内热式真空电阻炉的节能措施

真空泵的抽速大小决定了机械泵电机或扩散泵 加热功率，过剩的真空机组配置必然导致多余的功 率消耗。根据设备的功能、工况，合理的选配真空机 组，而不是片面的追求高真空或大抽速，这一点值得 重视。相比真空度更加重要的，应该是设备泄漏指标， 真空炉通常用压升率或泄漏率来测定。在泄漏较大 的情况下，即便通过较大配置的真空机组保持住设 备的真空度，也同样会存在氧化的情况。因此，在 设计、制造上控制好设备泄漏率，相比保持设备高的 真空度更加重要。

 加热保温环节能耗分析

加热保温是真空电阻炉最主要的工作过程，也 是电能消耗最大的环节，占据设备总能耗的 75% ～ 90% 。这部分能耗包含三部分: 被工件吸收部分、隔 热材料蓄热部分、透过隔热材料损失部分。被工件 吸收的这部分能耗属于有效能耗，其余两部分能耗 则属于损耗，降低这两部分的能耗就降低了设备的 总能耗，同时设备的能效就有所提高。 有效能耗部分只需要通过工件质量、材料比热、 温升值几个参数，就很容易计算出来。隔热材料蓄 热部分与隔热材料的材质、厚度、重量有关，因此隔 热材料需要选择比热小、隔热效率高、轻质的材料。 目前在真空电阻炉的设计上，常用的隔热材料有: 硅 酸铝纤维毡、软质石墨毡、成形石墨硬毡、金属反射屏等几种。各种隔热材料均有各自的特点和优势: 硅酸铝纤维毡隔热效果好，但吸附气体量大，使得真 空炉呈现微氧化气氛; 石墨软毡隔热效果适中，但会 使得真空炉呈微渗碳气氛; 石墨硬毡隔热效果好，也 会使得真空炉呈微渗碳气氛; 金属隔热屏蓄热最小， 炉内真空气氛最优，但隔热效果略差，且结构相对 复杂。

 隔热材料的种类和用量，需要根据真空炉的用 途、工件材料、炉温等几方面进行选择。较厚的隔热 层隔热效果好，但蓄热量也大，气体吸附较多，真空 系统的负荷也大; 较薄的隔热层蓄热少，气体吸附量 少，但热透率会增加，这方面的热损耗会增加。这就 涉及到真空炉能耗的另一方面—透过隔热材料的热 损耗。 透过隔热材料的热损耗也包括两部分: 隔热层 外表面散发的部分和从隔热层开孔处损失的部分。 前者与隔热层外表面面积和外表面温度有关，后者 则和加热室结构有关。选择适合的隔热层厚度或金 属屏层数，即保证隔热效果，又减少蓄热这是一对矛 盾，设计者需要兼顾两方面进行选择。

在真空环境下，没有空气对流，仅靠辐射和热传 导两种方式导热，材料的隔热效果会有所提升。设 计上通常按以下方式配置: 1300 ℃以下真空炉，隔热 层厚度 40 ～ 50 mm，隔热屏 4 至 6 层; 1300 ～ 1800 ℃ 真空炉，隔热层厚度 50 ～ 80 mm，隔热屏 6 ～ 9 层; 1800 ～ 2200 ℃ 真空炉，隔热层厚度 80 ～ 120 mm，隔 热屏 9 ～ 12 层。采用“三明治”结构的石墨硬毡由于 夹层中有光亮的石墨纸，高温下的隔热效果明显优于 石墨软毡，是性能优异的隔热材料，相对软质石墨毡 可采用较薄的设计。金属反射屏的材质，则需要设计 者从材料的耐温能力和黑度系数两方面进行选择。