耐热钢托盘

应用 耐热钢托盘铸件 在工业炉中

作为一种在工业生产中广泛使用的热设备，工业炉在许多行业中起着关键作用，例如钢，冶金，机械制造和化学工业。在工业炉运行期间，内部高温环境对所携带的材料和过程中涉及的组件提出了严格的要求。耐热钢托盘铸件已成为具有出色的高温性，抗氧化能力和热疲劳性的工业炉中必不可少且重要的组成部分，这对工业炉的工作效率，产品质量和使用寿命产生了深远的影响。

托盘铸件工业炉的性能要求
高温抗性
工业炉的工作温度范围极高，范围从几百摄氏度到1500次以上。例如，在钢锻造加热炉中，通常需要将温度保持在1200-1300℃以满足钢制塑料加工的需求；在一些特殊的陶瓷燃料炉中，温度甚至可​​以达到1600℃。这要求耐热钢托盘铸件不仅应在如此高的温度下融化和变形，而且还应保持足够的强度以确保稳定的材料携带。

抗氧化性能
在高温环境下，炉中的氧化气氛是活跃的，托盘铸件非常容易与氧气反应以产生氧化物。如果氧化物层继续变稠，它不仅会影响托盘的使用寿命，而且可能导致氧化物剥落并混合到材料中，这会严重影响产品质量。例如，在非有产金属冶炼炉中，金属蒸气与氧气结合在一起，加剧了托盘表面上的氧化腐蚀。因此，托盘铸件需要具有良好的抗氧化能力来承受这种严酷的环境。

热疲劳阻力
在工业炉的运行过程中，频繁的加热和冷却操作会导致托盘铸件发生急剧变化。热膨胀和收缩会导致铸件内的交替热应力，这很容易在长期作用下引起疲劳裂纹并降低铸件的可靠性。以周期性操作为例，以加热处理炉为例，每次打开炉子进行加热并停止冷却时，托盘都会经历热应力周期。这需要托盘铸件具有出色的热疲劳性耐药性，以确保它们在多个热周期后仍可以正常工作。

耐热钢托盘铸件的物质特性
常见的耐热钢材材料
基于铬的耐热钢：例如CR13系列。铬元素的添加可以在钢表面形成氧化铬保护膜，从而有效提高钢的氧化耐药性和高温强度。在温度不超过800°C的工业炉环境中，它具有良好的成本效益，并广泛用于制造一些小型热处理炉。
基于铬镍的耐热钢：典型的例子包括310S（0CR25NI20），其中包含铬比例很高（24-26％）和镍（19-22％）。该合金组成使其具有出色的高温电阻，并且可以承受1100-1200°C的高温。同时，它在高温下保持良好的韧性和抗蠕变性。它通常用于大型高温工业炉中，例如玻璃熔炉和大型锻造加热炉托盘。
基于镍的合金：例如，Inconel 600，镍含量高达72％。镍基合金具有出色的高温综合特性，包括高强度，良好的氧化能力和耐热性。它们可以在1200°C以上的极高温度环境中稳定工作，并且经常用于为高端工业炉的制造托盘铸件，例如航空航天行业的高温融合熔炉。

合金元素对性能的影响
铬（CR）：改善钢的氧化耐药性，形成稳定的氧化铬膜，并防止氧气进一步扩散。铬还可以固体增强基质并提高钢的高温强度。随着铬含量的增加，氧化抗性温度范围和钢的强度得到显着提高。
镍（NI）：扩展奥斯丁岩相区域，使钢在高温下保持单相奥氏体结构，从而提高钢的韧性和热疲劳性。镍和铬协同起作用，以进一步增强钢的抗氧化性和耐腐蚀性并改善钢的加工性能。
钼（MO）：可以提高钢的高温强度和蠕变抗性。在高温下，钼原子填补了晶格间隙，阻碍脱位运动，并有效抑制钢的高温变形。同时，钼还可以增强钢（例如硫磺）中钢的耐腐蚀性。

耐热钢托盘铸件的设计和制造过程
结构设计的要点
合理的承载结构：根据工业炉中材料的重量，形状和分布特性，托盘的结构形式旨在确保在携带材料时可以均匀地压力托盘以避免应力浓度。例如，对于大型块材料，使用带有加固肋骨的平坦托盘结构。对于颗粒或粉末材料，具有一定坡度和放电端口的托盘旨在促进材料装载，卸载和清洁。
考虑热膨胀因子：由于托盘将在高温环境中热膨胀，因此在设计过程中必须保留合理的扩展空间和补偿结构。例如，膨胀接头和柔性连接用于使托盘在热量由于热量而膨胀时自由变形，以防止由于过度的热应力而导致铸造的破裂。
铸造过程选择
砂铸件：低成本，适合于具有复杂形状和大尺寸的耐热钢托盘铸件的生产。通过合理设计砂型结构和浇注系统，可以有效地控制铸造的固化过程，并可以减少铸造缺陷。但是，砂铸件的表面质量相对较低，并且尺寸精度有限。
投资铸造：它可以生产具有高维准确性和良好表面质量的铸件，尤其适用于制造具有复杂形状和薄壁的耐热钢托盘铸件。在投资铸造过程中，铸件的固化顺序易于控制，并且可以获得密集组织的铸件，从而改善了铸件的机械性能。但是，过程成本很高，生产周期很长。
丢失的泡沫铸造：它具有简单过程，高铸造精度和没有闪光毛刺的优势。在丢失的泡沫铸造过程中，图案气体会消失并消失，避免了传统铸造中的铸造对铸造的损害。对于一些具有复杂结构且难以降低的耐热钢托盘铸件具有独特的优势。但是，丢失的泡沫铸造对涂料和浇注过程有很高的要求，否则很容易产生诸如毛孔之类的缺陷。
热处理过程
解决方案处理：对于奥氏体耐热钢托盘铸件（例如铬镍耐热钢），溶液处理是关键的热处理过程。通过将铸件加热到高温，合金元素完全溶解在奥氏体中，然后迅速冷却以获得均匀的奥氏体结构，从而提高了铸件的强度，韧性和腐蚀性。
衰老治疗：一些耐热的钢正在溶液处理后正在治疗衰老，这会导致基质中的分散增强阶段，从而进一步提高铸造的高温强度和蠕变耐药性。衰老温度和时间需要根据特定材料和性能要求精确控制。