可控气氛热处理炉及其进展
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广泛应用于金属加工行业的设备，它能够在特定的气氛条件下对金属工件进行热处理。
这种炉子具有多种不同的分类和特点。
以下是对可控气氛热处理炉的分类和特点的详细介绍。
一、分类1. 气氛控制方式分类（1）气氛控制方式分为氧化性气氛热处理炉和还原性气氛热处理炉两种。
氧化性气氛热处理炉主要用于表面处理工艺，如碳化、氮化等。
其主要特点是在炉内通入氧化性气体，如氧气、二氧化碳等，以实现对金属工件表面的氧化反应。
这种炉子适用于提高工件表面强度和硬度等特性。
还原性气氛热处理炉主要用于去除金属工件表面的氧化物，并降低工件中的氧含量。
其主要特点是在炉内通入还原性气体，如氨气、氢气等，以实现对金属工件表面的还原反应。
这种炉子适用于净化金属表面和提高金属材料的纯度。
（2）还可以根据气氛控制的方式分为氧气控制热处理炉、氮气控制热处理炉、氢气控制热处理炉等。
氧气控制热处理炉主要通过控制炉内氧气的流量和浓度，来实现不同氧化反应的控制。
这种炉子适用于表面氧化处理和改变金属工件的表面化学性能。
氮气控制热处理炉主要通过控制炉内氮气的流量和浓度，来实现不同氮化反应的控制。
这种炉子适用于表面氮化处理和提高材料硬度。
氢气控制热处理炉主要通过控制炉内氢气的流量和浓度，来实现还原反应的控制。
这种炉子适用于表面还原处理和净化金属表面。
2. 加热方式分类（1）电阻加热热处理炉：主要通过电阻加热的方式来提供炉内的热源，通过控制电阻丝的加热功率和电流，来控制炉内温度的升降。
这种炉子具有加热速度快、温度均匀性好、控制精确等特点。
（2）燃气加热热处理炉：主要通过燃气燃烧产生的高温气体来提供炉内的热源，通过控制燃气的气流量和燃烧器的火焰强度，来控制炉内的温度。
这种炉子具有操作简便、适用范围广等特点。
3. 结构形式分类（1）箱式热处理炉：是一种常用的结构形式，工作室呈箱体形状，炉门位于炉的一侧或两侧，可以方便地进行工件的装卸。
第十章 可控气氛热处理炉分解
2、钢在CO2－CO气氛中的氧化—还原反应 1）反应方程式： 2）平衡常数
3）KP1与温度
4）反应方向判断 例如：在1000℃时， KP＝2.486，即 (CO)／(CO2)＝2.486；氧化还原处于平衡状态； KP<2.486，即 (CO)／(CO2)＜2.486； 为趋于平衡，反应向右进行，CO2使 Fe氧化生成FeO，CO2浓度降低，同时CO浓度增加，钢件氧化。 KP>2.486，即 (CO)／(CO2)>2.486；反应向左进行，发生还原作用，钢件衡曲线
3、钢在H2—CH4气氛中的脱碳增碳反应
在CO—CO2气氛中，碳势较低，生产上往往借助CO—CO2为载体， 添加适量的增碳剂CH4来增加碳势，或者气氛中原来就有H2—CH4 气氛存在。
钢在H2—CH4气氛中将发生如下脱碳增碳反应
4、碳势控制原理
在应用可控气氛的热处理炉内进行钢件的热处理时，要达 到无脱碳淬火、正火、退火以及渗碳、碳氮共渗等预期目的， 需要精确控制炉气碳势，实际上就是在工艺要求温度下把炉气 成分调到与某种钢的碳含量相平衡，或工件表面含碳量达到工 艺要求。
二、钢在炉气中的脱碳增碳反应
1、钢在CO－CO2气氛中的脱碳增碳反应
aC ——碳在奥氏体中的有效浓度，又称奥氏体中碳的活度。
例如：含碳0.8％的钢在1000℃时，由于分子间作用力的影响， 只起到为0.45％的作用，故称此值为有效浓度。
2、气氛中的碳势
碳势：指一定成分的气氛，在一定温度下，气氛与钢
1）反应方程式
