鈦棒退火用箱式電阻爐
鈦棒退火用箱式電阻爐技術方案
文件號：STR-TA-BF-2025-003
版本號：V1.0
發布日期：2025年11月3日
編制單位：洛陽賽特瑞
文件適用：僅限內部學習使用
1. 概述簡介
本箱式爐專為鈦及鈦合金棒材中間退火而設計，爐膛截面300 mm高×400 mm寬，長度4500 mm，可裝料300–400 kg。設備可在120–150 min內從室溫升至850 ℃，爐溫均勻性≤±6 ℃，滿足鈦材對低溫均勻加熱、緩慢冷卻的工藝需求，最高設計溫度950 ℃。
2. 遵循標準
| 標準號 | 標準名稱 | 類別 |
|---|---|---|
| GB/T 10067.1-2019 | 電熱裝置基本技術條件 第1部分：通用部分 | 國標 |
| GB/T 10067.4-2005 | 電熱裝置基本技術條件 第4部分：間接電阻爐 | 國標 |
| AMS 2801D | Titanium and Titanium Alloy Bar Annealing | 宇航材料規范 |
| HB 5431-2020 | 鈦合金熱處理工藝 | 航標 |
3. 用途
用于鈦及鈦合金棒材、管材、型材的中間退火、再結晶退火、去應力退火；亦適用于鎳、鋯等對均溫性要求高的金屬材料。
4. 原理
采用兩側墻與爐底布置的高電阻電熱合金帶（0Cr27Al7Mo2）輻射加熱，強制熱循環風機（選配）輔助均溫；PID多區控溫，SSR過零調功，確保爐膛橫向、縱向溫差≤±6 ℃；退火結束后斷電隨爐冷卻，爐底板承載并保護爐膛底部。
5. 主要技術參數
| 序號 | 參數名稱 | 規格指標 |
|---|---|---|
| 1 | 設備名稱 | 鈦棒退火用箱式電阻爐 |
| 2 | 英文名稱 | Box Furnace for Titanium Rod Annealing |
| 3 | 設備型號 | STR-TABF-4595/85 |
| 4 | 設備廠商 | 洛陽賽特瑞科技發展有限公司 |
| 5 | 設備結構 | 分節拼裝式箱式爐，前后雙門，臺車式爐底板，側墻加熱 |
| 6 | 爐膛尺寸 | 寬400 mm×高300 mm×長4500 mm |
| 7 | 最大裝料量 | 400 kg（鈦棒平鋪3層） |
| 8 | 額定溫度 | 950 ℃ |
| 9 | 工作溫度 | 850 ℃（長期） |
| 10 | 升溫時間 | 室溫→850 ℃ ≤150 min（滿載） |
| 11 | 爐溫均勻性 | ≤±5 ℃（850 ℃穩態，9點測溫） |
| 12 | 加熱功率 | 額定180 kW，分4區獨立控溫 |
| 13 | 加熱元件 | 0Cr27Al7Mo2鐵鉻鋁帶，厚度2.5 mm，陶瓷螺釘固定 |
| 14 | 爐底板 | 316L鑄造爐底板，厚度25 mm，分3塊拼接，承重≥500 kg |
| 15 | 溫控系統 | PLC+觸摸屏，PID調節，RS-485遠程接口 |
| 16 | 電源 | AC 380 V±10 %，50 Hz，三相五線 |
| 17 | 外形尺寸 | 約5800×1200×1700 mm（長×寬×高） |
| 18 | 設備重量 | 約4.2 t |
6. 可增選配置
| 名稱 | 功能說明 | 備注 |
|---|---|---|
| 熱循環風機 | 爐內氣流循環，進一步提高均溫性 | 選配 |
| 爐內惰性氣體接口 | 通Ar/N2，降低氧化變色 | 選配 |
