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钟罩炉自动化控制系统、钟罩炉结构组成及其应用介绍

因其方便的上下料方式、全纤维保温和高性能智能程序温度控制仪控制，程序控制全纤维钟罩炉（又称升降炉、罩式炉）具有上下料简便、温度调整灵活、炉膛温度分布均匀、热效率高、一致性好的特点，加之具有一定的批量处理能力，近年来日渐为许多使用者所青睐。本文将介绍钟罩炉结构及钟罩工业电炉自动化控制系统。

在国外，该类窑炉被广泛应用在磁性材料、电子陶瓷、研磨介质、玻璃的高温处理以及金属热处理等方面。主要服务于军工、科研、开发等要求相对较高且批量不是很大或工件形状特殊的场合。但在概念上，钟罩炉、升降炉有比较严格的界限，钟罩炉一般指炉腔运动、炉底板不动的一类，而升降炉正好相反。

80年代以来，国内电子行业陆续进口了一批全纤维钟罩炉，主要用在陶瓷电容、磁性材料等行业，形式多是国外所谓的升降炉。随着进口量的增加和大家对此类窑炉认识的加深，在90年代初，国内一些厂家就陆续开始仿制。通过这些年来的不断改进，目前有关技术和选材已成熟，在磁性材料、电子陶瓷、特种玻璃等行业也已得到多年成功应用，并受到广泛欢迎。

1、钟罩炉工业电炉的结构与工作原理

全纤维钟罩电炉（升降炉）的工作原理非常简单，将产品摆放在炉底托板上后，让托板上升与钟罩密封，启动温度控制系统，窑炉按照设定的温度曲线升温和降温，实现热处理过程。处理完成后，降下托板，卸载产品，并可进行下一轮热处理。

另一类产品（所谓真正的钟罩炉）所不同的是，炉底底板是固定的，通过钟罩上下实现上下料。此类一般用在容积较大或负载很重的场合。

2、钟罩炉工业电炉的保温

炉体保温材料为陶瓷纤维。根据使用温度和气氛，采用不同的陶瓷纤维。主要有硅酸铝纤维、高铝纤维、含锆纤维、莫来石纤维、氧化铝纤维等，使用温度从1000到1600℃不等（使用温度更高的氧化锆纤维目前国内也有个别厂家开始供应，但因其成本高、技术尚未完全稳定还没有得到推广应用。

3、钟罩炉工业电炉的加热

一般采用沿圆周均匀布置加热功率，所选用的加热元件也视使用温度而定。包括嵌丝加热板、外丝加热棒、硅钼棒、加热带等，最高工作温度达1750℃。

4、钟罩炉工业电炉的气氛

为保证炉膛的保温良好和密封，在炉底板与上钟罩的配合上，除采用迷宫形密封之外，还在壳体上装有“V”形高温密封橡胶。

气氛系统视用户要求，包括压缩空气、氧气、氮气、还原气氛或真空、除真空外，对关键气氛含量的控制，多采用流量计人工调节方式，因此，不是非常精确。

目前国内厂家虽大多在窑炉上装有配气系统，但实际的使用效果不大，真正设计合理并可发挥作用的厂家很少。其中原因与厂家在气氛控制方面的经验和认识不足有关。另外，目前个别厂家正在进行质量流量控制加进口气体含量分析仪的气氛控制试验和研究，随着国内市场需求的扩大，相信不久就会面市。

对于要求快速冷却的产品，可配置快速冷却系统，一般采用气冷方式，通过仪表控制控制实现预定的冷却曲线。

5、钟罩炉工业电炉的传动机构

传动多采用链式。炉底板通过链条的拉动，在导杆的约束下，实现竖直上下运动，并通过行程开关，控制上下行程，防止过冲。

炉膛底板起着运输和承载的任务，因此必须保证足够的刚度。目前一般还采用硬质材料支撑结构。通过独特的支撑结构，不但保证了设备的强度和长期可靠性，同时也改善了炉膛的温度分布，使产品烧成一致性更佳。

底板也有两种，一种是平动式，一种是固定式。平动式配置的钟罩炉可通过配置两套炉底板，当一套在烧结时，另一套可用于装料。当在窑炉温度降到被处理产品的最高出炉温度时，可将该炉产品出炉，并立即放入另一炉产品，如此既提高了工作效率，又节约了能源。

6、钟罩炉工业电炉的自动化控制系统

钟罩炉工业电炉的自动化控制系统多采用内嵌专用智能电炉温度控制系统。这些产品程序可设定段数从几段到上千段，每段时间从1分钟到上万分种，编程范围非常宽，某些产品还具有运行过程中程序及时人工调整功能，对于科研非常有用。同时，这些产品均具有PID参数自整定功能，大大降低了对操作者工作经验的要求。此类功能还有许多，如无超调专家PID控制，可以保证温度控制不会超过±1℃，又如温度补偿，这无论对于电炉的温度校准还是工艺保密，还有多级密码锁定、双输出、通讯接口等选件，为用户的使用提供了很大的便利。

7、钟罩炉工业电炉的使用特点

全纤维钟罩炉因其材料和结构的特点，在使用中，表现出许多的优点。

与传统的重质材料设备相比，其在节能和温度均匀度上，都有很大的改进。特别是节能上，对于周期式设备，其节能效果达30-50%，甚至达60%以上。

同时，因其热容小、导热率低、热震性好，可以以很高的升温（高达1000℃/min以上）和降温速率进行工作，大大提高了工作效率。

与周期炉中常见的箱式炉和连续炉中的隧道炉相比，钟罩炉有很多独到的地方，全纤维钟罩炉具有如下一些独特的优势

（1）节能、自动化控制系统控制灵活

（2）钟罩炉温度控制均匀，±3--±5℃

（3）使用效率高，相对投资成本低

（4）有一定批量生产能力，可满足多品种，中小批量生产需求

（5）可满足一些较大、特殊形状工件的生产要求。

8、结语

随着陶瓷纤维材料的发展，全纤维炉陆续开始为使用者所接受和欢迎:其中全纤维钟罩炉因其独特的特点，在军工、研发、中试以及特种工件加工等热处理应用中，有着很大的发展潜力，此一方面有待使用者的理解和大胆应用，对于开发厂家也应该进一步提高产品质量，并作好服务和推广工作。