2）平衡常数
PO2为化学平衡系中氧的分压，即金属氧化物的分解压。各 种氧化物的分解压是不相同的，随温度的升高而急剧增大，氧 化物处于不稳定状态。
3）氧势
连续作业式可控气氛炉的发展
连续作业式可控气氛炉的发展连续式热处理炉是近年来发展最快，使用日益增多的一类热处理设备，尤其是连续作业式可控气氛炉。
其中，在生产上使用最多的是连续式气体渗碳炉。
近10 年来，围绕提高产品质量和生产率，降低处理成本、节能和少无公害，连续作业式可控气氛炉发生了根本性的变革，主要表现在以下几个方面。
1．应用新材料不断开发并应用优质的耐火材料、保温材料、炉内耐热材料、电热体材料等，使相应的附属装置及元器件更为先进。
2．改善结构在炉体结构、砌体结构、密封结构等方面有重大改进，如砖和纤维组合的层状绝热结构、高密度耐火纤维真空成形结构等，在炉体外形上为减少散热，炉壳由方形截面改为圆形截面等。
3．采用氮基气氛大量采用富有且价廉的氮基气氛，代替吸热式气氛，采用炉顶配置气体发生装置，发生气体直接送入炉内（不经冷却）的方式或直生式。
4．测控技术先进采用先进可靠的传感器、仪表和控制技术。
氧探头高精度自动控制方式日益普及，计算机控制技术不断发展和应用。
5．重视辅助设备改进配置预加热脱脂炉代替传统的三氯乙烯清洗方式，注意回收排气，作为辅助热源加以利用或送回气体发生装置内，经过成分调整再作炉内气氛使用等。
6．自动化程度不断提高以及柔性生产线得到发展今后，连续作业式可控气氛炉的发展，要在保证热处理零件高质量的前提下，立足于高性能、节能和降低成本，向更高生产率发展，不断改造并完善连续式热处理炉的结构．采用优质炉用材料，合理减轻构件重量，发挥余热，利用潜力，发展节能炉种，采用先进的测控技术，如各加热区巡回控制、电脑控制、PID 调节火焰检测装置、淬火油含水量报警器等，使热处理过程高度自动化、智能化、普及氧探头和微处理机的联合应用等。
可控气氛热处理炉
第十章 可控气氛热处理炉
§10－1 §10－2 §10－3 §10－4
可控气氛加热的基本原理 可控气氛的制备 可控气氛的碳势与氧势控制 可控气氛热处理炉的结构及发展
1.5
§10－1 可控气氛加热的基本原理
一、钢在炉内气氛中的氧化－还原 1、钢在CO2－CO气氛中的氧化－还原反应（可逆的） 反应平衡时：平衡常数
CO H 2O
K2
PCO PH2O
P P CO2
H2
ac
K2 PH2 PCO PH2O K1
通过H2O%（PH2O）来控制Cp
1.24
§10－3 可控气氛的碳势与氧势控制
2、碳势的控制方法 红外分析仪法：基于各种气体对红外线的不同吸
收效应而测定气体成分，常用来测定和控制可控气氛 中的CO2含量，来控制碳势。
一、吸热式气氛 1、制备原理
吸热型气氛是原料气（天然气、丙烷、液化石油气等）与 少于或等于理论空气需要量一半的空气不完全燃烧的产物（H2、 CO和N2）。
1.14
2、制备流程
1.15
§10－2 可控气氛的制备
二、放热式气氛 1、制备原理 放热型气氛是原料气（液化石油气、煤气或其他
气体燃料）与较多的空气(n=0.5-0.95)的不完全燃烧 产物，所产生的热量足以维持反应进行。放热型气氛 的成分主要是N2、CO、CO2、H2和H2O。
1.17
2、制备流程
1.18
§10－2 可控气氛的制备
三、氨分解气氛 特点：不含CO和CO2，不可能有渗碳和氧化
倾向。因而常用作不锈钢和高铬钢的保护气氛。 1、制备原理
2NH3 4Fe、Ni 3H2 N2 Q
1.19
什么是可控气氛炉
