第三章 热处理设备

1、第三章第三章 热处理设备热处理设备一一. 热处理车间设备的分类热处理车间设备的分类（一）主要设备（一）主要设备为完成主要工序所使用的设备。为完成主要工序所使用的设备。加热设备加热设备：各种加热炉、加热装置、接触电热装置、电：各种加热炉、加热装置、接触电热装置、电 解液加热装置、感应加热装置、火焰加热装解液加热装置、感应加热装置、火焰加热装 置等等。置等等。冷却设备冷却设备：缓冷设备、淬火冷却设备和低温冰箱等。：缓冷设备、淬火冷却设备和低温冰箱等。（二）辅助设备（二）辅助设备为完成辅助工序所使用的设备。为完成辅助工序所使用的设备。清理与清洗设备：清理与清洗设备：主要有酸洗设备、清洗设备、喷砂和主

2、要有酸洗设备、清洗设备、喷砂和 抛丸设备等。抛丸设备等。校正设备：校正设备：各种校正机床。各种校正机床。（三）附属设备（三）附属设备服务于主要设备和辅助设备的。服务于主要设备和辅助设备的。 如：如：起重运输设备、控制气氛发生装置、油循环冷却装起重运输设备、控制气氛发生装置、油循环冷却装置、燃料储存装置等。置、燃料储存装置等。二二. 常用加热设备常用加热设备（一）（一） 电阻炉电阻炉 利用电阻发热体供热的一种炉型，常用的有箱式、井式、利用电阻发热体供热的一种炉型，常用的有箱式、井式、台车式三种。台车式三种。箱式炉箱式炉台车式炉台车式炉井式炉井式炉箱式电阻炉箱式电阻炉 主要靠电热元件加热，多用铁铬

3、主要靠电热元件加热，多用铁铬铝电阻丝，也有用镍铬电热合金材料铝电阻丝，也有用镍铬电热合金材料的，绕成螺旋体，安置在炉膛侧壁搁的，绕成螺旋体，安置在炉膛侧壁搁砖上和炉底上（大型炉顶也有）。砖上和炉底上（大型炉顶也有）。 1000以下的箱式炉的炉衬，一以下的箱式炉的炉衬，一般耐火层由轻质耐火砖构成，绝热层般耐火层由轻质耐火砖构成，绝热层由绝热砖或绝热填料构成；由绝热砖或绝热填料构成； 10001250 的箱式炉，耐火层和的箱式炉，耐火层和绝热层之间，还有中间层，由轻质砖和泡绝热层之间，还有中间层，由轻质砖和泡沫砖构成。沫砖构成。 炉底的电热元件用耐热钢炉底板炉底的电热元件用耐热钢炉底板覆盖，上面放

4、置工件。覆盖，上面放置工件。箱式电阻炉结构图箱式电阻炉结构图（1）转炉时工件离开电热元件至少）转炉时工件离开电热元件至少5075mm，且不得遮盖测温热电偶；，且不得遮盖测温热电偶；（2）潮湿工件不许直接装入热炉；）潮湿工件不许直接装入热炉；（3）炉底板不准受冲击和超载，工件转炉时不允许抛扔，转炉量不能超过炉型规定；）炉底板不准受冲击和超载，工件转炉时不允许抛扔，转炉量不能超过炉型规定；（4）出装炉前应切断电源，以保安全操作；）出装炉前应切断电源，以保安全操作；（5）700以上不准空炉打开炉门降温；以上不准空炉打开炉门降温；（6）炉内氧化铁屑应经常清除，以免造成电热元件短路烧断事故；）炉内氧化铁

5、屑应经常清除，以免造成电热元件短路烧断事故；（7）炉温不能超过最高使用温度，也不能在最高使用温度下长期运行。）炉温不能超过最高使用温度，也不能在最高使用温度下长期运行。注注 意意优优 缺缺 点点 炉温均匀性差，难以避免氧化脱碳，但其通用性强，目前仍应用广泛。炉温均匀性差，难以避免氧化脱碳，但其通用性强，目前仍应用广泛。可用于碳钢、合金钢件的退货、正火、淬火和回火及固体渗碳等工艺。可用于碳钢、合金钢件的退货、正火、淬火和回火及固体渗碳等工艺。台车式电阻炉台车式电阻炉 构造与箱式炉相似。活动炉底是一构造与箱式炉相似。活动炉底是一个台车，台车可沿地面上铺设的轨道靠机个台车，台车可沿地面上铺设的轨道靠

