热处理炉的选用
一 . 常用热处理炉炉型的选择
炉型的选择
炉型应依据不同的工艺要求及工件的类型来决定
1 ．对于不能成批定型生产的，工件大小不相等的，种类较多的，要求工艺上具有通用性、多用性的，可选用箱式炉。
2 ．加热长轴类及长的丝杆，管子等工件时，可选用深井式电炉。
3 ．小批量的渗碳零件，可选用井式气体渗碳炉。
4 ．对于大批量的汽车、拖拉机齿轮等零件的生产可选连续式渗碳生产线或箱式多用炉。
5 ．对冲压件板材坯料的加热大批量生产时，最好选用滚动炉，辊底炉。
6 ．对成批的定型零件，生产上可选用推杆式或传送带式电阻炉（推杆炉或铸带炉）
7 ．小型机械零件如：螺钉，螺母等可选用振底式炉或网带式炉。
8 ．钢球及滚柱热处理可选用内螺旋的回转管炉。
9 ．有色金属锭坯在大批量生产时可用推杆式炉，而对有色金属小零件及材料可用空气循环加热炉。
二 . 加热缺陷及控制
一 ) 、过热现象
我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。
1. 一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。
2. 断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使 MnS 之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面，而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出，受冲击时易沿粗大奧氏体晶界断裂。
3. 粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。
二 ) 、过烧现象
加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。
三 ) 、脱碳和氧化
钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般 570 度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性）
四 ) 、氢脆现象
高强度钢在富氢气氛中加热时出现塑性和韧性降低的现象称为氢脆。出现氢脆的工件通过除氢处理（如回火、时效等）也能消除氢脆，采用真空、低氢气氛或惰性气氛加热可避免氢脆。象现在的连续热处理炉淬火后及时回火处理时可在回火过程中兼顾驱氧处理，跟据目前的使用和统计情况看在连续式可控气氛热处理炉所处理的产品一般是不会出现氢脆现象的。
当然，任何事都有它的两面性，实际工作中有人利用此现象来为人服务（如合金的粉碎处理等）。
三．热处理应力及其影响
热处理残余力是指工件经热处理后最终残存下来的应力 , 对工件的形状 , 尺寸和性能都有极为重要的影响。当它超过材料的屈服强度时 , 便引起工件的变形 , 超过材料的强度极限时就会使工件开裂 , 这是它有害的一面 , 应当减少和消除。但在一定条件下控制应力使之合理分布 , 就可以提高零件的机械性能和使用寿命 , 变有害为有利。分析钢在热处理过程中应力的分布和变化规律 , 使之合理分布对提高产品质量有着深远的实际意义。例如关于表层残余压应力的合理分布对零件使用寿命的影响问题已经引起了人们的广泛重视。
一 ) 、钢的热处理应力
工件在加热和冷却过程中 , 由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致 , 形成温差，就会导致体积膨胀和收缩不均而产生应力 , 即热应力。在热应力的作用下 , 由于表层开始温度低于心部 , 收缩也大于心部而使心部受拉 , 当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度 , 材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快 , 含碳量和合金成分愈高 , 冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大 , 最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时 , 因比容的增大会伴随工件体积的膨胀 , 工件各部位先后相变，造成体积长大不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力 , 心部受压应力 , 恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度 , 形状，材料的化学成分等因素有关。