什么是可控气氛炉?为了防止加热工件在自然气氛的热处理炉中被氧化、脱碳和烧损，将一定的可控气氛通入炉膛内，使加热工件表面的成分不改变或者朝着期望的方向变化(如实现化学热处理)，这种通了可控气氛的热处理炉简称可控气氛炉。
可控气氛的种类很多，按其制备方法，大致分为四大类：(1)原料气制备的可控气氛。
1.吸热式气氛。
采用液化石油气或天燃气等原料气，与空气按原子碳、氧为混合，送入装：育催化剂的，由外部供热的反应罐反应所制得的气氛，以丙烷为例：吸热式气氛的成分与原料气种类有关，大致为：20％～24％CO，30％～41％H2，这种气氛主要用于气体渗碳、气体软氮化和碳氮共渗，也可用于一些钢种的保护加热。
2.放热式气氛。
原料气与空气在燃烧空气系数小于1的条件下进行不完全燃烧，其燃烧产：物经冷却除水后制得的，当空气量较小，制得气氛中还原性组分CO、H2含量较高(各约占6％一14％)的，称为浓型放热式气氛；而当空气较多，所得气氛中C02含量就较高(10％一12％)，这是淡型放热式气氛。
浓型放热式气氛主要用于毛坯料和一般工件的保护加热，淡型放热式气氛主要用于铜及铜合金(不含锌)的光亮热处理。
3.净化放热式气氛。
将放热式气氛经沸石分子筛净化，除去C02和H20而制得，广泛用于各类钢制工件的保护加热。
4.氨分解气和氨燃烧气。
将氨气通入有催化剂的反应罐内，在一定温度下分解所制得的虐气氛叫氨分解气。
如将氨气与空气混合燃烧，经冷却干燥除水所制得的气叫氨燃烧气氛。
这两种气氛主要成分是N2和H2，不含碳，因此特别适合低碳不锈钢、镍铬合金、硅钢片等的光亮热处理。
(2)分离空气制取氮基气氛。
氮气是一种资源丰富，对环境污染小的气氛，因此，氮基气氛热处理得到很大发展。
通常，氮气是靠空气分离技术从空气中分离出来的。
近年来已获应用的该技术主要有：1.深冷空分法。
将空气液化，利用氮、氧沸点不同，分馏出氮的一种方法，经改进后的制氮机可使其纯度达99．9％以上。
可控气氛热处理炉设备概述
可控气氛热处理炉设备概述可控气氛热处理炉是一种专门用于金属热处理加工的设备，可以通过控制内部气氛和温度来实现对金属材料的加热、保温、淬火等工艺过程的控制和调节。
该设备广泛应用于航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备等领域，是实现金属材料热处理工艺的重要设备之一。
可控气氛热处理炉通常由加热炉体、保温隔热层、控制系统、气体调节系统等部分组成。
加热炉体采用耐高温材料制成，能够承受高温条件下的工作环境。
保温隔热层则能有效减少能量的损失，提高能源利用率。
控制系统可以精确控制炉内的温度、气氛成分等参数，实现对热处理过程的精确控制。
气体调节系统则用于控制炉内的气氛成分和压力，保证热处理过程中的气氛质量和稳定性。
可控气氛热处理炉设备具有温度均匀、加热速度快、气氛调节精确、操作简便等特点。
通过调节气氛成分和温度，可以实现对金属材料的不同热处理工艺，如退火、正火、淬火等。
同时，该设备还能够提高金属材料的硬度、耐磨性、抗腐蚀性和强度等性能，提高材料的使用寿命和性能。
总之，可控气氛热处理炉设备是一种非常重要的金属加工设备，能够实现对金属材料的精确热处理，提高材料的性能和使用寿命，为各行业的生产制造提供了重要的支持。
随着科技的不断发展，该设备的技术和性能也在不断提升，将为金属材料的热处理加工提供更加高效、精确和可靠的解决方案。
可控气氛热处理炉设备在金属加工行业具有着不可替代的重要作用。
在航空航天、汽车制造、机械加工、电子设备等领域，需要对金属材料进行热处理，以提高其机械性能、耐磨性、耐腐蚀性等特性，从而满足不同工业领域对材料性能的要求。
