熱處理爐

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熱處理爐是指供爐料熱處理加熱用的電爐或燃料爐。常用的熱處理爐有箱式電阻爐、井式電阻爐、氣體滲碳爐和鹽浴爐等。通常使用連續式爐，工件從加料門連續裝入，通過爐膛，從出料門連續卸出。一般常用的爐內傳送方式是，將工件載於耐熱鋼導軌上，以步進式移動梁或推杆移送。近年來， 逐漸採用耐熱鋼製輸送帶運料的方式。這樣一來，熱處理操作更加合理化，大大增加了熱處理過程自動化和無人管理的可能性。

目錄

發展趨勢

一、在工藝控制技術方面，包括： (1)開發適時過程控制技術，安裝在爐中和淬火槽中測量氣流、淬火烈度、碳、氮勢的靈巧傳感器。

(2)用多種傳感器和技術按AMS規範（Aerospace Material Specification）鑑別爐子的更優化系統。

(3)更好的設備故障診斷、預防、維護方法，如燒嘴裂紋預測，防止爐內氣氛惡化。

(4)建立標準/預見設備易變可行性的研究，例如不可能有兩台完全一樣的爐子。

(5)預測爐子幾何尺寸、風扇速度、裝爐量和裝爐形狀的模型。

二、在材料方面，包括：

(1)改進氧探頭的抗炭黑能力——開發能用於700℃以下的氧探頭。

(2)新的功能材料（如絕熱材料）和結構材料（如在高溫下工作的結構材料）。

(3)爐用經濟耐熱構件材料。

(4)提高爐子的耐熱構件合金性能，包括抗滲碳合金夾具、料盤的廉價塗層。

三、在硬件方面，包括：

(1)高效（大於80%）燃燒器。

(2)高流速換熱器，高轉速風扇，增加傳熱面積等提高爐料受熱條件的措施。

(3)減少散熱的築爐廉價絕熱材料。

(4)節能、無內氧化滲碳氣氛。

(5)單件流動和機加工同步熱處理設備。

四、在能源與環境方面，包括： (1)開發回收低級熱的經濟方法，廢熱的收集和利用，例如工業熱和煙道熱。

(2)高效熱傳導的加熱技術和設備，例如能提高傳熱速度的等離子加熱。

(3)高溫熱回收技術。

(4)進一步開發可提高熱效率的富氧燃燒技術，例如流體薄膜技術。

(5)收集熱處理設備能源利用底線數據，用於確立未來節能標準數字。

(6)控制加熱爐氣氛的方法。

(7)積累熱、電與熱處理協調的先進技術。

(8)開發高溫氣體循環系統，以改善加熱爐效率，例如衝擊加熱法。

五、在環境方面，包括減少CO、和的燃燒技術和後處理技術。

分類

由於熱處理工藝種類和熱處理工件形狀尺寸的多樣性，熱處理爐爐型和構造也呈現各式各樣，熱處理爐分類方法很多，不同分類方法代表它不同的特徵： (1)按照機械化方式分：輥底式爐、步進式爐、台車式爐、外部機械化室式爐、鏈式爐、轉底式爐、振底式爐、罩式爐等；

(2)按照最高溫度分：爐溫大於1000℃為高溫熱處理爐；650～1000℃為中溫熱處理爐；650℃以下為低溫熱處理爐；

(3)按照主要熱處理工藝種類分：固溶、淬火、正火、回火、退火和滲碳等化學熱處理爐；

(4)按照生產作業方式分：周期式和連續式熱處理爐；

(5)按照加熱方式分：分為直接加熱方式，如明火爐等；間接加熱方式，如輻射管爐、馬弗爐等；

(6)按照加熱熱源分：有以燃料燃燒為熱源的燃煤爐、燃油爐和燃氣爐；此外還有以電能為熱源的電阻爐、電極爐、感應加熱爐等；

(7)按爐內加熱介質分：以氣體為加熱介質的，如空氣、煙氣、控制氣氛、真空等；以液體為加熱介質的，如熔鹽、熔鉛等；以固體為加熱介質的，如流動粒子爐等。

常用類型

常用的熱處理爐有箱式電阻爐、井式電阻爐、氣體滲碳爐和鹽浴爐等。 (1)箱式電阻爐。其工作原理是利用電流通過布置在爐膛內的電熱元件發熱，通過電流和輻射對零件進行加熱。它是熱處理車間應用很廣泛的加熱設備。適用於鋼鐵材料和非鋼鐵材料（有色金屬）的退火、正火、淬火、回火及固體滲碳等的加熱。具有操作簡便、控溫準確、可通入保護性氣體防止零件加熱時氧化、勞動條件好等優點。

