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但传统的氮化设备及氮化工艺,必赢棋牌官网清

文章作者:bwin688必赢 上传时间:2020-02-03

一、概述,环保真空烧网炉是为化纤塑料行业生产过程中使用的过滤网等的专用设备,它克服了陈旧落后的敞开型箱式煅烧炉所存在的明火燃烧、温度超限、室内污染等缺点与弊端,而改进为密封型在炉膛内抽成真空的情况下有限地供气。

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在高温、低氧气含量的状态下使化纤高分子聚合物裂解焦化、从而杜绝明火燃烧,使炉内温度控制在设定的工艺范围内。是比煅烧法、流化床清洗法、三甘醇清洗法更先进的设备。具有对环境无污染,清洗的过滤网干净、丝孔流畅,并可以延长过滤网的使用寿命以及工作时间短、节能、操作简便、清洗效果好等优点。

随着社会需求及科技的发展,表面化学热处理越来越受到重视,表面氮化以其处理温度低、变形小,表面氮化层硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点,被广泛应用在低、中、高碳钢,合金钢、工具钢以及不锈钢等表面强化领域。但传统的氮化设备及氮化工艺,都是通过手动调节氨气流量的方式来调整氨分解率,虽然也能生产出合格的产品,但因炉内氮势不能进行精确控制,当要求对工件表面化合物层深度进行精确控制比如要求进行无表面化合物层的氮化工艺时,传统氮化炉及氮化工艺都无法很好完成或者说工艺重现性不好。为了实现对氮势的测量及自动控制,同时为了缩短氮气置换时间、节约置换氮气消耗量,我公司研制、开发了预抽真空卧式气体氮化炉,图1为该设备的外观图片。

