BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐

韓伯群，鄧喬楓，姬俊祥

(江蘇豐東熱技術(shù)股份有限公司，江蘇大豐 224100)

BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐

韓伯群，鄧喬楓，姬俊祥

(江蘇豐東熱技術(shù)股份有限公司，江蘇大豐 224100)

BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐，最高處理溫度1200℃，采用通過式搬送方式，兼具油淬、快速風(fēng)冷功能，適用于耐熱鋼、不銹鋼零件的高溫淬火處理。由于采用前室預(yù)抽真空結(jié)構(gòu)，設(shè)備更加安全可靠，并且大幅減少淬火油煙排放，是一種新型高效節(jié)能環(huán)保熱處理設(shè)備。

高溫;通過式;預(yù)抽真空

BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐，前室為預(yù)抽真空密封結(jié)構(gòu)，加熱室最高使用溫度可達(dá)1200℃，N2保護(hù)氣氛。采用通過式搬送方式，既可實(shí)現(xiàn)“前進(jìn)前出”的油淬冷卻方式，也可實(shí)現(xiàn)“前進(jìn)后出”的快速空冷，工藝適用性強(qiáng)，操作靈活方便，自動(dòng)化程度高。與常規(guī)的高溫箱式爐、真空爐相比，該設(shè)備控制精度高、少無氧化、變形小、運(yùn)行成本低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。可滿足耐熱鋼、不銹鋼、模具鋼的高溫精密固溶處理，也可應(yīng)用于常用合金鋼的中溫淬火處理，工藝應(yīng)用范圍廣泛。

1 BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐構(gòu)造

圖1為江蘇豐東熱技術(shù)股份有限公司研發(fā)成功的BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐結(jié)構(gòu)示意圖。爐內(nèi)有效尺寸為600 mm(W)×930 mm(L)×460 mm(H)，額定處理能力240 kg，額定處理溫度1150℃，最高處理溫度1200℃。

BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐由前搬送車、預(yù)抽真空前室(兼油槽)、中間戶袋、加熱室和快速風(fēng)冷臺(tái)(兼后搬送車)組成。前搬送車，將工件自動(dòng)搬入至預(yù)抽真空前室。當(dāng)選擇油淬工藝時(shí)，工件經(jīng)加熱、淬火、瀝油后，通過前搬送車搬出。

預(yù)抽真空前室采用真空氣密結(jié)構(gòu)，兼具淬火油槽功能，由前室本體、真空入口門、真空出口門、升降機(jī)、淬火油槽、真空排氣系統(tǒng)、真空測量裝置、殘氧檢測裝置、料盤檢測等機(jī)構(gòu)組成。采用大容量油槽，配備強(qiáng)力攪拌器，攪拌速度變頻可調(diào);同時(shí)對(duì)淬火槽導(dǎo)流系統(tǒng)、攪拌強(qiáng)度、淬火液溫度、冷卻模式等進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算與控制，優(yōu)化淬火冷卻方案和工藝參數(shù)，最大限度控制工件變形［1］。

加熱室由前后隔熱門、爐內(nèi)攪拌裝置、SiC高溫加熱器、爐內(nèi)耐高溫滑軌、熱電偶、N2保護(hù)氣體導(dǎo)入裝置、窺視孔、加熱室殘氧檢測裝置等構(gòu)成。加熱室具備良好的密封性能，工件保溫時(shí)，加熱室氧含量低于 0.3%。

隔熱門與真空出口門之間的過渡區(qū)域?yàn)橹虚g戶袋，加熱室爐氣由此排出，并使得加熱室和前室相互分隔。

圖1 BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Sketch of BBH-T-240 through type pre-vacuum high temperature multi-purpose furnace

快速風(fēng)冷臺(tái)，用于工件的快速風(fēng)冷冷卻，由空冷臺(tái)本體、滾輪、強(qiáng)力風(fēng)機(jī)、導(dǎo)風(fēng)裝置等構(gòu)成。工件可在10 min以內(nèi)，從1150℃冷卻至100℃。兼具后搬送車功能，將工件從加熱室搬送至快速風(fēng)冷臺(tái)，冷卻結(jié)束后，再自動(dòng)搬送至完成臺(tái)。

2 BBH-T-240設(shè)備操作流程

本設(shè)備可以根據(jù)工藝需要，選擇“油淬”或“空冷”兩種方式。

當(dāng)選擇“油淬”時(shí)，采用“前進(jìn)前出”的搬送方式;當(dāng)選擇“空冷”時(shí)，則采用“前進(jìn)后出”的通過式搬送方式。

