氮化爐結構、工作過程、工作原理和生產應用

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摘要：氮化爐又稱為氮化熱處理爐,主要用于金屬的氮化處理,相比其他設備具有處理溫度低,時間較短,變形較小的優點.

氮(dan)化(hua)爐(lu)又稱為氮(dan)化(hua)熱(re)處理(li)(li)(li)爐(lu)，主(zhu)要(yao)用于金屬的(de)(de)氮(dan)化(hua)處理(li)(li)(li)，相比其他設備具有(you)處理(li)(li)(li)溫(wen)度低，時間較短，變形較小的(de)(de)優點。經(jing)氮(dan)化(hua)處理(li)(li)(li)的(de)(de)制(zhi)品具有(you)優異(yi)的(de)(de)耐(nai)(nai)磨(mo)性(xing)(xing)、耐(nai)(nai)疲(pi)勞性(xing)(xing)、耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)及耐(nai)(nai)高溫(wen)的(de)(de)特性(xing)(xing)，氮(dan)化(hua)后的(de)(de)產品氮(dan)化(hua)均勻、質量穩定。

氮化爐

氮化爐主要結構

氮化爐(lu)(lu)(lu)包括爐(lu)(lu)(lu)體、爐(lu)(lu)(lu)蓋、通氣(qi)(qi)裝(zhuang)置、冷卻(que)裝(zhuang)置以及(ji)物料(liao)架(jia)，爐(lu)(lu)(lu)蓋配合(he)爐(lu)(lu)(lu)體蓋接于其上并圍成一收容空間(jian)，通氣(qi)(qi)裝(zhuang)置、冷卻(que)裝(zhuang)置和(he)物料(liao)架(jia)收容于爐(lu)(lu)(lu)體內(nei)(nei)，物料(liao)架(jia)包括托(tuo)(tuo)盤(pan)和(he)多個(ge)支(zhi)撐(cheng)桿，支(zhi)撐(cheng)桿與爐(lu)(lu)(lu)體固(gu)定連(lian)接，多個(ge)支(zhi)撐(cheng)桿支(zhi)撐(cheng)托(tuo)(tuo)盤(pan)設于收容空間(jian)內(nei)(nei)，托(tuo)(tuo)盤(pan)包括多個(ge)導流(liu)(liu)槽和(he)多個(ge)呈陣列設置的通氣(qi)(qi)孔，導流(liu)(liu)槽連(lian)通相(xiang)鄰兩個(ge)通氣(qi)(qi)孔。

井式氮化爐結構圖

井式氮化(hua)爐結(jie)構圖

托盤(pan)(pan)還包(bao)(bao)括(kuo)(kuo)靠近(jin)爐(lu)體頂(ding)部的(de)頂(ding)面(mian)(mian)(mian)、與頂(ding)面(mian)(mian)(mian)相對設(she)(she)置(zhi)的(de)底面(mian)(mian)(mian)、以及連(lian)接頂(ding)面(mian)(mian)(mian)和(he)底面(mian)(mian)(mian)的(de)側面(mian)(mian)(mian)，通(tong)氣孔(kong)貫(guan)穿頂(ding)面(mian)(mian)(mian)和(he)底面(mian)(mian)(mian)，導(dao)流(liu)槽自底面(mian)(mian)(mian)向頂(ding)面(mian)(mian)(mian)凹陷(xian)形成，導(dao)流(liu)槽還連(lian)通(tong)通(tong)氣孔(kong)和(he)側面(mian)(mian)(mian)。導(dao)流(liu)槽的(de)槽寬為3-5mm，槽深為1-5mm。支(zhi)撐桿包(bao)(bao)括(kuo)(kuo)立(li)柱(zhu)(zhu)和(he)限(xian)(xian)位(wei)柱(zhu)(zhu)，立(li)柱(zhu)(zhu)與爐(lu)體固定連(lian)接并(bing)與爐(lu)體開口(kou)方向相平行(xing)，限(xian)(xian)位(wei)柱(zhu)(zhu)與立(li)柱(zhu)(zhu)垂(chui)直連(lian)接，多個限(xian)(xian)位(wei)柱(zhu)(zhu)支(zhi)撐托盤(pan)(pan)。爐(lu)體包(bao)(bao)括(kuo)(kuo)外(wai)殼(ke)、內(nei)殼(ke)、保(bao)溫加(jia)熱層，內(nei)殼(ke)設(she)(she)于外(wai)殼(ke)內(nei)，保(bao)溫加(jia)熱層設(she)(she)于內(nei)殼(ke)和(he)外(wai)殼(ke)之間(jian)

工作過程

通(tong)氣(qi)(qi)裝置包括進(jin)氣(qi)(qi)盤(pan)(pan)管、通(tong)氣(qi)(qi)導管、以及向收容空(kong)間輸入氣(qi)(qi)體的多個中一(yi)氣(qi)(qi)孔(kong)，進(jin)氣(qi)(qi)盤(pan)(pan)管設(she)于內殼底部，其一(yi)端與外部滲氮氣(qi)(qi)體輸送設(she)備(bei)相通(tong)，通(tong)氣(qi)(qi)導管一(yi)端與收容空(kong)間相連(lian)通(tong)，另一(yi)端與外部環境相連(lian)通(tong)，多個一(yi)氣(qi)(qi)孔(kong)沿進(jin)氣(qi)(qi)盤(pan)(pan)管均(jun)勻貫穿設(she)置。

