1热处理设备分类
热处理设备是指用于实施热处理工艺的装备。在热处理车间内还有维持热处理生产所需的燃料、电力、水、气等动力供应设备，起重运输设备和生产安全及环保设备。通常把完成热处理工艺操作的设备称为主要设备。把与主要设备配套的和维持生产所需的设备称为辅助设备。热处理车间内设备的分类如表1-1所示。1.1热处理主要设备
1热处理炉热处理炉是指具有炉膛的热处理加热设备。因在加热过程中炉膛首先被加热，再参与对工件的热交换，所以热处理炉的加热性质属间接加热。2加热装置加热装置是指热源直接对工件加热的装置。因此，其加热性质属直接加热。其加热方法可以是火焰直接喷烧工件，电流直接输入工件将其加热，工件内产生感应电流加热工件及等离子体、激光、电子束冲击工件而加热等。3表面改性装置这类装置主要有气相沉积装置和离子注入装置等。气相沉积装置是指通过在气相中的物理、化学过程，在工件表面上沉积金属或化合物涂层的装置。子注入是把氮、金属等的离子注入材料表面。这类工艺方法不同于传统的通过加热和冷却发生相变而强化金属的热处理方法，是现代新兴的一种改金属表面性能的方法。
4表面氧化装置表面氧化装置是指通过化学反应在工件表面生成一层致密的氧化膜的装置。它由一系列槽子组成，通常称发蓝槽或发黑槽。5表面机械强化装置表面机械强化装置是指利用金属丸抛击或压力辊压或施加预应力，使工件形成表面压应力或预应力状态的装置，有抛丸机和辊压机等。6淬火冷却设备淬火冷却设备是指用于热处理淬火冷却的装置，有各种冷却介质的淬火槽、喷射式淬火装置和压力淬火机等。7冷处理设备冷处理设备是指用于将热处理件冷却到0℃以下的设备。常用的装置有冷冻机、干冰冷却装置和液氨冷却装置。8工艺参数检测、控制仪表工艺参数检测、控制仪表，通常是指对温度、流量、压力等参数的检测、指示和控制仪表。随着计算机控制技术的应用，使对热处理工艺参数控制的概念发生了根本性的变化，除常规的工艺参数控制外，还有工艺过程静态和动态控制、生产过程机电一体化控制、计算机模拟仿真等。计算机的控制成为工艺过程和设备运行的指挥中心。1.2热处理辅助设备
1.清洗和清理设备清洗和清理设备是指对热处理前、后工件清洗或清理的设备。常用的清洗设备有碱水溶液、磷酸水溶液、有机溶剂（氯乙烯、二氯乙烷等）的清洗槽和清洗机以及配合真空、超声波的清洗装置。清理设备有化学法的酸洗设备，机械法的清理滚筒、喷砂机和抛丸机，燃烧法的脱脂炉等。2.炉气氛、加热介质、渗剂制备设备（1)热处理气氛生成设备。这类设备有：由可燃物形成吸热式和放热式气氛；从空气中提取N2;由液氨分解或燃烧制备H2和N2气氛；有机液分解气氛和制H2等设备。（2)加热介质制备设备。这类设备主要有盐浴炉用盐、流态化粒子及油的储存、筛选、混料等装置。（3)渗剂制备设备。这类设备主要有化学热处理用的固体、液体、气体渗剂，防工件加热氧化涂料，增强工件对辐射热吸收率的涂料等的储存、混料和再生设备。3.淬火介质循环冷却装置淬火介质循环冷却装置是指为维持淬火介质温度而设置的淬火介质循环冷却的装置，主要包括储液槽、泵、冷却器和过滤器等。4.起重运输设备车间起重运输设备是指用于车间内工件运输、设备维修吊装的机械设备，有时也用于工件装出炉的吊装。此类机械设备主要有：车间起重机、运工件的车辆、传输工件的辊道和传送链等。5.质量检测设备质量检测设备是指对热处理件进行质量检测的设备。此类设备范围很广，有金相组织、力学性能、工件尺寸、缺陷探伤和残余应力等检测设备。6.动力输送管路及辅助设备动力输送管路和辅助设备是指提供给热处理设备的电力、燃料、压缩空气、蒸汽、水等动力的管路系统和附属的装置。主要有管路系统、风机、泵、储气罐及储液罐等。7.防火除尘等安全环保设备防火除尘等安全环保设备是指防治热处理生产造成的粉尘、废气、废液的装置、预防和处理火灾、爆炸事故的装置，主要有抽风机、废气裂化炉、废液反应槽及防火喷雾器等。2热处理炉的分类、特性和编号
