热处理浴炉及流动粒子炉

1、第七章 热处理浴炉及流动粒子炉 授课人：杨晓敏North University of ChinaCollege of Materials Science and Engineering2008.01.04 目录.ppt1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。 第七章 热处理浴炉及流动粒子炉 ：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；了解流动粒子炉的工作原理、类型及特点。2 71 浴炉的特点及类型 72 电极盐浴炉设

2、计 73 流动粒子炉第七章 热处理浴炉及流动粒子炉371 浴炉的特点及类型一、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471 浴炉的特点及类型二、浴炉用液体介质1、炉用液体介质：熔盐、熔融金属与合金、熔碱、油类2、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

3、物油作加热介质，浴炉工作温度为6501000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。571 浴炉的特点及类型三、浴炉的分类（一）按液体介质分：盐浴炉、金属浴炉、碱浴炉、油浴炉（二）按加热方式分： 外热式和内热式。一般为内热式电极浴炉、内热式管状电热元件浴炉和外热式坩埚浴炉三种。61、结构 炉体、坩锅、电极等组成。热源布置在导电介质中。71 浴炉的特点及类型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。内热式电极盐浴炉73、工作特点 （1）以熔盐作为发热体； （2

4、）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。71 浴炉的特点及类型导热和对流换热；84、分类 电极盐浴炉按炉温可分为低温(650)、中温(6501000 )和高温(10001300)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

5、坩锅一般都用耐火材料砌成。71 浴炉的特点及类型9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：10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 11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

6、均匀（3）缺点：结构复杂，无法更换和调节间距。12（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。71 浴炉的特点及类型内热式管状加热元件浴炉13 1、工作特点：是将液体介质放入坩埚（低碳钢或耐热钢板或耐热铸铁铸造）中，电热元件或其他热源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

7、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。71 浴炉的特点及类型外热式坩锅浴炉14炉体结构 浴炉功率电极设计 启动变压器、排风装置72 电极盐浴炉的设计主要设计内容15根据生产率p确定熔盐质量G（kg）72 电极盐浴炉的设计注：（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16二、炉体材料的设计炉壳侧壁:2.53.5mm钢板，炉底用45mm钢板，炉架用角钢制造。浴炉常设有炉盖和

8、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。17三、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72 电极盐浴炉的设计18（二）影响浴炉实发功率的因素72 电极盐浴炉的设计19（二）影响浴炉实发功率的因素72 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。20（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

9、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2172 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。22（二）、埋入式盐浴炉的电极设计72 电极盐浴炉的设计侧埋入式电极结构和布置 2372 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 24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

10、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。72 电极盐浴炉的设计25五、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。72 电极盐浴炉的设计26六、热处理浴炉的节能方法72 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

11、。2773 流动粒子炉 流动粒子炉的炉膛内装有石墨或氧化铝等固体粒子，压缩空气或其它高压流体经过炉底布风板吹入炉内，使粒子处于流动状态。称为流动粒子炉。28一、流动粒子炉的流态化过程床层流态化的各个阶段1炉膛 2粒子 3布风板 4风室流化过程中P与v的关系v1vfvD29二、流化质量（一）衡量流化质量的主要指标： P的稳定性（二）P不稳定：沟流、死角、层流、腾涌沟流和死角：沟流现象是指气体通过床层时形成短路，大部分气体穿过沟道上升，没有与固体颗粒很好地接触。远离沟流的部位，粒子静止不动，形成死角。层流和腾涌：气速过高，或气体分布不均时，会发生气泡合并现象。当气泡直径长到与床层直径相等时，气泡将

12、床层分为几段，形成相互间隔的气泡层与颗粒层，这种现象为层流现象。颗粒层被气泡推着向上运动，到达上部后气泡突然破裂，颗粒则分散落下，这种现象称为腾涌现象。30（三）影响流化质量因素1、固体粒子的粗细要适合，而且要均匀。2、气体的流速、压力和均匀性必须控制得当。3、流化床的形状尺寸。73 流动粒子炉31三、流动粒子炉的特点和类型（一）特点1、加热速度快；2、温度均匀，炉温在8001300；3、传热方式有传导、对流、辐射换热；4、可进行渗碳、氮化等各种无氧化加热 ；适用于淬火、正火、等温淬火、回火和化学热处理。73 流动粒子炉32（二）类型（按其加热方式分） 内燃式流动粒子炉 外热式流动粒子炉 电极加热流动粒子炉 电热元件加热流动粒子炉73 流动粒子炉33内燃式流动粒子炉这类炉子采用煤气与空气混合的可燃气作为气源和热源，通过布风板吹动粒子浮动。（二）类型按其加热方式分为：3473 流动粒子炉 外热式流动粒子炉 通入这类炉子的气体是预先在炉外燃烧的燃烧产物。3573 流动粒子炉电极加热流动粒子炉这种炉型是在炉膛相对侧壁上安设板状电电极，固体粒子为石墨粒子，