大型高温炉加热工艺不当产生缺陷提高自动化控制程度。加热工艺不当常产生的缺陷?
加热不当所产生的缺陷可分为:①由于介质影响使坯料外层组织化学状态变化而引起的缺陷,如氧化、脱碳、增碳和渗硫、渗铜等。②由内部组织结构的异常变化引起的缺陷,如过热、过烧和未热透等。③由于温度在坯料内部分布不均,引起内应力(如温度应力、组织应力)过大而产生的坯料开裂等。
1.脱碳
脱碳是指金属在高温下表层的碳被氧化,使得表层的含碳量较内部有明显降低的现象。
脱碳层的深度与钢的成分、炉气的成分、温度和在此温度下的保温时间有关。采用氧化性气氛加热易发生脱碳,高碳钢易脱碳,含硅量多的钢也易脱碳。
脱碳使零件的强度和疲劳性能下降,磨损抗力减弱。
2.增碳
经油炉加热的锻件,常常在表面或部分表面发生增碳现象。有时增碳层厚度达1.5~1.6mm,增碳层的含碳量达1%(质量分数)左右,局部点含碳量甚至超过2%(质量分数),出现莱氏体组织。
这主要是在油炉加热的情况下,当坯料的位置靠近油炉喷嘴或者就在两个喷嘴交叉喷射燃油的区域内时,由于油和空气混合得不太好,因而燃烧不完全,结果在坯料的表面形成还原性的渗碳气氛,从而产生表面增碳的效果。
增碳使锻件的机械加工性能变坏,切削时易打刀。
3.过热
过热是指金属坯料的加热温度过高,或在规定的锻造与热处理温度范围内停留时间太长,或由于热效应使温升过高而引起的晶粒粗大现象。
碳钢(亚共析或过共析钢)过热之后往往出现魏氏组织。马氏体钢过热之后,往往出现晶内织构,工模具钢往往以一次碳化物角状化为特征判定过热组织。钛合金过热后,出现明显的β相晶界和平直细长的魏氏组织。合金钢过热后的断口会出现石状断口或条状断口。过热组织,由于晶粒粗大,将引起力学性能降低,尤其是冲击韧度。
一般过热的结构钢经过正常热处理(正火、淬火)之后,组织可以改善,性能也随之恢复,这种过热常被称之为不稳定过热;而合金结构钢的严重过热经一般的正火(包括高温正火)、退火或淬火处理后,过热组织不能完全消除,这种过热常被称之为稳定过热。
4.过烧
过烧是指金属坯料的加热温度过高或在高温加热区停留时间过长,炉中的氧及其它氧化性气体渗透到金属晶粒间的空隙,并与铁、硫、碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶体,破坏了晶粒间的联系,使材料的塑性急剧降低。过烧严重的金属,撤粗时轻轻一击就裂,拔长时将在过烧处出现横向裂纹。
过烧与过热没有严格的温度界线。一般以晶粒出现氧化及熔化为特征来判断过烧。对碳钢来说,过烧时晶界熔化、严重氧化工模具钢(高速钢、Cr12型钢等)过烧时,晶界因熔化而出现鱼骨状莱氏体。铝合金过烧时出现晶界熔化三角区和复熔球等。锻件过烧后,往往无法挽救,只好报废。
5.加热裂纹
在加热截面尺寸大的大钢锭和导热性差的高合金钢和高温合金坯料时,如果低温阶段加热速度过快,则坯料因内外温差较大而产生很大的热应力。加之此时坯料由于温度低而塑性较差,若热应力的数值超过坯料的强度极限,就会产生由中心向四周呈辐射状的加热裂纹,使整个断面裂开。
6.铜脆
铜脆在锻件表面上呈龟裂状。高倍观察时,有淡黄色的铜(或铜的固溶体)沿晶界分布。
坯料加热时,如炉内残存氧化铜屑,在高温下氧化钢还原为自由铜,熔融的钢原子沿奥氏体晶界扩展,削弱了晶粒间的联系。另外,钢中含铜量较高[>2%(质量分数)]时,如在氧化性气氛中加热,在氧化铁皮下形成富铜层,也引起钢脆。
1、电阻法
是在炉衬内部埋设电阻元件,传感器前端与炉衬内表面对齐,通过引线与测量系统相连接,电阻元件的电阻值与其长度相关,随着电阻元件与炉衬同步损耗,电阻会变化,利用相应的测量仪表测得元件输出的电信号,即可在线测量炉衬的剩余厚度。
2、电容法
电容法与电阻法类似,在炉衬内部埋设同轴圆形电容器传感器,电容值与其长度成对应关系,可以通过测量电容值来确定高炉砌体的厚度。
3、热流检测法
根据热力学,温差、导热系数和炉墙厚度决定了热流强度,对于高炉炉衬,导热系数是固定的,由温差和热流强度可以获得炉墙厚度。
热流检测传感器安装在炉衬温度较低的部位,通过炉缸冷却壁水温差,计算出热流强度,再结合砖衬内的测温电偶测得的温度数值,计算出炉墙厚度。
4、应力波法
应力波动信号对结构缺陷有很高的敏感性,当应力波在介质传播时,如遇到孔洞、裂纹等界面不连续处,就会发生反射、折射、散射和模式转换,利用应力波的特性可以确定冷却壁材料的厚度。
未来炉衬测厚的发展趋势是不同方法组合。高温炉,高炉炉身、炉腰可采用多头电偶法或电阻法;炉缸、炉底部位可以采用热流检测法或模型推断法;在线监测时,可采用应力波法。
1、请选择通风良好的房间,并将高温电炉放在防止热材料溅出的表面上,远离其他热源。
2、请勿将高温电炉放置在易燃表面上。不得将炉子安装在开门后的热辐射会导致高温电炉损坏的地方。
3、确保高温电炉四周至少有75毫米的空隙,并可以离地面1.5米。
4、不得堵塞壳内任何通风孔或者将任何物体放在上方表面。尤其是禁止阻碍壳内散热风扇正常运行。
5、如果将炉子用于可释放有害气体的过程当中,则应当同时安装适当的排烟系统。不得与炉子烟囱直接连接。
6、确保高温电炉的摆放位置有利于快速切断电源。