| 臺車驅動裝置 | 電動牽引，省力進出料 | 選配 |
| 計算機監控軟件 | 實時記錄溫度曲線、生產報表 | 選配 |
7. 結構特點
7.1 模塊組成
| 模塊 | 功能描述 | 關鍵材質/規格 |
|---|---|---|
| 爐殼模塊 | 型鋼+3 mm鋼板折彎焊接，分3節螺栓聯接 | Q235，表面二度防銹漆+高溫銀粉漆 |
| 爐襯模塊 | 側墻與爐底：1400型氧化鋁纖維+輕質高鋁磚承重層；爐頂：碳化硅橫梁+兩層1400 ℃纖維板+1260 ℃棉板，總厚≥200 mm | 碳化硅橫梁（RSiC）截面40×40 mm，間距300 mm，抗彎強度≥70 MPa |
| 加熱模塊 | 側墻與爐底布置帶狀電熱元件，陶瓷螺釘固定 | 0Cr27Al7Mo2，表面負荷≤1.6 W·cm-2 |
| 爐門模塊 | 上下雙門，手輪壓緊，纖維盤根密封 | 爐門襯與側墻同材，設觀察孔 |
| 溫控模塊 | 每區K型熱電偶+PID控溫，SSR調功，過零觸發 | 控溫儀表富士PXR9 |
7.2 碳化硅橫梁細節
爐頂采用反應燒結碳化硅（RSiC）橫梁作為承重骨架，橫梁沿爐長方向每300 mm布置一根，兩端擱置在爐側墻預制臺階上，臺階內嵌碳化硅墊板以保證平面度。橫梁上方鋪設兩層1400 ℃氧化鋁纖維板（總厚60 mm）與一層1260 ℃陶瓷纖維毯（厚20 mm），形成“梁-板-毯”復合結構，既提供足夠強度（單根橫梁常溫抗彎≥70 MPa），又保持爐頂熱面溫度≤1200 ℃，確保長期使用不變形、不掉渣[^2^]。
碳化硅橫梁與爐殼之間留20 mm膨脹縫，縫內填陶瓷纖維毯，可吸收熱膨脹±3 mm；橫梁底部噴涂高溫抗氧化涂層，延長使用壽命至≥5年。
8. 標準配置
| 名稱 | 數量 | 備注 |
|---|---|---|
| 爐體（分3節） | 1套 | 含碳化硅橫梁爐頂、爐襯、加熱元件、爐殼 |
| 爐底板（316L鑄造） | 3塊 | 單塊尺寸1500×400×25 mm，承重面加工防滑槽 |
| 臺車架 | 1套 | 型鋼焊接，帶4只重型軸承輪，手動牽引桿 |
| 溫控柜 | 1臺 | 含PLC、觸摸屏、SSR、斷路器、互感器 |
| K型熱電偶 | 5支 | 4支控溫+1支監控，L=1000 mm |
| 碳化硅橫梁備件 | 2根 | 40×40×600 mm，RSiC材質，用于5年后維護更換 |
| 專用工具 | 1套 | 坩堝鉗、爐底板拉鉤、內六角扳手 |
| 資料 | 1份 | 說明書、合格證、爐溫均勻性測試報告（含碳化硅梁安裝記錄） |
9. 易損件
| 名稱 | 更換周期 | 備注 |
|---|---|---|
| 電熱合金帶 | ≥18個月（850 ℃滿載） | 可單區更換 |
| 爐門密封盤根 | 6個月 | 陶瓷纖維繩φ10 mm |
| K型熱電偶護管 | 12個月 | 剛玉護管，防機械碰撞與腐蝕 |
| 碳化硅橫梁 | ≥5年（出現彎曲>2 mm或裂紋時更換） | 備用2根已隨爐提供 |
| 臺車輪軸承 | 12個月 | 高溫潤滑脂每季度補充一次 |
10. 使用壽命
爐殼與鋼結構≥15年；碳化硅橫梁在850 ℃均布載荷下使用壽命≥5年，950 ℃短時使用需每年檢查直線度；爐襯纖維出現收縮>5 mm時可局部挖補，整體壽命≥5年。
11. 售后質保
| 項目 | 內容 |
|---|---|
| 質保期 | 整機12個月，電熱元件6個月，碳化硅橫梁36個月（非機械撞擊損壞） |
