可控气氛热处理电阻炉的现况及发展

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可控气氛热处理电阻炉的现况及发展株洲电炉厂周名正I埔翼 l本文叙述了发展控{融气氛炉的必要性和国内外发展概况。叙调控翩气氛热处理控制气氛燕处理炉[ Ab s t r a c t] Th e a r t i c l e n a r r a t e s t h e n e c e s s i t y o f t h e d e v e l o p me n t o f c o n .t r o l l ed at mo s phe re f￣f a ac e s a nd d e s c r i be s t he de ve l opi ng pr e s e n t a t ho me an d a b ro ad .

[ Ko y wo r d s]c o n t r o l l e d a t mo s p h e r e h e a t t r e a t l n g,c o n t r o l l e d a t mo s p h e r e h e a tt z e at me n t f u r na c e

冷轧硅钢片采用无氧化加热处理，可节约 2 0

1 发展控制气氛炉的必要性可控气氛电阻炉是热处理中比较先进最有 发展前途的热处理炉种，按其生产性质分为， 1)周期式炉，如箱式炉、井式炉、罩式炉、滚筒炉、台车炉等。 2)连续式炉，如振底炉、传送带炉、辊底炉、转底炉、管式炉等。

的金属免于消耗。

2.由于减少或避免了钢材在加热过程中的脱碳，太大提高了零件的耐磨性和疲劳强度，增加了机械的寿命。许多对技术要求严格的零件在氧化介质中热处理时，为了去除脱碳层对质量的影响，往往要留出很大的加工余

量，不但增加了钢材的消耗，且而增多了机加工的设备，这对轴承行业具有重要的现实意义。

控制气氛炉热处理的被处理工件是在可控的保护气氛中进行的，因此具有不氧化不脱碳的优点。产品质量、机械性能和使用寿命大大提高。常用的控制气氛有 CO、H=、 N z及微量 CO H O及 CH .等气体。 可控气氛热处理在机械工业中是提高产品质量，延长使用寿命的最有效工艺 I可控气氛

3.应用可控气氛进行钢件的渗碳处理， 可使表面含碳量严格控制

在合理的范围之内， 而且整个过程可以实现自动的调节。因而可以充分保证产品质量，这对于提高汽车、拖拉机

的齿轮使用寿命是非常有利的措施。汽车行业生产的变速箱齿轮，原使用寿命为7~8万k m, 用可控气氛炉进行碳氮共渗代替原有工艺，齿轮寿命提高 2~ 4倍 I轴承行业大量采用可控气氛炉，不仅成倍提高轴承使用寿命，而且可提高材料利用率 2 . 5 ,减少磨削加工量 6 0%, 提高劳动生产率 2 0%~ 2 5 ,太大降低成本。

热处理炉是完成上述工艺的最有效装备，它和传统的普通型氧化性电阻炉比较起来，有着明显的绝对优势t 1.由于减少或完全避免金属在加热过程中的氧化烧损，可节约大量金属，提高了金属

材料的利用率钢材在热加工过程中的氧化烧损率大约为 3 ,这样，处理 l 0 0 0万t钢件， 每年由于加热损失的钢材将达到 3 0万t。在汽车行业中由于热处理造成的烧损占热处理零件

并且渗碳时碳浓度精确控制，炉内碳黑析出少，故使炉内耐热钢构件寿命增加，减少了设备维修，提高了设备利用率。4.可使零件表面得到光洁或光亮的效

总重的7 . 5%,使每台汽车损耗钢材4 0~5 0 k g’ 拖拉机行业中的热处理氧化烧损占热处理零件总重的 7 ,使每台拖拉机损耗钢材6 0~7 0 k窖 I

果，甩以改善表面质量，保证零件尺寸的精确度，又避免了零件在热处理后的繁重袭面清理 2 3

《工业加热》1 9 9 1年第 6期 (总第 1 0 4期)

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工作，降低了电力和辅助材料的消耗，产品质量和合格率明显提高，劳动强度大大减轻，劳

