內熱式真空電阻爐的節能措施

真空泵的抽速大小決定了機械泵電機或擴散泵 加熱功率，過剩的真空機組配置必然導致多余的功 率消耗。根據設備的功能、工況，合理的選配真空機 組，而不是片面的追求高真空或大抽速，這一點值得 重視。相比真空度更加重要的，應該是設備泄漏指標， 真空爐通常用壓升率或泄漏率來測定。在泄漏較大 的情況下，即便通過較大配置的真空機組保持住設 備的真空度，也同樣會存在氧化的情況。因此，在 設計、制造上控制好設備泄漏率，相比保持設備高的 真空度更加重要。

 加熱保溫環節能耗分析

加熱保溫是真空電阻爐最主要的工作過程，也 是電能消耗最大的環節，占據設備總能耗的 75% ～ 90% 。這部分能耗包含三部分: 被工件吸收部分、隔 熱材料蓄熱部分、透過隔熱材料損失部分。被工件 吸收的這部分能耗屬于有效能耗，其余兩部分能耗 則屬于損耗，降低這兩部分的能耗就降低了設備的 總能耗，同時設備的能效就有所提高。 有效能耗部分只需要通過工件質量、材料比熱、 溫升值幾個參數，就很容易計算出來。隔熱材料蓄 熱部分與隔熱材料的材質、厚度、重量有關，因此隔 熱材料需要選擇比熱小、隔熱效率高、輕質的材料。 目前在真空電阻爐的設計上，常用的隔熱材料有: 硅 酸鋁纖維氈、軟質石墨氈、成形石墨硬氈、金屬反射屏等幾種。各種隔熱材料均有各自的特點和優勢: 硅酸鋁纖維氈隔熱效果好，但吸附氣體量大，使得真 空爐呈現微氧化氣氛; 石墨軟氈隔熱效果適中，但會 使得真空爐呈微滲碳氣氛; 石墨硬氈隔熱效果好，也 會使得真空爐呈微滲碳氣氛; 金屬隔熱屏蓄熱最小， 爐內真空氣氛最優，但隔熱效果略差，且結構相對 復雜。

 隔熱材料的種類和用量，需要根據真空爐的用 途、工件材料、爐溫等幾方面進行選擇。較厚的隔熱 層隔熱效果好，但蓄熱量也大，氣體吸附較多，真空 系統的負荷也大; 較薄的隔熱層蓄熱少，氣體吸附量 少，但熱透率會增加，這方面的熱損耗會增加。這就 涉及到真空爐能耗的另一方面—透過隔熱材料的熱 損耗。 透過隔熱材料的熱損耗也包括兩部分: 隔熱層 外表面散發的部分和從隔熱層開孔處損失的部分。 前者與隔熱層外表面面積和外表面溫度有關，后者 則和加熱室結構有關。選擇適合的隔熱層厚度或金 屬屏層數，即保證隔熱效果，又減少蓄熱這是一對矛 盾，設計者需要兼顧兩方面進行選擇。

在真空環境下，沒有空氣對流，僅靠輻射和熱傳 導兩種方式導熱，材料的隔熱效果會有所提升。設 計上通常按以下方式配置: 1300 ℃以下真空爐，隔熱 層厚度 40 ～ 50 mm，隔熱屏 4 至 6 層; 1300 ～ 1800 ℃ 真空爐，隔熱層厚度 50 ～ 80 mm，隔熱屏 6 ～ 9 層; 1800 ～ 2200 ℃ 真空爐，隔熱層厚度 80 ～ 120 mm，隔 熱屏 9 ～ 12 層。采用“三明治”結構的石墨硬氈由于 夾層中有光亮的石墨紙，高溫下的隔熱效果明顯優于 石墨軟氈，是性能優異的隔熱材料，相對軟質石墨氈 可采用較薄的設計。金屬反射屏的材質，則需要設計 者從材料的耐溫能力和黑度系數兩方面進行選擇。