实践证明 , 任何工件在热处理过程中 , 只要有相变 , 热应力和组织应力都会发生。只不过热应力在组织转变以前就已经产生了，而组织应力则是在组织转变过程中产生的 , 在整个冷却过程中 , 热应力与组织应力综合作用的结果 , 就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的 , 受着许多因素的影响 , 如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型 , 即热应力和组织应力 , 作用方向相反时二者抵消 , 作用方向相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加 , 两个应力应有一个占主导因素 , 热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉 , 表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。
二 ) 、热处理应力对淬火裂纹的影响
存在于淬火件不同部位上能引起应力集中的因素 ( 包括冶金缺陷在内 ), 对淬火裂纹的产生都有促进作用 , 但只有在拉应力场内 ( 尤其是在最大拉应力下 ) 才会表现出来 , 若在压应力场内并无促裂作用。
淬火冷却速度是一个能影响淬火质量并决定残余应力的重要因素 , 也是一个能对淬火裂纹赋于重要乃至决定性影响的因素。为了达到淬火的目的，通常必须加速零件在高温段内的冷却速度 , 并使之超过钢的临界淬火冷却速度才能得到马氏体组织。就残余应力而论 , 这样
做由于能增加抵消组织应力作用的热应力值 , 故能减少工件表面上的拉应力而达到抑制纵裂的目的。其效果将随高温冷却速度的加快而增大。而且 , 在能淬透的情况下 , 截面尺寸越大的工件 , 虽然实际冷却速度更缓 , 开裂的危险性却反而愈大。这一切都是由于这类钢的热应力随尺寸的增大实际冷却速度减慢 , 热应力减小 , 组织应力随尺寸的增大而增加 , 最后形成以组织应力为主的拉应力作用在工件表面的作用特点造成的。并与冷却愈慢应力愈小的传统观念大相径庭。对这类钢件而言 , 在正常条件下淬火的高淬透性钢件中只能形成纵裂。避免淬裂的可靠原则是设法尽量减小截面内外马氏体转变的不等时性。仅仅实行马氏体转变区内的缓冷却不足以预防纵裂的形成。一般情况下只能产生在非淬透性件中的弧裂 , 虽以整体快速冷却为必要的形成条件，可是它的真正形成原因 , 却不在快速冷却 ( 包括马氏体转变区内 ) 本身 , 而是淬火件局部位置 ( 由几何结构决定 ), 在高温临界温度区内的冷却速度显著减缓 , 因而没有淬硬所致。产生在大型非淬透性件中的横断和纵劈 , 是由以热应力为主要成份的残余拉应力作用在淬火件中心 , 而在淬火件末淬硬的截面中心处 , 首先形成裂纹并由内往外扩展而造成的。为了避免这类裂纹产生，往往使用水 -- 油双液淬火工艺。在此工艺中实施高温段内的快速冷却 , 目的仅仅在于确保外层金属得到马氏体组织 , 而从内应力的角度来看 , 这时快冷有害无益。其次 , 冷却后期缓冷的目的 , 主要不是为了降低马氏体相变的膨胀速度和组织应力值 , 而在于尽量减小截面温差和截面中心部位金属的收缩速度 , 从而达到减小应力值和最终抑制淬裂的目的。
三 ) 、残余压应力对工件的影响
渗碳表面强化作为提高工件的疲劳强度的方法应用得很广泛的原因。一方面是由于它能有效的增加工件表面的强度和硬度，提高工件的耐磨性，另一方面是渗碳能有效的改善工件的应力分布 , 在工件表面层获得较大的残余压应力 , 提高工件的疲劳强度。如果在渗碳后再进行等温淬火将会增加表层残余压应力 , 使疲劳强度得到进一步的提高。有人对 35SiMn2MoV 钢渗碳后进行等温淬火与渗碳后淬火低温回火的残余应力进行过测试其结果如表 1
表 1.35SiMn2MoV 钢渗碳等温淬火与渗碳低温回火后的残余应力值
从表 1 的测试结果可以看出等温淬火比通常的淬火低温回火工艺具有更高的表面残余压应力。等温淬火后即使进行低温回火 , 其表面残余压应力，也比淬火后低温回火高。因此可以得出这样一个结论 , 即渗碳后等温淬火比通常的渗碳淬火低温回火获得的表面残余压应力更高 , 从表面层残余压应力对疲劳抗力的有利影响的观点来看，渗碳等温淬火工艺是提高渗碳件疲劳强度的有效方法。渗碳淬火工艺为什么能获得表层残余压应力 ? 渗碳等温淬火为什么能获得更大的表层残余压应力 ? 其主要原因有两个：一个原因是表层高碳马氏体比容比心部低碳马氏体的比容大 , 淬火后表层体积膨胀大 , 而心部低碳马氏体体积膨胀
小 , 制约了表层的自由膨胀 , 造成表层受压心部受拉的应力状态。而另一个更重要的原因是高碳过冷奥氏体向马氏体转变的开始转变温度（ Ms ） , 比心部含碳量低的过冷奥氏体
向马氏体转变的开始温度（ Ms ）低。这就是说在淬火过程中往往是心部首先产生马氏体转变引起心部体积膨胀 , 并获得强化 , 而表面还末冷却到其对应的马氏体开始转变点
（ Ms ） , 故仍处于过冷奥氏体状态 , 具有良好的塑性 , 不会对心部马氏体转变的体积膨胀起严重的压制作用。随着淬火冷却温度的不断下降使表层温度降到该处的（ Ms ）点以下 , 表层产生马氏体转变 , 引起表层体积的膨胀。但心部此时早已转变为马氏体而强化 , 所以心部对表层的体积膨胀将会起很大的压制作用 , 使表层获得残余压应力。而在渗碳后进行等温淬火时，当等温温度在渗碳层的马氏体开始转变温度（ Ms ）以上 , 心部的马氏体开始转变温度（ Ms ）点以下的适当温度等温淬火 , 比连续冷却淬火更能保证这种转变的先后顺序的特点 ( 即保证表层马氏体转变仅仅产生于等温后的冷却过程中 ) 。当然渗碳后等温淬火的等温温度和等温时间对表层残余应力的大小有很大的影响。有人对