直接安装在炉内顶部，产生的气氛直接送入炉膛。

动条件得到改善。 5.硅钢片是电工行业中的重要材料，硅钢片中的含碳量愈低，电磁性能禽好。为了降低

控制气氛连续炉的发展前景 1)在保证热处理零件高质量的前提下， 立足于性能、节能和降低成本，向更高生产率发展，如推杆炉机组向多列式发展 I

其中的含碳量，必须进行长时间的脱碳退火处理。在退火过程中

,既要避免氧化，又要达到强烈脱碳的目的，这只有在可控气氛的条件下才有可能达到。

2)改造完善连续式热处理炉结构，采用优质炉衬材料，台理减轻构件重量，发挥余热利用潜力，发展节能炉种 I 3)采用先进的测量控制技术，使热处理过程高度自动化，如各加热区巡回检测、电脑控制、炉温 P I D调节，火焰检测装置，淬火油含水量报警器等。4)氧探头和徽处理机的联合应用使气氛

2 西方工业发达国家普遍采用控制气氛炉近十余年来，控制气氛热处理技术在国外得到广泛的应用和发展。目前，世界工业发达

国家都已普遍采用，成为常规的，必需的热处理工艺装备，如美国林德堡 ( Li n d e r b e r g )热处理厂应用可控气氛热处理达到 7 5 I美

控制达到非常高的精度，能准确测量和控制渗碳工艺参数，正确控制保温时间，温度和气氛 成分，工艺的重现性高，渗碳层深度的控制可靠。

国、日本的汽车、轴承行业几乎全部采用可控气氛热处理。

密封箱式炉是可控气氛炉中应用最广，产量最多的一种周期式电炉，炉子的工艺性能灵

3 苏联的控制气氛炉苏联在可控气氛电阻炉的品种，产量和性能诸多方面，进行了许多工作，兹述如下。3. 1周期式控制气氛电阻炉

活，炉气和温度控制的精度与自动化程度越来越高，炉温的均匀性达到± 5℃,表面碳浓度及碳势控制精度及控制精度差小于

0 . 0 5 C,渗碳层深、均匀

周期式控制气氛电阻炉应用广泛，年产几 千台，型号有箱式的CH3、 CHH型}井式的C工工 I 3、 C山 UM C工工 I A型

0 . 1 0 am, r同炉次工件表面硬度偏

HRC1 . 0,不同炉次工件表面硬度偏

差小于 HRC1 . 5,美、英等国家普遍采用这种炉型，日本还进一步发展了可控气氛和真空技术相结合的新一代多用炉。 密封箱式炉适用于多品种、中小批量工件

1)箱式炉炉温为 9 0 0~l 2 0 0℃,五种规格，个别的炉温为 1 3 0 0和l

5 0 0℃。

2)井式炉有 l 5种规格，温度有 7 0 0、 9 5 0,1 0 0 0℃,炉膛直径 0 . 6 5 t o . 8 m,高度 0 . 6￣3 mo 大型井式炉的设计制造正在进行，温度为 7 0 0, 1 0 0 0与1 2 0 0℃,炉膛直径达 2 . 5 m,高3 m。

的生产，可进行光亮 (或光洁 )淬火、正火、 退火，回火、钎焊、渗碳、渗氮和碳氮共渗等多种热处理工艺，所以有“多用炉”之称。将多台密封箱式炉组合成生产线，用微处理机进行控制，可代替连续式炉组而成为全自动的热处理设备。 英，美等国还生产炉内吸热式气氛发生

3)在新炉设计中考虑了提高热处理性能和质量的措施。

①为了保证气氛的定向循环，炉温为7 0 0℃的炉子中装有通风机的导向装置。 ②电热体直接从电网供电。 ③在渗碳炉中采用新结构型式的马弗罐， 如图所示。其中形式 a,强度较高，如支承马弗的装置可靠，马弗寿命可达 4~ 5年。图中

器式的密封淬火炉，这种发生器比炉外吸热式气体发生装置节能 1 5 ,运行成本降低 2 5 , 它的产气能力比一般发生装置高 5倍，反应筒2 4

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b和c形式寿命较次。

足之处。主要是由于计算机和微处理机技术、 传感器、液压技术、气电控制调节器和一些自 动化手段落后于西方先进技术。

4 国内加紧开发1 9 8 4年机械部对发展可控气氛炉进行了详尽的规划和周密的部署，由设计院和研究所共 同制订了“可控气氛热处理炉制造项目可行性研究报告”,同年6月在天津召开了“可行性研究报告的预审会，同年 9月将预审修改后的 3. 2连续炉这里仅介绍氢气连续式电阻炉。这类电炉有t C TH型为推杆式|CD H型为步进式，供

