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热处理炉炉型及所用耐火材料最全介绍

作者:寰洋实业  发布日期:2016-12-30

  热处理炉是冶金工厂和机械制造工厂热处理车间的基本设备。

在冶金工厂,热处理的主要对象是金属的锭、板、管、丝以及型材、钢轨、车轮等。在机械制造厂,热处理的对象是各种零件、刀具、量具以及锻件、铸件等。

一、热处理工艺要求

热处理工艺要求如下:

(1)改变工件的机械性能、加工性能,或获得某种使用性能。

(2)使工件内部成分均匀化,消除内应力。

(3)化学热处理可改变工件表面成分,从而使工件获得特殊性能。

热处理工艺有淬火、退火、正火、回火和化学热处理。无论是哪种处理,从热工角度看,都是由加热、保温、冷却3个阶段所组成。不同的只是加热温度、加热速度、冷却速度及炉内气氛等不同组合罢了。

二、热处理炉分类

由于热处理工艺种类多,工件形状尺寸繁多,因此便产生各式各样的热处理炉型和构造。所以,热处理炉的分类方法也多。其分类方法可有下列几种:

按温度分,有高温热处理炉,炉温大于1000℃;中温热处理炉,炉温为650~1000℃;低温热处理炉,炉温小于650℃。

按热源分,以燃料为热源的有燃煤炉、燃油热处理炉和燃煤气的热处理炉。以电能为热源的有电阻炉、感应加热装置等。

按作业方式分,有周期作业热处理炉和连续作业热处理炉。

按热处理工艺分,有淬火炉、回火炉、退火炉、正火炉、渗碳炉。

按加热工艺分,有直接加热的热处理炉和间接加热的热处理炉——如马弗炉、辐射管炉等。

按炉内加热介质分,有以气体作加热介质的。如空气、烟气、控制气氛、真空等;有以液体为加热介质的,如熔盐、熔铅炉;还有以固体作加热介质的,如流动粒子炉。

按机械化方式分,有台车炉、辊底炉、链式炉、转底炉、振底炉、罩式炉等。

三、热处理炉的工作环境

通常来说,热处理工艺有淬火、问火、退火、正火、渗碳、渗氧等。对工件的加热都包括升温、保温、降温3个基本过程。加热的温度是决定于处理工艺以及工件的材质.总的来说,从加热温度看,热处理炉分为:高温热处理炉,炉温在1000-1300℃;中温热处理炉,炉温在650-1000℃、低温热处理炉,炉温小于650℃。

钢材在空气中或炉气中加热时,在高温下,钢中的铁和碳会与气氛起化学反应,发生氧化-还原、脱碳-渗碳等反应。对一般钢材或零件,氧化脱碳会增加金属的消耗量。对于表面要求严格的钢材或零件,氧化脱碳会造成表面严重的缺陷。对一些工件表面质量要求高的热处理炉内采用可控气氛。可控气氛分为两类:保护气氛和化学活性气氛,保护气氛是保护工件表面成分不发生变化,一般加热后表面仍保持金属光泽,故也称光亮热处理;而化学活性气氛能在加热过程中对工件表面进行渗碳或渗氮等化学热处理。

四、热处理炉用耐火材料

钢铁热处理炉炉温小于1300℃,—般用高铝质和硅酸铝质的烧成制品或不定形耐火材料砌筑炉衬即可。

若炉内实行可控气氛作业,则炉衬要求在高温下不与可控气氛发生化学反应,宜采用含Fe2O3特别少的抗渗碳砖作炉衬,此时的含量要低于1%。

由于热处理炉工艺的影响,在同样生产率的情况下,热处理炉炉衬面积和体积比加热炉大,因而炉衬散热损失和蓄热损失要大得多:如连续加热炉散热损失占总热量的3%?5%,在热处理炉一般占20%;连续加热炉不考虑蓄热损失。周期作业的热处理炉蓄热损失常占蓄热量的30%?40%。因此对热处理炉减少炉衬热损失以提高炉子热效率起着十分重要的作用。

在满足工作温度和炉内气氛的情况下,减少蓄热损失就应选择体积密度小和比热小的炉衬材料;减少散热损失就应选择热导率小的炉衬材料。例如,300kW电热罩式炉,以硅酸铝耐火纤维替代轻质粘土砖(容重1.3t/m3)后,可节电能为38.3%。

下表列出热处理炉常用的砌炉材料及其性能,供选用。

 

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五、耐火砖砖型尺寸选择

炉膛尺寸应力求紧凑,减少炉内无用空间,以利于炉内温度均匀和提高热效率,如井式炉常采用圆柱形炉膛而不采用方形炉膛。

使用可控气氛热处理时,炉衬的厚度要比炉内为空气时的厚度要厚,因为可控气氛热导率比空气大,如以空气的热导率为1的话,NH3分解气则为5.5,H2则为7。我们可以热损失小,经济效益,返本期短等原则,列出有关热工、经济方面函数,用优化方法求得炉衬厚度。

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