35SiMn2MoV 钢试样渗碳后在260 ℃和320 ℃等温 40 分钟后的表面残余应力进行过测试 , 其结果如表 2 。由表 2 可知在260 ℃行动等温比在320 ℃等温的表面残余应力要高出一倍多表 2 。 35SiMn2MoV 钢不同等温温度的表面残余应力
四 . 回火脆性
淬火钢回火时 , 随着回火温度的升高 , 通常其强度 , 硬度降低，而塑性，韧性提高。但在某些温度范围内回火时，钢的冲击韧性不仅没有提高，反而显著降低，这种脆化现象称为回火脆性。因此，一般不在 250 － 350 度进行回火，这就是因为淬火钢在这个温度范围内回火时要发生回火脆性。这种回火脆性称为低温回火脆性或第一类回火脆性。第一类回火脆性一旦产生就无法消除 ,
因此生产中一般不在此温度范围
内回火。
含有铬、锰、铬 - 镍等元
素的合金钢淬火后 , 在脆化温度
(400 ～500 ℃ ) 区回火 , 或经
更高温度回后缓慢冷却通过脆化
温度区所产生的脆性 , 称为第二
类回火脆性 , 又称高温回火脆
性。这种脆性可通过高于脆化温度
的再次回火后的快冷来消除。
产生低温回火脆性的原因，目前还
不十分清楚。一般认为是由于碳化
物以断续的薄片状沿马氏体片或
马氏体条的界面析出所造成的。这
种硬而脆的薄片碳化物与马氏体间的结合较弱，降低了马氏体晶界处的强度，因而使冲击韧性反而下降。
热处理炉的选用
一 . 常用热处理炉炉型的选择 炉型的选择 炉型应依据不同的工艺要求及工件的类型来决定 1 ．对于不能成批定型生产的，工件大小不相等的，种类较多的，要求工艺上具有通用性、多用性的，可选用箱式炉。 2 ．加热长轴类及长的丝杆，管子等工件时，可选用深井式电炉。 3 ．小批量的渗碳零件，可选用井式气体渗碳炉。 4 ．对于大批量的汽车、拖拉机齿轮等零件的生产可选连续式渗碳生产线或箱式多用炉。 5 ．对冲压件板材坯料的加热大批量生产时，最好选用滚动炉，辊底炉。 6 ．对成批的定型零件，生产上可选用推杆式或传送带式电阻炉（推杆炉或铸带炉） 7 ．小型机械零件如：螺钉，螺母等可选用振底式炉或网带式炉。 8 ．钢球及滚柱热处理可选用内螺旋的回转管炉。 9 ．有色金属锭坯在大批量生产时可用推杆式炉，而对有色金属小零件及材料可用空气循环加热炉。 二 . 加热缺陷及控制 一 ) 、过热现象 我们知道热处理过程中加热过热最易导致奥氏体晶粒的粗大，使零件的机械性能下降。 1. 一般过热：加热温度过高或在高温下保温时间过长，引起奥氏体晶粒粗化称为过热。粗大的奥氏体晶粒会导致钢的强韧性降低，脆性转变温度升高，增加淬火时的变形开裂倾向。而导致过热的原因是炉温仪表失控或混料（常为不懂工艺发生的）。过热组织可经退火、正火或多次高温回火后，在正常情况下重新奥氏化使晶粒细化。 2. 断口遗传：有过热组织的钢材，重新加热淬火后，虽能使奥氏体晶粒细化，但有时仍出现粗大颗粒状断口。产生断口遗传的理论争议较多，一般认为曾因加热温度过高而使 MnS 之类的杂物溶入奥氏体并富集于晶界面，而冷却时这些夹杂物又会沿晶界面析出，受冲击时易沿粗大奧氏体晶界断裂。 3. 粗大组织的遗传：有粗大马氏体、贝氏体、魏氏体组织的钢件重新奥氏化时，以慢速加热到常规的淬火温度，甚至再低一些，其奥氏体晶粒仍然是粗大的，这种现象称为组织遗传性。要消除粗大组织的遗传性，可采用中间退火或多次高温回火处理。 二 ) 、过烧现象 加热温度过高，不仅引起奥氏体晶粒粗大，而且晶界局部出现氧化或熔化，导致晶界弱化，称为过烧。钢过烧后性能严重恶化，淬火时形成龟裂。过烧组织无法恢复，只能报废。因此在工作中要避免过烧的发生。 三 ) 、脱碳和氧化 钢在加热时，表层的碳与介质（或气氛）中的氧、氢、二氧化碳及水蒸气等发生反应，降低了表层碳浓度称为脱碳，脱碳钢淬火后表面硬度、疲劳强度及耐磨性降低，而且表面形成残余拉应力易形成表面网状裂纹。加热时，钢表层的铁及合金与元素与介质（或气氛）中的氧、二氧化碳、水蒸气等发生反应生成氧化物膜的现象称为氧化。高温（一般 570 度以上）工件氧化后尺寸精度和表面光亮度恶化，具有氧化膜的淬透性差的钢件易出现淬火软点。为了防止氧化和减少脱碳的措施有：工件表面涂料，用不锈钢箔包装密封加热、采用盐浴炉加热、采用保护气氛加热（如净化后的惰性气体、控制炉内碳势）、火焰燃烧炉（使炉气呈还原性）
热处理炉的应用及注意事项
热处理炉的应用及注意事项 热处理炉是一种用于热处理金属材料的设备，主要用于改变金属材料的组织结构以增强其硬度、强度和耐磨性等性能。热处理炉的应用非常广泛，不仅在金属加工工业中得到广泛运用，还在航空航天、汽车制造、机械制造等领域发挥重要作用。下面将详细介绍热处理炉的应用和注意事项。 热处理炉的应用主要包括以下几个方面： 1. 软化退火：软化退火是通过加热金属材料至一定温度后冷却，以减轻应力、改善塑性和可加工性。这种方式广泛应用于钢铁、铜、铝等金属材料的生产中，用于去除金属材料内部的残余应力和改善其机械性能。 2. 硬化淬火：硬化是一种热处理方法，通过加热金属材料至一定温度后迅速冷却，使金属材料的组织发生相变，从而提高其硬度和强度。这种方法广泛应用于钢铁制造、刀具制造、汽车零部件制造等领域。 3. 回火处理：回火是硬化后的金属材料再次加热至一定温度后冷却，以降低硬度和脆性，提高韧性和韧化性能。回火处理广泛应用于刃具、机床零部件、汽车发动机零部件等领域。 4. 氮化处理：氮化是一种在高温下让金属材料表面与氮气反应形成固态反应产物的方法，可以显著提高金属材料的硬度和耐磨性。氮化处理主要应用于切削工
