井式炉生产线安全操作规程课件

1、井式炉生产线安全操作规程1 爱协林井式渗爱协林井式渗 碳炉生产线安碳炉生产线安 全操作规程全操作规程 及工作原理及工作原理 井式炉生产线安全操作规程2 井式渗碳炉的工作原理 井式炉生产线安全操作规程3 设备采用气体渗碳，载气为氮气+甲醇，氮气与甲 醇的混合比为1.1:1(单位为m3/h：L/h)。以满足CO、 N2、H2的配比20%：40%：40%（2：4：4）。 渗碳富化气一般采用异丙醇、丙烷、丙酮、RX气， 碳势自动控制，采用两套控制系统：氧探头+红外 分析系统，形成O2、O2+CO、CO2、CO2+CO四 种控制方式。采用定碳进行准确校正炉内碳势。 井式渗碳炉的工作原理 井式炉生产线安全

2、操作规程4 作为富化气的原料（丙烷、丙酮、异丙醇）和调节碳势的 空气，均采用PID调节控制，供入炉内进行汽化、裂解，富 化气和空气电磁阀全部采用比例控制器，比例控制器的使 用提高了设备的碳控精度和碳势的稳定性 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程5 渗碳工艺编制：根据工件的材质，渗层深度、渗碳 温度、气氛种类由计算机模拟生成渗碳工艺传送给 碳控仪表；也可以采用成熟的工艺在计算机或在碳 控仪表中直接编写工艺程序，装载运行。设备所带 碳控仪表是集温度控制、碳势控制、渗碳工艺控制、 过程程序控制的一体化可变控制系统 。上位机管 理系统具有远距离控制、模拟渗碳工艺程序、管理 和贮存全部工艺过程的

3、功能 。 井式渗碳炉的工作原理 井式炉生产线安全操作规程6 炉体结构：渗碳炉由炉壳、底座、导风筒、炉衬、 加热元件、炉盖、炉盖压紧结构、循环风机、炉 盖提升及平移机构、快冷供风系统、供气系统、 冷却水管路、温度测量、碳势测量、废气排放燃 烧系统、气体分析取气结构、取样装置等组成。 导风筒的作用主要是提高炉内的热交换能力。 循环风机的作用主要是提高炉内气氛和温度的均 匀性。 井式渗碳炉的工作原理 井式炉生产线安全操作规程7 炉体结构示意图 井式渗碳炉的工作原理 废气排放 炉衬 导风筒 快冷装置 循环风扇 快冷装置 炉底座 导风筒盖 井式炉生产线安全操作规程8 气氛循环示意图 井式渗碳炉的工作原理

4、 井式炉生产线安全操作规程9 爆炸的三要素：爆炸的三要素： 1.可燃气体与空气混合比达到爆炸极限。可燃气体与空气混合比达到爆炸极限。 2.有限的（密闭的）空间。有限的（密闭的）空间。 3. 低于设备的安全温度（井式渗碳炉的安全温度是低于设备的安全温度（井式渗碳炉的安全温度是 750）。高于安全极限温度气体会自行点燃产生燃烧，）。高于安全极限温度气体会自行点燃产生燃烧， 所以气体渗碳炉原则上仅在炉温高于所以气体渗碳炉原则上仅在炉温高于750才可向炉内供才可向炉内供 给可燃保护气！给可燃保护气！ 在生产操作过程中，由于高温作业原则上所有炉子都有可 能发生燃烧危险！ 井式炉的安全操作 井式炉生产线安

5、全操作规程10 爆炸性气氛可能产生于： （1）炉温低于750 时 （2）当炉膛冷却下来时，炉内气体体积减少，有可能使 空气渗入炉内 （3）在升降炉盖时，空气进入炉内 （4）炉内气氛由保护气氛改变为空气时, 或由空气改变 为保护气氛时。如起炉开始供气时。 （5）当可燃性混合气体达到一定比例，此时温度又低于 750时就极可能发生爆炸事故。而当温度高于750时, 可燃性气体会在形成一定比例混合气之前先与氧气发生 燃烧反应产生不可燃气体,而不会形成爆炸性混合物。 （6）如果排出的保护气体未被点燃，有剧烈的爆炸、中 毒、窒息的危险 。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程11 井式渗碳炉爆炸防止措