2.1热处理炉的分类
为满足各种热处理件、各类热处理工艺和不同生产批量的需要，热处理炉有很多类型和规格。依据热处理炉的特性因素，它有多种分类方法，如表1-2所示。2.2热处理炉的主要特性
热处理炉的种类很多，但其基本组成和特性是由几个主要组成部分和特性参数所限定的。2.2.1温度炉子温度决定了炉子的传热特性。由于辐射能与温度T成正比，所以高温炉的结构应设计成辐射传热型。其主要特征是电热元件应能直接辐射加热工件。低温炉主要依靠对流传热，其炉子结构应有强烈的气流循环。
2.2.2热源电加热的热处理炉，因电热元件容易在炉内安装和控制，所以有较高的温度均匀度和精度。天然气、煤气和油加热的热处理炉直接利用能源，比电热炉有较高的能源利用率。燃气加热炉和燃油加热炉也能实现计算机控制，炉子的温度控制精度也可满足热处理工艺要求。
燃煤加热的热处理炉，控温精度低，热效率低，CO2排放量大，所以如今已很少应用。2.2.3炉膛结构与炉衬材料炉膛是热处理炉的主体，是炉衬包围的空间。对它们的基本要求是，在炉膛内形成均匀的温度场，对被加热件有较高的传热效果，较少的积蓄热和散热量。炉衬材料和结构向轻质化、纤维化、预制结构、复合结构、不定型材料浇注，以及喷涂增强辐射涂料的方向发展。2.2.4燃烧装置和电热元件燃烧装置和电热元件是炉子的主要部件。对燃烧装置的基本要求是，使燃料充分燃烧，达到所需的温度和所需的气氛状态，形成高辐射或强对流的火焰，满足热处理工艺要求，有较高的热效率和较轻的环境污染。燃烧装置的种类很多，较新型的烧嘴有：平焰烧嘴、自身预热烧嘴、高速烧嘴及调焰烧嘴等；目前迅速发展的有：高热效率的蓄热式烧嘴、燃烧器、辐射管和计算机控制燃烧。
热处理炉所用的电热元件，主要是电阻丝（或带）制成的元件或辐射管。在低温浴炉中多用管状加热元件；在可控气氛炉中多数用辐射管；在高温炉中主要用碳化硅、二硅化钼、镧铬氧化物质和石墨质电热元件。电热元件和燃烧装置的合理布置以及组织好火焰流向或热风循环是提高炉子温度均匀度和热效率最重要的手段。2.2.5炉气氛实现热处理保护加热和气氛碳势可控制是我国热处理长期的战略任务。热处理炉气氛状态有如下几类：
（1)空气气氛。空气气氯炉是一种结构最简单的炉型。工件在该炉内高于℃以上加热时会氧化脱碳。（2)火焰气氛。火焰气氛是燃料炉燃烧产物气氛。燃烧产物的组成主要是CO2、H2O和N2。还可能有过剩的O2或未完全燃烧的CO，火焰气氛的性质主要是氧化性，只有当CO量较多时才为弱氧化性或弱还原性。（3)可控气氛。可控气氛是人们特意加入炉内的气氛，主要是控制碳势、氮势或气氛还原性。按可控气氛的性质分类有：1)中性气氛。主要是N2,在N2基础上附加其他组分，形成氮基气氛，其性质随附加剂的性质而变化。2)还原性气氛。主要是H2。H2密度小、粘度低、热导率高、还原性强，因此它有热容量小、流动状态好、温度均匀度高的优点。3)含碳气氛。含碳气氛由碳氢化合物裂化或不完全燃烧而成，有吸热式和放热式两大类，此气氛可在热处理炉外或炉内生成。4)浴态介质。常用的浴态介质有盐浴、铅浴和油浴，其性质是中性，有时在中性盐浴基础上加上其他物质，形成具有相应物质特性的盐浴，如含碳、含氮和含硼等盐浴。5)真空状态。低于.kPa的稀薄气体状态，均称真空状态。在高真空状态下热处理有提高产品质量和保护环境的双重作用，是热处理设备发展主要方向之一。2.2.5作业方式热处理设备按作业方式分间歇式作业炉和连续式作业炉两大类。
间歇式炉一般为单一炉膛结构，工件成批装、出料，在炉内固定位置上周期地完成一个工序的操作。简单型的间歇式炉有空气介质的箱式炉、井式炉等，其结构简单，但其生产产品的稳定性、再现性、统一性都很差。近代，在间歇式简单炉型基础上，配备了传动机械、可控气氛、计算机控制等装置，使这类炉子的特性发生了质的变化，如密封式箱式炉，它可完成高质量的淬火、渗碳等功能，还可与清洗、回火等设备组成柔性生产线。真空间歇式炉还被发展成在一个炉膛工位上完成加热、冷却、回火等一个完整的热处理操作程序的生产模式。
