通用热处理设备的安全技术.docx

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通用热处理设备的安全技术

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通用热处理设备的安全技术

热处理车间加热设备，除上一章已对油炉、煤气炉和各种形式的电加炉作过介绍以外，这里仅对热处理车间专用的浴炉作简要叙述。

一、热处理浴炉的安全使用技术

热处理浴炉是工件的加热或冷却设备。

浴炉中液体介质的选用，主要取决于所要求的工作温度。

加热用的介质有熔融的金属铅，铅浴具有加热速度快，工件清洁的优点。

但当温度超过400℃时，铅浴即向空气放出大量蒸气并氧化凝结为烟，悬浮于空气中，可使人慢性中毒。

表现为：

颜面苍白，口中金属味，食欲不振；严重时有四肢关节及肌肉酸痛，腹绞痛等症状。

为了保护工人的健康，铅浴炉趋于淘汰。

热处理常用的浴炉加热介质是熔融的盐类，如氯化钡、氯化钾、氯化钠和碳酸钠（用于600~1300℃）；硝酸钠、亚硝酸钠和硝酸钾（用于140~550℃）。

油浴炉采用机械油作为加热介质，工作温度不超过210℃。

各种浴炉的加热介质在其工作温度下，都不同程度的蒸发，产生的蒸气对人体有一定的害处。

如氯化钡就有毒。

各种硝盐在较高温度和零件的油污燃烧相互作用，挥发出棕黄色的五氧化二氮，造成车间空气污染。

因此，工作温度高于300℃的硝酸盐浴炉和600℃以上的中温和高温盐浴炉，炉口旁应有吸烟尘的装置，将烟尘排出车间，条件许可的话，应采取措施回收有害成分，将废气净化后排出。