可控气氛热处理炉设备能够通过精确控制炉内的气氛和温度，实现对金属材料的各种热处理工艺，如退火、正火、淬火等，为工业生产提供了重要的支持。
首先，可控气氛热处理炉设备的温度均匀性是其优势之一。
通过合理设计和控制加热元件布局以及加热工艺参数，可控气氛热处理炉能够实现炉膛内温度的均匀分布，保证金属材料在整个热处理过程中受热均匀，避免因温度不均匀而导致的变形、龟裂等缺陷。
密封箱式可控气氛炉的发展
密封箱式可控气氛炉的发展
这种炉型由于在可控气氛中加热、渗碳，并在同一装置中淬火，既保证了产品质量，又改善了劳动条件，减少了污染，可实现机械化和自动化，又便于组成生产流水线。
因此成为现代热处理炉的基本炉型和未来的发展方向。
1．密封箱式可控气氛炉结构的发展
近年来．各国相继在原有结构的基础上。
根据需要开发了许多新的结构形式。
1)单推拉料式炉，这种炉子由冷却室或缓冷室和加热室组成。
工件装出料的顺序是：工件先装入冷却室再推人加热室中加热。
加热后再拉到冷却室中冷却，最后由装料端出料。
这种炉型装、出料在炉子同一端，适合于周期作业。
2)双推拉料式炉，炉子工件的装、出料顺序及构造与单推拉料式相同。
不同的是在装、出料时，前推后拉或前拉后推机构同时工作，动作可靠，其缺点是密封性难以保证。
3)单向直通式炉，炉子由加热室和冷却室组成，但进、出料分别在两端进行。
工件装人加热室后，向前推入冷却室冷却，而后再向前推出炉外。
虽然这种炉子有利于组成流水式生产，但炉子密封较困难。
4)带前室的单向直通式炉，炉子由装料前室、加热室和冷却室组成。
有利于控制加热室的气氛和温度，便于连续生产。
5)双室直通式炉，炉子由两个加热室和一个冷却室组成。
可提高炉子生产量和冷却室的利用率，使生产连续化。
控制气氛炉的发展历史
控制气氛炉的发展历史控制气氛热处理是30年代由美国首创，70年代已属于成熟的无氧化无脱碳热处理技术。
近年来，控制气氛热处理设备的设计和制造有很大发展，从而加速了控制气氛热处理的应用。
目前，美国的汽车、拖拉机和轴承行业的热处理几乎完全采用控制气氛设备。
日本从50年代超引进美国成套控制气氛热处理设备，经过十几年的仿制、提高和发展，改变了热处理落后面貌。
苏联60年代初成立了全苏电热设备研究所，1964-1967三年阀控制气氛炉占电炉产量的比重从39％上升到60％，发生装置的生产1972年较1962年增长了四倍。
近年来，发生装置在容量．催化剂、辅助设备设计等方面都有改进，主要是提高产量和质量，简化操作，便于维修，延长寿命。
1972年美国的发展动向是用一台发生器供几台热处理炉，从而降低成本。
大型热处理车间或热处理炉分设在不同工段的情况下，采用集中供气方式具有更大的技术和经济优越性，可做到更精确地控制炉气的碳势，节约投资和操作费用，保证安全技术要求。
国外设计的放热型发生器，体积外形十分紧凑，不用埋入地下。
配备有可靠的灭火装置和自动按钮启动装置，能在1分钟内从冷装启动进入热态工作，新设计的放热型发生器普遍采用分子筛，自动化程度高。
吸热型发生器的反应罐，国外用高质量低合金钢离心浇铸成。
Kasenit公司的发生器采用陶瓷纤维作加热室炉衬，点火容易，升温快，省燃料。
近年来由于缺镍，研究了一种含镍低、并加入微量促进剂的新催化剂-SCGN，它可提高二次反应速度，从而减少炭黑的产生，获得成分更稳定、硫氢化合物残余量低的吸热型气氛，这种催化荆由于不需要经常烧炭黑，提高了使用寿命。
近年来，国外还不断研究和发展各种新的发生装置，总的趋向是：简单化、小型化、多用途和高质量。
1968年西德研制出一种体积小的丙烷燃烧罐，可直接安在热处理炉内。