6、施 正确的换气时间操作 炉体的密封性好 正确的供气操作 炉盖废气排放口点火装置必须正常工作，保证排 出的废气能够及时点燃。如果出现废气点火故障， 则必须手持火把到废气排放口处点燃废气，手持 火把点燃废气时必须在废气排放口下方保持1米 以上的距离，以防人员烧伤。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程12 设备操作中的危险和安全预防措施设备操作中的危险和安全预防措施 为尽量减少危险情况的发生，大多数热处理过程中 要使用保护气体，不同的热处理过程需要不同的炉 子气氛，当选择炉内气氛时，经济性和安全性应同 时考虑在内，应首选采用危险性小的炉内气氛。 保护气体：保护气体： 所谓保护气体是指能在炉膛

7、内建立起 来的相应保护气氛，它能防止工件在炉内发生非要 求的反应，并提供炉内较稳定的气体压力。 保护 气体，有时是指单一的纯气体，有时是指多种气体 的混合物，而且涵盖添加到炉内后能够改变炉内保 护气体组份的富化气及其它气体。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程13 热处理过程中常用的保护气体是单一组份的气体， 或多种气体的混合物。这些气体基本上是由氢气 （H2）、一氧化碳（CO）、氮气（N2）、二氧 化碳（CO2）等组成。井式渗碳炉的保护气是以 氮气+甲醇+富化气（异丙醇、丙烷、丙酮、RX气） 通入炉内形成的。 保护气体中不含氧，当吸入一定量的保护气体，将 使人呼吸困难，严重时有窒息的

8、危险。保护气体的 某些成分是有毒的，如CO等。 设备在操作期间应注意适当的通排风。炉子渗漏的 保护气体可引起操作人员眩晕和呕吐。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程14 操作供应保护气体炉子的工作规则：操作供应保护气体炉子的工作规则： 操作人员应在炉旁，作为操作保护气体的一种安全措施； 当炉温低于750时，注意渗碳气体供应的切断 ，应十分注意所 有的接口（连接接口、测量装置通道、供气管法兰和套管）的密 封性。如发现管道泄露应立即检修！ 为安全起见，在炉子开动时操作人员要坚守设备旁。 排气管处的点火烧嘴必须正常工作，以保证排出的气体能够点燃。 在任何情况下，如果点火烧嘴故障，则必须手持火

9、把到废气排放 口处点燃逸出的保护气体。 如果排出的保护气体未被点燃，在室内积聚会有剧烈的爆炸危 险！ 在炉内形成的保护气体与进入的空气氧混合存在严重的爆炸危 险！ 在供电、供气或保护气体故障情况下，控制安全温度和炉内气氛 是不能保证的，必须避免炉子产生非控制的状态。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程15 超出设备适应范围和用途及违反操作规程，都将产生设备 损坏、爆炸、着火的危险！ 断电和加热故障：气体渗碳炉在运转的全部时间内都应对 炉温和加热故障进行监视，炉温下降至安全温度之前应尽 可能排除断电事故。炉温降低到小于750度时，渗碳气体停 止供应。出现断电时，渗碳气体停止供应，氮气以大

10、流量 充入。必须保证足够量的安全氮气（安全充必须保证足够量的安全氮气（安全充 入量入量55倍炉内容量）！倍炉内容量）！ 气体供应故障：工艺过程中炉内充有保护气体，当炉内压 力降低时，氮气会以大流量自动充入炉内；当炉内压力超 高时，渗碳气体会自动停止供应。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程16 置换气用量：置换气用量： 设炉膛容积为VO（m3），置换气用量Q（m3/min），换气时间t (min)，被置换气体的残存量V（m3）。单位时间内，有下面这样的 关系： 减少的被置换气体残存量=置换气体所带出的被置换气体残存量 -dv/dt=QV / VO 经变换积分： V / VO= e-Qt