“可行性研究报告”和预审会议纪要发交有关

铁基和铜基粉末零件焙烧用} CK3型为传送带式，供粉末冶金零件在吸热式气氛中焙烧用}CKH型亦为传送带式，供铁基粉束零件退火用。

上述舻型能和真空电阻炉相提并沦，它

和真空电阻炉相比起来，金属材料耗量小，费用

一

单位贯彻执行。 经过短短的几年时间已取得初步的成果。1)上海电炉厂的RM- ( D)系列滴注

式箱式气体渗碳炉获得1 9 8 6年部优产品称号， 炉子额定功率4 5￣7 5 k W,最高温度 9 5 0℃, 主要用于中小型零件的光洁淬火、渗碳淬火或碳氮共渗等无氧化热处理工艺。 2)南京电炉厂的RM3系列滴注式可控气氛箱式气体渗碳炉。 3)南京摄山电炉总厂的滴注微机控制箱式多用炉热处理成套机组，由RM一 7 5— 9 D型滴

省，能在炉内将料中的软化剂烧尽并完成焙烧。在额定温度为 1 1 5 o℃的电炉中，发热体

由镍铬台金制成，或采用硅碳棒} 1 2 0 0~ 1 9 0 0℃的电炉中发热体采用钼；1 9 0 0~ 2 8 0 0℃的电炉中发热体采用钨；3 o o o℃的电炉发热体采用石墨。

注箱式多用炉、回火炉、清洗机、装卸工件小车、中央控制系统 (包括微机控制系统及程序控制系统)及滴注系统等组成。滴控多用炉，回火炉、清洗机、移动小车的功率分别为 7 5、 3 6、3 O、 6盐W。

新近生产的推杆式氢气电炉装有能调节零

件在出炉时的冷却速度的特殊装置CK3— 4 . 4 0 . 1/ 1 1 . 5型传进带氢气电炉具有

4)淞江电炉厂、佛山电炉厂、吴县光亮热处理厂的网带炉。 5)西安电炉研究所的多用炉生产线，技术性能基本上达到了进口的东方工程公司同类

内装式预热发生器，供预热区段的加热，大大降低电能消耗 (降低 2 5%~3 O )。 CTH型和 CI OH型电炉机构的动作完全自动亿，采用微机控制

下面两种电炉正处于拟制阶段， @ CTH一 2 . 2 0 . 1/ 2 5型氢气电炉供碳化镑用，温度 2 5 o o℃。 ② HT一 9 9 6型氢气电炉供半结晶氧化铝管退火用，温度 1 9 0 0℃ 苏联在可控气氛炉方面进行了大量的工

产品水平，装备了多回路微机程序控温议，炉温稳定度≤± 2℃,炉温均匀度≤± 6℃,微型计算机一氧探头炉

内碳势自动控制，控制精度≤±0 . 5 0 C,整个生产线的操作按设定的程序用一台P c机来完成。 6)株洲电炉厂的离心浇铸辐射管于 1 9 9 o 年1 0月在天津举行的第五届全国发明展览会上获中国发明协会金奖。(下转第 5 2页)

作，但在主要配套件的性能、上料卸料的机械化、热处理过程的自动化方面，仍有薄弱和不

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拉制自动进行的一种熔炼装置。该系统主要由加料装置，有心感应炉，电源装置，非常电源自动蜘换装置、{自入功率自动调节装置，作业运行自动管理装置构成。

WJ 9 1 1 5 4 9多功能式感应加热装置——《工业加热蛩，19 9 1,v o 1 2￣, 2,2 8￣3 6 (日)

最近，瑞典ABB公司开发了商品名称为

重达

斯钢包的多功能式感应加热装置，并已投放工业炉市场。该钢包由固定式感应线圈和移动的反应容器构成。钢包的炉壳为复台炉壳 .炉衬使用普通耐火材料 (不得使用碟素等具有较高导电性能的耐火材料)。 复合炉壳大体分 3层，即内铡的陶瓷层，中间的强亿陶瓷层和加有颈应力的强亿陶瓷外层，强亿陶瓷层车 身叉由多层构成，可吸收不同方向的负荷。根据炉容 量与使用日的不同，钢包使甩的电源有工额与中额两种，炉容量在 2 . 5 t以下场合多使用中频电源。此钢包

