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目前的高溫電阻爐均使用電爐絲盤成螺旋狀的螺管，然后盤繞在爐膛壁上。高溫電阻爐的工作溫度取決于電爐絲在工作環(huán)境中有足夠使用壽命的條件下所能耐受的溫度，在空氣中加熱時，其工作爐溫取決于其抗氧化能力，其失效方式為:由于電爐絲盤繞時螺距小處散熱慢其溫度將高于別處，加之電阻率隨溫度升高而升高，使該處的單位長度發(fā)熱量高于別處，溫差很大；此外，此處的氧化現(xiàn)象也為之加劇，隨之電爐絲變細(xì)；最后，電爐絲在爐溫波動產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用下斷裂失效。
對于在碳?xì)浠衔锉Ｗo(hù)氣氛下工作，則主要由于碳黑的沉積導(dǎo)致電爐絲圈間打弧導(dǎo)致電爐絲熔斷而失效。其次，電阻發(fā)熱體表面滲碳后，其開始熔化溫度降低，也影響在1100℃以上工作時的使用壽命。對于在氧化氣氛下工作提高電爐工作溫度的方法，是研制具有更高抗氧化能力的電熱合金。目前，已有在1200℃工作的電爐絲。但它不能解決在碳氧化合物保護(hù)氣氛下工作時碳黑沉積導(dǎo)致起弧失效的問題。
解決電爐絲失效問題的思路
1)加大電爐絲的截面尺寸，電爐絲的氧化失效或在滲碳性氣氛下表面滲碳導(dǎo)致其開始熔化溫度的降低，都是表面作用過程。由于在固態(tài)下的擴(kuò)散速度不快，因而，如果增加電阻發(fā)熱體的截面尺寸，顯然可以延長電爐絲的工作壽命，提高其工作溫度。
2)降低電爐絲“圈間”電壓降，加大電爐絲“圈間”距離消除其由碳黑沉積所產(chǎn)生的打弧現(xiàn)象(“圈間”距離可用耐火材料隔離的措施而加大)。
根據(jù)以上兩點(diǎn)，筆者曾設(shè)計出一種用厚度為10mm的lCr18Ni9不銹鋼制出迷宮式電爐絲。用鹽浴爐變壓器作供電電源的試驗(yàn)性電爐，保護(hù)氣直接使用鋼瓶裝液化氣(主要成分為丙烷)，用流量計控制通入爐內(nèi)的流量以控制其碳勢。該高溫電阻爐曾在原新疆工學(xué)院科研實(shí)習(xí)廠使用兩年，主要供學(xué)生實(shí)習(xí)用，可以做到保證工件不氧化不脫碳，還曾試驗(yàn)在1050℃下工作。2000年，曾在廣東佛山楊戈熱處理公司做了一臺爐膛尺寸為<600mm×1000mm的高溫電阻爐，在該廠試用，功率僅為50kW，在中溫加熱淬火時一次裝爐量近0.5噸；也曾對少量20CrMnTi鋼齒輪做過一次1050℃高溫滲碳處理。該試驗(yàn)爐型電爐絲結(jié)構(gòu)設(shè)計上不夠合理，未考慮變形問題，爐絲由于變形而失效。雖然變形問題完全可以用修改電爐絲結(jié)構(gòu)來解決，但此項(xiàng)工作因筆者退休沒有繼續(xù)做下去。
原文《研制高溫可控氣氛爐的必要性和可行性》徐彰德