6、机械结构拉出路外，便于装卸，减轻劳动强械结构拉出路外，便于装卸，减轻劳动强度。度。 可供大型工件的正火、退火、淬火可供大型工件的正火、退火、淬火加热及固体渗碳等处理加热。加热及固体渗碳等处理加热。 增加了炉底通电装置、台车行走驱增加了炉底通电装置、台车行走驱动装置。炉壳用钢板焊成，炉体内层炉衬动装置。炉壳用钢板焊成，炉体内层炉衬为轻质砖，外层为超轻质砖与蛭石粉混合为轻质砖，外层为超轻质砖与蛭石粉混合结构，电热元件布置在除炉顶外的五个面结构，电热元件布置在除炉顶外的五个面上。上。 为了提高炉温均匀性，在炉顶上装为了提高炉温均匀性，在炉顶上装有风扇。有风扇。井式炉井式炉 适用于需垂直悬挂加热的较长

7、工件，其密封性好、热效适用于需垂直悬挂加热的较长工件，其密封性好、热效率高，热损失较小，工件进出炉方便，应用广泛。率高，热损失较小，工件进出炉方便，应用广泛。 有高温、中温、低温和井式渗碳炉四种，炉膛深度最长有高温、中温、低温和井式渗碳炉四种，炉膛深度最长达达30米。米。（1） 低温井式炉低温井式炉 又称井式回火炉，国内生产最高工作温度又称井式回火炉，国内生产最高工作温度650，主要用于淬火工件的回火，主要用于淬火工件的回火及有色金属的热处理加热。及有色金属的热处理加热。 （2）中温井式炉）中温井式炉 截面有圆形和方形两种，深度不等，国产最高加热温度为截面有圆形和方形两种，深度不等，国产最高加

8、热温度为950。有几个加热。有几个加热区，分段控温，在整个高度上保持温度均匀。主要用于轴类工件的退火、正火和淬区，分段控温，在整个高度上保持温度均匀。主要用于轴类工件的退火、正火和淬火加热，高速钢拉刀的淬火预热及回火等。火加热，高速钢拉刀的淬火预热及回火等。 （3）井式气体渗碳炉）井式气体渗碳炉 主要用于钢的气体渗碳，也可以进行气体渗氮、碳氮共渗及重要零件的淬火、主要用于钢的气体渗碳，也可以进行气体渗氮、碳氮共渗及重要零件的淬火、退火加热。为了保持密封性良好，炉盖用螺栓密封并有砂封装置。装有风扇使炉温、退火加热。为了保持密封性良好，炉盖用螺栓密封并有砂封装置。装有风扇使炉温、炉气均匀，加速活性

9、介质循环。炉气均匀，加速活性介质循环。罩式退火炉罩式退火炉退火炉分为两大类：退火炉分为两大类：连续退火炉连续退火炉 ： a 立式炉立式炉 b 卧式炉卧式炉间歇式退火炉（罩式炉）：间歇式退火炉（罩式炉）： a 单垛式单垛式 b 多垛式多垛式强对流全氢罩式退火炉技术特点强对流全氢罩式退火炉技术特点1.强对流强对流 罩式退火炉通过内罩对带钢罩式退火炉通过内罩对带钢进行间接加热，带钢获得热量多进行间接加热，带钢获得热量多少取决于内罩壁的辐射传热和气少取决于内罩壁的辐射传热和气体对流传热的能力。体对流传热的能力。 增强内罩壁与保护气体之间增强内罩壁与保护气体之间对流传热的主要途径是加大保护对流传热的主要

10、途径是加大保护气体的流速，采用保护气体流速气体的流速，采用保护气体流速高、流量大的循环系统，把内罩高、流量大的循环系统，把内罩上的热量尽快传递给钢卷。上的热量尽快传递给钢卷。 保护气体循环示意图保护气体循环示意图2. 采用全氢作为保护气采用全氢作为保护气 罩式炉保护气体最先采用的是罩式炉保护气体最先采用的是N2，后来发展为用氮氢型保护气（一，后来发展为用氮氢型保护气（一般般5%H2,95%N2），最后发展成为现在采用的），最后发展成为现在采用的100%H2作为保护气体。作为保护气体。a）氢气的密度仅是氮气的）氢气的密度仅是氮气的1/14，氢气的导热系数是氮气的，氢气的导热系数是氮气的7倍。氢气

