（用于金属热处理的流态粒子炉简介）
流态粒子炉也叫流态床炉，是指以流态化技术为基础与工业加热技术相结合而形成的一种用途广泛的工业炉。按热源不同分为电热式、燃气式、燃料式等，按加热方式不同分为内热式、外热式、内外双热式等。
流态粒子炉自1975年研制开发至今，逐步形成的多品种、多规格、节能、高效、无污染用于金属热处理的金属热处理成套设备，从上世纪八十年代初开始使用至今，已在军工、航天、造船、汽车、机床、纺机、轴承以及工模具等行业得到应用并取得了良好的效果。
1.流态粒子炉的结构原理与主要技术指标
以石墨粒子为介质的内热式流态粒子电炉，其结构如图：它由炉体（即流化床）、供气、除尘回收、供电控温四个部分组成。工作原理是：将符合要求的石墨粒子装入炉床内，从炉床底部送入一定压力和留量的气体，通过气室均压和布风板均匀布气进入炉体内，使石墨粒子由静止、膨胀、达到完全流化状态。流态化的石墨粒子以相当高的频率与电极碰撞接触，当电控系统给电极送电时，电极通过其周围的石墨粒子与屏蔽罩、炉胆形成回路，在一定的电压下电极与石墨粒子的接触电阻发热。经石墨粒子的流动，将电极周围的热量传递给所有参与流化的粒子，形成一个均匀的温度场。随着送电时间的延长，炉温逐渐升高，通过传感器（热电偶）和仪表，可以设定和控制炉床内温度，以满足热处理工艺的要求。
由于石墨粒子不停的流动，会有细小的粒子向炉外飞出，除尘回收系统将飞出的细小粒子吸入，经扩散式旋风分离器进行气固分离，特细小的粒子排入大气，粗一些的粒子进入回料机构，回入炉中继续使用。一般除尘效率大于95％，如果对粉尘排放有更严格的要求，可在排风口处增加布袋过虑器，除尘效率可达99.99％。
流态粒子炉所能达到的主要技术指标：
1）。最高工作温度：950℃
2）。流态床尺寸：Φ250×400---Φ800×1900mm
3）。平均功率：8-240Kw
4）。炉内最大温差：≤3℃
5）。控温精度：≤±1℃
6）。空载升温速度：室温---900℃/1-2h
7）。粉尘排放，噪声符合国家卫生标准。
2.流态粒子炉的主要特点：
1）。炉温均匀度好，控温精度高：由于流态床具有流态动力学特性，供气流速高，粒子接触面积大，整个床层不仅能获得接近于等温的均匀温度场，而且有着较高的化学气相均一性。一般炉内温差≤6℃，目前实际控温精度可达±1℃，为金属零件进行精密热处理提供了设备条件。
2）。升温速度快、传热系数高、节电效果显着：这里主要指以石墨粒子为介质的内热式流态炉。设计规定：一般炉型从室温升至900℃不超过1小时，对一些大型、特大型炉不超过2小时。由于石墨介质的热容量仅为氯化盐的1/5，而且炉温升至600℃以上后，空气与石墨的气化效应，又产生部分热量，所以流态粒子炉不仅比盐炉升温速度快，而且升温耗电仅为同规格盐炉的1/5-1/6。由于流态床是强制对流传热，其传热系数高出自然对流许多倍，使得流态粒子炉的热效率高达69％，而盐炉的热效率只有15％。用流态粒子炉热处理能耗为280-380KWh/吨，而盐炉至少要KWh/吨，因此流态粒子炉可比盐炉节电50%以上。
3）。能够实现无氧化加热，是一种简易而经济的保护气氛炉：当采用石墨粒子为介质，以空气为流化气源时，由于气化效应，在中温（840-930℃）段，炉气以中性或还原性气氛为主，不需要再通其它保护气，即可实现无氧化、无脱碳加热。若采用Al2O3粒子，以工业氮气为流化气源，即可实现无氧化加热，相对于其它保护气氛炉来说，是一种简易而经济的保护气氛炉。