通常环保烧网炉使得化纤高分子聚合物在300℃隔绝空气可裂解焦化,并产生多种裂解物,高于440℃在空气中可完全氧化。

一、设备构成与应用预抽真空箱式带罐气体氮化炉由炉体、炉罐、炉门、电加热系统、预抽真空系统、罐内罐外冷却系统、氮势测量及控制系统、安全控制系统、废气燃烧系统、炉体冷却系统等组成。预抽真空箱式带罐气体氮化炉适用于下列工艺:氮气保护气氛下的退火、回火,氮碳共渗工艺,氮化工艺。工件的加热、预氧化、预抽真空、氮化及氮化后的冷却以及开门前的抽真空均在一个炉室完成,不用再增加额外的设备。图2为该设备结构图,表1为设备的规格和参数表。表1 设备的规格和参数1、炉体炉体由壳体、炉衬及必要的安装孔、安装座及法兰等组成。壳体为非气密性钢板,炉衬由陶瓷纤维砌筑,具有保温效果好,升温快的特点。炉体后部安装有氢探头、带水冷套循环风机、供气管路、预抽真空管路、废气排放管路及热电偶校验孔。2、炉罐炉罐为耐热钢卷成的圆桶密封焊结构,炉罐法兰和炉壳体法兰采用合理的连接方式,确保炉罐受热时可自由向后方伸长,避免了炉罐受热变形。罐内后部布置了气体循环风扇、罐内冷却进气、出气口以及主控热电偶安装孔;炉罐底部设置了料盘支撑台及料盘进出导轨,便于料盘进出;炉罐内部安装有导风筒,改善了炉内气体循环状态;在炉罐与炉壳体之间布置有电加热元件。3、炉门炉罐前端开口即为炉门,炉门为圆形。炉门设计有绝热包用于隔绝炉罐内的热量,炉门外圈配备橡胶圈并通过冷却水腔进行冷却。炉门关闭后,通过自动锁紧机构与炉罐密封,使炉罐成为一密闭的腔体。4、电加热系统加热元件为镍铬电热丝,均匀的外挂于纤维炉衬保证了炉罐受热均匀,在加热元件布置区及炉罐内设有测温和超温热电偶。5、预抽真空系统渗氮工艺开始前采用对炉罐抽真空并随后进行氮气复压到常压的方式来替代传统的需消耗至少3倍炉膛体积氮气来置换炉内空气的方法,可显著缩短气体置换时间并节省保护氮气用量。另外通过抽真空在炉罐内形成的负压状态,有利于工件表面污物及清洗液残留物的蒸发和清除。抽真空系统包括真空泵、管路、及真空阀等。设备工作抽真空度≤2、5mbar。工作真空度抽真空时间≤5min6、罐内罐外冷却系统通过罐内罐外冷却系统,来达到快速冷却工件的目的,满足氮化后需快冷的工艺要求。罐外冷却风机安装在炉膛后部,炉体上部和下部分别安装有进、出风门。氮化工艺结束后,冷却风机启动,冷风从进风门进入炉罐与炉衬之间,通过冷却加热元件及炉罐的方法间接冷却炉罐内的工件,热风从炉体上部的出风门排出。罐内冷却系统由防爆型真空密封风机、气动截止阀、水/气热交换器及相应的管路组成。根据工艺需要启动风机,将炉罐内保护气氛吸入水/气热交换器,高温气体经冷却后再返回炉罐。罐内冷却同罐外冷却配合使用,可实现工件的快速冷却,提高了生产效率。7、氮势测量及控制系统氮势测量及控制系统包括斯坦格多功能氮势控制仪SE607、氢探头及氮化介质供应控制元件,用于氮化工艺的编制及对炉子的温度、氮势和氮化介质流量进行控制,氮化介质供应系统包括氨气、氮气、二氧化碳、氨气裂解气质量流量计以及氨气纯化及裂解装置等。8、安全控制系统为保证设备在工作时一直是正压,设计了炉压降低时的氮气自动冲入功能;为保证设备在工作时不超温,设计了炉子超温时的自动切断加热功能,为保证气氛安全设计了炉温低于供气温度时的供气自动中断功能。在上述保护功能起作用的情况下,立即发出声光报警。9、废气燃烧系统废气燃烧装置包括混合室、燃烧室、点火烧嘴、火焰检测器、环形烧嘴、控制阀等。炉气与天然气在混合室内与空气混合,点火烧嘴点燃环形燃烧器,最终使废气中的氨气、氢气等充分燃烧后再排放出去。10、炉体冷却系统炉体冷却系统由冷却塔、循环水泵、冷却水箱及相应管路组成,当水箱或冷却塔缺水时采用自来水自动补水。炉体冷却系统用于前门、循环电机、抽真空管路及水/气热交换器的冷却。二、氮势控制将炉子加热到500~600℃内,通入纯氨或纯氨与氨裂解气的混合气氛裂解后产生活性氮原子并渗入到工件表面的工艺过程称为氮化,属于铁素体化学热处理范畴。在加热状态下氨气发生下列反应:NH3=1/2N2+3/2H2因此,氮化炉内气体组分分别为NH3、N2、H2。如将炉内气体看成一个整体,则PNH3+PN2、+PH2=1,PN2=1/3PH2。