连续式炉的炉膛为贯通式，多为直线贯通，亦有环形贯通。其操作程序是工件顺序地通过炉膛。热处理工艺规程是沿炉膛长度方向设置的，运行长度则为工艺时间。因此，每一个工件（或料盘）在炉内运行过程中都同样准确地执行同一个工艺程序，可获得同一性的品质。2.2.7工件在炉内的传送机械热处理炉的机械化状态是炉子先进程度的重要标志之一。各种形式的输送机械几乎都被应用于热处理炉。选择炉内工件传送机械应考虑：该机械是否与热处理件的形状、尺寸或料盘相适应；是采用连续式还是脉动式传送；工件与机械相对运动状态是相对静止还是相对运动的；工件支持点（或面）的接触状态；该机械与上下工序机械的衔接方式；该机械（包括料盘）是一直停留在炉内，还是反复进出炉，周期地被加热和冷却；传动机械的可靠性和使用寿命；调整工艺的灵活性等。这些因素对提高产品质量和节能都有重大影响。
2.2.8控制方式热处理炉的控制，包括控制范围、控制方法和控制装置。控制范围有：对温度、压力、流量及气氛等工艺参数控制，传动机械控制，工艺过程控制和预测产品质量控制。由于计算机控制技术的应用，控制方法和装置正进入一个新时代，从单纯参数控制，向用可编程序控制器控制生产过程和计算机模拟仿真的方向发展。
2.3热处理炉的编号
GB/T.4-《电热装置基本技术条件第4部分：间接电阻炉》，对热处理炉进行了分类和编号；如表1-3所示。3加热装置的类别和特性
3.1感应加热装置
热处理感应加热装置，一般由电源、感应器和淬火机床组成。3.1.1感应电源感应电源的主要参数是频率和功率，热处理应用的频率范围和功率大体上如图1-1所示。现阶段我国的感应电源是新、旧型并存。旧式的高频和超音频电源，其主体是一个大功率电子振荡器，通过它把50Hz工频电流转换为－kHz的高频和30~50kHz的超音频，其主要缺点是变频效率低，振荡器的寿命短。旧式的中频电源是一种机式中频发电机，主要的缺点是效率低、设备费高。上述两类电源都将逐渐被晶体管式的中、高频电源所替代。晶体管式的晶闸管中频电源是利用晶闸管元件把50Hz工频三相交流电变换成单相中频交流电，其特点是效率高，控制灵便。新型的全固态高频电源是采用新型电力电子器件静电感应晶体管（SIT)使装置全固态化。具有转换效率高、工作电压低、操作安全、使用寿命长和可省去高压整流变压器的优点，但设备费较高。50Hz工频电源是一个工业变压器，无需变频装置。其设备简单，输出功率大，应用于大型工件表面淬火或透热。其主要缺点是加热速度低，加热效率也较低。3.1.2感应器感应加热只有通过感应器才能实现。感应器的结构和尺寸随工件的特性和电源频率而异，感应器严重地影产品感应热处理的质量和热效率。
3.1.3感应淬火机床感应淬火机床使感应热处理机械化，并便于准确控制工艺参数。它有普通型和专用型两种，专用机床是依据某一工件的热处理要求而设计的。3.1.4感应加工生产线现代的生产组织常把感应热处理放置在机械加工线上组成生产线，这时感应加热装置是专用的成套设备，包括感应电源、多工位淬火机床、设备冷却和淬火介质循环系统、感应器、感应回火、工件校正变形装置，以及计算机控制系统。
3.2火焰加热装置
火焰加热装置是以乙炔或其他可燃气为燃料的加热装置，一般由乙炔发生器、喷焰器和淬火机床组成。火焰温度可高达-°℃.这种加热装置设备简单，生产成本低廉。其缺点是温度等工艺参数较难控制，通常应用于单件和就地大件生产。3.3接触电阻加热装置
