箱式爐工作原理

一、箱式爐概述

箱式爐是一種常見的工業熱處理設備，因其爐體呈箱形結構而得名，廣泛應用于金屬熱處理、陶瓷燒結、玻璃退火、電子元件制造等領域。作為一種周期性作業爐，箱式爐通過電加熱、燃氣加熱或其他熱源方式，為工件提供可控的熱處理環境。

二、箱式爐的基本結構組成

1. 爐體結構

外殼：通常由鋼板焊接而成，提供結構支撐

隔熱層：采用陶瓷纖維、耐火磚等材料減少熱損失

加熱室：工件放置區域，材料需耐高溫

爐門：雙層結構，帶有密封裝置和觀察窗

2. 加熱系統

電阻加熱元件（硅碳棒、硅鉬棒、電阻絲等）

燃氣燃燒系統（燃氣式箱式爐）

加熱元件布置（頂部、底部、側壁或多面布置）

3. 控制系統

溫度控制器（PID調節）

程序設定裝置

傳感器（熱電偶、紅外測溫等）

安全保護系統

4. 輔助系統

氣氛控制系統（保護氣體通入裝置）

循環風機（強制對流型）

真空系統（真空箱式爐）

三、箱式爐工作原理

1. 熱傳遞機制

箱式爐主要通過三種熱傳遞方式工作：

輻射傳熱：加熱元件直接以紅外輻射形式傳遞熱量，在高溫段（>800℃）起主導作用

對流傳熱：爐內氣體流動帶來的熱量傳遞，在中低溫段效果較好，強制對流型通過風機增強的效果

傳導傳熱：工件與支架、料盤之間的直接接觸傳熱

2. 溫度控制原理

熱電實時監測爐內溫度

控制器比較設定值與實際值，通過PID算法調節加熱功率

采用過零觸發或相位角控制方式調節輸出

多區控溫系統可獨立調節不同區域的加熱元件

3. 典型工作流程

裝料：將工件合理擺放在爐膛內

關門密封：確保爐門密閉，氣氛爐需檢查氣密性

啟動程序：選擇預設或自定義溫度曲線

升溫階段：按設定速率加熱至目標溫度

保溫階段：保持溫度使工件均勻受熱

冷卻階段：自然冷卻或控制冷卻速率

出爐：達到安全溫度后取出工件