第三单元-热处理浴炉

1.1第三单元热处理浴炉授课人：于永波1.2教学提示教学要求：热处理浴炉是一种以液态物质作为加热介质的炉子。优点：加热速度快，无氧化，无脱碳且可局部加热工件等优点。第三单元热处理浴炉：了解浴炉类型及各类结构特点，使用特点；掌握电极盐浴炉的结构设计、尺寸确定、功率确定。了解插入式及埋入式盐浴炉的电机设计、变压器的选用原则；1.3模块一热处理浴炉的分类及电阻加热浴炉浴炉的特点1、液体作为介质加热（或冷却）工件，工件氧化脱碳少；2、工作温度宽(60-1350℃);能满足特殊工艺（形状复杂、表面质量要求高）；工件变形小3、加热速度快，便于对工件局部加热和高温短时快速表面加热；4、装料少；液体介质消耗多；污染大；散热大;5、脱氧处理、特殊方式启动，增加了辅助时间；6、操作技术要求高；需要配置辅助设备优点缺点1.4一、按热源分类能力知识点1热处理浴炉的分类燃料炉电炉电阻加热浴炉电极加热浴炉1.5二、按工作温度分类能力知识点1热处理浴炉的分类低温炉（工作温度150℃～550℃）高温炉（工作温度1000℃～1350℃）中温炉（工作温度550℃～1000℃）1.6三、按加热方式分类能力知识点1热处理浴炉的分类外热式浴炉内热式浴炉电阻加热式浴炉电极加热式浴炉1.7能力知识点1热处理浴炉的分类三、按加热方式分类1.8四、按浴剂种类分类能力知识点1热处理浴炉的分类盐浴炉碱浴炉油浴炉铅浴炉1.9四、按浴剂种类分类液体介质选择根据浴炉的工作温度与热处理工艺。例如：低于300℃的回火，主要采用矿物油作加热介质，浴炉工作温度为650－1000℃时，常用氯化盐或氯化盐的混合物作介质；高温盐炉（1350℃）一般采用氯化钡盐液作加热介质等。能力知识点1热处理浴炉的分类1.101、工作特点：是将液体介质放入坩埚中，电热元件装置放在坩埚外进行加热的浴炉。2、加热介质：可以是熔盐、油类或铅等熔融金属。3、特点:优点：不需要变压器，启动操作方便；缺点：必须用金属坩埚；热效率低；温度均匀性差；只限于各种液体介质的化学热处理，如液体渗碳、液体氮碳共渗。一、外热式电阻加热浴炉能力知识点2电阻加热浴炉1.11（1）工作特点：将管状加热器浸埋在加热介质内的浴炉。工作温度550℃以下，适用于工件的回火及等温冷却等。（2）优点：结构简单，加热器安装方便，热效率高。缺点：只能在较低温度下工作，主要用于油浴炉、硝盐炉和碱浴炉。（3）管状加热器：金属管内装入电热元件，并用绝缘的导热性较好的耐火材料填充，制成各种形状等结构形式。二、内热式电阻加热浴炉能力知识点2电阻加热浴炉1.12定义：当电热原件不是金属电阻丝而是液态的各种盐类，这就是电极盐浴炉，其在热处理浴炉中应用最广。应用：主要用于中温特别是小型工件的高温淬火加热，是低温回火、等温淬火、分级淬火，小型工件的等温退火、球化退火及索氏体等温热处理设备。模块二电极盐浴炉1.131、结构炉体、坩锅、电极等组成。热源布置在导电介质中。2、工作原理交流电经过变压器降压后，输入电极，流经熔盐，形成电加热回路。由于熔盐的电阻远大于金属电极，所以熔盐主要起发热体作用。能力知识点1电极盐浴炉的工作原理及特点1.143、工作特点（1）以熔盐作为发热体；（2）传热的主要形式是当有较大电磁力驱动盐液循环流动时，对流换热量起很大的作用。（3）盐液面热损失大。（4）热量不均匀，分布集中在电极间。（5）需要特殊方式启动熔盐电阻率随温度降低而迅速增大。纯净固态盐电阻率很大，在炉子正常工作电压作用下不能导通。导热和对流换热；能力知识点1电极盐浴炉的工作原理及特点1.154、分类电极盐浴炉按炉温可分为低温(＜650℃)、中温(650℃－1000℃)和高温(1000－1300℃)三种。低温炉常用于高速钢的分级淬火和回火，坩锅用低碳钢板焊成为好，也可用耐火材料砌成。中温炉用于碳钢、低合金钢件的淬火加热、高速钢的淬火预热和化学热处理。