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熱處理爐爐型及所用耐火材料最全介紹

作者:寰洋實業  發布日期:2016-12-30

  熱處理爐是冶金工廠和機械制造工廠熱處理車間的基本設備。

在冶金工廠,熱處理的主要對象是金屬的錠、板、管、絲以及型材、鋼軌、車輪等。在機械制造廠,熱處理的對象是各種零件、刀具、量具以及鍛件、鑄件等。

一、熱處理工藝要求

熱處理工藝要求如下:

(1)改變工件的機械性能、加工性能,或獲得某種使用性能。

(2)使工件內部成分均勻化,消除內應力。

(3)化學熱處理可改變工件表面成分,從而使工件獲得特殊性能。

熱處理工藝有淬火、退火、正火、回火和化學熱處理。無論是哪種處理,從熱工角度看,都是由加熱、保溫、冷卻3個階段所組成。不同的只是加熱溫度、加熱速度、冷卻速度及爐內氣氛等不同組合罷了。

二、熱處理爐分類

由于熱處理工藝種類多,工件形狀尺寸繁多,因此便產生各式各樣的熱處理爐型和構造。所以,熱處理爐的分類方法也多。其分類方法可有下列幾種:

按溫度分,有高溫熱處理爐,爐溫大于1000℃;中溫熱處理爐,爐溫為650~1000℃;低溫熱處理爐,爐溫小于650℃。

按熱源分,以燃料為熱源的有燃煤爐、燃油熱處理爐和燃煤氣的熱處理爐。以電能為熱源的有電阻爐、感應加熱裝置等。

按作業方式分,有周期作業熱處理爐和連續作業熱處理爐。

按熱處理工藝分,有淬火爐、回火爐、退火爐、正火爐、滲碳爐。

按加熱工藝分,有直接加熱的熱處理爐和間接加熱的熱處理爐——如馬弗爐、輻射管爐等。

按爐內加熱介質分,有以氣體作加熱介質的。如空氣、煙氣、控制氣氛、真空等;有以液體為加熱介質的,如熔鹽、熔鉛爐;還有以固體作加熱介質的,如流動粒子爐。

按機械化方式分,有臺車爐、輥底爐、鏈式爐、轉底爐、振底爐、罩式爐等。

三、熱處理爐的工作環境

通常來說,熱處理工藝有淬火、問火、退火、正火、滲碳、滲氧等。對工件的加熱都包括升溫、保溫、降溫3個基本過程。加熱的溫度是決定于處理工藝以及工件的材質.總的來說,從加熱溫度看,熱處理爐分為:高溫熱處理爐,爐溫在1000-1300℃;中溫熱處理爐,爐溫在650-1000℃、低溫熱處理爐,爐溫小于650℃。

鋼材在空氣中或爐氣中加熱時,在高溫下,鋼中的鐵和碳會與氣氛起化學反應,發生氧化-還原、脫碳-滲碳等反應。對一般鋼材或零件,氧化脫碳會增加金屬的消耗量。對于表面要求嚴格的鋼材或零件,氧化脫碳會造成表面嚴重的缺陷。對一些工件表面質量要求高的熱處理爐內采用可控氣氛??煽貧夥辗譃閮深悾罕Wo氣氛和化學活性氣氛,保護氣氛是保護工件表面成分不發生變化,一般加熱后表面仍保持金屬光澤,故也稱光亮熱處理;而化學活性氣氛能在加熱過程中對工件表面進行滲碳或滲氮等化學熱處理。

四、熱處理爐用耐火材料

鋼鐵熱處理爐爐溫小于1300℃,—般用高鋁質和硅酸鋁質的燒成制品或不定形耐火材料砌筑爐襯即可。

若爐內實行可控氣氛作業,則爐襯要求在高溫下不與可控氣氛發生化學反應,宜采用含Fe2O3特別少的抗滲碳磚作爐襯,此時的含量要低于1%。

由于熱處理爐工藝的影響,在同樣生產率的情況下,熱處理爐爐襯面積和體積比加熱爐大,因而爐襯散熱損失和蓄熱損失要大得多:如連續加熱爐散熱損失占總熱量的3%?5%,在熱處理爐一般占20%;連續加熱爐不考慮蓄熱損失。周期作業的熱處理爐蓄熱損失常占蓄熱量的30%?40%。因此對熱處理爐減少爐襯熱損失以提高爐子熱效率起著十分重要的作用。

在滿足工作溫度和爐內氣氛的情況下,減少蓄熱損失就應選擇體積密度小和比熱小的爐襯材料;減少散熱損失就應選擇熱導率小的爐襯材料。例如,300kW電熱罩式爐,以硅酸鋁耐火纖維替代輕質粘土磚(容重1.3t/m3)后,可節電能為38.3%。

下表列出熱處理爐常用的砌爐材料及其性能,供選用。

 

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五、耐火磚磚型尺寸選擇

爐膛尺寸應力求緊湊,減少爐內無用空間,以利于爐內溫度均勻和提高熱效率,如井式爐常采用圓柱形爐膛而不采用方形爐膛。

使用可控氣氛熱處理時,爐襯的厚度要比爐內為空氣時的厚度要厚,因為可控氣氛熱導率比空氣大,如以空氣的熱導率為1的話,NH3分解氣則為5.5,H2則為7。我們可以熱損失小,經濟效益,返本期短等原則,列出有關熱工、經濟方面函數,用優化方法求得爐襯厚度。


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