燃烧用空气经予热后通入罐中，反应罐置于炉子底部，因此反应温度即等于炉子工作温度，这样产生的气体不必象吸热型发生器那样经冷却就可使用。
2023年热处理炉总结范文
2023年热处理炉总结范文一、引言在2023年，热处理炉在工业生产中扮演着重要的角色，它被广泛应用于各个行业，如钢铁、汽车、电子等。
本文将对2023年热处理炉的发展和应用进行总结，以期提供对未来热处理炉的发展趋势和优化方向的参考。
二、发展情况2023年的热处理炉在技术上取得了许多进展。
首先，在炉体结构方面，采用了更加先进的材料和制造工艺，提高了炉体的耐高温、耐腐蚀性能，延长了炉体的使用寿命。
其次，在加热方式上，逐渐普及采用高效节能的电加热方式，减少了燃料的消耗，降低了能源消耗和环境污染。
同时，随着智能控制技术的发展，热处理炉实现了自动化、智能化控制，提高了生产效率和热处理质量。
三、应用领域2023年的热处理炉广泛应用于各个行业。
首先，在钢铁行业，热处理炉用于对钢材进行淬火、回火等处理，提高了钢材的硬度、韧性和耐磨性，满足了高强度、高耐用性的钢材需求。
其次，在汽车行业，热处理炉用于对汽车零部件进行热处理，提高了零部件的强度和寿命，保证了汽车的安全性和可靠性。
此外，在电子行业，热处理炉用于对电子元器件进行退火处理，提高了元器件的稳定性和可靠性。
四、优化方向尽管2023年的热处理炉取得了许多进展，但仍然存在一些问题需要解决。
首先，炉体的耐用性和能源消耗仍然需要进一步改善。
针对这个问题，可以研发更加先进的炉体材料和制造工艺，提高炉体的耐用性和热效率。
其次，热处理炉的自动化和智能化水平还有提升空间。
可以开发更加先进的控制系统和传感器，实现热处理过程的精确控制和智能化管理。
另外，热处理炉的环境污染问题也亟待解决。
可以研发更加环保的燃料和废气处理技术，减少热处理过程对环境的影响。
五、结论总之，2023年的热处理炉在技术发展和应用领域都取得了一定的进展。
然而，仍然需要进一步优化改进热处理炉的性能，并解决存在的一些问题。
未来，可以继续研发新材料和技术，推动热处理炉的创新，提高热处理炉的效率和环保性能，为各个行业的发展做出更大的贡献。
第十章 可控气氛热处理炉
§１０－2 可控气氛的控制方法
一、气氛的选择与搭配
实现可控气氛热处理，除必要的热处理炉外，选择合理的可 控气氛及其控制是十分重要的。 针对具体工艺科学地设计和选用适当的炉用气氛通常的出发 点： 加速工艺过程 提高产品质量
1、气氛的选择
热处理气氛已有很多，选择时应考虑： 1）选择能加速化学热处理过程的气氛 渗碳过程中，碳的传递系数随 CO ％×H2 ％的含量而增大， 因此，适宜的渗碳气氛要求含有足够数量的 CO和H2，能满足该 要求的渗碳气氛常用的有吸热式气氛、甲醇裂化气、煤油和空 气等。
可控气氛主要由CO、H2、N2和少量的CO2，H20和CH4、CnHm 等气体组成。其中， CO、H2、 CH4、CnHm属还原形气体；CO2， H20属氧化性气体，会引起钢的脱碳；N2属中性气体。 体系中氧化性气体与还原性气体、增碳性气体与脱碳性气 体组分间的数量关系，即CO/ CO2、 H2/ H20、CH4/ H2、（CO） ×（H2）/ H20等，决定了体系中反应进行的方向。 碳势控制，也就是控制这些炉气组分间的相对量。
Fe氧化生成FeO，CO2浓度降低，同时CO浓度增加，钢件氧化。 KP>2.486，即 (CO)／(CO2)>2.486 ；反应向左进行，发生还原作用，钢件不氧 化。
结论：钢在CO2－CO气氛中是否发生氧化，取决于(CO)／(CO2) 的比值，即CO和CO2的相对量，并不是绝对含量。