(2)井式電阻爐。井式電阻爐的工作原理與箱式電阻爐相同，其爐口向上，形如井狀而得名。常用的有中溫井式爐、低溫井式爐和氣體滲碳爐三種。井式電阻爐採用吊車起吊零件，能減輕勞動強度，故應用較廣。 中溫井式爐主要應用干長形零件的淬火、退火和正火等熱處理，其最高工作溫度為950℃。井式爐與箱式爐相比，井式爐熱量傳遞較好，爐頂可裝風扇，使溫度分布較均勻，細長零件垂直放置可克服零件水平放置時因自重引起的彎曲變形。

(3)鹽浴爐。鹽浴爐是利用熔鹽作為加熱介質的爐型。鹽浴爐結構簡單，製造方便，費用低，加熱質量好，加熱速度快，因而應用較廣。但往鹽浴爐加熱時，存在着零件的扎綁、夾持等工序，操作複雜，勞動強度大，工作條件差，同時存在着啟動時升溫時間長等缺點。因此，鹽浴爐常用於中、小型且表面質量要求高的零件。

特點

熱處理爐具有以下特點： (1)熱處理爐的溫度範圍大。主要目的是得到塑性好的奧氏體鋼，其溫度範圍為900～1200℃；熱處理由於工藝要求不同，溫度高的可達1300℃，低的只有100℃左右。溫度相差如此之大，其爐子結構也有很大不同。爐溫高於650℃的叫高溫熱處理爐，熱量的傳遞以輻射方式為主，對流為輔；爐溫低於650℃的叫低溫熱處理爐，熱量的傳遞主要依靠對流方式。熱處理要求爐膛溫度均勻，避免局部溫度過高，所以熱處理爐的爐膛與燃燒室有時是分開的。

(2)熱處理爐的爐溫控制比較嚴格。壓力加工前的加熱，金屬溫度波動一二十度，一般對質量沒有多大影響。但熱處理爐能否保證熱處理工藝所要求的溫度，對產品質量有很大影響，一般上下不超過3~10℃。被加熱物斷面上的溫度分布應儘可能地均勻，溫差不得超過5～15℃。就控制爐溫而言，電爐比較優越。為了達到準確控制溫度的目的，最好採用均勻地布置功率小的無焰燒嘴、平焰燒嘴的辦法，這樣便於分段控制，燒嘴太少，過於集中，容易出現局部過熱。同時，燒嘴或電熱體的布置及爐子結構應有利於爐氣的循環，使爐內溫度趨於均勻，為此目的在爐內可採用風扇。

(3)熱處理爐應儘量減少金屬的氧化與脫碳。對鋼材的熱處理，不允許有表面的氧化與脫碳，應保持表面的光潔。熱處理爐往往需要密封，以便控制爐氣成分，有時還要保持爐膛內某種特定的氣氛。例如冷加工鋼材的光亮退火，多半在保護氣體介質或在真空中進行，所以馬弗罩和輻射管在熱處理爐上應用很多。當工件或鋼材進行化學熱處理時，如滲碳、滲氮、氰化等，都要保持在一定成分的活性介質中加熱，須用馬弗爐或浴爐。

(4)熱處理爐的生產率及熱效率低。熱處理時，為了使金屬斷面上溫度均勻，使結晶組織轉變得完全，需要使金屬在爐內停留較長的時間，不論是哪一種熱處理，材料在爐內都有一個或幾個均熱或保溫階段，冷卻過程也往往在爐內進行。有些品種的熱處理，甚至要進行多次加熱、保溫和冷卻。許多熱處理爐是周期性作業的。由於以上緣故，熱處理爐的生產率和熱效率比軋鍛加熱用爐低得多。

安全操作

熱處理爐操作不當，各種安全事故極易發生，諸如觸電、燙傷、燒傷等等。燃氣和可控氣氛又都是易燃易爆氣體，若使用不當，更會發生中毒和爆炸事故。所以，必須嚴格遵照各種安全規程來操作和使用熱處理爐，以防止人身和設備事故的發生。熱處理爐的安全操作包括如下內容： 1)烘爐操作。烘爐是避免熱處理爐在使用過程中產生砌體開裂和剝落現象，確保其使用壽命的關鍵措施之一，必須按照預先制定的烘爐工藝曲線進行，以排除砌體中的水分，使磚的轉化完全。

2)開爐和停爐操作。操作得當，完全可以確保不發生人身和設備事故，為此，必須嚴格遵照熱處理爐的操作規程，合理使用設備，做好開爐和停爐前的準備、使工藝操作按部就班地進行。

3)熱工調節操作。在爐子的運行過程中，要密切觀察爐子燃料燃燒或電能利用情況，及時調節好供熱、爐溫、爐壓等熱工參數，確保證設備正常運轉。

4)日常維護。是熱處理爐在使用過程中，為保持其完好狀態或維持其工作能力而進行的維護檢查作業，如設備點檢、定期檢查、設備潤滑以及維護保養等。