具、模具和机械零部件等领域。 5. 其他应用：除了上述应用外，热处理炉还可以用于烧结、熔铸、熔融盐处理等过程中，用于改善材料的物理、化学和机械性能。 在使用热处理炉时，需要注意以下几个方面： 1. 控制温度：热处理炉的温度控制是其正常运行的关键。在进行热处理过程中，需要精确控制加热和冷却速度，以免因温度不准导致热处理效果不达标。 2. 选用合适的工艺：不同金属材料和零件有不同的热处理工艺要求，需要根据具体情况进行选择。例如，需要根据零件的尺寸、形状、材料等因素来确定加热温度、保温时间和冷却方法等参数。 3. 防止氧化：在加热过程中会产生大量氧化物，这些氧化物可能对金属材料造成损害。因此，在热处理过程中，需要通过控制气氛或采取气体保护措施来防止氧化。 4. 防止变形和裂纹：金属材料在热处理过程中容易发生变形和裂纹。为避免这种情况，需要控制加热和冷却速度，避免局部温度差异过大，还可以采用应力释放技术来减轻应力。
常用热处理炉
常用热处理炉 1. 热处理炉的基本概念和分类 1.1 热处理炉的定义 热处理炉是一种用来改变材料的物理和化学性质的设备。通过控制材料的温度和处理时间，可以使材料达到所需的硬度、强度、韧性和耐腐蚀性能。 1.2 热处理炉的分类 热处理炉根据不同的处理方式和工艺要求，可以分为以下几种类型： 1. 淬火炉：用于快速冷却材料，以增加材料的硬度和强度。 2. 回火炉：用于降低材料的硬度和脆性，提高材料的韧性和可加工性。 3. 热处理炉：用于改变材料的晶体结构和性能，如退火、正火、奥氏体化等。 4. 渗碳炉：用于在材料表面渗入碳元素，以提高材料的硬度和耐磨性。 5. 淬火回火炉：结合淬火和回火两种处理方式，用于获得既具有硬度又具有韧性的材料。 2. 热处理炉的工作原理和操作步骤 2.1 热处理炉的工作原理 热处理炉主要通过加热和冷却两个过程来改变材料的性质。在加热过程中，炉内的加热元件将热能传递给材料，使其温度升高。在冷却过程中，通过不同的冷却介质或方法，使材料迅速冷却，从而改变其组织和性能。 2.2 热处理炉的操作步骤 热处理炉的操作包括以下几个步骤： 1. 准备工作：清理炉膛和炉门，检查炉内的加热元件和冷却系统是否正常。 2. 装料：将待处理的材料放入炉膛中，并根据处理要求进行合理排列。 3. 加热：根据处理要求，设置炉内的加热温度和保温时间，启动加热系统进行加热。 4. 冷却：在加热完成后，根据处理要求选择合适的冷却介质或方法，进行冷却处理。 5. 取出材料：在冷却完成后，打开炉门，将处理完成的材料取出。 6. 检查和测试：对处理后的材料进行外观检查和性能测试，确保
处理效果符合要求。 7. 记录和整理：将处理过程中的参数和结果进行记录，并对炉膛进行清理和整理。 3. 常用热处理炉的特点和应用领域 3.1 淬火炉的特点和应用领域 淬火炉通过快速冷却材料，可以使材料表面形成马氏体组织，提高材料的硬度和强度。淬火炉主要应用于制造业中的钢铁、铸件、汽车零部件等领域。 3.2 回火炉的特点和应用领域 回火炉通过加热材料并进行适当的保温时间，使材料达到一定的温度，然后进行缓慢冷却。回火炉可以降低材料的硬度和脆性，提高材料的韧性和可加工性。回火炉主要应用于制造业中的机械零部件、工具等领域。 3.3 热处理炉的特点和应用领域 热处理炉可以根据不同的处理要求，进行退火、正火、奥氏体化等处理，改变材料的晶体结构和性能。热处理炉广泛应用于制造业中的钢铁、铝合金、铜合金等材料的处理过程中。 3.4 渗碳炉的特点和应用领域 渗碳炉通过在材料表面渗入碳元素，可以提高材料的硬度和耐磨性。渗碳炉主要应用于制造业中的齿轮、轴承、刀具等领域。 3.5 淬火回火炉的特点和应用领域 淬火回火炉结合了淬火和回火两种处理方式，可以获得既具有硬度又具有韧性的材料。淬火回火炉主要应用于制造业中的汽车零部件、航空航天领域等对材料性能要求较高的领域。
热处理炉
热处理炉 3.2.1工艺技术简述 钢板热处理设备有：外部机械化炉8座，车底式热处理炉3座，70㎜以下需热处理的钢板由3500㎜宽厚板厂的辊底式热处理线完成热处理工艺，该线布置有85M长辊底式常化炉和辊底式淬火炉各一座，并配有抛丸机组、热矫直机、冷床等，这是一套配置齐全，能完成多品种、多规格钢板热处理工艺的完整的、高水平的热处理生产线，目前在国内的同类生产线中也是不多见的。 （八）热处理线 热处理车间设有车底式热处理炉3座；外部机械化炉8座，所用燃料为高炉煤气；辊底式常化炉和辊底式淬火炉各一座，所用燃料为转炉煤气。 （1）车底式热处理炉 车底式热处理炉的热处理工艺为三种：退火、回火、正火。可处理钢板规格为：厚20～300㎜，宽1500～3600㎜，长4000～12000㎜。