[发明专利]一种高效节能环保的复合型高温箱式电炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效节能、绿色环保的高温箱式电炉，适用于陶瓷、玻璃等无机非金属材料的烧成，以及金属材料的高温热处理等。

背景技术

工业及科研用高温箱式电炉一般是指工作温度为1000~2000℃的间歇式电炉，是广泛用于陶瓷、玻璃、粉末冶金、化工、机械、能源等众多领域的重要实验和生产设备。高温箱式电炉是以电流通过导体所产生的热量为热源来加热工件，主要由炉体、发热体、测控温系统几大部分组成，其炉体一般则是由炉膛、隔热层和金属外壳构成。

现有的高温箱式电炉按炉体结构和材料可分为两大类。一类是由普通高温耐火材料制成的电炉，其特点是炉膛由重质的高温耐火材料制成，如高铝耐火材料、刚玉或刚玉-莫来石质耐火材料，以及氧化铝或氧化锆空心球耐火材料等；其隔热层大多采用轻质耐火材料，如多孔的高铝轻质砖或轻质粘土砖等。此类普通高温箱式电炉的优点是结构简单、使用温度高（最高可达~1800℃）、制造成本较低，但其最大的缺点在于：材料热容大且炉体较厚，故蓄热量很高；导热系数高，因而隔热性能不够理想。由于蓄热及散热的损失，导致烧成过程的能耗很高，并且升降温速度缓慢，无法满足实验或生产对快速升降温的工艺要求。

另一类高温箱式电炉是近年来出现的全耐火纤维炉，其炉体全部由耐火纤维材料制成的。这种电炉的结构通常是由耐火度高的高温耐火纤维材料制成整体式炉膛，由耐火度相对较低的耐火纤维材料作为隔热层。这种全耐火纤维炉由于隔热效果好、蓄热量小，因而具有很好的节能效果和良好的升降温操控性。但全耐火纤维炉也存在以下一些突出的缺点：首先，耐火纤维的粉尘被人吸入后会对呼吸系统产生危害，并有可能致癌。当其在高温下长期使用后会逐渐失去弹性，从而断裂粉化，产生纤维粉尘。其次，目前耐火纤维的耐火度较传统的非纤维类耐火材料仍然有很大差距，其最高使用温度一般限于1500℃以下，造价极其昂贵的超高温耐火纤维（如高纯氧化铝、氧化锆纤维）一般也不超过1700℃，无法满足生产及实验的广泛需求。此外，全耐火纤维高温箱式电炉的另一缺点是炉膛强度很低，容易在使用中被匣钵、坩埚和火钳等刮伤和磨损；其纤维质的炉膛较一般重质耐火材料的炉膛更容易吸附被烧物挥发出的物质，导致高温融蚀，其寿命因此会大幅缩短。

发明内容

为解决现有的普通高温箱式电炉和全耐火纤维高温箱式电炉的上述缺点和问题，本发明提供了一种高效节能环保的复合型高温箱式电炉，其技术特征是采用非纤维耐火材料薄壁炉膛和耐火纤维隔热层的复合炉体结构，最大限度利用两种材料的各自优势，达到既可大幅降低能耗、实现快速升降温，又可避免耐火纤维对人体的伤害，并解决全纤维电炉使用温度低、易损伤、易融蚀等问题。该发明的关键在于设计最优的非纤维耐火材料薄壁炉膛的厚度，即在保证使用性能和制备工艺的条件下，最大限度的降低非纤维耐火材料炉膛壁的厚度。

本发明的技术方案是：

一种高效节能环保的复合型高温箱式电炉，它由耐火材料炉膛及其发热体　和耐火纤维隔热层组成，所述耐火材料炉膛为非纤维耐火材料薄壁炉膛，耐火纤维隔热层采用耐火纤维材料；非纤维耐火材料薄壁炉膛的厚度与耐火纤维隔热层的厚度比值在1：4～1：20。

所述耐火材料炉膛内设有发热体；所述发热体为电热丝、碳棒、硅碳棒或硅钼棒。

所述发热体为U型或棒状电加热体或金属电热丝。

所述复合型高温箱式电炉还包括测温热电偶，测温热电偶设置在耐火材料炉膛内。

所述耐火材料炉膛的材质为氧化铝、氧化锆空心球耐火材质或刚玉-莫来石质耐火材质；所述耐火纤维隔热层的材质为无机耐火纤维材质。

所述耐火材料炉膛为组装式结构或整体式结构。

所述耐火材料炉膛为组装式结构，耐火材料炉膛各部分间通过高温粘结剂进行组装。

所述非纤维耐火材料薄壁炉膛的厚度与耐火纤维隔热层的厚度比值在1：8～1：12。

所述耐火材料炉膛外壁设有隔离加强筋。

所述复合型高温箱式电炉还包括炉门，耐火材料炉膛设有炉门框架，炉门设置在炉门框架内。

本发明的节能高温箱式电炉的有益效果是：

1、本发明的高温箱式电炉的能耗仅为普通高温箱式电炉的20%，减少能耗高达80%。

2、本发明解决了耐火纤维炉膛不能应用于高温、粉化后产生有害纤维粉尘的问题，本发明在炉体的工作面上没有耐火纤维裸露，克服了耐火纤维的粉尘被人吸入后会对人产生危害的问题。

3、本发明的高温箱式电炉的最高工作温度可达到1900℃，比一般全耐火纤维电炉的最高工作温度高200℃-300℃；