| 響應時間 | 24 h內電話/視頻診斷，國內72 h到場 |
| 備件供應 | 洛陽總部常備10年庫存，碳化硅橫梁48 h發貨 |
| 年度巡檢 | 質保期內免費1次爐溫均勻性復檢與碳化硅梁直線度檢測 |
12. 包裝運輸
碳化硅橫梁采用珍珠棉+木箱單獨包裝，每箱≤4根，箱外貼“易碎、輕放”標識；爐殼、臺車架等大件采用塑料薄膜+纏繞膜+木托固定；電控柜、溫控儀表等小件用膠合板木箱，內襯防震泡沫。
13. 使用環境要求（含地基與起重）
| 項目 | 要求 |
|---|---|
| 環境溫度 | 5–40 ℃，無急劇溫差 |
| 相對濕度 | ≤85 %RH，無凝露 |
| 海拔 | ≤1000 m（>1000 m需降功率使用） |
| 電源 | AC 380 V±10 %，50 Hz，三相五線，獨立接地≤4 Ω |
| 通風 | 設備周圍留≥1 m通道，頂部排風罩排熱量≥2000 m3·h-1 |
| 地基 | 混凝土地坪，厚度≥200 mm，強度≥C25，平整度≤5 mm/m；預埋10 mm厚鋼板（寬800 mm×長6000 mm）作為設備安裝帶，設M16預埋螺栓間距1000 mm |
| 承重 | 均布載荷≥5 t·m-2，集中載荷（臺車輪下）≥8 t·m-2 |
| 起重 | 廠房吊車起重量≥3 t，起吊高度≥5 m，跨度覆蓋爐體全長；如無吊車，預留5 m×1.2 m叉車通道，地面坡度≤1/100 |
| 運輸通道 | 門洞寬度≥2.5 m，高度≥2.8 m，地面硬化，轉彎半徑≥4 m |
14. 使用注意事項（含加熱元件與碳化硅橫梁）
- 首次使用或停爐>7天，需以≤5 ℃·min-1升至200 ℃烘爐2 h，排除潮氣。
- 嚴禁爐底板空載急升急降，防止沖擊變形。
- 爐溫>300 ℃時禁止打開爐門，防止電熱元件急冷斷裂。
- 每月檢查電熱帶接頭緊固力矩，發現氧化皮脫落及時清理。
- 碳化硅橫梁嚴禁機械撞擊，裝出爐時叉車/吊具與梁底保持≥50 mm間隙。
- 每年停爐檢修時用水平儀檢查橫梁直線度，偏差>2 mm需翻面或更換。
- 冷卻階段不得強制通風直吹電熱元件，防止彎曲短路。
15. 操作方法（SOP級）
- 開機前檢查臺車軌道、電源、接地、排風是否正常。
- 將鈦棒整齊碼放在爐底板上，總高度≤250 mm，輕推臺車入爐。
- 關閉爐門，旋緊手輪，確保密封盤根壓縮>2 mm。
- 觸摸屏調用“Ti-850退火”工藝：升溫120 min→850 ℃保溫120 min→隨爐冷。
- 啟動程序，設備自動執行；保溫結束聲光提示，記錄實際溫度曲線。
- 爐溫≤300 ℃時方可開啟爐門，牽引臺車出爐，空冷至室溫。
- 關閉總電源，清理爐底板氧化皮，填寫使用記錄。
16. 選型與采購提示
- 若后續需處理更厚料，可選爐膛高度400 mm型號（STR-TABF-4595/95），價格上浮約15 %。
- 連續生產班次>2班/日，建議增配熱循環風機與爐內惰性氣體接口，降低氧化損耗。
- 現場吊車高度<3.5 m時，爐體可改為5節拼裝，每節重量<900 kg，方便吊裝。
- 合同簽訂前需提供廠房地面承重圖（要求≥5 t·m-2）及電源進線位置，便于電纜橋架設計。
- 洛陽賽特瑞提供“爐溫均勻性第三方檢測報告”作為驗收依據，費用已含在報價內。
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