可控气氛多用炉生产线（XKD产品）

论研制高温可控气氛炉的必要性和可行性pdf

发布时间：2023-12-09 作者: 可控气氛多用炉生产线（XKD产品）

  免费在线月 中国热处理技术路线图高层论坛暨第八届中国热处理活动周论文集 厦门 论研制高温可控气氛炉的必要性和可行性 徐彰德 (新疆大学) 摘要：本文论述了研制能在中高温可控气氛下工作的热处理电阻炉的必要性和可行性。 作者根据所做的初步工作，提出了一种用迷宫式电阻发热体取代电炉丝发热体，研制无马弗并能在中高温下工 作的可控气氛热处理炉的研制方案。 关键词：无马弗可控气氛炉；迷宫式电阻发热体 不氧化脱碳，因而不得不仍使用盐浴炉或线 必要性 理(处理成本比较高)。因此，研制一种节能、环保 众所周知钢件热处理时，工件表面的氧化脱碳 的中、高温可控气氛电炉就十分必要。 将严重损害工件的表面上的质量，降低耐磨性、疲劳强 2可行性 度，使淬火时产生裂纹或使磨加工时出现磨削裂纹 的可能性加大。为减少和消除氧化脱碳现象，发 2．1电炉丝工作的失效分析： 展了将工件置于熔融的盐浴中加热的方法，即热处 电阻炉的工作时候的温度取决于电炉丝在工作环境中 理中的淬火加热采用盐浴炉。盐浴炉加热能消除工 有足够常规使用的寿命的条件下所能耐受的温度，目前的 件在加热过程中的氧化现象，能非常大程度上减轻脱碳现象 电阻炉均使用电炉丝盘成螺旋状的螺管然后盘绕在 但不能完全消除脱碳现象。但是，盐浴炉加热能耗 炉膛壁上，在空气中加热时，其工作炉温取决于其 大(熔盐的蓄热损失和辐射热损失大)、盐蒸气特 抗氧化能力，其失效方式为：由于电炉丝盘绕时螺 别氯化钡蒸气对环境污染对人体健康有害、劳动条 距小处散热慢其温度将高于别处，加之电阻率随温 件差等致命的缺点，使得人们寻求其他替代的办法。 度升高而升高使该处的单位长度发热量高于别处， 上世纪五十年代后发展了保护气氛加热炉和气 使温差更为加大此处的氧化现象也为之加剧，此处 体渗碳炉和可控气氛多用炉等。解决了在中温加热 的电炉丝变细，最后在炉温波动下所产生的热应力 时的氧化脱碳问题。但在这些炉子的发展过程中出 作用下断裂失效。 现了暴露出在碳氢化合裂解产生的高碳势的保护气 对于在碳氢化合物保护气氛下工作，则主要由 氛中工作的电阻丝很容易产生打弧熔断而失效的现 于碳黑的沉积导致电炉丝圈间打弧导致电炉丝熔断 象，即使用“抗渗碳砖”砌筑炉体也没办法避免。因 而失效。 此，只好采用马弗罐隔开，或者辐射管将电阻发热 对于在氧化气氛下工作提高电炉工作时候的温度的方法 体和炉膛中的气氛隔开，让电炉丝仍在空气中工作。 是研制具有更高抗氧化能力的电热合金，目前已有可 加用马弗罐或辐射管后将使筑炉成本提高炉体重量 在12000C工作的电炉丝。但它不能解决在碳氧化合物 和体积均增加，蓄热损失增加、设备的制造成本和 保护气氛下工作时碳黑沉积导致起弧失效的问题。 售价也有较大增加。同时也限制了炉子的最高工作 温度(常用工作时候的温度9500C最高1050。C)。 2．2解决电阻发热体失效问题的思路： 目前高合金热作模具和冷作模具钢的应用日益 1)加大电阻发热体的截面尺寸：电炉丝的氧化 增加，马氏体时效钢和耐热钢等大多都需要在 失效或在渗碳性气氛下表面渗碳导致其开始熔化温度 1050℃以上加热淬火(或固溶处理)。并且都要求 的降低，都是表面作用过程。由于在固态下的扩散速 作者简介：徐彰德(1935一)，浙江人，从事热处理专业T作50年，曾任新疆工学院教授、科研处长。新疆大学机械学院教授，是享受 国务院颁发政府津贴专家。现任新疆老教授协会常务理事，新疆大学分会常务副会长。 厦门 中国热处理技术路线图高层论坛暨第八届中国热处理活动周论文集 2012年5月 度不快因而如果增加电阻发热体的截面尺寸显然可以 在最低熔化温度下150--200。C工作虽然有可能表面 延长电阻发热体的工作寿命或提高其工作时候的温度。 产生渗碳现象而使表面开始熔化温度降低，但由于 2)降低电阻发热体“圈间”电压降，加大电 电阻发热体截面尺寸大影响不会很大，高温盐浴炉 阻发热体“圈间”距离消除其由碳黑沉积所产生的 的低碳钢电极能够在1350℃下工作就是明证。