4）。用途广，多功能：盐炉受盐熔点的限制，只能在一定温度段使用，目前流态炉可在0～1100℃范围内进行，能满足金属零件加热、冷却、化学热处理及表面处理多种工艺要求，而且能够实现一炉多用。具体讲：流态炉可进行金属零件的正火、退火、固熔处理、淬火、回火、等温和分级淬火等，增加必要的附属装置和添加剂，还可以进行渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、渗硼、渗金属及表面清洗、氧化发蓝等。
5）。操作简单、安全：比盐炉操作可省去预热、脱氧、清洗除盐等工序。炉床工作区零电位，工件碰撞不起弧、不电人，没有熔盐飞爆，不伤人。
6）。无污染：石墨和Al2O3粒子无毒，无有害气体和残渣废液排放，对人体无害，不腐蚀工件，不污染环境。
7）。热处理质量高：由于流态粒子炉特殊的加热、传热方式，使得被加热零件受热均匀，且不易过热，处理后的零件热应力小、变形量小，不易开裂；组织性能均匀，且表面光洁，合格率高（几乎无废品）。有些材料如轴承钢、弹簧钢、合金工具钢等，通过流态炉热处理后，不仅提高了硬度和强度，而且冲击韧性和疲劳强度也有显着提高，延长了工件的使用寿命。
8）。综合经济效益好：除了节能、高效、环保、废品少之外，流态粒子炉的物料消耗与盐炉相当，维修工作量及费用仅为盐炉的10％，其综合经济效益可比盐炉提高40％以上。设备投资虽比盐炉高1-2倍，但一般投产半年即可收回全部设备投资。
多年的生产实践证明：用于金属热处理的流态粒子炉是一项节能、高效、环保、安全的新型热处理设备，而且早在上个世纪的七、八十年代曾被国家经委列为重点推广项目和重点技改项目，是取代结构陈旧、操作烦锁、能耗高、效率低、污染严重的盐炉的主要炉种之一。
当前，国家在提倡建立节约、环保型社会，正在开展节能、减排活动，我们愿借此机会，将这一节能、环保项目，介绍给负责节能减排的职能部门和热处理界的朋友，希望能为热处理领域的设备更新和节能减排尽一份力量！
流态粒子炉自1975年研制开发至今，逐步形成的多品种、多规格、节能、高效、无污染用于金属热处理的金属热处理成套设备，从上世纪八十年代初开始使用至今，已在军工、航天、造船、汽车、机床、纺机、轴承以及工模具等行业得到应用并取得了良好的效果。
1.流态粒子炉的结构原理与主要技术指标
以石墨粒子为介质的内热式流态粒子电炉，其结构如图：它由炉体（即流化床）、供气、除尘回收、供电控温四个部分组成。工作原理是：将符合要求的石墨粒子装入炉床内，从炉床底部送入一定压力和留量的气体，通过气室均压和布风板均匀布气进入炉体内，使石墨粒子由静止、膨胀、达到完全流化状态。流态化的石墨粒子以相当高的频率与电极碰撞接触，当电控系统给电极送电时，电极通过其周围的石墨粒子与屏蔽罩、炉胆形成回路，在一定的电压下电极与石墨粒子的接触电阻发热。经石墨粒子的流动，将电极周围的热量传递给所有参与流化的粒子，形成一个均匀的温度场。随着送电时间的延长，炉温逐渐升高，通过传感器（热电偶）和仪表，可以设定和控制炉床内温度，以满足热处理工艺的要求。
由于石墨粒子不停的流动，会有细小的粒子向炉外飞出，除尘回收系统将飞出的细小粒子吸入，经扩散式旋风分离器进行气固分离，特细小的粒子排入大气，粗一些的粒子进入回料机构，回入炉中继续使用。一般除尘效率大于95％，如果对粉尘排放有更严格的要求，可在排风口处增加布袋过虑器，除尘效率可达99.99％。
流态粒子炉所能达到的主要技术指标：
1）。最高工作温度：950℃
2）。流态床尺寸：Φ250×400---Φ800×1900mm
3）。平均功率：8-240Kw
4）。炉内最大温差：≤3℃
