国家在热处理行业“十二五”发展规划中提出,未来热处理技术的发展趋势是:
1、少无能源浪费
2、少无有害排放
3、少无质量分散
4、少无畸变
5、少无氧化加热
6、少无脱碳
7、少无废品和返修品
8、少无人工热处理
而具体到紧固件行业,在盘元和线材的球化退火方面,同样存在着能源浪费、有害气体排放、质量分散、氧化、脱碳等问题。随着普通紧固件产品面临着竞争激烈,利润下滑,以及最终用户对紧固件的质量要求越来越严苛等原因,各紧固件生产厂商对上述问题也越发重视。
正是在此背景下,华辰工业炉积10年球化退火炉之生产功力,推出了新型球化退火炉系列产品,与现有的球化退火炉相比,新型球化退火炉具有以下特点:
一、智能
(1)现有球化炉的控制系统为半自动,仅能对加热和恒温进行控制,对于程式降温和气氛、压力等无法精确控制,因此造成所处理的材料质量不稳定。
本项目设备自动控制系统由电脑+可编程控制器组成:升温速度控制、降温速度控制(程式降温)、恒温、气氛控制(氮气、氢气)、压力控制、异常报警等等全自动化,由此生产的产品质量稳定。通过因特网,可以做远程控制、炉群集中控制。
(2)现有球化炉的工艺设定需要用一个输入一个,而且因为现有的操作人员技术水平良莠不齐,很多使用者本身对球化退火工艺不太了解,需要慢慢的摸索调整工艺,因而造成了质量的极大不稳定,甚至于产生次(废)品。
本项目设备将累积多年的、经过实际应用检验的,紧固件、标准件、汽配等行业的常用球化退火工艺(专利)预存于球化炉的电脑中(称之为球化退火专家系统),用户使用时只需要按照工件的材质、尺寸、厂牌等信息,选择对应的工艺编号,球化炉即可自动执行退火工艺。
(3)气氛自动控制系统:
现有球化炉在气氛及控制方面都有一个基本错误:采用含碳气氛及碳势控制,这种方式其实是从渗碳工艺照搬过来的;球化退火是要求材料表面少(无)脱碳,不能渗碳;因为球化退火工艺时间长达22-48小时不等(渗碳时不超过3小时),工艺恒温点多达3-6个(渗碳时只有1个恒温点),并且炉内的装载量经常波动(渗碳时相对固定装载量),所以在球化退火工艺中使用含碳气氛及碳势控制时非常不稳定,材料表面经常会出现产品表面渗碳,而产品表面一渗碳,就成了废品。
本项目设备采用氧势控制系统(专利):金属材料脱碳和氧化的机理是因为在加热时有大量氧化气氛存在;只要在密封的炉内气氛中的氧含量低于一定值的时候,材料表面就能达到少(无)脱碳和氧化;并且不使用含碳气氛,也存在渗碳的问题。本项目设备采用的氧势控制技术,具有全自动调节,氧势测量范围10-12-10-26,输出值为0-1140mv,测量精度为±1mv等特点。
(4)故障诊断系统(专利):
影响球化退火质量的因素主要有炉内气氛的成份,以及压力、温度、露点等参数;现有球化炉只能对以上参数中的某1-2个进行测量或控制;当出现产品质量问题时,只能在下一次生产时进行工艺调整,比较被动。
本项目设备采用故障诊断系统(专利),实时在线监测炉内CO(CO的精确测量范围为0.00-30.00%,测量精度为0.01%,预先设定的CO参量的标准值处于0.00-30.00%之内)、CO2(CO2的精确测量范围为0.000-2.000%,测量精度为0.001%,预先设定的CO2参量的标准值处于0.000-2.000%之内)、CH4(CH4的精确测量范围为0.00-15.00%,测量精度为0.01%,预先设定的CH4参量的标准值处于0.00-15.00%之内)等气氛的成份,以及压力(测量范围为300-10000Pa,精度为±1Pa,所述预先设定的压力参量的标准值处于300-200000Pa之内)、温度(测温单元可作6点或9 点炉温均匀性的检测, 测温范围为0-1100℃,精度为2‰,预先设定的炉温参量的标准值处于0-1100℃之内)、露点(-40℃至-60℃)等参数,并在生产中随时和设定的参数作比较,自动调整;从而避免了废品的产生。
二、节能
(1) 现有球化炉因为密封程度差,需要充入大量的保护气氛来维持压力,一般维持0.5-1KPa压力需要保护气氛的流量达到了20-40M3/H。
本项目设备的炉盖密封采用精加工法兰,硅橡胶密封,炉底风机采用一体式密封电机,炉内密封程度高(保护气氛的流量≤5M3/H的情况下,压力可维持在50Kpa ),大大节省了保护气氛的消耗量,降低了生产成本;
(2) 现有球化炉的对流风机转速为960-1200rpm/min,炉内气氛的循环次数为5-10次/min。
本项目设备采用自主设计的高转速对流风机,转速高达2200rpm/min,并优化设计了导流座和炉盖,炉内气氛的循环次数为50-100次/min,极大提高了热效率,缩短工艺时间10-22%.
(3) 现有球化炉采用氮气+甲醇(少量)作为保护气氛,因为氮气属惰性气体,热效率差。
本项目设备采用氮氢混合气作为保护气氛,除了使得工件经退火后表面光亮以外,更因为氢气具有良好的导热性,使得球化退火的工艺时间较惰性气氛缩短约20%,从而大大降低了能源的消耗量。
(4) 现有球化炉将余热/烟气随空排放,使得车间温度增高,环境变差。
本项目设备将余热/烟气作回收利用,既节省能源,同时有利于环保。
三、环保
现有球化炉采用氮气+甲醇(少量)作为保护气氛,产品表面会有碳黑及氧化层产生,在后道酸洗处理时间长,消耗酸量大。
本项目设备采用氮氢混合气作为保护气氛,氢气是强还原性气氛,能将产品表面的氧化物进行还原,使得产品表面干净,无氧化皮;在后道处理时可以少用或不用酸洗。
华辰工业炉开发的新型球化退火炉,经过用户近2年的使用,各项指标均能达到设计要求,并且明显优于市场上其它品牌的球化退火炉。
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