因 打弧现象(“圈间”距离可用耐火材料隔离的措施 此，使用上述电阻发热体可控气氛电炉的工作时候的温度 而加大)。 达到1200—1250℃是完全可能的。这一工作时候的温度可 根据以上两点笔者曾设计出一种用厚度为 以解决高速钢的淬火加热可完全取代盐浴炉从而淘 lOmm的ICrl8Ni9不锈钢制出迷宫式电阻发热体。汰盐浴炉。 用盐浴炉变压器作供电电源的试验性电炉。保护气 2)预计高温可控气氛热处理炉子的经济性： 直接使用钢瓶装液化气(主要成份为丙烷)用流量 采用大截面尺寸迷宫式电阻发热体制作可控气氛 计控制通人炉内的流量以控制其碳势，该炉曾在原 炉由于制作工艺上只需少量耐火砖支撑发热体，此 新疆工学院科研实习厂工作两年，主要供学生实习 外，不需耐火砖砌筑炉膛，可用捣制和填塞陶瓷棉保 用，可以做到保证工件不氧化不脱碳，还曾试验在 温，炉体重量和所用材料将大幅减少，例如，滴控井 10500C下工作。2000年曾在广东佛山杨戈热处理公司 做了一台炉膛尺寸为谚600×1000mm的炉子在该厂试迷宫式电阻发热体制作同样大小炉膛尺寸的渗碳炉测 用，功率仅为50kw，在中温加热淬火时一次装炉量算其质量可降至2000kg左右。炉体尺寸也减少，制 曾将近半吨。也用过对少量20GrMnTi齿轮做过一次 作成本将大幅下降(虽然需增加一台盐浴炉变压器的 1050。C高温渗碳处理。该试验炉型由于电炉发热体结购置成本)炉体质量的减少和陶瓷棉的应用将使炉子 构设计上不够合理未考虑变形问题。发热体由于变形 的蓄热损失和传热损失大幅下降，有明显的节能效 而失效。虽然变形问题完全可以修改电阻发热体结构 果。因此，在经济上也是可行的。 来解决。此项工作笔者已退休没有条件继续做下去。 3)研制投入少：采用上述新电阻发热体可根据 2．3制出高温可控气氛炉的可行性 需要分别研制无马弗井式气体渗碳、箱式和井式无氧 化脱碳中温淬火炉、中温多用炉、高温淬火炉和高温 1)电阻发热体的材料问题 多用炉，在研制时只需捣制出电阻发热，其余炉壳炉 由于电阻发热体是在保护气氛下工作因而决定 盖盐浴炉变压器。控制柜等都可直接引用现有产品， 其工作时候的温度的不是它的抗氧化性，而是它的开始熔 不需另行设计制造。因而对于产品种类比较齐全的电 化温度，许多不锈耐热钢的最低熔化温度都在 炉生产厂研制投入很少，研制周期短，见效快。 1400℃及以上，最高的可达1480℃。电阻发热体当 the and on of Study necessityfeasibility manufaturinghigh controlled furnace temperatureatmosphere Xu Zhangde (XinjiangUniversity) Abstract：Thisarticle the and of heattreatmentresisteneehl／nflcewhichcallwork expoundsnecessityfeasibilitymanufacturing in heatandcontrolled medium·hish atmosphere． Theauthorforwardascheme tothe for the of heattIeatmentfurnace puts accordingpilotstuty developmentmanufacturing inunmuflled heatandcontrolled resistanceelement dec- working medium—hish atmospherebyusinglabyrinth heating replacing of furnace wire． tricelementelectric heating words：unmuttledcontrolled resistanceelement Key atmospherefurnace；labyrinthheating

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