工业窑炉的历史
1794年,世界上出现了冶炼铸铁的直管式炉。后来在1864年,法国人马丁利用英国西门子公司的蓄热式窑炉原理,建造了第一座用气体燃料加热的炼钢平窑。他利用蓄热室对空气和煤气进行高温预热,从而保证炼钢所需的1600℃以上的温度。1900左右,电力供应逐渐充足,各种电阻炉、电弧炉、有芯感应炉开始使用。
20世纪50年代,无芯感应炉迅速发展。后来出现了电子束窑,利用电子束冲击固体燃料,可以强化表面加热,熔化高熔点材料。
用于锻造加热的炉最初是手锻炉,其工作空间是一个充满煤的凹形槽,从槽的下部供给燃烧用的空气,将工件埋在煤中加热。这种窑炉热效率低,加热质量差,只能加热小工件。后来又发展为半封闭或全封闭的窑膛用耐火砖制成的室窑,可以用煤、气或油作燃料或用电作热源,工件在窑膛内加热。
为了便于加热大型工件,出现了适合加热钢锭和钢坯的台车式炉,还出现了加热长棒材的井式炉。20世纪20年代以后,出现了各种机械化、自动化的窑型,可以提高窑的生产率,改善工作条件。
随着燃料资源的开发和燃料转换技术的进步,工业窑炉的燃料逐渐由块煤、焦炭、煤粉等固体燃料向发生炉煤气、城市煤气、天然气、柴油、燃料油等气体和液体燃料转变,并开发出了与所用燃料相适应的各种燃烧装置。
工业窑炉的结构、加热技术、温度控制和气氛将直接影响加工产品的质量。在锻造加热炉中,提高金属的加热温度可以降低变形抗力,但过高的温度会引起晶粒长大、氧化或过热,严重影响工件质量。在热处理过程中,如果将钢加热到临界温度以上,然后突然冷却,可以提高钢的硬度和强度;如果将其加热到临界温度以下的某一点,然后缓慢冷却,可以降低钢的硬度,提高韧性。
为了获得尺寸准确、表面光滑的工件,或者为了减少金属氧化保护模具,减少加工余量,可以使用各种少氧化加热炉。在氧化加热少的明焰炉中,燃料不完全燃烧产生还原性气体,加热工件可使氧化损失率降至0.3%以下。