11、/V0 式中，Qt为置换气体用量(m3)，设VO=1m3，计算结果如下表： 置换气体用量与残存气量的关系 井式炉的安全操作 Qt (m3)0.50.7511.11.3922.7345 V（m3）0.60.470.370.3 3 0.250.140.06 7 0.050.01 8 0.007 V / VO (%)6047373325146.751.80.7 井式炉生产线安全操作规程17 不同保护气换气用量：不同保护气换气用量： 如用H2气来置换或吹洗炉膛的空气。H2气的爆炸范围是气的爆炸范围是 4.175%，则残存空气为25%，就不会发生爆炸。这时， 查上表，H2用量为炉膛容积的1.39倍。继续

12、通入H2，还 不能通电升温，因为炉膛内空气还很多。如果通电升温， 则炉膛内很快都可以达到着火温度，这时整个炉膛就会 同时燃烧（达到着火温度，着火浓度范围就不存在了。 可燃物少，空气多，可燃物燃尽为止；空气少，可燃物 多，则把空气燃尽为止）。这种燃烧，称为爆燃。爆燃 有时具有破坏力，也是必须禁止的。 Aichelin的安全指南指出：置换后，炉气含氧量的安全指南指出：置换后，炉气含氧量1%， 置换就可结束置换就可结束，（相当于空气量5%），炉子不会爆炸， 是安全的了。上述用H2气置换炉膛的空气，H2用量为炉 膛容积的3倍时，炉膛空气含量为5%，这时就可通电升 温了。 此项目多用炉为氮甲醇气氛，一般

13、用氮气置换。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程18 Aichelin的安全指南指出：当炉内可燃组分（的安全指南指出：当炉内可燃组分（CO+ H2+1%CH4）含量）含量5%时，换气完成，不会形成爆炸混时，换气完成，不会形成爆炸混 合物。合物。根据这个原则，以N2置换炉膛内残存吸热式气氛 （CO+H2=70%），据上表，通入N2气为炉膛容积的2.7 倍时，炉膛内残存吸热式气氛体积含量为6.7%，这时， CO+ H2=0.7x6.7%=4.7%5%，这就表明，用2.7倍炉膛 容积的N2冲洗充满吸热式气氛的炉膛，可以使炉膛气氛 无爆炸性。可以判断出来，置换气体的用量，与被置换 气体可燃物含

14、量的多少有关。可燃物少，置换气用量少； 可燃物多，置换气用量就多。置换气体的用量应是炉膛 容积的5倍，这个5倍之值不是绝对的，很些情况，都可 小于5倍。 以上只是理论计算，为了保证安全，要求置换气体为5倍 炉膛容积。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程19 当自动充氮安全装置发生故障或安全氮气气量不足时，应 手动应急供氮或待炉内气体排放燃烧尽后，方可开启炉盖。 开启炉盖时必须将炉盖四周的压紧手轮全部打开，否则将 会对设备造成无法补救的严重损坏！如图1图2所示。 井式炉的安全操作 图1图2 井式炉生产线安全操作规程20 在操作设备时危险总是存在的，尤其当安全装置失灵或得 不到报警提示信号

15、时。但其发生的次数应尽可能最少，因 此，有关有关设备管理和操作人员必须根据设备结构特点 对热处理工艺及炉内气氛种类、设备的维护调整等统盘协 调考虑。 下列危险情况应立即采取预防措施： 电源中断电源中断； 炉子加热故障和随之温度下降；炉子加热故障和随之温度下降； 炉内温度控制故障和发生超温或低于安全温度；炉内温度控制故障和发生超温或低于安全温度； 炉压控制故障和发生超压或欠压；炉压控制故障和发生超压或欠压； 气体供应故障；气体供应故障； 保护气外泄露；保护气外泄露； 冷却水供应或排放故障；冷却水供应或排放故障； 废气燃烧故障；废气燃烧故障； 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程21 设备的