文章着重介绍了上述熔炼系统的各部构成，以爰铁水漏炉自动防止、报警装置、熔 -掏内熔藏强制循环技术、连续测温技术和自动操作管理装置等新技术的开发与应用。图8幅，照片5强，衷2十 .参考文献2种。[陈留根摘]

WJ 9 1 1￥ 4 8 RH脱气装置的节船——《省 2 r _卒 单一

》,1 9 9 1,v ol 4 3,

2,3 3~4 O (日 )

钢藏精练RH脱气装置的运行成本主要取决于装置的能耗与耐火材料消耗。因此，缩短 RH脱气处理时间、延长脱气槽耐火材料的使用寿命是实现节能、

主要可用于钢的熔亿、保温，精炼，以厦分批式，连续式铸造，主要具有处理时间短，生产效率高，可实施正确温度，成分控制，生产成本低，节能

等优点。 文章着重舟绍了多功能钢包的构成、用途，熔亿

降低其运行成本的关键。文章舟绍了日本住友金属工业株式舍社鹿岛制铁所第=钢厂在炉体密封、减少蒸气用量、清除金属在脱气槽壁的附着兰个方面对传统 RH脱气装置的节能改造该锕厂将漫溃管法兰部的空冷方式由单通道冷却

保温功船，精炼功能，以及铸造功能。培出了锕包复台炉壳结构的示意图。图】 1幅，参考文献 2种。[鲸留根摘]

改为分割式双向冷却方式 .使法兰都的温度由 4 0 0℃辟至 2 5 0℃,从而解了法兰的变形问题，改善了炉体的密封，利用真空泵取代蒸气式真空排气装置，有效地减少了蒸气使用量}使用新开发的高温长焰烧嘴从脱气槽的上部插入脱气槽内进行加热将附着在槽壁上的金属熔化除去，有效地保证了台金的添加与锕踱成分的迅速词节。上述措施的实施， RH脱气处理时

WJ 9 1 1 3 5 0电弧炉熔炼不锈钢技术的开发——《电气制钢， 1 9 0 1,v o 1 6 2, 1,3, t￣4 1(日)

目前，不锈钢的生产国外普遍采用电弧炉熔亿+ A . OD炉或 VOD炉精炼的方式。为降低生产成本 .最近日本大同特殊钢公司开发了电弧炉熔炼不锈锕的技

术。文章着重舟绍了实现电弧炉低成本熔炼不锈钢的几项技术，即①情性气体底畋搅拌、非吹氧技术。@ 电弧炉炉体密封技术。⑧中空电极嘴粉技术。给出了电孤炉的各部密封结构示意图与惰性气体底吹结构示意图。图l 2幅，表 4十，参考文献 3种[踩留根摘]

间由原来的1 2 m￣ J a缩短为 l O mi n,能耗约降低 2 0 6} 耐火材料寿命大大延长}下部槽寿命由1 2 0 0炉增至 l 5 0 0炉，浸渍管寿命由2 0 O炉提高至2 4 O炉，目惺，表6十。一 …~ … 一… 、一

[踩留根搏]1 ……… _ l I一

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(上接第 2 5页)

化，不能习惯于沿用过去那种在过热环境下生

产热门货的方式和手段，应该摆脱困境，加紧

5 结束语在开

发可控气氛炉取得可喜成果的同时， 不能不看到另一个侧面。据统计， 1 9 8 1￣1 9 8 3 年可控气氛炉和真空炉的生产，仅占同期生产工业电阻炉的1 . 2 ,1 9 8 5￣1 9 8 7年可控气氛

产品结构调整，加强对市场的研究和新品种的开发，满足用户和市场的需要，满足发展国民经济和实现四化的需要，既为企业增添了后

劲，也为“质量品种、效益年作出贡献。 根据机电报报导，随着“八五计划的逐步实施，国家固定资产投资增加， 八五期问对电炉产品的需求将扩大，各行各业“八五一 期间对各种控制气氛热处理炉及其生产线的总需求量为 7 O O~8 0 0台套，让我们共同努力，为开发电炉新品种，为赶超世界先进水平而奋斗。

炉和真空炉的生产，仅占同期生产工业电阻炉的2 . 7%。通过这些百分数，说明下述两问题： 1)显然大大落后国外水平。 2)工业电阻炉中标准产品生产得太多。

目前企业生产经营的外部环境发生很大变5 2

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