冷(leng)卻(que)(que)裝置包括冷(leng)卻(que)(que)盤管和(he)向收容空間排放(fang)冷(leng)氣的多個(ge)二(er)(er)氣孔，冷(leng)卻(que)(que)盤管螺旋(xuan)狀圍繞(rao)物料架，多個(ge)二(er)(er)氣孔沿冷(leng)卻(que)(que)盤管均勻設置，二(er)(er)氣孔開口(kou)方向朝向物料架。

技術優勢

1、通過設置通氣孔和連(lian)接槽，使得進入爐體的氣體可以快速包(bao)圍需氮(dan)化的工件，同(tong)時(shi)增加托盤(pan)表面積(ji)，減少加熱冷卻的時(shi)間；

2、通(tong)過設置(zhi)連(lian)接(jie)槽，使得進入爐體(ti)的(de)氣體(ti)可以在連(lian)接(jie)槽的(de)導流作用下，形成穩定(ding)氣流；

3、通(tong)過(guo)將連(lian)接槽設置于托盤的(de)底面，使得從爐體底部(bu)進入的(de)活性氮能通(tong)過(guo)連(lian)接槽的(de)導(dao)流(liu)迅速(su)進入通(tong)氣孔中(zhong)；

4、通過(guo)設(she)(she)置限位柱，使(shi)得(de)托盤可根據需氮(dan)化的工件尺寸自(zi)行設(she)(she)置。

氮化爐工作原理

　　工作溫(wen)(wen)度：硬(ying)氮(dan)(dan)(dan)化工作溫(wen)(wen)度一般(ban)在480℃到550℃之間，常用(yong)溫(wen)(wen)度在490℃到530℃，注意：活性(xing)氮(dan)(dan)(dan)的(de)存活周期很(hen)短，如果沒有(you)被(bei)工件吸附，會很(hen)快結(jie)合(he)生成(cheng)氮(dan)(dan)(dan)氣，失去活性(xing)。氮(dan)(dan)(dan)氣沒有(you)任何滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)力(li)。爐內氣氛組成(cheng)：NH3、N2、H2。辨析(xi)：KN越大(da)，氣氛的(de)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)力(li)越強。觀點(dian)：KN與(yu)氮(dan)(dan)(dan)勢沒有(you)嚴(yan)格的(de)對(dui)應(ying)關系(xi)，KN高，滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)力(li)不一定就(jiu)強。比如氮(dan)(dan)(dan)化爐內氨(an)氣很(hen)多(duo)，裂解的(de)氨(an)氣很(hen)少，雖然KN很(hen)高，但(dan)實(shi)際可用(yong)的(de)活性(xing)氮(dan)(dan)(dan)較少，滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)能(neng)(neng)力(li)反而(er)不強。

　　NH3=N+3/2H2的意思是：1體(ti)積氮(dan)氣(qi)和(he)(he)3體(ti)積氫氣(qi)在(zai)高(gao)溫高(gao)壓催化劑條件下生(sheng)成2體(ti)積氨氣(qi)，其中的N為(wei)活性氮(dan)，起到滲氮(dan)作用。在(zai)同一(yi)個KN下，靠純氨氣(qi)分解形成的氣(qi)氛與(yu)用氨氣(qi)和(he)(he)裂解氨氣(qi)混合而成的氣(qi)氛是完全不同的。

　　滲氮前的氣體氮化爐必須是先經過正火或調質處理過的工件，先用汽油和酒精擦洗氣體氮化爐工件表面，不得有銹斑、油污、臟物存在。裝入爐內后，對稱擰緊爐蓋壓緊螺栓。將爐罐和爐蓋進水口通入冷卻水進行循環水冷。氣體氮化爐爐蓋上管道冷卻水下端為進水，上端為出水，爐罐單獨進水，單獨排水，爐蓋所有水管可按低進高出原則串聯，由一個口進水，一個口排水。氣體氮化爐升溫前應先送氮氣排氣，排氣時流量應比使用時大一倍以上。

　　排氣10分鐘后，將控溫儀表設定到150℃，自動加熱開關撥向開，氣體氮化爐邊排氣邊加熱150℃保持2h排氣，再將控溫儀表設定到530℃，把氨氣流量調小，保持爐內正壓，排氣口有較小氣流向上的壓力，當爐溫升到530℃時，恒溫恒流滲氮3-20h，再將氨氣

　　壓力調大一點，讓排氣維持適中壓力，滲氮4-70h，再將氨氣壓力調小，退氮1-2h，切斷電源，給少量氨氣。

氮化處理生產應用

在實際生產中，通常采用氮化爐對金屬工件進行氮化熱處理加工。升溫過程中把氨氣瓶中的氨氣經過減壓閥，通過氨柜(氨氣干燥柜)通入氮化爐內。當氮化爐內達到要求溫度時，氮化過程就進入了保溫階段。根據氮化工藝規范，調節氨氣流量，保持溫度和分解率的正確和穩定。保溫結束、停電降溫時，必須繼續通氨氣，保持爐罐有一定的正壓，防止空氣進入使零件表面產生氧化色。對于一般零件，當罐內溫度降到450℃以下時，可將爐門打開加速冷卻。對變形要求較嚴的零件，可隨爐冷卻。