1)油淬工藝操作流程(前進(jìn)前出):

工件由前搬送車送入前室→前室抽真空至設(shè)定值→氮?dú)鈴?fù)壓→前室殘氧檢測合格→內(nèi)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將工件送入加熱室→工藝處理(N2保護(hù)氣氛，氧含量≤0.3%)→工藝結(jié)束，內(nèi)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將工件送至前室→油淬→瀝油→工件由前搬送車搬出。

2)空冷工藝操作流程(前進(jìn)后出):

工件由前搬送車送入前室→內(nèi)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將工件送入加熱室→工藝處理(N2氣保護(hù)氣氛，而且氧含量≤0.3%)→工藝結(jié)束，后搬送車將工件送至快速風(fēng)冷臺(tái)(兼后搬送車)→空冷→空冷結(jié)束，工件由后搬送車搬出。

3 BBH-T-240精密控制系統(tǒng)

3.1 溫度控制

BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐采用SiC高溫加熱器，爐內(nèi)最高溫度達(dá)到1200℃。通過對(duì)爐膛溫度場的計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算，進(jìn)一步優(yōu)化了SiC加熱器的位置與排布，采用可控硅功率調(diào)功器，實(shí)現(xiàn)對(duì)爐內(nèi)溫度的精確控制。通過調(diào)節(jié)升溫、保溫階段的輸出斜率及PID參數(shù)，滿足工件實(shí)爐溫度均勻性及處理周期的雙重要求。

圖2 BBH-T-240多用爐9點(diǎn)溫度均勻性數(shù)據(jù)圖表Fig.2 The data table of temperature uniform for BBH-T-240 batch furnace

圖2是實(shí)爐溫度分布數(shù)據(jù)，控溫精度±1℃，實(shí)爐回復(fù)時(shí)間69 min，實(shí)爐保溫時(shí)間20 min，9支熱電偶分別插入工件內(nèi)部、距離表面30 mm，工件內(nèi)部溫度均勻性在±10℃范圍內(nèi)，達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)要求。

3.2 氣氛控制

本設(shè)備采用N2保護(hù)氣氛，根據(jù)不同產(chǎn)品的工藝要求，由殘氧檢測裝置對(duì)爐內(nèi)的氧含量進(jìn)行設(shè)定與測量，并通過2路N2流量計(jì)進(jìn)行自動(dòng)通斷調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)氣氛的有效控制，減少工件加熱過程中的氧化。圖3為氣氛控制系統(tǒng)圖，N2供給可采用液氮或制氮機(jī)裝置，純度≥99.95%。

4 BBH-T-240應(yīng)用實(shí)例

圖3 BBH-T-240爐氣氛控制系統(tǒng)圖Fig.3 Atmosphere controlling system diagram of BBH-T-240 furnace

表1 HI461發(fā)動(dòng)機(jī)氣門經(jīng)固溶處理后的表面硬度、心部硬度數(shù)據(jù)Table 1 Surface and core hardness data of HI461 engine valve after solution treatment

表1為HI461材料發(fā)動(dòng)機(jī)氣門在BBH-T-240設(shè)備上的應(yīng)用實(shí)例，工件經(jīng)N2保護(hù)氣氛加熱、油淬、高溫回火處理后，實(shí)測的表面硬度、心部硬度數(shù)據(jù)，各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求。圖4為該產(chǎn)品熱處理后的外觀圖。

圖4 經(jīng)固溶處理后的氣門外觀Fig.4 The appearance of engine valve after solution process

5 BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐特點(diǎn)

BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐具有以下特點(diǎn):

1)高溫工藝性能:最高使用溫度可達(dá)1200℃，可滿足耐熱鋼、不銹鋼、模具鋼的高溫精密固溶處理，也可應(yīng)用于常用合金鋼的中溫淬火處理，工藝應(yīng)用范圍廣泛。

2)雙重冷卻方式:本設(shè)備可以采用“前進(jìn)前出”油淬冷卻方式，也可以采用“前進(jìn)后出”通過式的快速空冷冷卻方式，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，操作靈活，生產(chǎn)效率高。

3)環(huán)保性:由于前室預(yù)抽真空，工件進(jìn)入時(shí)帶入的空氣，可以通過抽真空的方式完全排出，工件進(jìn)出爐無需火簾裝置。工件油淬時(shí)不會(huì)產(chǎn)生火焰，很少產(chǎn)生油煙;工件快速空冷時(shí)產(chǎn)生的熱量，由專用熱量收集裝置進(jìn)行熱回收，符合大氣排放要求;熱處理作業(yè)環(huán)境更加清潔環(huán)保。

