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新起點用碳纖維石英加熱管的紅外加熱技術,由于方法的特殊性,被證實為最有效的加熱技術之一,廣泛地用于取代 傳統的熱風式加熱系統。紅外加熱技術是利用電磁輻射熱傳導
原理,以直接方式傳熱而達到加熱物體 的目的,從而避免加熱介質導致的能量損失,有益能源節約。紅外線波長范圍在0.76 ~1 000 m之間。根據使用波長的不同,分為短波紅外技術 、中波紅外技術和長波紅外技術_1-2 J。而工業 中能有效應用的波長范圍在 0.76 ~10 m 之間。短波紅外加熱技術是利用了0.76 ~2.0 m 的波長范圍。因其具有能量密度高、穿透性強、響應速度快、可控性良好、生產效率高及節省設備空問等優點,在電子、造紙、印刷及紡織等行業已得到應用 。
短波紅外加熱技術在高速、連續板鋼涂層生產線上的應用僅有十多年的歷史。21世紀以來,寶鋼新建涂層生產線已陸續有多臺短波紅外加熱設備投入使用 ,取得良好的效果。根據多年的短波紅外設備使用經驗 ,綜合介紹了紅外輻射基本原理、短波紅外技術 的特點以及生產實踐 中的控制要點。
1 新起點紅外加熱的基礎知識
紅外線是由于物質內部的運動變化 (如分子、原子的振動、轉動及 電子躍遷 等)而輻射 的電磁波,這種射線含有相 當多的熱能,所以又稱為熱射 線。
紅外波段的短波端與可見光紅光相鄰 ,長波端與微波相接 ,波長范 圍在 0.76 ~1 000 m 之間。當一束紅外光照射到某物體表面時,一部分為物體所吸收,另一部分反射 ,還可能有一部分透過物體繼續向前傳播。物質吸收的輻射能量與入射能量的比值叫吸收率 ,采用紅外加熱是否有效 ,主要取決于被加熱物體的吸收程度 ,吸收率越 高,紅外 線輻射效果就越好。實際物體吸收率取決于本身情況和照射紅外線的波長分布 ,即溫度升高 ,峰值波長將 向短波長的方向移動 。吸收物體的本身情況包括吸收物的種類 、表面溫度 、表面粗糙狀態及單 色輻射選擇性吸收程
度等。在生產過程中,還需要考慮被加熱器材表面涂覆狀態、輻射元件的響應時間、工作需要的起始溫度、空間狀況及電源情況等 。
2 短波紅外加熱技術
新起點工業應用的紅外光譜波長范圍一般是0.7 ~10m ,而對于高速 、連續 的板鋼涂層生產線 ,通常采用0.7 ~2.0 m 紅外波段 ,即短波紅外波段。紅外加熱與傳統熱風加熱最大的區別是,紅外線有很強的穿透性,可同時被涂層內部 的顆粒和涂層基體吸收,從內到外或同步地加熱涂層;傳統熱風加熱首先從涂層表面加熱,逐步向內熱傳導。紅外加熱的這種加熱模式,使得涂層溶劑充分快速揮發,避免涂層出現氣泡、起殼或褶皺現象。而紅外波長越短,穿透力越強,加熱速度越快。短波紅外加熱采用鎢絲燈管,熱容量低 ,設備啟動后 ,能在毫秒級時間內達到80%的能量輸出,幾秒鐘內達到100%的能量輸出,同樣生產線停機后或在涂層產 品向非涂層產品切換時 ,能在瞬間停止能量輸出,因此具有很高的熱響應速度,確保了系統的即開即用、即關即停,避免能量的無效投人。而采用中波加熱技術,如陶瓷或電阻絲加熱,系統熱響應可達數分鐘。傳統的熱風加熱系統,熱響應時間則更長,且機組短時停機時,傳統加熱系統通常要持續運行。
新起點短波紅外加熱系統加熱溫度高,如常用的石英燈 ,最高溫度可達2200oC 以上。根據維恩定律和普朗克定律,溫度越高,紅外波長越短,紅外輻射的能量密度越高,加熱效率越高。如熱源溫度為2 O00~C時,產生的短波紅外波長約 1.3 m ,而熱源溫度為550℃左右時,波長約3.5 m。短波紅外加熱系統可實現無級控制,由于采用可控硅控制系統,當生產線速度、產品規格以及涂層品種變化時,可很方便地及時進行調整控制,保證干燥溫度的穩定。
短波紅外加熱系統最高可達到15.5 W /em 的能量密度,而傳統熱風系統只有1.86 w/cm左右的能量密度,因此紅外加熱系統的加熱速度遠高于傳統新起點熱風系統,涂層干燥可在數秒時間內完成。如傳統的彩色涂層機組的熱風爐長達50m,而某新機組采用的短波紅外干燥爐長度只有5m左右。短波紅外系統可采用水平布置和垂直布置,節省設備空間。