热处理温度：450～900℃。每炉装炉量：退火、回火钢板为成垛装炉，每炉装炉量平均为130t，热处理周期平均为40小时，日历作业率按70%计算，每年每炉可处理20000 t： 如果用车底式炉进行单张正火（常化），则产量太低，不宜采用。 （2）外部机械化（室式）热处理炉 外部机械化炉热处理工艺主要是正火、回火、淬火、调质（淬火+回火）。 处理钢板规格：厚50～300㎜，宽1500～3600㎜，长3000～8000㎜；最大单重：20000㎏。 外机炉为单张钢板热处理，用装出料机每炉装一块板子，平均小时产量为2.5 t/h·炉，日历作业率按80%计算，则每炉每年可处理钢板量为17500 t，4座炉子年处理量为70000 t，6座炉子时，年处理量为105000 t。配合完成热处理工艺的设备有：装出料机1台，上料台架2个，淬火水槽1个，淬火专用吊车1台。 （3）厚度为6～70㎜需热处理的钢板，送到宽厚板厂热处理车间，由辊底式炉完成其退火、回火、正火、淬火或调质热处理工艺。 2.3.3.2生产工艺流程图
热处理炉型的选择和设计
热处理炉型的选择和设计 热处理炉型的选择，以往通常是以工艺要求、工件形状和尺寸以及生产批量为依据的，但是，自从热处理节能作为一个重要问题提出来之后，还应考虑炉子的形状、可能达到的热效率以及密封性能等诸多因素。就一般而言，当工件批量足够大时，使用连续式炉比使用周期式炉节能。而如果从炉子的形状考虑，则在相同炉膛容积下，圆柱形炉比方形炉节能，方形炉又比长方形炉节能。由此可见，炉型和炉子结构与节能也密切相关。 1.不同炉型的能耗 在箱式、井式、输送带式和震底式四种电炉中，井式炉和震底炉具有较高的热效率。其中井式炉的热效率高是因为密封性好，散热面积小，而震底炉则是由于没有夹具、料盘等的加热损失，所以从节能角度考虑，应尽可能选用震底炉、推杆式炉和井式炉。 2.不同外形加热炉的能耗 加热炉是通过外壁向周围大气散失热量的，因而外壁的表面积越大，散热面积也就越大。然而散热面积仅仅是散热的一个条件，而它的另一个条件是外壁温度。只有外壁面积小，壁面温度又低，才能起到明显的节能效果。实验和研究均已表明，在相同的炉膛容积、相同炉衬材料条件下，圆形炉与箱形炉比较，圆形炉外表面积减小将近14%，因而使炉壁散热减少约20%，炉衬蓄热减少2%，热处理工件的单位能耗降低7%，因此从形状考虑，圆形炉对节能是最有利的，所以在可能的条件下，应尽量利用圆形炉的这些特点，为节能创造更为有利的条件 3.加强炉子密封性 一般热处理炉的热损失中，因炉子密封不严而漏损的只占5%左右，因而不易引起入们的重视。但这却是一项不能忽视的浪费。现有各种热处理电阻炉的炉门、炉盖、热电偶的引出孔和电热元件的引出孔等处的密封性都不好，这些部位最易产生漏损，据有关资料介绍，空气通过密封不良处侵入炉内会使炉温降低，一个10cm2的小孔，3小时侵入炉内的空气量可达10m3。由此可见，炉子密封不严或炉门、炉盖不严会造成大量的热损失。大孔的热损失则更为严重。因此加强炉门和其它引出孔的密封性，对节能有很大的效果。 4.扩大电阻炉的均温区 由于炉口、炉门密封不严，散热量较大，其温度要比炉膛中心温度低，如果被加热工件的温差范围要求控制在时，则零件加热区域就势必要缩小，相应的炉膛有效面积也要缩小，炉子不能满负荷工作，造成能源和工时的浪费，产品的单耗也就随之增加，所以必须尽量扩大均温区。具体 方法有： (1)炉门加装电热元件，这样可以提高炉口处的温度，改善炉子的温度均匀性； (2)沿炉子长度方向，合理布置功率，可在炉口处增加一些功率(可在电阻丝节距上进行适当的调整)。也可采用分组分区控制方法； (3)设置风扇，强制炉气对流，这样可以极大地提高炉温均匀性。 5.改善炉子外壳的油漆颜色 物体颜色不同，其辐射系数也不同。根据实验，炉子外壳喷涂银灰色油漆，炉子外层向空间的散热可下降4%，所以炉子外壳一定要尽量喷涂银灰色漆，以便减少炉子外壳的散热
热处理炉的应用及发展
热处理炉的应用及发展 热处理炉是一种用于将金属材料进行热处理的设备。热处理是通过加热金属材料，使其在一定温度范围内保持一定时间，然后快速冷却，来改变金属材料的组织结构和性能的工艺方法。热处理炉的应用范围广泛，涉及到金属材料的生产、加工和利用的各个环节。 首先，热处理炉在金属材料的生产中起着至关重要的作用。例如，在钢铁生产中，通过热处理炉可以改变钢的组织结构和硬度，使其具有不同的性能，满足不同应用的需求。在铝合金生产中，热处理炉也可以进行固溶处理、时效处理等工艺，改变铝合金的组织结构和性能，提高其强度和耐腐蚀性能。此外，在其他金属材料的生产中，热处理炉也被广泛应用于调整材料的性能。 其次，热处理炉在金属材料加工过程中也起着重要作用。在金属加工过程中，由于机械加工等原因，金属材料会产生应力和变形。通过热处理炉的应用，可以消除或减小金属材料中的内应力和变形，提高其机械性能和加工性能，使得金属材料更易于加工和使用。 最后，热处理炉的应用还涉及到金属材料的利用。例如，在废旧金属的回收过程中，通过热处理炉可以对废旧金属进行熔化和分离，从而实现废旧金属的再利用。此外，热处理炉还可以用于金属材料的再生利用，例如通过热处理将废旧铝合金回收再生为新的铝合金材料。