16、安全运行不仅取决于使用适当的技术安全设备，还 取决于操作人员的判断、操作和处理意外情况的正确性。 因此，只有正确的使用设备的安全装置和严格的按照操作 规程操作，设备的安全运行才能得到保证 ，未经培训人 员严禁操作设备！ 为保障人身和设备安全，设备上安装有许多安全防护装置 为降低危险设备上装有许多安全装置一般情况下安 全装置时禁止使用的 下面列出一些安全防护装置 主开关可断开全套设备的电力供应； 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程22 急停按钮可停止炉盖升降、平移的机械动作 炉内压力监视控制装置； 井式炉的安全操作 压力检测分为 超压和欠压 井式炉生产线安全操作规程23 炉盖保压装置 井

17、式炉的安全操作 通过保压阀的调整使设备在 正常工作时能够稳定在一 定的压力范围内 井式炉生产线安全操作规程24 炉口高压氮气防护装置； 炉盖压紧检测 井式炉的安全操作 炉口高压氮气的使用 能够有效降低在开 关炉过程中热辐射 的危害 炉盖密封限位的 应用为防止从 炉盖周围发生 气体泄漏多了 一道保障 井式炉生产线安全操作规程25 炉盖升降导向定位结构（图1、2） 炉盖升降越位装置（图3） 井式炉的安全操作 图3 图1图2 井式炉生产线安全操作规程26 废气排放口自动点火及报警装置 井式炉的安全操作 当设备工作温度达到750以上时，点 火系统会自动启动，以保证炉内所 排出的废气能够及时点燃，当点火

18、 系统出现故障时，检测系统将发出 警报，此时需立即人工点燃废气 井式炉生产线安全操作规程27 冷却水水分配系统 井式渗碳炉冷却水是保障设备正常运行的必要条件 高温下停水断水 将给设备造成损坏 设备使用过程中严禁设备使用过程中严禁 停水！停水！ 井式炉的安全操作 水分配器带有压力 检测、压力显示、 流量监测，可根 据设备需求调节 水量大小 井式炉生产线安全操作规程28 地坑气体泄漏报警装置; 井式炉的安全操作 因井式炉结构特点 大部分炉体安 装在封闭的地 坑里，为预防 炉体发生泄漏， 在炉体旁安装 了危险气体检 测装置 井式炉生产线安全操作规程29 超温监视控制装置； 安全氮气充入控制装置； 炉

19、温低于安全温度联锁控制装置； 气体欠压控制； 控制仪表备用电源装置 井式炉的安全操作 设备控制柜上安装有工况图， 在工况图上能及时观察到 设备的运行状态及当前的 报警信息 井式炉生产线安全操作规程30 除工况板外设备所带的碳控仪表里也对设备的运行请况做 出了显示 双项显示 提高了设备的 安全系数 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程31 正常使用过程中设备处于高温状态下，应尽量避免高温对 人体造成伤害，在一些特殊工序中应佩戴防护用具，如： 抽取炉内试棒、对炉内碳势进行侧量、高温下开关炉盖、 高温下维修设备等。 井式炉的安全操作 注意快冷时风冷 管道的高温 烫伤 注意废气排 放管的高 温烫

20、伤 井式炉生产线安全操作规程32 开启炉盖注意事项 炉盖开启前必须将压紧手轮松脱炉盖开启前必须将压紧手轮松脱 ！ 为防止开启炉盖时罐内瞬间释放压力所造成的危险，可在 开启炉盖前先打开取样口释放罐内压力，炉盖关闭后必须 马上关闭取样口。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程33 设备送电前的检查准备设备送电前的检查准备 设备送电前应先检查供水、供气压力，在送电后应检查设设备送电前应先检查供水、供气压力，在送电后应检查设 备供电电压是否平衡，送电升温时应检查加热区各项电流备供电电压是否平衡，送电升温时应检查加热区各项电流 表电流是否均衡。表电流是否均衡。 井式炉的安全操作 图1图2 井式炉生

