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发表于 2015-5-7 11:28:46
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可实现乙炔低压碳氮共渗,不论从质量、环保和经济来看,乙炔低压真空渗碳是能整合进入生产线的符合未来要求的表面改性技术(下文还有论述)。以氮碳共渗、硫氮碳共渗和氧氮共渗代替渗碳和碳氮共渗可把工艺温度从850~930℃降到550~580℃,代替一般气体渗氮可把工艺时间从30~70h减少到1.5~3h。另外钢件锻后热处理,应用非调质钢取代昂贵耗能的淬火+高温回火工艺都可达节能目的。
有报导,我国每吨钢材的耗电在500~1000kWh,比美、欧和日本高2~3倍,从上面分析,开发节约能源的设备和工艺潜力很大,前景乐观,但一定要付诸努力。
2.2 热处理设备现状和差距
我国的热处理炉以电炉为主(占90%以上),但存在能耗高、热效率低和性能差的弊病。很多生产厂目前使用的热处理设备还是上世纪六七十年代制造的,未完全摆脱五十年代仿苏产品的状态。热处理设备70%在空气中进行加热,可控气氛加热和真空加热只占5%左右。按1985年全国热处理电阻炉数量及构成表,一般箱式炉、盐浴炉和井式炉(包括井式渗碳炉)占的比例分别为35.56%,21.31%和21.30%。另外,按上海市热处理行业最近的设备统计,一般箱式炉、盐浴炉和井式炉占的比例分别为40%,5.55%和29.11%。相比较可见,在我国的主要热处理设备中,20多年来,一般箱式炉和井式炉比重相差不大,(盐浴炉由于近年来BaCl2的禁用而大比例缩减)。设备的陈旧可见一斑。此外,上海真空炉、可控气氛炉的比例提高至3.67%和8 %,合计为11.67%(高于全国水平),虽比1985年的1.68%提高了近10倍,但还远远适应不了热处理工业中四种工艺的要求比例:渗碳/碳氮共渗占20%;中性气氛中淬火占20%;在真空中淬火占15%;退火/去应力占10%,其它如感应热处理、渗氮、钎焊、盐浴热处理和有色合金热处理约占35%(美国)。
3.1.目前主要热处理先进技术与装备
近25年来,热处理先进新技术大量涌现。主要的表现为:
⑴ 低压渗碳,可控渗氮,表面改性等新技术不断涌现;
⑵ 真空热处理和高压气淬应用日益扩大,清洁生产发展大大改善环境;
⑶ 能热处理和绿色热处理技术获得发展;
⑷ 处理产品质量、精确生产愈益严格;
⑸ 视可持续发展,环保和治理;
⑹ 算机应用和控制技术进步;
⑺ 热处理作业的自动化水平不断提高。
3.1.1 北京华翔电炉技术有限公司设计真空渗碳炉主要有;双室高压气淬真空渗碳炉,双室油淬加压气淬真空渗碳炉,单室高压气淬真空渗碳炉(上下交替气冷),单室高压气淬真空渗碳炉(360度气冷)。
双室高压气淬真空渗碳炉,由于加热室气密门与传送室分隔,故加热室始终处在热态,因此冷工件进入热室时的升温速率相比较高,而传统的单室渗碳气淬炉需要从室温开始加热,因此节省了加热时间,提高生产效率。
单室高压气淬真空渗碳炉,由于其结构特点决定,在每次进料和出料时必须打开炉门,使整个热区暴露在大气中,由于热区中的部件多数为石墨材料,具有很高的吸气率,所以每次上料之后,在加热和抽空过程中,工作真空度的建立需要相对长的时间,另外,由于在低温状态下进行真空加热,其热传导主要靠对流传递,因此单室真空炉,必须装有低温对流加热风扇并向炉内充氮气,以提高低温段的加热速度,这样即使结构复杂化,也增加了生产成本。
双室油淬加压气淬真空渗碳炉;热区一直保持在真空和高温状态,在冷工件进入热室时,炉温基本降到750摄氏度,在此温度下进行真空加热,热量的传递,主要靠辐射传热,因此双室炉不需要安装低温对流加热装置即可达到快速加热,基于上述原因,双室真空炉相对单室真空炉有更快的加热速度和更高的生产效率这是因为低压真空渗碳的气氛非常简单,
华翔真空研制的低压真空渗碳,可以大幅度降低生产成本和大幅度提高设备利用率。这是因为低压真空渗碳的气氛非常简单,强渗期仅需乙炔或丙烷,扩散期仅需氮气,且压力非常低,因此使用气氛的成本显著降低。另外,由于低压渗碳设备和工艺的特点,可进行高温渗碳,所以适当提高渗碳温度,可以大大缩短渗碳时间。
3.1.2,由于低压真空渗碳的控制系统能够对渗碳工艺进行精确控制,因此所处理工件有良好重复性,且工件变形小,表面光亮,无需渗碳后再进行机械加工。
3.1.3,低压真空渗碳技术有更大的灵活性,其设备可以作为独立设备,也可以与冷加工连成一条生产线。设备本身既可以是周期式的,适合小批量,多品种的生产情况。也可以是连续式的 ,有多个加热渗碳室,气淬室油淬室,进出料室,真空系统,工件自动运输系统等组成,适合大批量生产情况。另外开炉,停炉非常简单,每炉开炉只需半小时即可进入工作状态。
3.1.4,低压真空渗碳采用冷壁真空技术,无点火装置,无失火危险,无污染,洁净,安全,设备操作简单,维修容易。
乙炔真空渗碳的主要优点:⑴碳的传递速率高;⑵处理周期缩短;⑶不产生积碳和焦油,减少炉子维护;⑷实现均匀渗碳和高品质渗碳;⑸炉子可以密装工件,提高生产率;⑹克服工件内氧化弊病(可控气氛炉中难以克服);⑺气淬工件清洁光亮;⑻改善工作环境和污染。
3.2 真空热处理方面:真空热处理技术具有无氧化,不脱碳,有脱脂、脱气作用,处理工件表面质量好、变形量小、综合性能好、使用寿命长,无公害无污染,自动化程度高,节约能源等许多突出的优点,在我国近20年来得到迅速发展。但它也有缺点,工件中一些合金元素如Mn、Cr在真空中的蒸发会较大,所以在生产中采用充入惰性气体或氮气来加以保护。另外,其设备投资较大,应该在生产任务饱满下,使能较短时间内收回。
自进入90年代,出现了许多新技术,如高压气淬和超高压气淬,真空清洗技术,高温超高压真空热处理技术,具有双对流循环系统的真空高压气淬炉,燃气真空炉,流态化真空炉,热壁式真空渗碳炉,连续式真空炉等。按发展看,未来的金属加工会更大地依赖于真空技术。据估计,在20世纪末,工业发达国家真空热处理炉占热处理设备的23%。
有人对各种液体在不同压力下的各种气体淬火介质的导热能力进行了定量比较,由比较可看 |
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