[科普中国]-辐射加热管

辐射加热管是把电加热元件封闭在保护套内通电发热，由套管间接把热量辐射给炉衬和被处理工件，广泛应用于热处理行业的各种加热炉中。

辐射加热管辐射加热管，是把电加热元件封闭在保护套内通电发热，由套管间接把热量辐射给炉衬和被处理工件，广泛应用于热处理行业的各种加热炉中。

辐射加热管使用的电热合金材料应具有较高的电阻率，电热转化率高。由于辐射管放置在套管内，传热过程与一般敞露型电热元件不同，其热屏蔽大，升温过程中必须对元件温度进行控制，防止元件超温。辐射管封闭加热时，电热元件表面温度比炉膛温度高约100℃-150℃。所以在选材时要分析炉温、炉内气温氛围，选择正确的加热材料。

目前辐射管加热管系列有鼠笼式、立带式和螺旋式等，加热元件系采用进口或国产电阻丝、镍铬丝（或带）、铁铬铝（丝或带），保护管采用进口高温合金板材、耐热钢板卷制焊接或离心铸造而成，具有高温抗氧化性和抗渗碳性能好、使用寿命长等特点。

主要技术及性能 ：

1、电加热丝冷态电阻误差范围≤3%

2、外保护管和加热丝之间的绝缘电阻大于2MΩ

3、发热管外径：从φ60mm～φ300mm各种规格

4、加热功率：从2KW/支到24KW/支的各种规格

5、发热管外管长度：从800mm～2800mm的各种规格

6、辐射管外管壁厚：从1.5mm～16mm的各种规格。

辐射加热管常使用Cr20Ni80（镍铬系）Cr25A15、Cr21A16Nb、Cr27A17Mo2（铁铬铝系）等材料，各材料化学成份/%如下表：

Cr20Ni80使用在500℃-800℃之间，因其稳定的、单一的、均匀的固熔体组织，所以具有良好的常温和高温力学性质，均匀的电气物理性质以及良好的加工工艺性质。使用温度低，使用寿命长，不易损坏等方面区别于铁铬铝系电热合金材料。

Cr25A15、Cr21A16Nb、Cr27A17Mo2使用在800℃-1200℃之间，三种材料使用温度依次升高。塑性低，脆性高是铁铬铝系电热合金材料最大的缺点，特别是在400℃-800℃之间，长时间使用会使材料内析出”CrFe”型金属化合物，引起合金塑性急剧下降，出现严重脆化现象，所以铁铬铝系电热合金材料要避开在此温度区域内进行成形加工和使用。

摘要编辑最早的辐射管炉是德国在20世纪30年代发明并使用的，其结构为单层直管式，水平或垂直穿过炉膛，直到50年代初 U型辐射管才问世，并在此基础上发展了W型，以及排气再循环的P型和O型。由于U型和W型具有有效加热面积大、燃料利用率高、控制和操作相对较为容易等优点，因此在大型的带钢连续热处理炉上应用最多。

简介编辑辐射加热管是把电加热元件封闭在保护套内通电发热，由套管间接把热量辐射给炉衬和被处理工件，广泛用于热处理行业的各种加热炉中。对辐射管的类型和材质做了归纳，阐述了各种辐射管烧嘴供风方式的特点。对使用辐射管加热技术应注意的问题做了剖析。介绍了各种提高辐射管热效率的途径，对辐射管的设计与选型做了总结。

辐射管的型式和材质辐射管的型式根据炉子内部形状不同，辐射管也设计成各种各样的型式，表1列出了各种有代表性的辐射管型式和性能指标。

辐射管的材质目前国内所生产的辐射管其材质基本上都是耐热钢，通过离心铸造而成。
辐射管壁面温度比炉内被处理工件的温度通常要高50～100℃，它们都是在相当高的温度下使用的，所以各种耐热钢最高使用温度随着使用条件、可控气氛种类而变化。
各种耐热钢的性能如表2所示。在实际生产中，可根据工艺条件选择合适的辐射管用耐热钢的材质。
当炉膛温度比较高时，耐热铸钢已不能满足工 艺的要求，需要选用其它材质来制造辐射管。目前国外通过改进辐射管材质以增加使用寿命和提高总体性能，已研究开发了品质更高的辐射管，包括渗铝 低碳无缝钢管、陶瓷管(SiC管)、Si2SiC复合材料等新型辐射管。

辐射管烧嘴编辑辐射管靠管内烧嘴喷射燃料燃烧加热，为达到 工艺要求，辐射管烧嘴必须使管内壁面温度分布均匀，不产生局部过热。具有良好的火焰稳定性，在较小的空气消耗系数情况下也能稳定燃烧。在频繁开 关的情况下，不至于回火或严重积炭。整个燃烧调节过程中，空气消耗系数相对稳定。预热器能将助燃空气预热到400℃以上。NOx 排放浓度低于80×10-6，噪声低于70dB(A)。烧嘴及固定装置的表面温度小于100 ℃，便于维修，寿命合理。辐射管烧嘴按照供风方式可分为鼓风式、吸风式、抽吸式和抽鼓式。鼓风式：鼓入空气为助燃空 气、自然排烟，由于鼓风式管内为正压，出于安全考虑，目前已很少使用。吸风式:助燃空气通过引射风 形成的负压从车间吸入，自然排烟，管内为负压，目前使用最普遍。抽吸式：助燃空气通过引射风形成的负压从车间吸入，排烟气风机强制排烟。较先进 的是抽鼓式，鼓入空气为助燃空气，排烟风机强制排烟，较传统的吸风式具有很多优点，其最突出的优点是空气消耗系数易控制。 在一般情况下，吸风式辐射管烧嘴空气消耗系数的波动范围为1.15～1.50，而抽鼓式的波动范围为1.05～1.15。近年来，蓄热式(HTAC)燃烧技术兴起，为提高辐射管的燃烧热效率，辐射管也开始采用蓄热式烧 嘴。该技术是采用一对蓄热式的烧嘴，结构如图1所示[3]。HTAC燃烧技术在普通加热炉领域已获得 极大的成功，并已开始应用在辐射管加热的保护气氛炉中，由于在应用中还存在许多实际问题有待解决，故推广速度不快 。但随着问题的解决和设备的改进，该技术将在辐射管加热技术领域迎来快速发展。
辐射加热管使用的电热合金材料应具有较高的电阻率，电热转化率高。由于辐射管放置在套管内，传热过程与一般敞露型电热元件不同，其热屏蔽大，升温过程中必须对元件温度进行控制，防止元件超温。辐射管封闭加热时，电热元件表面温度比炉膛温度高约100℃-150℃。所以在选材时要分析炉温、炉内气温氛围，选择正确的加热材料。
目前辐射管加热管系列有鼠笼式、立带式和螺旋式等，加热元件系采用进口或国产电阻丝、镍铬丝（或带）、铁铬铝（丝或带），保护管采用进口高温合金板材、耐热钢板卷制焊接或离心铸造而成，具有高温抗氧化性和抗渗碳性能好、使用寿命长等特点1。

主要技术及性能 ：1、电加热丝冷态电阻误差范围≤3%
2、外保护管和加热丝之间的绝缘电阻大于2MΩ
3、发热管外径：从φ60mm～φ300mm各种规格
4、加热功率：从2KW/支到24KW/支的各种规格
5、发热管外管长度：从800mm～2800mm的各种规格
6、辐射管外管壁厚：从1.5mm～16mm的各种规格。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学