材料成形装备及自动化 第八章 热处理工业炉及其控制

1、EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,1,目 录,第一章 绪 论（2学时） 第二章 金属液态成形装备及自动化（10学时） 第三章 金属塑性成形装备及自动化（8学时） 第四章 金属连接成形装备及自动化（10学时） 第五章 高分子材料成形设备及自动化（2学时） 第六章 快速成形装备及控制（8学时） 第七章 其它材料成形装备（2学时） 第八章 热处理工业炉及其控制（2学时） 第九章 材料加工中的环境保护装备（2学时） 总结复习（2学时,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,2,第八章 热处理工业炉及其控制,8.1 工业炉的种类及特点 8.2 热处理工业炉及其生产线

2、 8.3 热处理生产自动线 8.4 其它工业用炉 8.5 炉温监测及控制系统,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,3,8.1 工业炉的种类及特点,在许多情况下，材料的成形加工都是在加热的状态下完成的。涉及到热能的产生、传递和交换，而完成这些热过程的主要装备是各种工业用炉,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,4,8.1.1 热能的产生与热交换概述,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,5,8.1.2 工业炉的种类及特点,由于传统的工业组合和分工不同，“工业炉”的范围不是很严格。在我国，工业炉仅指轧钢加热炉、锻造炉、热处理炉、窑炉、铸造熔化

3、炉等，不包括冶金行业的高炉、平炉和转炉，而焦炉和动力锅炉属于能量转换装置、煤气发生装置属于化工用炉。 通常，工业炉的种类、作用及特点可归纳为表8-1所示（详见参考书）。按使用行业的不同进行分类，有：铸造熔化炉、轧钢加热炉、锻造炉、热处理加热炉（又分退火炉、渗碳炉等）、陶瓷烧结炉、玻璃退火炉等等。 本章主要介绍热处理炉及其它工业用炉的结构原理与控制,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,6,8.1.3 工业炉基本要求及主要组成,基本要求 控制方便，生产率高 保证产品质量达到工艺要求 热效率高，单位能耗低 使用寿命长，维护方便，维护费用低 机械化、自动化程度高 造价低，投资少 污

4、染少,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,7,8.2 热处理工业炉及其生产线,8.2.1 热处理工艺概述 热处理的作用可归纳为：改变工件的机械、加工性能，或获得某种使 用性能；使工件内部成分均匀化、消除内应力；化学热处理（渗碳等） 可以改变工件表面成本，使工件得到特殊的性能（耐磨性等）。 热处理工艺有：淬火（水冷、油冷）、退火（炉冷、砂冷）、正火（ 空气冷却）、回火和化学热处理。 无论何种热处理，从热工角度看，都是由三个阶段组成，即：加热、 保温、冷却。 对热处理炉的要求为：从炉型结构和热工制度上能保证热处理工艺的 实现；温度均匀性好，要求温差不大于10；炉内气氛可以控制；

5、在 优质的基础上力求高产、节能；易于机械化和自动控制,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,8,8.2.2 连续淬火热处理炉,推杆式淬火热处理炉 由前室、炉体、后室、清洗机、炉外运输机构和各种动作的液压缸组成。 1前推料液压缸 2前室 3防爆装置 4前室门液压缸 5前炉门液压缸 6炉体风扇装置 7炉体 8后炉门液压缸 9后室 10升降台 11后拉料机构 12淬火油槽 13纵向运输机构 14炉底电阻板 15清洗机 16炉墙电阻板 17前侧进料机构18油下平推液压缸 19变压器,推杆式光亮淬火连续炉,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,9,2. 连续式热处理炉

6、的控制系统,炉子共有：前室门、前炉门、前推料机、侧推料机、升降台等11个运动部件,图8-6 可控气氛连续式热处理炉（立体图,前,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,10,可控气氛连续式炉液压系统,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,11,8.2.3 多室可控气氛渗碳炉,多室炉，把加热室、渗碳室、扩散室等用门严格隔开，创造了各区段不同碳势精确控制的条件,三室渗碳炉 1,3,5,6,8,10,12,13,14推料机 2前室4加热室7渗碳室 9扩散室11冷却室15炉门,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,12,8.2.4 真空热处理炉,在真

