《热处理设备》.docx

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1、热处理设备复习题绪论热处理设备主要有加热设备、冷却设备和炉用仪表。其中，加热设备是热处理过程中的 主要设备。预备热处理通常使用电阻炉、燃气炉箱式、井式、台车式，最终热处理通常使用浴炉、感应加热设备、井式气体渗碳路、电阻炉、燃气炉，高质量的最终热处理通常使用可控生气炉、可控生气多用炉、真空热处理炉。热处理炉主要技术性能指标有额定温度、额定功率、工作电压、炉膛尺寸、生产率、最大装炉量、空炉升温时间等。第一单元 热处理设备根底模块一 筑炉材料主要的筑炉材料有砌筑炉衬所用的耐火材料、隔热材料或称绝热材料、保温材料、制作炉底板和炉罐的耐热钢。耐火材料凡能够抵抗高温，并能承受高温物理和化学作用的材料，称为

2、耐火材料。热处理炉对耐火材料的性能要求：1 有足够的耐火度。指耐火材料受热后软化到确定程度时的温度，但并不是它的熔点。依据耐火度的凹凸，耐火材料可分为一般耐火材料耐火度为 15801700、高级耐火材料耐火度为 17702023和特级耐火材料耐火度大于2023。2 有确定的高温构造强度。高温构造强度用荷重软化点来评定，荷重软化点是指式样尺寸为36*50mm在确定压力0.2MPa条件下，以确定的升温速度加热，测出试样开头变形变形量为原试样的 0.6%的温度，此温度叫改耐火材料的荷重软化点开头点。3 高温化学稳定性好。4 有良好的耐急冷急热性。5 高温下的体积稳定性。热处理炉常用的耐火材料及应用：

3、1 粘土质耐火材料重质砖2 轻质轻质砖与超轻质耐火材料3 高铝质耐火材料4 刚玉制品5 硅酸铝耐火纤维6 耐火混凝土，与耐火砖相比，耐火混凝土的优点是：可在现场直接制造，取消了简洁的烧结工序：具有可塑性和整体性，忧虑与简洁制品的成型；较耐火砖砌炉及修炉的速度 快，加强了炉体的整体性，寿命长。热处理炉常用的耐火混凝土有以下几种：1 铝酸盐耐火混凝土2磷酸盐耐火混凝土3水玻璃耐火混凝土隔热材料工程上把导热率小于 0.23W/( m*) 的材料成为隔热材料。隔热材料的主要性能特点是热导率低、体积密度小、比热小等。硅藻土、蛭石、矿渣棉、石棉、珍宝岩、其他筑炉材料耐火泥、一般粘土砖、炉用耐热金属材料模块

4、二 传热学根底传热是通过微观粒子的振动并通过彼此的接触和相互的碰撞来传递热能的。传热的根本方式或单纯的传热有三种：传导、对流、辐射。1 电极盐浴炉：传导+对流传热，传热介质密度大，故其加热及冷却速度快；2 电阻浴炉：以传导为主，传热介质密度大，传热速度较快；3 电阻炉：传导+辐射+对流，传热介质为气体，因密度小，故传热速度及传热系数低于电阻浴炉。对流：对流是指由流体内温度不同的各局部相互混合的宏观运动而引起的热量传递的现象，对流只能发生在流体内部。辐射：物体的辐射是由于原子内部电子运动的简洁过程引起的。傅立叶定律：在单位时间内，所传导的热流量与温度梯度和垂直于热流量方向的截面积成正比，方向沿着

5、温度降落的方向。对单向稳定态传导热来说。傅立叶定律的数学表达式为：或式中： 沿x 方向所传导的热流量(W)；热导率，又称导热系数W(m)；温度梯度(m)；S与热流量相垂直的传热面积( )。热导率：热导率的数值是当物体内部温度梯度为1m 时，单位时间内、单位面积的传热量，单位是W/(m)。【例 1】有一耐火粘土砖炉墙，厚度 =230mm，内外表温度 =900 ，外外表温度=220，炉墙导热面积S=4 ，求每小时通过炉墙的热损失。解：由表l-3 查得耐火粘土砖的热导率计算式为：先按平均温度计算出耐火粘土砖的平均导热率由此可得出每小时通过炉墙的热损失为：对流传热：流体运动的特征按其产生缘由有自然流淌

6、和强制流淌；按其流淌性质有层流和涡流(紊流)。对流传热所传递的热量可由下式计算：式中： 单位时间内对流传热量W)；流体与固体外表间的温度差()；S固体与流体的接触面积 对流传热系数W/(),它表示流体与固体外表间的温度差为 1时，每小时内通过 1 外表所传递的热量。灰体的概念：假设物体在任何温度下的辐射力 E 都等于同温度下确定黑体辐射力 乘以同一系数(辐射率 )，这种物体就叫做抱负灰体，简称灰体。灰体的辐射率 与其吸取率A 的关系是：灰体的辐射力气恒等于该灰体所吸取的辐射能。其次单元 周期作业电阻炉箱式电阻炉可分为高温1000中温6501000及低温炉三类。电热元件材料应具有的性能：(1)

