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超大型先进井式渗碳炉构成、特点是什么

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超大型先进井式渗碳炉构成、特点是什么

发布日期:2016-08-04 作者:大云工业炉 点击:

超大型井式渗碳炉是大型重载齿轮等的渗碳及碳氮共渗的关键设备,超大型井式渗碳炉(Φ4000mm×2000mm)装炉工件可达数十吨,渗层深达6.5mm,渗碳时间达100多个小时。


    (1)关键技术要求  关键技术是解决其炉内结构件的热变形、炉温均匀性和碳势的高精度控制等问题,主要要求如下。


    1)炉内结构件的设计主要是解决炉内结构件变形问题。


    2)控制系统自动化渗碳工艺的正常运行和渗碳产品的质量,依赖于碳势控制精度、稳定性和可靠性。温度控制的精度和炉温均匀麦的水平将严重影响碳势控制水平。控制系统由Pc机、高智能自动化仪表DEVR4008、PLC程字控制器等组成。通过通讯进行实时信息交换和控制。PC机作为上位机主控制站.可进行渗碳工艺计算机模拟、工艺程序优化设计、渗碳工艺动态控制以及对DE-VR4008表(温度碳势控制仪)发出指令和进行监控。DE-VR4008表作为下位机控制台,负责对各种温度、碳势、PLC的信号进行处理和对工艺过程的控制。PLC按DE-VR4008表的指令,负责全部工艺程序的执行和过程信息的反馈。


    3)炉气的流动和循环炉气循环系统由风扇、导风装置组成。渗碳炉上配置了三台高效、大风量循环(水冷密封)风机,成120°方向分布,各台风机所循环的炉气按顺序均匀交换,三台强循环风机均采用5挡变频调速,马弗内的温度信号经DE-VR4008温度碳势控制仪和PLC程序控制器发出指令,自动控制其换挡调速。


    在炉子的有效尺寸远大于Φ4m以上时,可在底部安装风扇来更好地实现炉内气氛的均匀性。


    4)炉温控制  采用马弗内温度主控和马弗外加热辅控及监控等三种温度控制装置,组成一套完整可靠且相互联锁的控温系统。炉温则采用PID模拟量输出晶闸管过零触发调节控制,配置合理的PID调节参数,以实现对超大型气体渗碳炉炉温的惯性抑制及精确控制。


    5)炉气控制  一般炉子可装数吨至数十吨,渗碳层大约在5mm左右,渗碳时间超过100h。炉子运行时,必须确保炉内气氛及碳势的均匀性,防止局部碳势过大的偏差,要求对炉内气氛进行更准确的测量,从而实现准确控制。


    该渗碳炉配置了氧探头、Lambda探头(德国Mesa公司生产,使用寿命长、不需参比气和吹扫气)和CO2、CO红外分析仪三套碳势控制系统,通过切换,可方便实现氧探头、氧探头+ CO、Lambda探头、Lambda探头+CO、CO2+CO五种控制方式。渗碳富化气的供给量通过比例阀、计量泵进行调节,采用高精度智能化仪表、合理的PID调节参数和碳势动态跟踪控制技术,包括渗碳专家系统的使用,从而保证了大型深层齿轮等复杂工件全过程中碳势得到准确、稳定、可靠的控制。使齿轮的齿顶、节圆、齿根等不同部位均能获得理想的碳浓度分布及显微组织。


    6)其他系统控制供气、水系统包括火幕氮气、安全氮气、吹扫氮气、工艺氮气、7甲醇、异丙醇、碳势调节用空气、冷却水等的流量和压力调节、控制和联锁报警装置。机电系统包括循环风机、快速供风和排风风机、炉盖升降和平移机构等控制、调节和联锁报警装置。炉盖上安装三个滴注装置,以120°分布,甲醇、异丙醇、氮气都从此通入。


    7)计算机和渗碳专家系统组成强大的多功能上位控制系统,它包括DE-VR4008的全部功能,可进行各类工艺程序的编制、渗碳工艺仿真设计、工艺过程的动态控制、工艺过程的实时记录和长期存储、打印等。


    8)目前已较多使用无马弗井式渗碳炉,采用辐射管加热方式,辐射管外壳将炉气与内部加热丝隔绝。现在的大型井式渗碳炉大多采取纤维炉衬,节能率约为30%。风扇叶片可选用4Cr25Ni2Si2耐热钢精铸。


    德国IVA工业炉有限公司研发的敞开式加热井式气体渗碳炉,属大型深层(>1.5mm)渗碳设备,取消了马弗、导风筒、炉盖绝热包等耐热钢,由抗渗碳的电阻带直接对工件加热,使用周期超过10年以上。


    (2)生产应用


    1)大型载重齿轮,如冶金机械、矿山机械、风力发电机等用的齿轮,采用深层渗碳淬火或渗氮、氮碳共渗处理,以提高硬齿面的承载能力。


    2)处理工件如武钢二热轧机Φ3216mm焊接齿轮,鞍钢、唐钢、太钢、宝钢大型轧机齿轮,大型水泥磨齿轮等渗碳淬火,最大渗碳有效硬化层深度7. 5mm,单件最重达30t,最大一次装炉65t。产品质量达到了德国SMS、英国VAI、日本三菱等标准。


    以上采用了氮一甲醇作为载气,异丙醇作为富化气,换气和安全用氮气最大消耗量为80m³/h,渗碳工艺用氮气消耗量为9m³/h,甲醇消耗量为8L/h,强渗时异丙醇最大消耗量7L/h。


    渗碳工艺:渗碳→高温回火→机加工→二次加热淬火→精加工。对于碳化物超级工件可进行球化退火处理。


本文网址:http://www.hz-dl.com/news/354.html

关键词:井式炉,渗碳炉,井式渗碳炉

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