其中PNH3为炉气中氨分压,PN2为炉气中氮气分压,PH2为炉气中氢气分压(可由氢探头测得)。常用的氨分解率测定仪是一个带有体积百分数刻度的容积瓶,在测量时首先将炉气充满整个容积瓶,然后向瓶内注水,由于氨气几乎可以全部溶解于水,因此瓶中水的体积百分数则为炉气中氨的体积百分数,也等于炉气中氨分压PNH3,则V=1- PNH3=PN2、+PH2=4/3PH2,r=PNH3/PH21、5=(1-4/3PH2)/PH21、5或者r=/1、5(r:气氛氮势)。通过上述对氨气的裂解反应计算得知,氨分解率可以通过氢含量计算得出,而氢含量可以通过氢探头测量,同样由氢含量也可计算出氮势。表2为氨分解率、氢含量与氮势的计算关系表。所有氮化工艺都是以活性氮原子的供给量即氨气的通入量为控制目标进行编制的,控制了活性氮原子的供给也就控制了工件的氮化质量。氨分解率能直观的反映通入炉内氨气的裂解状态,在氮化过程的不同阶段保持合适的氨分解率就可以做出合格的产品来,但由于氨分解率是通过人工手动的方式测定出来的,不能应用于自动控制。氮势控制就是将氢探头测得的氢含量经氮势控制仪计算得出氮势,再将此氮势与氮势设定值进行比较并经氮控仪进行PID运算后输出控制信号,该信号控制氨气的通入量,调控炉内的氨分解率或者说氮势,形成一个闭环控制。编制氮化工艺时,只要根据工件材质及技术要求设置合适的氮势值及温度就可以了。三、工艺实例1、产品技术要求工件名称为齿圈,材质使用40Cr,工件表面硬度≥550HV0、5,工件氮化层深度要求0、3~0、4mm,工件白亮层深度:10~20μm。2、工艺流程装炉,关闭前门。往炉内通入空气,并开始升温,目的在空气环境下对工件加热升温。温度到达360℃后进行预氧化工艺,目的增加渗速、提高工件表面硬度和渗层的均匀性。预氧化后进行抽真空操作,真空度≤5mbar,抽真空时间≤5min,抽真空结束后进行氮气复压,使用5~6kPa低压氮气,炉压恢复到工作炉压1000Pa左右,目的通过抽真空的方法将炉内的空气在很短的时间内置换成氮气。氮气复压结束后继续升温,同时通低压氮气维持炉压在1000Pa左右,目的在氮气环境下对工件加热升温。温度到达450℃后改通氨气并继续升温,目的用氨气将炉内的氮气置换出来,为最终形成氮化工艺气氛做准备。到达氮化工艺温度后,通过质量流量计通入压力2kg左右的氨气和裂解氨气,目的进行氮势控制,氮势控制系统根据设定氮势自动调节氨气和裂解氨气的通入量。氮化工艺结束后进行氮气置换,同时根据工艺需要启动外循环及内循环冷却,目的根据工件金相组织及工件表面硬度的要求提供合适的冷却速度。降温到开门温度120℃左右后进行出炉前的抽真空操作,抽真空之后氮气复压,使用5~6kPa低压氮气,炉压达到200Pa左右后进行开门操作。目的通过抽真空的方法将炉内气氛完全置换成氮气,提高了开门操作的安全性。3、工艺设置氮化工艺曲线示意图见图3,工艺参数见表3。4、产品检验氮化后产品外观见图4,工件氮化层深度为0、3mm,工件氮化后表面硬度为630~650HV0、5,工件氮化后表面白亮层深度为10~12μm。四、结语必赢棋牌官网,相对于普通氮化炉来说,预抽真空箱式带罐气体氮化炉最显著的特点就是换气时间明显缩短,同时节省了至少3倍炉膛体积的置换氮气。由于具备了先进的氮势控制功能、灵活多变的氮后冷却能力,以及适用工艺种类灵活多样等诸多优点,使得预抽真空卧式氮化炉在可控气氛渗氮高端领域有着广阔的市场前景。本文来自:钱茂洪,爱协林热处理系统有限公司,主要从事可控气氛热处理设备制造及工艺研究。

环保烧网炉利用这一特性,先把被清洗工件加热到300℃左右,使工件表面上数量较多的高分子聚合物溶化流入到下部废料收集罐中,此时,板孔中只剩下少量的高分子聚合物,并将炉温按设置程序继续升温500℃左右,同时打开真空泵并通过水喷淋洗涤器将灰尘及生成气体抽出由水带走,按程序设置时间使炉膛内通入少量空气就可使剩余的高分子聚合物充分裂解生成二氧化碳和灰分。整个过程没有污染气体排在室内,即使排出室外也只有少量二氧化碳,水中所带走了灰分也很少。

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