井式气体渗碳炉设计原则.docx

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井式气体渗碳炉设计原则

井式气体渗碳炉设计原则

我公司设计的井式气体渗碳炉已形成系列。

功率设计范围从35KW到900KW，零件加热有效尺寸直径从φ300到φ4000mm。

深度从450到6000mm，但由于目前设计因人而异，没有统一的规范、规格、品种过多，给工厂制造带来很大难度。

另外，由于设计的不规范，现场安装、调试工作量加大，并造成较大的经济损失。

为了今后设计有所依据，特制定此设计原则，希望大家设计时参照执行。

1.零件有效尺寸、导流筒、马弗罐、炉衬之间尺寸的确定。

零件有效尺寸在直径方向与导流筒之间距离为100～300mm，导流筒与马弗罐之间距离为200～300mm，马弗罐与炉衬之间的距离300～400mm，有效尺寸高度方向，上面和下面应增加200～500mm。

一般情况零件有效尺寸加热区大时取上限，有效加热区小时取下限。

2.炉衬尺寸的确定。

2.1.炉体的炉衬分两种结构。

其一为复合结构；其二为全硅酸铝纤维结构。

复合结构内层为耐火砖，外加一层厚度为20～40mm，比重为0.2g/cm3硅酸铝纤维毡。

外层为硅酸铝纤维棉或珍珠岩散料。

耐火砖的厚度为90～120mm，电阻丝结构取90mm，电阻带取120mm，耐火砖的比重为0.8～1.3g/cm，小炉子取下限，大炉子取上限。

复合结构炉衬厚度为300～400mm，全纤维结构为300mm。

2.2.炉盖的炉衬为两种。

一种在保温箱体内填充厚度为20mm，比重为0.2g/cm3毡，另一种为折叠块打结结构，折叠块的厚度为350mm，且表面涂刷日本进口的固化剂。

全纤维炉衬均可以挂电阻带和电阻丝。

2.3.炉底衬结构

有效尺寸在φ1500～φ2000mm时，底炉衬结构，下面三层是比重为1.0g/cm3粘土砖，上面二层比重为2.2g/cm3抗渗碳砖。

有效尺寸大于φ2000mm，下面二层比重为1.8g/cm3的高铝砖，第三层比重为2.2g/cm3抗渗碳砖，最上面一层是160～180mm抗渗碳的打结料。

3.炉盖

3.1.保温包结构。

有效尺寸小于φ1500mm，保温包用耐热材料制作，内填硅酸铝纤维毡，有效尺寸大于φ1500mm，用折叠块结构。

有效尺寸小于φ1200mm时，保温包结构形式参照图一。

R35为手工制作。

图一

有效尺寸在φ1500至φ1200mm之间，保温包结构形式。

参照图二

图二

R45、R30、R35用模具压制成形，但设计用统一模具。

有效尺寸大于φ1500mm统一用鼠笼式结构，具体结构形式如图三所示

图三

3.2.炉面板结构。

炉面板结构为分二种：

有效尺寸小于φ1500mm时，加一圈水套。

有效尺寸φ1500mm以上，则炉面板上加两圈以上水套

炉面板上的水冷套多少由炉盖大小决定，少则一个多则几个，具体由设计者合理确定，炉盖密封电机原则上应设计在炉面板上面。

3.3.炉面板上孔位布置原则。

炉面板上设有滴注孔、氧探头孔与热电偶孔、试样孔、排气孔等。

但在设计时，氧探头孔与滴注孔、排气孔应尽量远离。

其角度大于90℃，主要考虑炉气不受影响。

另外，考虑到变形影响，这些孔的耐热管不要设计成通管，而设计成套管，如图四所示

图四

3.4.炉盖上导风罩吊挂方式

导风罩吊挂方式有二种，有效尺寸小于φ1500mm采用图5结构

但件1必须打坡口一定焊牢。

图五

有效尺寸大于φ1500mm时采用图六结构，即为吊挂式

图六

3.5.炉盖耐热钢管优选尺寸

φ38×3φ42×3φ57×3φ60×4φ64×4

φ76×3φ89×3φ102×6φ108×4φ114×4

φ133×5φ159×5

3.6.炉盖折叠块选型

渗碳炉炉盖折叠块选高纯型硅酸铝纤维，利润高，应选伊索耐火材料，利润抵者选山东鲁阳耐火材料。

3.7.炉盖风机轴设计

有效尺寸在φ2000mm以下，设一个密封电机。

有效尺寸在φ2000mm以上，设计三个密封电机，且均布。

优选风机轴尺寸φ55、φ60、φ75、φ80、φ90及φ100mm。

3.8.导风罩结构

导风罩采用多块扇形结构，有效尺寸小于φ1500mm时，采用单圈吊挂结构。

大于φ1500mm时，采用双圈吊挂结构。

4.马弗罐

4.1.马弗罐水冷

马弗罐上法兰水冷原则上采用开式水冷。

4.2.马弗罐结构

马弗罐结构分三层，上层采用耐热钢厚度为10～14mm，炉子大时取上限，炉子小时取下限。

中间层采用耐热钢厚度4～6mm，炉子小时取下限，炉子大时取上限，可依据用户要求选择直筒或波纹。

另外，对于有效尺寸大于φ1500mm时，应在马弗罐下端采用收口结构。

插入油封部分，材料可采用1Cr18Ni9Ti，其厚度为8～10mm，马弗罐上层在高度800mm附近外面铺设一层厚度20mm硅酸铝纤维毡，且用φ1mm电热合金丝捆绑牢靠。