工件进浴炉前，必须进行烘干预热。

潮湿的工件和工夹具，一律不得进入浴炉。

因为水分急剧气化，瞬时可产生大量气体，极易引起液态加热介质的崩爆和飞溅，飞溅出来的融盐，粘附在人体皮肤上将造成灼伤事故。

油浴炉若有水分随工件带入，温度高于100℃后水汽化会引起热油翻滚，产生大量气泡和油沫而溢出油槽，很容易引起火灾。

油浴炉在设计结构上，应保证油沫溢出时，不使其流到加热元件上。

用闷头压紧密封的中空零件，不能进行加热，因为这类零件在加热时，中间空腔内的气体，受热后膨胀，压力急剧增大，会使闷头象子弹一样射出，造成伤害事故。

同时在浴炉中还会引起加热介质的飞溅，造成烫伤。

浴炉操作工人应按规定穿戴好防护用品。

盐浴熔化，当出现下部已熔化而上部结壳现象时，不能用铁棒搅，以防下部熔盐窜出伤人。

浴炉按加热方式分为外热式和内热式的两种。

其安全技术分述如下：

1．外热式浴炉的安全操作技术

外热式浴炉主要由炉体、发热体和坩埚组成。

坩埚（或称槽子）用耐热钢、低碳钢、耐热铸铁焊接或铸造制成后，须用煤油渗透仔细检查渗透。

发现渗漏时应修补好，方可使用。

每只坩埚（槽子）使用时，应设卡记录，并定期检查、定期更新。

外热式浴炉的热源可用电能或其它燃料。

目前以电热为主。

由于坩埚材料的限制，这类炉子使用温度一般不超过900℃。

坩埚与电热体之间，应保持一定的间隙，防止电热体变形与坩埚接触，造成短路，发生事故。

外热式硝盐炉常作为回火和等温淬火用，使用温度不超过550℃。

硝盐是一种强氧化剂，温度越高，氧化性也就越强。

应绝对禁止将可燃物质如木炭、油、油棉纱、油抹布、木屑等放入硝盐浴炉中，否则极易引起起爆炸。

工件必须去除水分后，才可进入硝盐浴炉，水分过多硝盐熔液就会沸腾，产生大量气泡，将硝盐溢出。

坩埚内硝盐不能太满，一般只能加至容积的三分之二左右，以保证在最大装载量时，硝盐液面仍低于坩埚上口10cm。

外热式电热油炉，加热介质为机械油，用作低温回火和时效处理，一般使用温度不超过210℃。

应安装排烟装置将油蒸汽抽出。

电热体的布置不宜过高，当油面的高度低于电阻丝的位置时，槽体上部温度过高，会使油面着火。

同样道理，油槽加热前应检查油面的高度，不能太低。

操作人员要十分注意，防止控温系统失灵，造成油温过高而着火。

一旦外加热式浴炉发生漏盐、漏油事故，应立即断电或停供燃料，同时关闭吸风装置。

发生着火，即应按介质种类（如硝盐或油），采用相应救火方法进行灭火。

2．内热式浴炉的安全操作技术

内热式浴炉主要为电极盐浴炉，其加热原理是，在电极之间通以36V以上的低压交流电，利用熔盐的电阻产生热量而将熔盐加热到要求的温度。

按额定使用温度分为低温（≤560℃）、中温（≤900℃）、和高温（≤1300℃）炉三种。

不同温度采用不同的盐浴配方。

盐炉变压器必须放置在通风良好和干燥的地方。

并需定期保养和检修。

在换挡时，必须切断变压器的初极电源（无级高压时不用断电）。

炉子启动时，副电极与主电极之间应接触良好。

不然就会产生电火花飞溅。

进炉的工件和工具必须烘干，有盲孔的工件加热时，盲孔一定要向上。

补充新盐或加脱氧剂时，应先烘干，再缓缓加入。

各种不同配方的盐类存放时，容器上要有醒目标牌，切忌混错。

如果把硝盐加入中温或高温盐炉后，就会使整炉的盐浴溢出，容易造成火灾和烫伤事故。

二、保护气氛热处理设备的安全使用技术

现代热处理生产中使用保护气氛日益广泛，它既可用来防止金属在加热过程中的氧化和脱碳，也可做为化学热处理的渗剂或载体气，对钢铁零件进行气体渗碳、碳氮共渗等。

但不少类型的保护气氛都易燃易爆，且对人体有害。

因而制备、应用保护气氛，安全工作是极为重要的。

热处理生产中常用的保护气氛，见表1。

见下表

表1热处理常用的保护气氛

在一般生产中，普遍应用的是吸热型气氛、放热型气氛和氨分解气氛。

1．保护气氛发生装置的安全操作

保护气氛发生装置须有可靠的防火、防爆措施，并严格按图制造。

各种管道、阀门及安全保护装置应涂有醒目的色彩，并经常进行维护保养，使其处于良好的工作状态。

每一台保护气氛发生装置，都必须有一套能确保安全的操作规程。

操作规程以下内容是必写的：

a．简要原理与产气流程。

b．发生装置的启动程序。

c．发生装置工作状态监测。

d．发生装置的停止程序。

e．意外故障处理办法（如停电、断水、元器件损坏及其它故障）。

以上各项，对不同性质的保护气氛，还应有各自不同的具体规定。

保护气氛发生装置必须指定经过培训的专人操作。

操作者应全面熟悉发生装置的构造与性能。

掌握安全操作和消防的基本知识和技能。

保护气氛发生装置一般安装在单间房屋内。

与工作炉同室时，应保持一定距离。

各种液体、气体原料不得在发生装置旁或工作炉旁存放。

各种管道不得有漏气现象，管接头处应采用聚四氟乙烯塑料薄膜作为密封填料，需用软管联接的地方，应采用能承受一定压力的耐油橡胶管。

2．保护气氛热处理炉的安全操作

目前，应用保护气氛的热处理炉，有密封箱式炉（即多用炉）、推杆或输送带式连续炉，它们既可用于光亮淬火，亦可进行气体渗碳和碳氮共渗；另一种应用较广泛的光亮淬火炉为振底式炉。