21、产线安全操作规程34 设备停炉时的注意事项设备停炉时的注意事项 炉盖在高温下开启后，必须尽快完成进出工件的操作，并炉盖在高温下开启后，必须尽快完成进出工件的操作，并 将炉盖立即盖到炉子上，不允许较长时间在空气中快冷。将炉盖立即盖到炉子上，不允许较长时间在空气中快冷。 循环风机只有在炉盖启闭的间隔时间内方可停止运转。循环风机只有在炉盖启闭的间隔时间内方可停止运转。 循环风机在循环风机在200以下方可停止运转。以下方可停止运转。 炉温小于炉温小于840，不得通入丙烷。，不得通入丙烷。 炉温小于炉温小于750，不得通入甲醇。，不得通入甲醇。 炉盖开启前必须将压紧手轮松脱炉盖开启前必须将压紧手轮松脱。

22、 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程35 可控气氛：可控气氛： 在空气或燃气介质中加热金属工件，由于炉在空气或燃气介质中加热金属工件，由于炉 气中含有大量的气中含有大量的O2、CO2和水蒸气，使钢铁工件氧化、和水蒸气，使钢铁工件氧化、 脱碳，甚至烧损。采用可控气氛可实现金属的无氧化、脱碳，甚至烧损。采用可控气氛可实现金属的无氧化、 无脱碳、无增碳加热，实现化学热处理控制（如碳势控无脱碳、无增碳加热，实现化学热处理控制（如碳势控 制、氮势控制），完成诸如低碳钢冲压件的渗碳等特殊制、氮势控制），完成诸如低碳钢冲压件的渗碳等特殊 热处理工艺。热处理工艺。 1、可控气氛的种类、可控气氛的种类:

23、 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程36 按制备可控气氛的原料气按制备可控气氛的原料气(液液)不同，可分为不同，可分为以原料气制以原料气制 备的备的、分离空气制备的分离空气制备的、用有机液体制备的用有机液体制备的和和瓶装高纯瓶装高纯 气体气体四类。四类。 2、以原料气制取可控气氛包括、以原料气制取可控气氛包括 （1）RX吸热式气氛：将原料气（液化石油气或天然气、吸热式气氛：将原料气（液化石油气或天然气、 丙烷）与空气按原子碳、氧比为丙烷）与空气按原子碳、氧比为1混合，送入装有催化剂混合，送入装有催化剂 的、由外部供热的反应罐内反应制得的、由外部供热的反应罐内反应制得. 井式炉的安全操作

24、 井式炉生产线安全操作规程37 以丙烷为制备：以丙烷为制备： 10C3H8+15(O2+ N2) 30CO+40H2+56.4N2+Q 丙丙 烷：空气烷：空气=1:7.2（ 1m3丙烷气生成丙烷气生成12.64m3RX气）气） 以天然气制备：以天然气制备： 2(CH4) +（O2 + N2） 2CO+4 H2+3.76N2 天然气天然气:空气空气=1：2.4（1m3天然气生成天然气生成4.88m3RX气）气） 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程38 吸热式气氛主要用于气体渗碳、碳氮共渗和气体软氮化，吸热式气氛主要用于气体渗碳、碳氮共渗和气体软氮化， 也可用于一些也可用于一些 钢种的保护

25、加热。钢种的保护加热。 （2）放热式气氛：在燃烧空气系数小于）放热式气氛：在燃烧空气系数小于1的条件下，原料的条件下，原料 气（液化石油气）与空气进行不完全燃烧，其燃烧产物经气（液化石油气）与空气进行不完全燃烧，其燃烧产物经 冷却除水便制得放热式气氛。空气较少，所得气氛中还原冷却除水便制得放热式气氛。空气较少，所得气氛中还原 性组分性组分CO、H2含量较高称为浓型放热式气氛。空气较多，含量较高称为浓型放热式气氛。空气较多， 所得气氛中所得气氛中CO2含量较高，称为淡型放热式气氛。浓型放含量较高，称为淡型放热式气氛。浓型放 热式气氛，主要用于毛坯料和不重要零件的保护加热；淡热式气氛，主要用于毛坯