4)安全可靠性:工件進(jìn)出爐時(shí)，由于采用抽真空及氮?dú)鈴?fù)壓置換，前室與加熱室隔絕，加熱室采用氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛，因此無爆炸危險(xiǎn)，不必?fù)?dān)心帶油工件進(jìn)出爐時(shí)不慎燃燒引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn);也不必?fù)?dān)心帶油工件出爐著火造成工件退火影響產(chǎn)品質(zhì)量和油煙污染車間環(huán)境。設(shè)備具有很高的安全性。工件在加熱室的移動(dòng)，采用內(nèi)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，安全、穩(wěn)定、可靠。

5)高效節(jié)能:加熱室保溫層采用高效保溫材料，密度更輕、厚度更薄，可以減少蓄熱量，并且增加了真空隔熱層［2］;加熱器采用優(yōu)質(zhì)SiC加熱棒，具有加熱效率高、升溫速度快、維護(hù)方便的特點(diǎn)。經(jīng)對(duì)比測算，與通常的高溫爐相比，節(jié)能35%以上，工藝周期縮短20%。由于加熱室采用較好的密封設(shè)計(jì)，并采用N2保護(hù)氣氛(根據(jù)產(chǎn)品工藝條件不同，可以選配“氮?dú)?甲醇”保護(hù)氣氛)，使工藝氣體消耗大幅度減少;與真空爐相比，運(yùn)行成本更低，生產(chǎn)效率更高。

6)延長淬火油使用壽命:由于前室抽真空并采用氮?dú)鈴?fù)壓，前室處于無氧狀態(tài)，消除了淬火油因氧化而變質(zhì)的可能，淬火油的使用壽命比開放油槽延長2倍以上，比通常多用爐延長1倍以上。

7)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作:采用自主開發(fā)的GPC-TP圖形化熱處理專用程序控制器，對(duì)爐內(nèi)溫度和氣氛進(jìn)行自動(dòng)控制，并可存儲(chǔ)和調(diào)用200種工藝程序。操作系統(tǒng)采用“觸摸屏+PLC”方式，控制可靠，界面友好。系統(tǒng)設(shè)置有自動(dòng)故障報(bào)警與診斷功能，即使發(fā)生故障時(shí)或停電時(shí)，自動(dòng)通入氮?dú)?，不?huì)有危險(xiǎn)發(fā)生。

6 結(jié)論

BBH-T-240通過式預(yù)抽真空高溫多用爐已在發(fā)動(dòng)機(jī)氣門固溶處理方面得到了成功應(yīng)用，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，生產(chǎn)線自動(dòng)化程度高，并大幅度提高生產(chǎn)效率。該系列設(shè)備將在耐熱鋼、不銹鋼、模具鋼的精密固溶熱處理，以及精密冷溫鍛零部件的調(diào)質(zhì)處理方面得到越來越多的推廣運(yùn)用。

［1］韓伯群.BBHG-5000大型預(yù)抽真空多用爐及其精密控制系統(tǒng)［J］.金屬熱處理，2012，37(4):131-134.

［2］向建華，韓伯群.高效節(jié)能環(huán)保滲碳滲氮技術(shù)［J］.熱處理，2013，28(5):59-65.

BBH-T-240 Through type Pre-vacuum High Temperature Multi-purpose Furnace

HAN Bo-qun，DENG Qiao-feng，JI Jun-xiang
(Jiangsu Fengdong Thermal Technology Co.，Ltd.，Dafeng Jiangsu 224100，China)

The maximum processing temperature of BBH-T-240 through type pre-vacuum high temperature multi-purpose furnace is 1200℃.The furnace adopts through type ransferring method，and can achieve the functions of quenching and fast air cooling.It can be applicable to the high temperature quenching process for parts of heat resistance steel and stainless steel.Due to the front room for pre-vacuum structure，the equipment will be safer and reliabler，and the emission of quenching smoke will be decreased greatly.It is a new type furnace with new，safety，high efficiency，saving energy and friendly environment.

high temperature;through-type;pre-vacuum

TG155.2+6

B

1673-4971(2014)05-0050-04

2014-07-16

韓伯群(1969-)男，碩士，研究員級(jí)高級(jí)工程師，主要從事熱處理設(shè)備的研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造工作。

聯(lián)系電話:0515-83513872-8388;E-mail:han.boqun@fengdong.com