坩埚炉-使用防辐射涂层提高效率

不断增加的燃料成本反过来又增加了坩埚炉操作员的运营成本。除了高昂的燃料成本外，坩埚维护和更换费用也增加了支出，降低了盈利能力。EMISSHIELD系列高发射率涂层可降低燃料成本以及坩埚维护和更换成本，因此是坩埚炉操作员的理想解决方案。

EMISSHIELD

EMISSHIELD高发射率涂料由韦塞克斯公司生产。EMISSHIELD技术由NASA开发并申请专利，用于太空飞行器(图1)。Wessex将该技术与自己的专利粘合剂系统相结合，生产用于工业应用的高发射率涂料。EMISSHIELD涂层对致密耐火材料、耐火陶瓷纤维、隔热耐火砖和许多金属都有很好的粘附性。在坩埚上涂上EMISSHIELD涂层，可使加热均匀，延长坩埚寿命，节省燃料和提高生产率。

图1所示。X-33轨道飞行器

涂层坩埚炉耐火材料

通常，坩埚炉中使用的致密耐火材料（图2）可减少热损失，但也可作为散热器，并导致炉运行期间宝贵能量的损失。

图2。坩埚炉

具有高发射率发射屏蔽涂层（图3），从热炉气体和燃烧器辐射的热能被涂层吸收，并重新辐射回坩埚，坩埚较冷。坩埚吸收再辐射的热量，并将其传导到放置在坩埚中的负载。因此，耐火衬里较冷，包含的热能较少。

图3。坩埚炉，耐火材料热表面涂有防辐射涂层。

如果T_C是EMISSHIELD涂层的温度和T_l对于坩埚及其内含物，则通过涂层再辐射传递的热量由以下等式给出：

Q = E_wó（T）_C ⁴-T_l ⁴）

式中，Q=熔炉负载吸收的再辐射热
E_w=涂层的发射率和
ó=Stefan-Boltzmann常数

当温度升高到四次方时，很明显，当涂层和负载之间的温差最大时，涂层将吸收并重新辐射最大热能。必须注意的是，只有当涂层表面的温度高于熔炉负荷的温度时，电磁屏蔽才有效。

通过在坩埚外部涂上防辐射涂层，可以使坩埚吸收更多的辐射能（图4）。涂层确实吸收了涂层耐火材料辐射的大部分热能，但没有可将该能量从涂层坩埚转移到的冷却器体。因此，涂层坩埚吸收的额外热能将由坩埚和涂层传导到放置在坩埚中的炉内负荷。

图4。坩埚外部涂有隔热罩

金属坩埚涂层

没有任何涂层,能量由坩埚壁的热量取决于坩埚合金的热导率(图5)。热通量的大小将取决于之间的差异的温度热脸的坩埚,冷脸,负载。

图5。无涂层坩埚中的热流和热传导。

在坩埚炉中，氧化通常会导致坩埚热面上形成绝缘氧化皮。这些氧化皮会降低坩埚吸收热能并将其转移至负载的能力。清除氧化皮对于熔炉的有效运行至关重要。但是，重复清除氧化皮会导致相当大的维护费用此外，还会导致坩埚的逐步磨损，缩短坩埚的使用寿命。

当EMISSHIELD m系列涂层在1500°F以上燃烧时，它们会形成无针孔的陶瓷釉，从而保护坩埚免受氧化的不利影响。这些涂层增加了在热面上吸收的热量，从而增加了热流以及转移到坩埚中内容物的热量(图6)。当EMISSHIELD st系列涂层用于陶瓷和耐火坩埚时，也可以实现类似的好处。

图6。涂有发射屏蔽层的坩埚中的热流和热传导

在坩埚炉中的应用

坩埚炉的设计和运行参数在很大程度上决定了使用电磁屏蔽的效益。发射率（E_w)，在炉的标准操作温度下，未涂层耐火材料的温度介于0.3和0.5之间。将EMISSHIELD应用于耐火材料可将其发射率提高到近0.9。当涂层吸收和再辐射接近90%的热能时，传导到负载并被其吸收的辐射热的数量主要由坩埚的发射率决定。

从辐射传热方程可以看出，通过增加发射率（E），炉膛负荷吸收的热量（Q）可以显著增加_w)耐火材料的特性。这意味着在耐火材料上应用EMISSHIELD后，坩埚将在相同的燃料使用量下达到更高的温度，从而提高生产率。如果不需要更高的坩埚温度，可以通过关闭燃烧器来降低温度，以获得与之前没有涂层时相同的热能。这样可以在低油耗的情况下实现非常高的生产水平。

如前所述，通过将专为金属设计的EMISSHIELD涂层应用于坩埚本身，可以提高熔炉效率。除了进一步减少燃料的使用，应用在坩埚上的EMISSHIELD涂层缩短了循环时间。

在坩埚炉中使用EMISSHIELD的预期效益

与未涂层耐火材料相比，坩埚炉耐火材料上的隔热涂层从热炉气体和燃烧器火焰中吸收更多热量。涂层吸收的热量重新辐射到坩埚中，使坩埚中有更多的热能。烟道气温度上升更快，从而显著节能。

当坩埚炉操作在批处理模式，减少吸收的热能由耐火材料允许更快的加热和冷却。当连续操作时，坩埚的内容物由于使用EMISSHIELD而更快地达到操作温度。该炉的回收时间可预期较短。炉膛停机时间和循环时间也可以预期减少。

由于耐火衬里吸收和储存的热量较少，耐火材料保持在相对较低的温度。因此，它们受到的热应力和热冲击较小。因此，耐火材料的使用寿命可能更长。欧洲杯足球竞彩

当EMISSHIELD应用于坩埚和耐火材料，更多的生产力和燃料节省可以预期。此外，还可节省非业务费用，包括与坩埚采购和维修有关的费用。

这些信息来源于ANH欧洲耐火材料公司提供的材料。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息，请访问欧洲ANH耐火材料公司．