接触电阻加热装置是由电源变压器、可移动的接触滚轮（铜滚轮或碳棒）和淬火机床组成。其操作是将变压器二次侧两端各连接滚轮，作为电极的两极，滚轮在工件表面上滚动，在接触面上产生局部电阻而发热，将此接触部位的工件加热，随后依靠工件自身导热冷却淬火。这种装置结构简单，多应用于类似机床导轨等大型件表面。前几年有人将导电轮改为高纯石墨。形状为铁饼形，轮中心安装导电铜轴的通孔处，厚度10-12mm，缘宽度2-3mm，石墨轮直径45-50mm。导电石墨轮旋转，与工件接触点是滑动而不是相对滚动的，且滑动方向与触点前进方向相反。石墨导电轮的一面在使用过程中吹压缩空气冷却降温，以保持其不致发红烧掉。这样的装置加工出来的内燃机气缸套淬硬带表面没有电火花蚀坑，淬硬深度0.25-0.30密码，硬度可达到HV-，经洛拖所耐磨实验对比，其效果可与激光淬火媲美。该装置也申请了专利。3.4直接电阻加热装置
该装置由电源变压器、通电夹头和机床组成。两电极夹头夹持在欲加热件部位的两端，通以低压大电流，将该部位工件加热。夹头的结构有固定型和滑动型。有的装置利用两个滚轮代替夹头，两滚轮紧压工件，平行滚动，将滚轮间的工件加热。这种加热装置结构简单，热效率高，广泛应用于钢丝、钢管以及小直径圆钢通电加热。3.5电解液加热装置
该加热装置由直流电源、电解液槽、工件夹持装置组成。被加热的工件连接电源阴极，浸入电极液槽中，槽体接电源阳极，通电发生电解，电解时在工件表面上形成氢气膜，此膜因电阻值高而发热，将工件加热。此装置一般应用于形状简单的小工件的局部加热，如气门顶杆端部加热淬火。对有锐角的工件易造成过热。此装置应用不多。3.6等离子加热装置
该装置由真空容器、工作台、产生等离子体的气源及供排气管路和控制电路组成。工件放在真空容器内的工作台上，连接电源阴极，容器连接电源阳极。控制电路使在低真空中的气体电离，产生等离子，等离子又在电场作用下高速冲击工件，将其动能转化为热能，加热工件。此装置主要用作渗氮等化学热处理，离子渗氮设备就是此类。其优点是等离子体本身就是渗剂的离子如N+,N+在冲击工件时，溅射掉工件表面的钝化膜，并渗入工件内，有较高的渗速和较致密的渗层。3.7激光加热装置
该装置由激光器、导光系统、工作台和控制系统组成。高能密度的激光束在工件上扫描，将工件加热，随后工件自行冷却淬火。该装置生产率高、加热速度快、工件淬火后有较高硬度，是正在发展中的加热装置，应用于气缸套、齿轮、导轨等工件淬火。3.8电子束加热装置
该装置由电子束发生器、扫描系统、低真空工作室和控制系统组成。高速的电子束流扫描轰击放置在真空室内工作台上的工件，将其加热，随后工件自行冷却淬火。4气相沉积装置的类别和特性
4.1气相沉积装置
气相沉积装置有化学气相沉积（CVD)、等离子体化学气相沉积（PCVD)和物理气相沉积（PVD)三类。4.1.1化学气相沉积装置
该装置由气源系统、反应沉积室、抽气系统和尾气处理系统组成。气源（例如TiCI,、N2和H2)进入-℃的反应沉积室内，发生化学反应，随即在工件表面沉积反应产物（例如TiN)。4.1.2等离子体化学气相沉积装置
该装置由气源系统、离子沉积反应室和抽气系统组成。原料气进人离子沉积真空室后，在电场作用下电离，形成等离子体（氮离子、氢离子、钛离子等），等离子轰击连接阴板的工件，将其加热，并将离子体间的反应产物（例如TiN)沉积在工件表面上。4.1.3物理气相沉积装置
物理气相沉积装置根据沉积物获得方法又分为如下几种：1.真空蒸镀装置该装置由真空沉积室、盛沉积物原料的坩埚、电子枪（或电热元件）等组成。在低压下电子束（或电热元件）轰击、加热沉积物原料，使其蒸发成分子或原子，再沉积在工件表面上。2.离子镀膜装置它是使镀膜原料形成离子面沉积在工件上的。根据形成离子放电方式不同分为辉光型和弧光型离子镀膜。其装置是在真空室内设有形成辉光或弧光的装置，并使工件带负偏压，离子镀是发展最快的物理气相沉积。3.溅射镀膜装置该装置主要由真空室、靶阴极（沉积物）、工作架和电源等部分组成。在真空室内的氨被电离，氩离子轰击靶阴极，使靶材原子逸出，沉积在工件上。4.2离子束装置
该装置应用于材料改性的技术是离子注入。它是从金属蒸发真空弧等离子源中引出离子，经加速后获得高能量的离子束，而后进人磁分析器纯化，再经二维偏转扫描器使离子束注入工件材料表面，使其强化，已应用于刀具、模具、轴承等方面。5热处理设备的技术经济指标