操作保护气氛热处理炉，除应注意一般热处理的特点外，要充分考虑保护气氛的应用所带来的问题。

（1）吸热式气氛进入工作炉膛时，炉温不得低于760℃，否则，保护气氛与炉膛内空气混合在爆炸极限范围内时，遇到火种会产生爆炸现象。

当炉温高于保护气氛中可燃气体的发火温度时，则进去的气体会发生燃烧，就不会达到爆炸极限。

吸热气氛中可燃气体发火温度如表2。

见下表

表2可燃气体的发火温度

（2）保护气氛热处理炉，应具有良好的密封性，以免保护气氛泄漏，影响保护气氛效果和污染作业环境。

保护气氛中的有毒成分（如一氧化碳），除对人体健康有害外，当其在空气中达到爆炸极限时，还可能造成工作区爆燃（炸）事故。

有关的可燃气体的爆炸极限见表3。

见下表

表3易燃易爆物品的性质及适用的灭火剂

（3）必须定期检查通向热处理的保护气输送管道，及时清理管道内的碳黑、水分，防止管道堵塞。

（4）用一台保护气氛发生装置，向多台热处理炉供气时，一定要防止向没有开炉的设备供气。

停炉检修时，必须先切断保护气源，并要有两人一起工作，起监护作用。

防止残气或泄漏气体使人吸入后中毒。

（5）吸热式气氛及氨分解气通入工作炉时，为维持炉气呈正压，一般通入量稍大些。

这样必然有部分保护气氛从炉门口或放散管道溢出，这些气体必须点燃，否则会使空气中有害气体浓度增高。

3．原料气的安全保管

原料气的安全贮用，尤其是石油液化气的安全贮用，必须从严要求。

（1）各种贮运石油液化气、液氨的槽车、贮罐必须按高压容器的要求定期鉴定。

罐上的各种阀门、压力计、液位计等必须齐全、完好，并不能有泄漏。

必须按充装系数规定装气。

（2）贮藏石油液化气，必须远离厂房和民用建筑，要用单独房间将气源与周围建筑隔离。

贮存室应通风阴凉，屋顶采用轻顶结构，室内用防爆灯具照明。

（3）建立和建全严格的管理制度，使用和管理人员应熟悉贮存气源的性能及安全使用知识。

三、热处理辅助设备的工艺操作安全技术

1．淬火水、油槽的安全措施

淬火水、油槽是热处理冷却的必要设备。

在车间内的布置，应考虑尽量离开车间通道。

一般置于炉前，与炉子相距1m左右；大型加热炉和淬火槽之间距可相隔3m或更远一些。

当槽子的槽沿高于地面小于600~800mm时，四周应设置安全栏杆，并在槽上加盖；槽沿高出地面大于1000mm时，应设置脚踏板，以利操作。

钢件进行淬油时，其温度在800℃以上，操作时应十分小心，防上淬火油着火。

在设计热处理用的淬火油槽容量和尺寸时，应根据最大淬火零件的重量和尺寸来考虑。

装油量应大于最大淬火零件重量的8~10倍。

槽子上的进油管孔径的确定，要保证淬火时有足够的冷油供应。

出油管则应保证有等量的热油回流。

由于回油压力较进油压力低，所以供热油流出的回油管截面积，应是进油管截面积的两倍以上。

定期清理油槽内的油粕，防止油粕堵塞管道而影响槽内油的交换循环。

大型油槽的上口处，应安装可喷射干冰的钢管，万一油着火时，可喷出干冰密封槽口，进行灭火。

大型油槽底部应有快速回油管与地下贮油槽相连，万一车间发生火灾时，使淬火油可以迅速放回地下贮油槽内。

地下贮油槽的容量，应比车间里全部油池的容量大30%~40%。

淬火油槽应加盖，保持淬火油的清洁和防止着火。

为防止大件淬火时油烟在车间内扩散，在油槽上应安装抽风装置。

禁止将废汽油、煤油倒入淬火油槽中。

灼热工件淬油时，油温一般应控制在闪点以下，并且不超过80℃，绝对不得超过100℃（油槽封闭的热油淬火例外）。

不得已而用煤油淬火介质时，其最高使用温度应小于38℃。

淬火油槽内油面高度应控制在槽的高度的3/4左右，槽子的上口处，应置有溢油槽，并与回油管接通。

用喷油方法进行局部淬火时，须采用闪点高的油类作淬火介质，并且在操作时应十分注意防火。

大型工件淬油时，必须避免工件淬入油中一半时发生停顿，因为这很容易引起火灾。

为了使油温不因淬火量大而大幅度升高，必须保证有足够的油量。

除了车间内的油槽外，车间外还必须有较大的地面和地下贮油槽。

大型钢质地面贮油槽外，应有砖砌的保护墙。

设置专用油循环泵和泵房，泵房内地面应保持清洁干燥，不得有积油和油垢。