7、空下进行熔炼和热处理，可减少或防止氧化、具有脱气和脱脂作用等。将真空技术用于热处理炉，几乎可实现全部的热处理工艺,自冷式真空电阻炉结构示意图 1炉盖2冷却水管3工件4电热元件5隔热屏6炉体7机械泵8罗茨泵9旁路阀10真空阀11冷阱12油扩散泵,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,13,8.3 热处理生产自动线,盐浴炉热处理生产线：由盐浴加热炉、淬火油槽、淬火水槽、硝盐回火炉和清洗槽组成。 可以处理各种中碳钢和中碳合金钢零件,盐浴炉热处理生产线的布置,8.3.1 盐浴炉及其热处理生产线,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,14,8.3.2 气体渗碳淬火自动

8、线,气体渗碳淬火自动线 I渗碳炉II淬火装置III清洗机IV回火炉V液压系统VI拉料机构VII侧进料推杆 1进料端2进料炉门3导轨4电热元件5砌体6骨架7密封器8炉顶密封盖9风扇 10变压器11侧推料机12出料炉门13后炉门14淬火装置15-取气装置16-进气装置17-料盘,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,15,8.3.3 钢板弹簧热处理生产线,由推料机构、板簧成形淬火机、回火炉和应力喷丸机等组成,板簧热处理生产线 1电容器箱2感应器3推料机4淬火机5油箱 6回火电炉 7水槽 8应力喷丸机,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,16,8.4 其它工业用

9、炉,最高工作温度为50，电热元件常用铁铬铝电阻丝绕成螺旋体,8.4.1 多用途厢式电阻炉 中温箱式电阻炉,中温箱式电阻炉结构 1电热元件2热电偶孔3工作室4炉底板5外壳6重锤筒7炉门8手摇链轮9行程开关,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,17,2. 高温箱式电阻炉,按其最高工作温度可分为1200和1350两种。 1200高温箱式电阻炉的电热元件采用 0Cr27Al7Mo2高温铁铬铝电热材料，炉底板用碳化硅板制成。 1350高温箱式电阻炉，一般均采用碳化硅棒为电热元件,高温箱式电阻炉结构 1观察孔2炉门3变压器 4碳硅棒5炉衬6炉壳7热电偶孔,EAMP材料加工中的环境保护装

10、备 华中科技大学材料学院,18,8.4.2 室式锻造加热炉,一些钢锭、钢坯或大型零部件，常采用锻锤或压力机进行加工变形，在锻压前将工件加热往往使用锻造加热炉，简称锻造炉。 1. 锻造炉的基本特征 一般加热温度在11501280之间，大型锻件加热终了断面温度差要求在5080以内。 采用燃油、燃气加热,锻造炉内气体运动图,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,19,2. 锻造炉的常用炉型,烧油室式加热炉,车底式加热炉 1炉膛2烧嘴中心线3总烟道,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,20,8.5 炉温检测及控制系统,8.5.1 常用的测温方法 检测温度的方法很多

11、，基本上可分为两大类： 一类是由温度敏感元件（传感器）直接与被测介质接触，当传感器与被测介质处于热平衡状态时，传感器感受的温度就是被测介质的温度。 另一类是非接触式温度测量。它是根据光和热辐射原理，将被测介质的辐射能量，通过适当方式聚集并投射在光敏或热敏元件上，热能转换为电信号输出以测定温度,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,21,8.5.2 温度检测系统组成,温度检测系统，一般由温度传感器及显示纪录仪表构成，通称为温度计或测温仪表,温度检测系统组成原理 a) 最简单的系统 b)较完整的系统,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,22,8.5.3 炉温自

12、动控制系统举例,1. 箱式电阻炉的自动控制系统,一种箱式电阻炉的自动控制系统,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,23,2. 连续加热炉的温度控制系统,加热炉温度控制系统方框图,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,24,3. 罩式退火炉生产过程控制系统,EAMP材料加工中的环境保护装备 华中科技大学材料学院,25,本章思考题,1、简述工业炉的种类及特点，工业炉通常由哪几部分组成。 2、概述热处理工艺特点，举例说明热处理工业炉的结构原理及系统组成。 3、简述气体渗碳淬火自动线的组成原理与特点。 4、简述室式锻造加热炉的组成与特点。 5、常用的测温方法有哪几种？简述炉温自动