12设备讲稿.doc

材料热处理工程师培训材料 第三部分 热处理设备 一、概述 热处理设备是执行热处理工艺的一种手段，是热处理生产过程中重要工具，当零件热处理工艺制定后，热处理设备是决定工件热处理质量的关键，根据工艺等要求合理选择热处理设备能降低加工成本和实现节能减排目标。 1、备选择热处理设的原则—先进性与实用性相结合 ①满足热处理工艺的要求； ②保证工件热处理质量； ③有利于提高生产效率和降低生产成本； ④确保使用寿命和维护方便； ⑤节能减排和安全生产。 2、热处理设备分类：热处理设备分为主要设备和辅助设备（P288） 热处理主要设备包括：热处理炉、加热装置（如感应加热装置等）、表面改性装置（气相沉积和离子注入等）、淬火介质、冷处理装置、工艺参数检测和控制装置等。 热处理设备的辅助装置如清洗、气氛制备、淬火介质循环、防火除尘及输送设备等。 表1 热处理炉的分类 热处理炉分类 分类原则 炉 型 按热源 电阻、燃料、煤气、油、煤、感应、激光 按工作温度 高温（大约1000℃）、中温（650℃～1000℃）、低温炉（小于650℃） 按炉膛形式 箱式、井式、罩式、贯通式、转底式、管式炉 按工艺用途 退化、淬火、回火、渗碳、渗氮炉 按作业方式 周期、连续炉 按使用介质 空气、火焰、可控气氛、盐浴、油浴、铅浴、液态化、真空炉 按机械形式 台车、升降底式、推杆式、输送带式、辊底式、振底式、步进式炉 目前热处理行业常用的热处理设备（指导书第三部分介绍的）主要有： 箱式或井式电阻炉、可控气氛炉、真空炉、感应加热炉等。 3、学习重点： 1）热处理炉的传热原理及实际应用；箱式电阻炉的功率计算；电热元件的选用；热 处理炉的控温。 2）可控气氛的类型和特点；气氛碳势控制的方法和原理。 3）真空加热原理和特点；描述真空系统的基本参数对真空炉性能的影响。 4）感应加热电源的原理和性能特点；合理选用和使用感应加热电源；感应圈设计的基本原理。 热处理设备的安全操作（重点：盐炉、可控气氛炉）。 二、炉子传热的三种基本方式（P288） 加热热处理工件需要消耗大量能源如电、燃料气等（占有机械制造业总耗能约25%），热处理加热炉的结构合理和使用恰当不仅可以保证热处理质量，而且节能降耗，减少污染。 工件加热过程中热量的消耗包括： 工件需要蓄热； 热处理炉（炉衬、耐热材料、装料架等）需要蓄热； 炉墙向周围环境散热。 了解热传导热原理对提高工件的加热质量和节约能源具有重要的意义。 传热的基本方式：传导、对流、辐射三种。 传导传热—无宏观质点移动，依靠分子（原子）的振动、扩散或自由电子运动的的传热方式，可以发生在固、液、气体中。 对流传热—温度不同部分的质点发生相对位移的传热方式，可以发生在液、气体中。 辐射传热—一定温度物体以电磁波的形式向外发射辐射能，并使与其不接触的另一物体吸收后转化为热能。（物体与另一物体之间） 传热学方程 同有一物体的不同部分或两个物体之间存在温差则必然产生热交换，即传热。其热交换 量可用以下公式 (1) —热流量（综合热交换），单位时间内由高温物体传给低温物体的热量； —传热面积； 分别为两物体的温度；—传热系数。 的物理意义—表示当温差为1，通过面积的热量。 上（传、、）。 设： （2） —热流密度，单位时间通过单位面积传递的热量 则 设： 热阻 ， 则 由上式可知，传热系数越小，热阻越大，则热流密度越小，传热量越小，传热 速度越慢，即选择传热系数小的保温材料做炉壁可节能。 、是设计热处理炉时计算额定功率的重要依据。 在热处理电阻加热炉（燃料炉同样适用）中三种不同传热方式的传热计算 1．传导传热 热处理炉中炉墙的传热通常是传导传热。 ①对于单层炉墙（目前常采用的炉墙结构）的稳态传热（T1、T2稳定时）（图1），由式（2）可知，热流密度为 （3） 式中 分别为单层炉墙两侧面温度；为炉墙厚度； 为导热系数，是导热物体相距1米处的温差1℃时，每秒通过1m2面积的热量。 若乘以炉墙面积可求出炉墙的导热量 （4） 图1 单层炉墙导热 图2 双层炉墙导热 ②对于多层（双层）炉墙的稳态传热（由可求得下式）