26、料和不重要零件的保护加热；淡 型放热式气氛主要用于铜及铜合金（不含锌）的光亮处理。型放热式气氛主要用于铜及铜合金（不含锌）的光亮处理。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程39 （3）净化放热式气氛：是将放热式气氛经沸石分子筛）净化放热式气氛：是将放热式气氛经沸石分子筛 净化，除去净化，除去CO2和和H2O而获得。广泛用于各类钢种零而获得。广泛用于各类钢种零 件的保护加热。件的保护加热。 （4）氨分解气和氨燃烧气：将氨气通入装有催化剂的）氨分解气和氨燃烧气：将氨气通入装有催化剂的 反应罐内，在一定温度下分解，便制得氨分解气。将反应罐内，在一定温度下分解，便制得氨分解气。将 氨气与空气混合

27、燃烧，经冷却干燥除水，便制得氨燃氨气与空气混合燃烧，经冷却干燥除水，便制得氨燃 烧气氛。这两种气氛主要是烧气氛。这两种气氛主要是N2和和H2，都不含碳（不会，都不含碳（不会 渗碳），因此特别适合低碳不锈钢、硅钢片等的光亮渗碳），因此特别适合低碳不锈钢、硅钢片等的光亮 热处理。热处理。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程40 3、分离空气制取氮基气氛包括、分离空气制取氮基气氛包括 （1）液氮气：将空气液化，利用氮、氧沸点不同（）液氮气：将空气液化，利用氮、氧沸点不同（1标准大气压下标准大气压下 的沸点的沸点N2：-195.8、O2：-183）分馏出氮气。配制适当的还原性）分馏出氮气。配制

28、适当的还原性 气体成为氮基气氛。气体成为氮基气氛。 另外（另外（2）普氮气净化（）普氮气净化（3）吸附分离空气制备氮基气氛，经净化除）吸附分离空气制备氮基气氛，经净化除 氧、除水，可获得高纯氮气。氧、除水，可获得高纯氮气。 4、有机液体制取可控气氛、有机液体制取可控气氛滴入式气氛：滴入式气氛： 用两种有机液滴入炉内渗碳，一种有机液裂解成为载体气（类似于用两种有机液滴入炉内渗碳，一种有机液裂解成为载体气（类似于 吸热式气氛），另一种裂解为（渗碳的）富化气，以成功进行碳势控吸热式气氛），另一种裂解为（渗碳的）富化气，以成功进行碳势控 制。制。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程41 有机滴

29、注液主要有有机滴注液主要有3类：类：C-H系、系、C-H-O系、系、C-H-O-N系。系。 C-H系常用作制备可控气氛原料气和渗碳富化气的有甲系常用作制备可控气氛原料气和渗碳富化气的有甲 烷、丙烷、和丁烷，以及煤油、汽油等。烷、丙烷、和丁烷，以及煤油、汽油等。 C-H-O系主要有甲醇（系主要有甲醇（CH3OH）、乙醇（）、乙醇（C2H5OH）、）、 丙醇（丙醇（C3H7OH）、异丙醇（）、异丙醇（CH3）2CHOH、丙酮、丙酮 （CH3COCH3）、醋酸乙脂（）、醋酸乙脂（CH3COOC2H5）等）等 。 C-H-O-N系作为气体碳氮共渗、气体软氮化用有机液。系作为气体碳氮共渗、气体软氮化用有机液。 常用滴注液有：三乙醇胺常用滴注液有：三乙醇胺N（C2H4OH）3、甲酰胺、甲酰胺 （HCONH2）、尿素）、尿素CO（NH2）2等。等。 井式炉的安全操作 井式炉生产线安全操作规程42 N2甲醇气氛：甲醇气氛： 就是将特定比例的就是将特定比例的N2和甲醇，直接滴入高温炉内，甲和甲醇，直接滴入高温炉内，甲 醇在炉内充分裂解并与氮气混合，形成类似于吸热式气氛醇在炉内充分裂解并与氮气混合，形成类似于吸热式气氛 的稀释保护气氛，同时通入富化气和空气，通过控制富化的稀