在热处理炉的发展方面，随着科学技术的不断进步，热处理炉的性能和工艺也在不断改进和创新。首先，热处理炉的温度控制和均匀性得到了显著提高，可以更精确地控制金属材料的加热和冷却过程，从而获得更高质量的热处理效果。其次，热处理炉的自动化程度不断提高，通过自动化控制系统可以实现对炉温、加热时间等参数的自动调节和监控，提高了生产效率和产品质量，降低了人工操作的风险。此外，热处理炉的能耗也得到了有效控制，新型的热处理炉设备可以更好地利用能源，降低能源消耗，达到节能减排的目的。 总之，热处理炉在金属材料的生产、加工和利用中具有重要的应用价值。随着科学技术的进步，热处理炉的性能和工艺将不断改进和创新，为金属材料的应用提供更好的支持。
热处理炉施工组织设计
热处理炉施工组织设计 引言概述： 热处理炉是一种重要的工业设备，用于对金属材料进行热处理，以改变其物理和化学性质。热处理炉的施工组织设计是确保炉体结构安全稳定，操作过程高效顺利的关键因素。本文将从炉体结构设计、燃烧系统设计、控制系统设计、安全保护系统设计和环境保护系统设计等五个方面，分别阐述热处理炉施工组织设计的要点。 一、炉体结构设计 1.1 炉体材料选择：根据炉内温度和热处理材料的特性，选择适合的炉体材料，如耐高温合金、陶瓷纤维等。 1.2 炉体结构设计：合理设计炉体结构，确保其承受高温热膨胀和热应力的能力，包括炉体壁厚、支撑结构等。 1.3 炉内隔热层设计：采用隔热材料对炉体进行隔热保护，减少能量损失，提高热处理效率。 二、燃烧系统设计 2.1 燃料选择：根据热处理要求和燃烧效率，选择合适的燃料，如天然气、液化石油气等。 2.2 燃烧器设计：设计燃烧器结构，确保燃料与空气的充分混合，提高燃烧效率和热处理均匀性。 2.3 燃烧控制系统设计：设计燃烧控制系统，实现燃烧过程的自动控制，包括燃烧器点火、燃料供给和燃烧温度控制等。 三、控制系统设计
3.1 温度控制系统设计：设计温度控制系统，实时监测和调节炉内温度，确保热处理过程的精确控制。 3.2 时间控制系统设计：设计时间控制系统，控制热处理过程的时间参数，如加热时间、保温时间等。 3.3 传感器选择与布置：选择合适的传感器，如温度传感器、压力传感器等，并合理布置在炉内，以获取准确的工艺参数。 四、安全保护系统设计 4.1 火灾报警系统设计：设计火灾报警系统，实时监测炉内的温度和燃烧状态，及时发出警报并采取相应措施。 4.2 爆炸防护系统设计：设计爆炸防护系统，采用防爆材料和防爆装置，防范炉内发生爆炸事故。 4.3 紧急停机系统设计：设计紧急停机系统，确保在紧急情况下能够迅速切断燃料供给和热处理过程，保障操作人员的安全。 五、环境保护系统设计 5.1 废气处理系统设计：设计废气处理系统，对排放的废气进行净化处理，以减少对环境的污染。 5.2 废水处理系统设计：设计废水处理系统，对排放的废水进行处理，达到环保要求。 5.3 噪音控制设计：采取噪音隔离措施，减少热处理炉运行过程中产生的噪音对周围环境和人员的影响。 结论：
热处理炉炉体设计
热处理炉炉体设计 首先，炉体设计需要根据热处理工艺要求确定炉体的结构形式。一般来说，热处理炉体常见的结构形式有横式、立式等，根据具体工艺流程和工件尺寸，选择合适的结构形式可以提高热处理效果和效率。 其次，炉体的材料选择也非常重要。炉体在长时间高温下工作，需要承受高温热扩散、热冲击等环境，因此材料的耐高温性和耐热冲击性是考虑的重点。常用的炉体材料有耐火砖、耐热钢板等，可以根据工艺要求和预算选择合适的材料。 另外，炉体还需要考虑隔热层的设计。隔热层的作用是减少热能的损失，提高炉体的热效率。常见的隔热材料有陶瓷纤维、高温保温棉等，隔热层的厚度和材料的选择需要根据实际要求和能耗控制来确定。 此外，炉体的加热方式和控制系统也需要进行设计。热处理炉可以采用电加热、燃气加热、电加热和燃气联合加热等方式，根据工艺要求和资源情况选择合适的加热方式。控制系统需要能够实时监控和调节炉温、加热功率等参数，保证热处理工艺的稳定性和可靠性。 另外，炉体的安全性也是设计中需要考虑的重要因素。热处理炉在加热过程中会产生大量的燃气和废气，需要采取相应的安全措施确保操作人员和设备的安全。比如，设置合适的通风系统、燃气泄漏报警装置等。 最后，炉体设计还需要考虑炉门的结构和密封性能。炉门是热处理炉的进出口，需要保证密封性能，避免热量泄漏，影响热处理效果和能源利用效率。同时，炉门的开闭方式和操作便捷性也需要考虑，以方便操作人员的操作和工作。
综上所述，热处理炉炉体设计是一项复杂的工作，需要考虑炉体的结构、材料、隔热层、加热方式、控制系统、安全性和炉门设计等多个方面的因素。只有综合考虑这些因素，才能设计出满足热处理工艺要求和经济要求的炉体结构。
铝合金热处理炉
