时间、出炉时间、处理过程曲线和最终处理结果，并可 随时查阅和打印，便于质量跟踪。系统可控制“油淬无中冷”、“油淬带中泠”和“气淬”三种工艺过程，并可实现碳共渗。^[2]

箱式炉的“在线监控器”功能通过对现场数据的采集和精确计算，能够自动补偿因短时间停电、炉况不稳定等故障对零件所造成的影响，很好地完成渗碳后期的碳浓度分布调整。当因故障退出控制过程再重新开机时，在线监控器将根据记录的数据精确推算出故障期间零件内的碳层浓度分布，并给出几种不同的处理零件的方法，当需要继续处理时，在线监控器将以此结果作为初始浓度分布，接着完成整个工艺过程。

在设计箱式炉时，为了便于系统的调试和维护，软件在“系统配置”模块中设置了“系 统参数调整”功能，在“实用程序”模块中设置了“炉气碳势校正”、“合金系统计算”、“执行升温工艺”等功能，使得在设备长期使用或大修后炉况发生变化时，操作人员对系统的调整和维护变得非常容易。

箱式炉所具有的应用“实用程序”模块的“口令管理”功能可为菜单中提供的各项功能设置口令字，以免关键的数据及工艺参数被非法改动。在零件处理的过程中，操作者对处理过程的任何改动操作都要经过确认才能生效，以免产生误操作。炉况的变化和动作，以及操作者对执行过程的任何改动，都将被记录在相应的数据库中，为分析故障原因和处理返修零件提供可靠的依据。^[3]

箱式炉由于炉口、炉门密封不严，散热量较大，其温度要比炉膛中心温度低，如果被加热工件的温差范围要求控制在较小范围，则零件加热区域就势必要缩小，相应的炉膛有效面积也要缩小，炉子不能满负荷工作，造成能源和工时的浪费，产品的单耗也随之增加，所以必须尽量扩大箱式炉均温区。具体方法有:

1、炉门加装电热元件，这样可以提高炉门口处的温度，改善炉子的温度均匀性。高温箱式炉是电阻丝加热方式，在均温性测试过程中，从测试数据中分析出某一面测试点温度低，通过调整电阻丝的加热电流，使炉温的均温性达到工艺要求。

2、沿炉子长度方向，合理布置功率（电阻丝），可在炉口处增加一些功率，也可采用分组分区控制方法。

3、设置风扇，强制炉子气体对流，这样可以极大地提高炉温均匀性。

4、改善炉子外壳的油漆颜色，物体颜色不同，其辐射系数也不同，根据实验炉子的外壳喷涂银灰色或黑色漆，炉子外层空间散热可下降。

5、改进温度控制系统，采用适当的炉温调节方法。采用PXR型温度控制仪表，改变控制方式为PID连续控制方式，代替模拟仪表后，炉温均匀性可满足生产工艺要求。^[4]