3、钢在H2－H2O气氛中的氧化—还原反应
2）选择资源丰富和少无公害的气氛
能满足这一要求的最佳气氛就是氮气。
注意，纯氮是惰性气体，主要应用于密封性很好的炉子或应用于低温保护或 工件允许形成很薄的氧化膜，而该膜能起保护自身作用的工艺，如铝的退火。 氮气常应用于使炉子维持正压，以防炉外空气侵入。 事实上，高纯氮难以获取，成本很高，工业用氮又含有0.5～5％O2，，会使 加热工件氧化，所以一般不能单独用于热处理保护，而且，对从炉缝等处侵 入的空气没有反应消除的能力，因此，通常的做法是：根据处理工件的要求 和工艺参数，在炉气中添加某些还原性气体组成氮基气氛。
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可控气氛热处理炉及其进展
采用可控气氛热处理，可以实现少、无氧化和无增、脱碳加热，使工件表面光洁，无化学成分变化，同时，能控制各种化学热处理的工件表面成分和质量。
因此，近年来有大的进展，发展前景广阔。
可控气氛热处理炉的进展主要表现在气氛制取、炉子和相应设备研制以及气氛检测和控制等三千方面。
可控气氛炉的类型和特点:
一、可控气氛炉和类型可控气氛炉的分类，与普通热处理炉一样，可分为周期式和连续式两大类。
其中，又分别有相应的炉型，如箱式、井式、自动机组等，兹不赘述。
二、可控气氛炉的特点可控气氛炉的炉体结构和一般的热处理炉大体相近，其设计和计算方法也相似，但是，由于炉内要通入可控气氛，因此，就整体设备而言，可控气氛热处理炉还应设置相应的气氛发生装置、管路系统、滴注系统等附加装置。
此外，与普通热处理炉相比，在炉体结构等方面，可控气氛热处理炉还有以下特点。
1，密封性好
为了保证炉内气氛的成分和压力，防止炉内气氛外溢和炉外气氛侵入，可控气氛热处理炉的密封性要很好。
通常，十分注意炉壳焊缝，炉体孔洞部位的密封，进出料炉门口的密封以及对炉子各种管路系统上的接头、阀门、压力流量检测仪表、安全装置的定期气密性检查等。
2．考虑气氛均匀流动
在设计时，对进气口和排气口的位置、装料间隙、风扇设置以及强制
气氛按一定的流向流动等方面，有充分的考虑。
’ 3，采用抗渗碳砖
可控气氛常会与炉衬材料中的Fe203产生作用，生成铁及Fe3C而沉积于砖体内，破坏其组织结构及颗粒间的牢固结合，使砖体疏松、砖体内沉积的碳黑使体积胀大，从而导致砖体碎裂和脱落。
此外，由于C02和H2O的增加，露点上升，破坏气氛的稳定，故而，可控气氛热处理炉内多采用Fe2O3<1％的抗渗碳砖。
4．采用适宜的加热元件
为防止炉内气氛对加热元件的作用，以及出现碳黑沉积造成短路等，可控气氛热处理炉的加热元件宜采用板状的抗渗碳电热元件(低电压大电流供电)，或者设法隔离气氛，采用辐射管加热元件等。
5．设有安全防爆装置
可控气氛热处理炉通常在炉上或前、后室顶部设有防爆孔，此外，还有安全装置，如在管路上设单向阀、截止阀、火焰逆止阀、压力测定器以及安全警报器等。
6．通风机和供气排气装置的设置
炉内设置通风机的目的是使气氛和温度均匀。
风机应采取水冷和密封装置。
对于较小的箱式炉，可在炉顶部装一台轴心式通风机，无需设导流装置。
风机装于炉膛中心稍靠后墙处，叶轮尽量距工件近些。
对气氛进气口、各种排气孔位置、排气管最后出口的开设都有恰当考虑。
一般，在需排气的调压的地方均设有水封装置。
7．设置前室和后室、淬火槽与炉体密封
从发展趋势来看，可控气氛热处理炉不仅要设置前室和后室，还应进行真空密封设计，在前后室进出料后抽粗真空，再充保护气，这可大大减少气氛消耗。
感谢您的阅读，祝您生活愉快。