5.1功能参数
5.1.1炉温均匀度
炉温均匀度指炉子在试验温度下处于热稳定状态时炉内温度的均匀程度，通常指在空炉时、在有效工作区内、在规定的各测温点上所测得的最高和最低温度分别与控制点上所测得的温度的差。炉温均匀度是保证热处理工艺质量最重要的技术指标。5.1.2空炉升温时间
空炉升温时间通常指在额定电压下把一台经过充分干燥的、没有装炉料的电阻炉，从冷态加热到最高工作温度所需的时间，单位为h。5.1.2空炉损耗功率
没有装炉料的电阻炉从冷态开始升温到最高工作温度下的热稳定态时所消耗的能量，称为空炉损耗功率，包括这个阶段炉体蓄热和散失到周围空间的能量，单位为kW·h（度）。5.1.4炉温稳定度（炉温控制精度）
热处理炉在试验温度下的热稳定状态时控温点温度的稳定程度，称为炉温稳定度。炉温稳定度按下式计算：5.1.5表面温升
热处理炉在最高工作温度下的热稳定状态时，炉体外表面指定范围内任意点的温度与环境温度的差，称为表面温升。
5.2运行性能
5.2.1炉内气氛
一般分为自然气氛（空气）、控制气氛（成分可控制在预定范围内的气氛）、保护气氛（炉内用来保护炉料使之在加热时避免或减少氧化和脱碳的气氛）及真空（炉膛内低于.kPa的气体状态）。5.2.2最大装载量
间歇作业炉设计时规定的每一炉最多能装载的炉料的重量，称为最大装载量，包括随被加热工件或材料同时进炉的料筐、料盘或夹具等的重量。
5.2.3炉子生产能力
按单位时间计算的炉子加热能力，称为炉子生产能力，单位为kg/h。炉子升温速度越快，则生产能力越高。5.2.4炉子生产率
按单位时间、单位炉底面积计算的炉子加热能力称为炉子生产率，单位为kg/(m2·h)。炉子装载量越大，升温速度越快，则炉子生产率越高。一般情况下，炉子生产率越高，则加热每千克工件的单位热量消耗越低，所以要降低能源消耗，首先应该满负荷生产，尽量提高炉子生产率。5.2.5工艺适应性
其一般指满足热处理工艺的程度，产品品质的重现性。5.2.6可比单位能耗（简称可比单耗）
其指按统计期内每吨合格热处理件折合重量计算的平均单耗。一般按可比单耗大小将工业炉划分为一等、二等和三等三个等级，达不到三等指标的为不合格产品。5.2.6自动化程度
其指炉子和工艺过程控制的等级，如，是否计算机控制。5.3可靠性和寿命
5.3.1平均无故障工作时间。
5.3.2易损件寿命。
5.3.3大修期。
5.4结构
5.4.1热影响
其指炉子受热构件出现扭曲、变形、开裂、下垂及烧蚀等现象，影响炉子正常运行的状态和使用期。
5.4.2造型与外观
其指结构造型宏观状态、零件加工精细度、表面状态和色泽协调状态。5.4.3操作维修便利性
其指维修劳动强度、操作维修方便程度和维修时间。5.4.4工艺性
其指结构设计合理性、综合加工工艺性和选用材料合理性。5.4.5标准化系数
其指选用标准件的程度。5.5安全卫生
5.5.1安全防护
其指符合电热设备安全要求的程度。5.5.2公害污染
其指产生有害气体和粉尘的程度，以及防治的水平。5.6配套性
5.6.1成套水平
其指满足工艺操作配套装置的完整程度，如机械、气氛、控制等。5.6.2技术文件齐全性
其指产品说明书、配套件说明书、合格证和出厂检验数据等的完善程度。5.7生产过程和质量
5.7.1主要零部件的加工质量
其指关键部件和主要零件的合格程度。5.7.2装配质量
其指运转机械、紧固件、管路、炉子密封性等装配质量。5.7.3材质和加工工艺
其指主要零部件材质是否满足工艺要求和设计要求，产品加工工艺先进程度。
5.7.4涂漆和防锈
其指表面喷漆质量和抗腐蚀的程度。end预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇转载请注明：http://www.0431gb208.com/sjsbszl/23.html