铝合金热处理炉 铝合金热处理炉，又称为铝热处理炉，是一种用于热处理铝合金的工具。它是将加热 后的铝材料浸渍在液体或气体中，使其获得特定性能和结构的设备。热处理涵盖了一系列 技术和化学反应，其复杂性使其非常适用于任何需要高耐久、高精度表面完成的产品。 铝合金热处理炉的作用是，在调整材料的组织结构，改变其物理和力学性能，同时以 较少的成本获得较高的强度、强度、塑料和疲劳强度的效果。它具有简练的设计，稳定的 操作，安全性高，占地面积小，易于操作和维护，成本低，耐高温性能等优点。 常见的铝合金热处理炉有炉内加热炉、半熔化炉和熔炼炉等。炉内加热炉是一种通过 将电磁加热元放入热处理炉内，使其发热来达到加热的炉具。在此类炉具中，加热时间约 为20到30分钟，并可进行中、低温热处理。铝合金的半熔化炉可在熔化过程，不超过955℃的温度，以达到彻底淬火的效果。熔炼炉是将金属材料熔化以制造一种新的合金的 设备。当铝合金熔炼，产生的熔体经过合适的手段加工，可以复合形成一种新的组织，称 为“非晶”。 铝合金热处理炉使用非常广泛，可以用于汽车零部件、航空航天零部件、精密五金件 和电子产品等。它可以提高产品的强度和结构，减少产品的重量或体积，改善耐腐蚀性能，可以使产品表面更白，具有更高的耐磨性。 铝合金热处理炉的安全性也非常重要，要求使用热处理工艺，对热处理设备和设施进 行精心设计，并采用安全工作指示，以防止火灾和爆炸事故。 铝合金热处理炉是一种功能非常全面的设备，可以有效改善铝合金的性能，在各种行 业中受到广泛应用。在选择热处理设备时，企业要根据实际情况，结合生产工艺和所需性能，选择合适的设备、材料和工艺，以达到预期的效果。 铝合金热处理炉具有简单的设计、稳定的操作、安全性、易于维护、占地面积小、成 本低等特点，得到了广泛的应用，是目前许多行业的首选设备。
可控气氛热处理炉的分类及特点
可控气氛热处理炉的分类及特点 可控气氛热处理炉是一种将金属工件加热至一定温度，并控制温度，保持特定气氛下进行热处理的设备。根据不同的加热方式和气氛类型，可控气氛热处理炉可以分为多种类型，每种类型都有其特点和适用范围。 一、电阻加热气氛热处理炉 电阻加热气氛热处理炉采用电阻加热器作为加热元件，并通过控制电流来实现加热和温度控制。该类炉型适用于高温热处理，如退火、淬火、回火等工艺。其特点如下： 1. 温度控制精度高，可以实现精确的温度控制； 2. 加热速度快，可以快速达到所需温度； 3. 适用于各种气氛，如氢气、氮气等； 4. 加热均匀，可以均匀加热工件表面和内部； 5. 结构简单，易于维护和操作。 二、电弧加热气氛热处理炉 电弧加热气氛热处理炉利用电弧作为加热方式，通过电极间的电弧放电来产生高温。该类炉型适用于高温热处理和表面改性工艺。其特点如下： 1. 温度可调范围广，可以达到很高的温度； 2. 加热速度快，可以快速达到所需温度； 3. 加热均匀，可以均匀加热工件表面和内部； 4. 可以适应多种气氛，如氮气、氩气等；
5. 适用于大尺寸工件的加热。 三、燃气加热气氛热处理炉 燃气加热气氛热处理炉利用燃气燃烧释放的热量来加热工件，通过控制燃气供应和空气供应来实现温度控制。该类炉型适用于中低温热处理工艺，如均质化退火、硬化等。其特点如下： 1. 可调温度范围广，适合中低温热处理； 2. 燃料种类多样，可以选用天然气、液化气等； 3. 加热速度相对较慢； 4. 加热均匀性一般，需进行较好的气氛控制； 5. 结构相对复杂，维护和操作要求高。 四、电磁加热气氛热处理炉 电磁加热气氛热处理炉利用电磁感应加热原理，通过在工件附近产生交变磁场来加热工件。该类炉型适用于小尺寸工件的加热和快速加热工艺。其特点如下： 1. 加热速度快，加热效率高； 2. 加热均匀性好，可以均匀加热工件表面和内部； 3. 温度可调范围较窄，适合小尺寸工件的加热； 4. 结构复杂，较难维护和操作； 5. 适用于特殊工艺，如感应淬火等。 总之，不同类型的可控气氛热处理炉各有特点和适用范围，在实际应用中需要根据工艺要求和材料特性选择合适的炉型。
热处理炉子的分类
热处理炉子的分类 热处理炉是一种利用热能对材料进行预热、加热、保温、冷却等热处理工艺的设备。 根据不同的热处理方式和工艺要求，热处理炉可以分为多种类型。 1.电阻炉 电阻炉是利用材料的电阻作为热源，通过通电使材料发热并加热达到所需温度的一种 炉子。电阻炉可以根据不同材料的类型进行不同的热处理，如退火、淬火、正火、回火等。电阻炉具有加热温度高、加热速度快等特点。 2.气体炉 气体炉是以燃气、液化石油气等为燃料的一种热处理炉子。气体炉具有加热速度快、 能耗低等优点，广泛应用于退火、正火、回火、淬火等热处理工艺中。 3.夹层炉 夹层炉是一种通常采用电阻加热的热处理设备，其结构分为内胆和外壳两层，内胆用 于放置待处理材料，而外壳则起到保温效果。夹层炉具有温度稳定性好、加热均匀等优点，适用于各种热处理工艺。 4.盐浴炉 盐浴炉利用盐浴作为加热介质，将待处理材料浸入盐浴中进行热处理。其具有加热速 度快、温度控制精度高等特点，适用于各种高温热处理工艺，如渗碳、氮化、硬化等。 5.真空炉 真空炉通过排除氧气等气体，创造真空环境进行热处理。真空炉具有加热速度快、温 度控制精度好、不污染材料表面等优点，主要用于高温热处理和精密热处理，如真空渗碳等。 6.氧气气氛炉 氧气气氛炉是利用含氧气体作为加热和保护介质的热处理炉。其具有温度控制精度高、处理效果好等优点，适用于非金属材料的退火、烧结、氧化等工艺。 7.流化床炉 流化床炉是一种利用流化床技术进行热处理的设备，通过在加热器内形成气体固体流 化状态，使待处理材料受到气体和固体的共同作用进行热处理。流化床炉具有加热速度快、均匀性好、低温下处理效果好等特点，适用于低温的各种热处理工艺。