7、高的耐热性和高温强度 (2)高的电阻率3)小的电阻温度系数(4)较小的热膨胀系数(5)良好的加工性(6)抵抗不良气氛侵蚀的力气(7)低本钱。金属电热元件材料可分为合金类铁铬铝系、镍铬系及高熔点金属三类。非金属电热元件主要有以下三类：(1)碳化硅电热元件(2)二硅化钼电热元件(3)碳系电热元件。电热元件的外表负荷率是指电热元件单位外表积上所发出的电功率，单位为kW 。第三单元 热处理浴炉与电阻炉比较，热处理浴炉突出的优点有：工件的氧化脱碳少，高温加热性能好加热速度快，可对工件进展局部加热；炉温均匀性较好。第四单元 钢的外表淬火设备常用外表淬火的方法有感应淬火、火焰淬火、接触电阻加热淬火等。火焰淬

8、火的主要设备有喷枪、喷嘴(或称烧嘴，喷头)、淬火机床、乙炔发生器和氧气瓶。第五单元 炉用仪表热电偶的选择：包括确定热电偶的种类、保护管的材料、构造形式和有效长度等内容。热电偶的种类主要依据要求的测温范围来确定。一般来讲，1000-1300。C 的两温炉测温选用WRP 型热电偶；600-1000的中温炉测温选用 WRN 型；600以下的低温炉用 WRE 型。碳势测量仪表是利用化学平衡时各气体组分浓度确定的比例关系。例如氯化锂露点仪、红外线和氧探头等。影响炉温测量精度的因素主要有以下几方面：(1)测量仪表本身准确度的影响 (2)炉温分布的不均匀性(3)测量仪表附加误差的影响第六单元 可控气氛热处理

9、设备其突出的优点可以概括为：可以进展无氧化无脱碳加热，实现光滑或光亮热处理能实现可控的渗碳和碳氮共渗，对于已脱碳的工件，可进展复碳处理。可控气氛的种类：1 吸热式气氛 2 放热式气氛 3 滴注式气氛 4 氨分解气氛及氨燃烧气氛 5 氢气 6 氮基气氛可控气氛热处理炉的构造具有以下特点：1 炉膛严格密封 2 炉膛内应保持正压 3 设置通风机、加强炉气循环流淌 4 装设安全装置 5 内衬承受抗渗碳砖 6 承受适宜的发热元件 7 设置前室和后室、淬火槽与炉体密封 8 机械化进出料装置 9 使用电子计算机。第七单元 其他热处理设备与一般电阻炉相比，燃气炉加热速度快(燃气温度高，对流加热)，高温性、低温

10、性和中 温性均好于电阻炉，一般经济性好。燃气对工作环境的危害、爆炸、热效率低、提高控温精度的本钱较高等缺点。真空热处理是将工件置于确定的低压空间进展热处理的过程。真空热处理的优点是：工件不氧化、不脱碳、不增碳；由于真空有脱脂、脱气、使工件外表氧化物分解和复原的作用，所以处理后可保持工件外表原有的金属光泽，可以不再加工 而直接使用，并可提高工件的耐磨性，到达了工件最抱负的外表质量。真空热处理炉依据加热方式的不同，格外热式和内热式两大类。按冷却方式主要是气冷、油冷等。离子渗氮工艺，是在一真空容器(低真空度)中通入确定浓度的氨气，并使之电离， 利用带正电的氮离子轰击阴极的工件，完成渗氮的过程。离子渗

11、氮具有生产周期短，效率高；耗电少；省气(无炉罐的催化作用)工件变型小；渗层脆性低，削减了处理后的磨削加工或外表清理。主要装置由炉体，直流高压供电系统及供氨系统和保护系统组成。连续作业热处理炉主要特点是工件连续通过炉膛，同时完成各各种工艺操作，因此它具 有生产率高、产品质量稳定、生产本钱低等优点。但设备一次投资较大，工艺不易改动，适用于单一、大批量产品的热处理生产。主要有推杆式炉、传送带炉、鼓型炉和辊底式炉。 第八单元 冷却设备冷却设备包括单纯冷却设备、冷却机械化设备淬火机床、冷却校正设备、冷却成型设备弯曲淬火机、淬火介质冷却设备几类。火槽本内容是依据工件料、尺寸、重量、工艺要求、生产率、淬火工

12、件的批量和淬火槽 的作业方式等来选择淬火槽的类型、外形、尺寸、介质冷却装置和机械扮装置的构造，并确定各种附属设备。第九单元 关心设备在热处理车间内，用于完成工件的外表清理、清洗、变形工件校正及完成工序间关心动作的设备称为关心设备，常用的关心设备有清理设备、清洗设备、校正设备、起重运输设备以及热处理的工装夹具。第十单元 热处理车间设备确实定、环境保护与安全操作热处理车间设备的选择及数量确实定： 车间工作制度二 车间工作时间三 设备的选择原则1) 应能满足工艺参数、工件外表质量及生产率的要求。2) 符合我国环境保护的要求。3) 尽量选用我国标准系列的设备。4) 设备应具有确定的使用机动性和广泛的适用性。四 设备类型的选择五 设备数量确实定：设备年负荷时数E的计算，设备数量的计算。热轧优质型钢的生产过程加热轧制剪切热处理校直酸洗检查修整钢丝的生产流程预先热处理退火酸洗润滑处理中和枯燥冷拔屡次拉拔的还需中间处理 热处理检验除油包装入库某冷轧取向硅钢带生产过程33.5%Si 热轧钢板卷23 毫米厚预先退火黑退火酸洗去氧化皮第一次冷轧0.5 毫米厚中间退火和脱碳其次次冷轧0.35 毫米厚再结晶退火和脱碳涂氧化镁层最终高温退火拉伸校直涂绝缘层完成