管道、泵、阀门和电机也应保持清洁、无油垢。

泵房内的照明灯、电机和开关等均应是防爆型。

淬火油槽附近配备的灭火装置和快速回油阀的控制机构应安装在距淬火油槽一定距离处，而且醒目、容易操作的地方。

实际经验是，事故放油主要是用于车间起火。

油槽起火后，如采用放油则在过程中，因槽中油量减少而使油温升高，反而加剧火势。

故同时应加盖和用二氧化碳灭火。

2．矫直机的安全操作

一些细长的工件经加热淬火后，常常因为产生弯曲变形，而需要进行矫直。

矫直设备可分成二类：

一类是压力（液压或机械压力）矫直机。

后者主要用于硬度较低的圆棒形工件矫直。

用压力矫直机进行矫直时，操作者应按矫直机操作规程操作。

如用氧-乙炔火焰加热矫直工件时，操作者还应遵守氧-乙炔火焰加热的安全操作规程。

使用压力机应注意其工作压力不得超过压床的额定压力。

压力机压头垂直压下时，应通过被矫直件的轴线，以防止压偏时将工件弹出来伤人。

被矫直的工件的支承要牢靠平稳，压头接触工件后，应缓慢地压下。

当矫直硬度较市制钢件和铸铁件时，工件易被压断，操作更应小心。

为防止被压断工件弹出伤人，在工件两端外的方向上不准站人。

另一类是滚筒矫直机，当圆棒形工件通过滚筒矫直机上两个相反方向转动的滚筒时，由于摩擦力的作用，工件随滚筒转动和前进。

在滚筒滚压力的作用下，工件被矫直。

虽然滚筒的转速并不高，但由于被矫直工件的直径大约仅为滚筒直径的1/15~1/20，所以工件受滚筒带动后的旋转速度相应就很大了。

长而弯的工件矫直时，由于其旋转速度大会产生“甩”的现象，这样不仅无法矫直也容易伤人。

用滚筒矫直机矫直工作的长度应小于1.2倍的滚筒长度。

滚筒矫直机喂料时，工件应通过导向槽送入滚筒。

操作时严禁戴手套接触转动的滚筒和工件，以防旋转的工件将手套和手一齐卷入而造成事故。

四、冷处理设备安全技术

冷处理是热处理的一种特殊处理方法。

有一些重要的精密零件（如精密的轴承、齿轮和量具等），为了稳定其内部组织，保持零件的精度和尺寸稳定性（同时硬度、耐磨性也有提高），淬火后需要冷处理。

冷处理的常用温度为-60~-80℃，特殊情况下冷处理温度甚至达-120℃。

冷处理设备主要有两类：

一类是机械式冷冻机，其原理和一般的冰箱一样，温度一般可达-60~-80℃；另一类为绝热箱。

直接用冷却剂气化来获得低温。

常用的冷却剂为干冰（固体二氧化碳）、液态空气、液氮、液氧等。

用干冰气化时，可获得-65~-75℃的低温。

用干冰与酒精或丙酮等混合可获得-80℃低温。

用液态空气蒸发则可获得-183℃低温。

1．机械式冷冻机的安全操作

应同时注意电气和机械二方面的安全事项。

为防止低温箱内致冷剂管道的泄漏（如氨气漏出，其刺激性气味会污染工作环境。

而且在空气中达到一定量时，还可能引起燃烧和爆炸），在冷冻机房内不得吸烟。

过去工业上常用的制冷剂，主要是氨、氮、氧、二氧化碳和丙烷等。

现在广泛采用的是烷类物质的衍生物（通常称氟里昂），并用编号表示，如F-13、F-14等，它们可用于-40℃以下的温度致冷。

这类致冷剂，不燃烧、无毒、无爆炸性危险，对金属的腐蚀性小，车间内达到一定浓度也不致对人体起有害作用。

应优先采用。

2．绝热箱的安全操作

首先应将需进行冷处理的工件仔细的清洗和去油，再进行烘干，因为油污和水有可能与冷却剂（特别是液氧）发生激烈化学反应，甚至引起爆炸，故搬运或倾倒致冷剂时，不能用手接触，要穿戴好防护用品。

防止冷却剂溅出“灼伤”皮肤（其症状象“烫伤”一样，使皮肤起泡）。

用液态空气或液氮来致冷时，应先通过其蒸汽或空气介质进行冷却，不应将工件直接放入这些冷却剂中冷却。

因为“热”的工件进入冷却剂后，会使液氮或液氧等急剧升温而气化，冷却剂会大量溢出，造成事故。

当用干冰酒精混合物作冷却剂时，工件进出时要轻拿轻放，以免冷却剂溅出。

而且一次装入工件量不宜过多，否则使干冰大量气化、溢出，同时样会损坏皮肤。

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