11、重倍。氢气重 量轻，渗透能力强，可以渗入钢卷层间，充分发挥导热系数大的特量轻，渗透能力强，可以渗入钢卷层间，充分发挥导热系数大的特 点，显著提高传热效率；并可提高内罩内保护气体的循环量；点，显著提高传热效率；并可提高内罩内保护气体的循环量；b）氢气作为还原性气体，在高温下能使）氢气作为还原性气体，在高温下能使FeO还原为铁，并能大幅度降低还原为铁，并能大幅度降低 由冷轧机带来的轧制油（残碳）；由冷轧机带来的轧制油（残碳）；c）以纯氢气作为保护气氛，可以使结晶更加均匀化，退火产品的机械）以纯氢气作为保护气氛，可以使结晶更加均匀化，退火产品的机械 性能更加均匀。性能更加均匀。选择全氢作为保护气体，

12、主要有以下特点：选择全氢作为保护气体，主要有以下特点：某厂罩式炉退火车间简介某厂罩式炉退火车间简介钢带厚度：钢带厚度： 0.32.0mm钢带宽度：钢带宽度： 9001665mm钢卷外径：钢卷外径： 1100mm2000mm钢卷内径：钢卷内径： 610mm最大钢卷重量：最大钢卷重量：33.3t最大堆垛高度：最大堆垛高度：5500mm1、所用原料及产品、所用原料及产品年产量：年产量：60万吨万吨原料原料/产品：产品： 钢中为低碳软钢、高强度低合金钢钢中为低碳软钢、高强度低合金钢 钢等级为：钢等级为：CQ，DQ，DDQ，HSLA原料规格原料规格（二）（二） 盐浴炉盐浴炉 是利用熔盐作为加热介是利用熔

13、盐作为加热介质的热处理设备，其特点是质的热处理设备，其特点是结构简单，炉温均匀，加热结构简单，炉温均匀，加热速度快，炉温调整和控制方速度快，炉温调整和控制方便，正确操作可避免氧化脱便，正确操作可避免氧化脱碳，多用于淬火加热。碳，多用于淬火加热。 盐浴炉按热源方式可分盐浴炉按热源方式可分为内热式和外热式两种。内为内热式和外热式两种。内热式以电极盐浴炉应用最普热式以电极盐浴炉应用最普遍，外热式按热源种类不同，遍，外热式按热源种类不同，分为电热式和燃料加热式两分为电热式和燃料加热式两种。种。三三. 热处理辅助设备热处理辅助设备（一）清洗设备（一）清洗设备主要作用是清除零件表面的油污、残渣和其它污物。

14、主要作用是清除零件表面的油污、残渣和其它污物。（二）清理设备（二）清理设备 酸洗槽所用的酸洗液为硫酸或盐酸的水溶液，前者应用较多。酸酸洗槽所用的酸洗液为硫酸或盐酸的水溶液，前者应用较多。酸洗液的浓度一般为洗液的浓度一般为8%12%，温度为，温度为4080，可由酸洗槽底部通蒸气，可由酸洗槽底部通蒸气加热。加热。 酸洗时，将发生如下化学反应：酸洗时，将发生如下化学反应：FeO+H2SO4FeSO4+H2O（1）酸洗槽）酸洗槽 工件经酸洗后放入工件经酸洗后放入4050的热水中冲洗，再放入浓度为的热水中冲洗，再放入浓度为8%10%的的Na2CO3水溶液中中和，最后再以热水冲洗。水溶液中中和，最后再以热

15、水冲洗。（2）喷砂机）喷砂机 利用高速运动的砂子利用高速运动的砂子(或铁砂或铁砂)撞击工件表面，使氧化皮脱落。工件表撞击工件表面，使氧化皮脱落。工件表面经喷砂后呈银灰色。面经喷砂后呈银灰色。 砂子高速运动的动力是压缩空气，其压力可达砂子高速运动的动力是压缩空气，其压力可达(4958.8) 104 Pa。所用石英砂直径为所用石英砂直径为1 2 mm ;铁砂为白口铸铁，直径为铁砂为白口铸铁，直径为0.52 mm，其硬度，其硬度大于大于4HRC； 用石英砂时，其消耗量较大，约为工件质量的用石英砂时，其消耗量较大，约为工件质量的510%;用铁砂时，其用铁砂时，其消耗量为工件质量的消耗量为工件质量的0.050.1%。 室式手动喷砂机主要适用于少量小型零件，特别是工具、刃具热处理室式手动喷砂机主要适用于少量小型零件，特别是工具、刃具热处理后的喷砂清理。批量大且较重的零件则用带有回转台的喷砂机或抛丸机，后的喷砂清理。批量大且较重的零件则用带有回转台的喷砂机或抛丸机，以减轻劳动强度。以减轻劳动强度。（3）抛丸机）抛丸机 抛抛丸机所用的喷射物为铁丸。基本原理是将铁丸装于一快速转动丸机所用的喷射物为铁丸。基本原理是将铁