热处理炉有效区间
热处理炉的有效区间是指炉内温度能够达到并保持热处理工艺要求的核心区域。热处理是金属材料常见的一种加工工艺，用于改善材料的组织和性能，例如提高耐磨性、耐腐蚀性和延展性等。热处理炉的合理使用对于保证热处理质量、降低能耗和减少环境污染具有重要意义。 首先，热处理炉的有效区间需要合理设计炉膛结构。炉膛的尺寸、形状和材质等因素都会影响热量的传递和温度的分布。为了确保热处理工艺要求的温度能够在炉内均匀分布，需要合理设计炉膛结构，如采用导热性能良好的材料制作炉壁，根据材料性质选择合适的炉膛形状和尺寸等。此外，炉膛内应设置适当的隔热材料，以减少热损失并提高热效率。 其次，热处理炉的有效区间需要合理控制加热温度和时间。加热温度和时间直接影响金属材料的组织和性能。为了确保金属材料在热处理过程中达到所需的温度和保持足够的时间，需要采用先进的测温设备和控制系统，如红外测温仪、热电偶和计算机控制系统等。这些设备能够实时监测炉内温度并调整加热参数，以确保温度在有效区间内波动较小。 此外，热处理炉的有效区间还需要考虑冷却速度和气氛环境等因素。冷却速度和气氛环境对金属材料的组织和性能具有重要影响。为了确保金属材料在冷却过程中达到所需的硬度、韧性和耐磨性等性能，需要采用合适的冷却方式和气氛环境，如采用快速冷却设备、水冷和保护性气氛等。同时，在热处理过程中需要严格控制冷却速度和气氛环境的质量，以避免出现材料损伤或影响热处理效果。 综上所述，热处理炉的有效区间是实现优质热处理工艺的关键因素之一。为了确保热处理质量、降低能耗和减少环境污染，需要合理设计炉膛结构、控制加热温度和时间、考虑冷却速度和气氛环境等因素。此外，还需要不断优化热处理工艺参数和设备性能，提高热处理效率和产品质量。 未来，随着科技的不断进步和环保要求的日益提高，智能化、绿色化、高效化的热处理炉将成为发展趋势。例如，智能化的控制系统可以实时监测和分析热处理过程，提高产品质量和生产效率；绿色化的生产方式可以减少环境污染和能源消耗；高效化的炉子可以降低能耗并提高热处理效果。因此，积极探索和发展新型热处理技术和设备，对于推动金属材料加工行业的发展具有重要意义。
热处理炉课程方案设计书
热处理电阻炉设计 一、 设计任务（见教材80页） 二、 炉型选择 根据设计任务给出的生产特点，选用中温（650~1000℃）箱式热处理电阻炉，炉膛不通保护气氛，为空气介质。 三、 确定炉膛尺寸 1. 理论确定炉膛尺寸 （1） 确定炉底总面积 炉底总面积的确定方法有两种：实际排料法和加热能力指标法。本设计用加热能力指标法来确定炉底面积。已知炉子生产率h kg P 60=，按教材表5-1选择适用于淬火、正火的一般箱式炉，其单位炉底面积生产率)(12020h m kg p ⋅=。因此，炉子的炉底有效面积（可以摆放工件的面积）1F 可按下式计算： 2015.0120 60m p P F === 通常炉底有效面积和炉底总面积之比值在0.75～0.85之间选择。炉子小取小值；炉子大取大值。本设计取中值0.8，则炉底总面积F 为， 21625.080 .05.080.0m F F === （2） 确定炉膛的长度和宽度 炉底长度和宽度之比 B L 在3/2～2之间选择。考虑到炉子使用时装、出料的方便，本设计取2=B L ，则炉子炉底长度和宽度分别为: m L B m F L 559.02 118.12;118.15.0625.05.0====== （3） 确定炉膛高度
炉膛高度和宽度之比 B H 在0.5～0.9之间选择，大炉子取小值，小炉子取大值。本设计取中值0.7，则炉膛高度为： m B H 391.0559.07.07.0=⨯== 2. 实际确定炉膛尺寸 为方便砌筑炉子，需根据标准砖尺寸（230×113×65mm ），并考虑砌缝宽度（砌砖时两块砖之间的宽度，2mm ）、上、下砖体应互相错开以及在炉底方便布置电热元件等要求，进一步确定炉膛尺寸。依据理论计算的炉膛长度、宽度和高度，进一步确定炉膛尺寸如下： m mm L 16.111605)2230(==⨯+=； m mm B 539.053924031152572)238(3)2113(2)255(==⨯+⨯+⨯=⨯++⨯++⨯+= m mm H 402.04026)265(==⨯+= 注意：实际确定的炉膛尺寸和理论计算的炉膛尺寸不要差别太大。 3. 确定炉膛有效尺寸 为避免热处理工件与炉膛内壁、电热元件和放置电热元件的搁砖发生碰撞，应使工件与炉膛内壁保持一定的距离。工件应放置的炉膛的有效尺寸内。炉膛有效尺寸确定如下： mm L 950=效 mm B 450=效 mm H 350=效 四、 炉衬材料的选择及其厚度的确定 炉衬材料的选择及其厚度的计算应满足在稳定导热的条件下，炉壳温度小于60℃。由于炉子外壁和周围空气之间的传热有辐射和对流两种方式，因此辐射换热系数和对流换热系数之和统称为综合传热系数∑α。炉壳包括炉墙、炉顶和炉底。这三部分外壁对周围空气的综合传热系数不同（见教材附表2），所以三部分炉衬材料的选择及其厚度也不同，必须分别进行计算。 1. 炉墙炉衬材料的选择及其厚度的计算