4.3.有效尺寸大于φ2000mm的马弗罐在上端100mm处增加一圈加强筋，厚度为10～12mm，另外，在挂导流筒处增加一圈加强筋，厚度为10～12，高度为150mm左右。

5.导流筒

有效尺寸在φ1500mm到φ2000mm，导流筒应设计成波纹形状，且上面用槽钢形加强。

导流筒在φ2000mm至φ3000mm，除了用槽钢形加强外，还必须用型钢来加强，且为吊挂型。

在φ3000mm以上，则设计成底座式结构，加强筋形式与φ2000mm至φ3000mm相同。

6.提升机构

有效尺寸在φ2000mm以内，采用单臂梁提升结构，用蜗轮减速机或液压缸升降，旋转采用手动旋开或闭合。

炉盖有效尺寸在φ2000mm以上，采用二种结构，第一种采用框式悬臂梁结构，用电动推杆可以提升和下降炉盖，旋转采用电机、减速机加链轮结构，可以旋开或闭合炉盖。

第二种采用平移车结构。

采用电机、蜗轮、蜗杆、链条等，提升或下降炉盖，通过车平移把炉盖移开或闭合。

7.炉壳

有效尺寸在φ1000mm以内，炉筒厚度为5～6mm，有效尺寸在φ1000～2000mm，炉筒厚度为8～10mm，有效尺寸大于φ2000mm，炉壳筒厚度过10～12mm，且炉壳外面有型钢来加强。

7.1.提升机构安装板结构尺寸设计

有效尺寸在φ2000mm以内，提升机构安装结构如图七所示：

图七提升机构安装尺寸

7.2.油封尺寸确定

有效尺寸在φ2000mm以内，油封上端之间距离为40mm，油封下端单边宽度为175mm，有效尺寸在φ1000～2000mm之间，油封上端之间距离为50mm，油封下端单边宽度为 250mm，有效尺寸在φ2000mm以上，油封上端之间距离为80mm，油封下端单边宽度为300mm。

7.3.油封水冷结构确定

有效尺寸在φ2000mm以内，则水冷结构为单面水冷，有效尺寸在φ2000mm以上，水冷结构为三面水冷结构。

如果用户有特定要求，则油封内还可以加水冷。

8.水冷系统

渗碳炉有三路水冷，即炉盖水冷、马弗水路、油封水路。

炉盖水冷最多分三路，必须把密封电机水冷，炉面板水冷和其它水冷（如滴注、排气、试样孔等）分开，但上水为一路，下水为一路，上水为2″，下水为2″，其余为1/2″焊接钢管，炉面板水冷上水为1/2″，下水自己设计。

油封上水为1/2″，下水为1/2″。

所有水路必须设计成管件连接，制造时必须横平竖直，走的整齐、漂亮。

9.快冷系统及排风系统（此系统根据用户要求选择）

有效尺寸在φ2000mm以下，下面用一台型号为1号的风机，风从四路，从炉底下面通入炉内马弗罐和炉衬之间。

φ2000mm以上，风机选2号，从炉底分6～8路通入炉衬和马弗罐之间。

排风系统在炉子上面，有效尺寸在φ2000mm以下，通过6～8个排风孔，排到车间。

有效尺寸在φ2000mm以上，是把6～8个孔集中到一根管道通过一个孔排到车间外面，并且在距管道3～5米处，安装一个电磁阀。

10.配气系统

渗碳炉配气系统一般有六路，即甲醇、异丙醇、降碳势、烧碳黑、参比气，开启炉盖时，用户要求防爆时，则必须有一路纯氮保护。

渗碳炉如果应用N2——甲醇气氛，渗碳炉除上面六路外，还必须增加二路气体，一路为冲洗氮气，一路为工艺氮气。

每一路必须安装日本进口电磁阀和流量计，同时，安装一个并联旁路用球阀开闭，流量计刻度大小根据炉膛容积大小而确定，气体流量计，流量大时必须有导向机构，以防打碎玻璃管。

配气屏设计时，必须提供所有管子和接头尺寸和数量，制造时尽量不要焊接连接，而用管路配件连接。

管子优选尺寸：

甲醇、异丙醇、参比气、降碳势、烧碳黑，选的不锈钢管尺寸φ10×1，φ12×1。

马弗环幕氮气，冲洗N2、工艺氮气、选1/2″管子和接头。

编制：

李邦熙

2004-4-27