5）。控温精度：≤±1℃
6）。空载升温速度：室温---900℃/1-2h
7）。粉尘排放，噪声符合国家卫生标准。
2.流态粒子炉的主要特点：
1）。炉温均匀度好，控温精度高：由于流态床具有流态动力学特性，供气流速高，粒子接触面积大，整个床层不仅能获得接近于等温的均匀温度场，而且有着较高的化学气相均一性。一般炉内温差≤6℃，目前实际控温精度可达±1℃，为金属零件进行精密热处理提供了设备条件。
2）。升温速度快、传热系数高、节电效果显着：这里主要指以石墨粒子为介质的内热式流态炉。设计规定：一般炉型从室温升至900℃不超过1小时，对一些大型、特大型炉不超过2小时。由于石墨介质的热容量仅为氯化盐的1/5，而且炉温升至600℃以上后，空气与石墨的气化效应，又产生部分热量，所以流态粒子炉不仅比盐炉升温速度快，而且升温耗电仅为同规格盐炉的1/5-1/6。由于流态床是强制对流传热，其传热系数高出自然对流许多倍，使得流态粒子炉的热效率高达69％，而盐炉的热效率只有15％。用流态粒子炉热处理能耗为280-380KWh/吨，而盐炉至少要KWh/吨，因此流态粒子炉可比盐炉节电50%以上。
3）。能够实现无氧化加热，是一种简易而经济的保护气氛炉：当采用石墨粒子为介质，以空气为流化气源时，由于气化效应，在中温（840-930℃）段，炉气以中性或还原性气氛为主，不需要再通其它保护气，即可实现无氧化、无脱碳加热。若采用Al2O3粒子，以工业氮气为流化气源，即可实现无氧化加热，相对于其它保护气氛炉来说，是一种简易而经济的保护气氛炉。
4）。用途广，多功能：盐炉受盐熔点的限制，只能在一定温度段使用，目前流态炉可在0～1100℃范围内进行，能满足金属零件加热、冷却、化学热处理及表面处理多种工艺要求，而且能够实现一炉多用。具体讲：流态炉可进行金属零件的正火、退火、固熔处理、淬火、回火、等温和分级淬火等，增加必要的附属装置和添加剂，还可以进行渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、渗硼、渗金属及表面清洗、氧化发蓝等。
5）。操作简单、安全：比盐炉操作可省去预热、脱氧、清洗除盐等工序。炉床工作区零电位，工件碰撞不起弧、不电人，没有熔盐飞爆，不伤人。
6）。无污染：石墨和Al2O3粒子无毒，无有害气体和残渣废液排放，对人体无害，不腐蚀工件，不污染环境。
7）。热处理质量高：由于流态粒子炉特殊的加热、传热方式，使得被加热零件受热均匀，且不易过热，处理后的零件热应力小、变形量小，不易开裂；组织性能均匀，且表面光洁，合格率高（几乎无废品）。有些材料如轴承钢、弹簧钢、合金工具钢等，通过流态炉热处理后，不仅提高了硬度和强度，而且冲击韧性和疲劳强度也有显着提高，延长了工件的使用寿命。
8）。综合经济效益好：除了节能、高效、环保、废品少之外，流态粒子炉的物料消耗与盐炉相当，维修工作量及费用仅为盐炉的10％，其综合经济效益可比盐炉提高40％以上。设备投资虽比盐炉高1-2倍，但一般投产半年即可收回全部设备投资。
多年的生产实践证明：用于金属热处理的流态粒子炉是一项节能、高效、环保、安全的新型热处理设备，而且早在上个世纪的七、八十年代曾被国家经委列为重点推广项目和重点技改项目，是取代结构陈旧、操作烦锁、能耗高、效率低、污染严重的盐炉的主要炉种之一。
当前，国家在提倡建立节约、环保型社会，正在开展节能、减排活动，我们愿借此机会，将这一节能、环保项目，介绍给负责节能减排的职能部门和热处理界的朋友，希望能为热处理领域的设备更新和节能减排尽一份力量！
