本文系统地介绍了强对流气体保护退火炉的类型、结构、特性、优势和使用注意事项,同时给出了与炉体设计和退火炉使用相关的计算公式和经验公式,为该类型退火炉的设计、制造和使用提供了理论依据和技术支持。

圆柱体“失稳”临界压力计算公式如下1：

Et3

Q=(K－1) 公式16 23

12(1－ )R

2

式中：Q—临界压力，MPa。

K—圆柱一周中包含的余弦波(凹凸波)的波数。 E—杨氏弹性模量，MPa。 t—内胆壁厚，mm。 μ—泊松比。

R—内胆圆柱体半径，mm。

电井炉设计过程中常常是先确定炉胆或内罩的工作压力，然后计算出炉胆或内罩的壁厚。设内胆工作压力为P,，要保证内胆热处理过程不变形，必须保证P＜Q。从公式16可以导出：

Et3

P＜(K－1) 23

12(1－ )R

2

12(1 2)R3P

t＞ 公式17

(K2 1)E

式中：P—内胆允许工作压力，MPa。

炉胆或内罩的壁厚计算实例参见《气体保护退火炉内胆壁厚计算》（《金属制品》2006年第4期35（46）页）。 4.7 保护气的选择

按气体对钢材氧化和脱碳的影响，可将炉气中的气体分为5类：氧化性气体和还原性气体，脱碳性气体和渗碳性气体，以及中性气体。O2、CO2、H2O属于氧化性气体，H2、CO属于还原性气体，O2、CO2、水蒸气和湿H2属于脱碳性气体，CO、CH4属于渗碳性气体，N2和惰性气体属于中性气体。强对流气体保护退火炉要求在无氧化、无脱碳气氛中工作，选用的保护气体必然是中性气体或还原性气体，常用的保护气体有氮气、氨分解气、高纯氢气和甲醇裂解气，常用的保护气体的制备方法和成分如表6。

表6 常用的保护气体的制备方法和成分

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氮气无毒、无味、安全可靠，是强对流气体保护退火炉的首选保护气体。对钢铁厂而言，炼钢需用大量的氧气，氮气是制氧的副产品，只要稍加净化就可利用，资源极为丰富。自然选用空分氮，其它厂可根据资源状况选用瓶装工业氮或碳分子筛制备的氮。碳分子筛制氮一次投资虽然高点，但其长期使用成本仅为瓶装氮的23%，可以推广使用。

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