高温炉主要用于高速钢和高合金钢件的淬火加热。中、高温炉的坩锅一般都用耐火材料砌成。能力知识点1电极盐浴炉的工作原理及特点1.16插入式电极盐浴炉1－坩锅；2－炉膛；3－炉胆；4－电极；5－电极柄；6－汇流板；7－冷却水管；8－炉盖（1）电极布置特点：电极从坩锅上方垂直插入熔盐电极浸入介质的方式，电极浴炉分为插入式和埋入式两种。插入式电极浴炉：1.17插入式电极浴炉：（2）优点：结构简单；可随意调节电极间距；（3）缺点：电极占据液面较大位置，热效率低；液面上的电极易受空气和盐蒸汽氧化腐蚀。炉温均匀性比较差，会出现“炉底斜坡”现象1.18埋入式电极浴炉：（1）电极布置方式：电极从坩锅侧壁插入，埋在坩锅砌体中，只有一面与熔盐接触。（2）优点：电极不占据液面位置，提高炉膛利用率。电极寿命长；炉温较均匀（3）缺点：结构复杂，无法更换和调节间距。1.19根据生产率p确定熔盐质量G（kg）tt1GP;GP(kg);2V3VVABHtG、熔盐质量中温炉：＝(2－3)高温炉：＝(1.5－2)、熔盐体积、浴槽的尺寸＋＝注：（1）插入式电极所占的体积是预估的，需要校核。（2）浴槽的实际深度L比熔盐高度H大，确保盐液不外溢。（3）尽可能缩小盐液面积，减少液面辐射损失。一、浴槽尺寸的确定-经验计算法模块三电极盐浴炉的设计1.20二、电极盐浴炉功率的确定（一）电极浴炉功率与熔盐体积的关系0t0tPPVKWPV＝（）—每升熔盐所需功率；—熔盐体积；模块三电极盐浴炉的设计1.21（二）影响浴炉实发功率的因素电极盐浴炉的设计2sssssUPUIRIUsRRFsF＝＝－流经熔盐的电极；－电极间电压；－电极间熔盐电阻（＝；－熔盐的电阻率；－电极间距；－电极间熔盐导电面积；）1.22（二）影响浴炉实发功率的因素电极盐浴炉的设计1、调节电压；2、改变电极间距；3、电极间熔盐导电面积；4、改变浴炉工作温度或用盐。1.23二、炉体材料的设计炉壳侧壁:2.5－3.5mm钢板，炉底用4－5mm钢板，炉架用角钢制造。浴炉常设有炉盖和抽风罩等装置。坩锅：用重质耐火砖、高铝砖或耐火混凝土。炉胆：炉胆一般用6-12mm钢板焊接而成。对侧埋电极的浴炉，炉胆后壁每一电极引出处都应留有电极引出孔。保温层：有时用粉状保温材料填充，但侧埋式电极引出部位必须用成形砖砌筑。1.24（一）插入式电极1、电极布置方案常为棒状电极电极间距一般较小，电极导电区与工作区分开。工作区无电流通过，熔盐受电磁力作用教大，循环流动较好，但炉膛利用率较低，炉内温度均匀性较差，电极对面一侧和炉膛下部温度常较低。四、电极设计1.25§7－2电极盐浴炉的设计2、电极参数确定——应满足炉子功率要求，保证其正常工作和较长寿命。插入式电极浴炉常可采用改变电极间距的办法来调节炉子功率，因此，常不对其进行精确计算，一般可以采用经验方法或直接由表选取。1.26（二）、埋入式盐浴炉的电极设计电极盐浴炉的设计侧埋入式电极结构和布置1.27电极盐浴炉的设计直条形三相直角块状马蹄形直角形三相块状1.28电极参数确定电极固定在坩埚内，在使用中，功率不可通过间距改变进行调整。因此应较准确的确定电极尺寸，常用的方法有理论计算法、模拟试验法、直接仿效法和经验数据计算法。电极盐浴炉的设计1.29五、启动（一）常规启动法启动电阻法：低碳钢条绕制成螺旋形或板条制成波纹形，串接在电极间。启动盐法：凝固盐的表面上加一层导电的启动盐。（二）新型启动法小熔池启动法：利用辅助电极缩短启动时的电极间距，减少浴盐电阻，可在工作电压下导通，先形成小熔池。电极盐浴炉的设计1.30六、热处理浴炉的节能方法电极盐浴炉的设计1、在盐液面覆盖石墨粉和其它隔热物质，以减少辐射热损失；炉口加盖隔热，可有效降低热损失；2、采用快速启动法，提高炉子利用率，有效节能；3、采用不脱碳无氧化盐，有效缩短辅助操作时间，有效节能。1.31