[发明专利]一种无马弗罐碳饱和控制工艺

说明书

本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种无马弗罐碳饱和控制工艺，包括以下步骤：步骤1：炉膛升温，升温时氮气、甲醇和丙烷关闭；步骤2：主控温度升温至第一设定温度范围，炉盖向上开启，且炉盖开启行程小于全开行程，进行烧碳，烧碳期间氮气、甲烷和丙烷关闭；步骤3：主控温度保持第一设定温度范围继续加热，直至区温度到达峰值并开始下降，到达峰值后延长第一设定时间再关闭炉盖，压紧安全手轮；步骤4：通入氮气保持第二设定时间，并保证炉压处在设定压力数值范围内；步骤5：主控温度控制在第二设定温度范围内，通入甲醇、丙烷，碳势下降至目标值后，饱和渗碳保持第三设定时间，本发明通过极值温度平衡来精准把控碳饱和度效果。

技术领域

本发明涉及热处理技术领域，特别涉及一种无马弗罐碳饱和控制工艺。

背景技术

目前渗碳热处理行业，3m直径大型井式渗碳炉主流为有马弗罐设计，通过马弗罐屏蔽加热丝与炉膛气氛，但是有马弗炉的主要缺点为马弗罐寿命到期后更换费用高且起吊操作繁琐。基于此现实成本特性，行业产生一种无马弗设计，通过W型可渗碳快冷中空加热棒设计(炉体外冷空气，通过中空加热棒以实现炉膛内渗碳工件冷却)，取消马弗罐，通过导风筒强制气氛循环，无马弗罐设计的最大优势在于没有马弗罐的巨大成本问题，但是实际使用后发现其存在一个巨大弊端，即无马弗炉的炉衬直接与渗碳气氛接触，长时间渗碳后，炉衬的疏松耐火砖内特别渗入大量碳原子，导致炉衬表面碳过饱和，过饱和的结果就是形成大量碳黑，过量碳黑导致渗碳降碳势缓慢，渗碳件容易碳化物超标，同时无马弗设计容易因炉衬欠碳而产生严重内氧化问题。

大型无马弗罐井式渗碳炉，渗碳富化气介质用量大，长时间渗碳后主要缺点如下：

(1)炉衬参与渗碳反应，容易碳过饱和，炉膛降碳势时，炉衬不断释放过饱和碳原子，降碳势缓慢，导致扩散碳势精准控制困难。

(2)中空W型加热棒接触渗碳气氛，加热棒表面富集过饱和碳黑，加热棒塑性降低，容易脆断，此时可以实现渗碳快冷的中空设计将产生一个巨大安全问题，即渗碳气氛溢出炉壳外，容易产生气爆及CO超标问题。

(3)炉口保温棉与渗碳气氛直接接触，容易积聚大量过饱和碳黑，影响扩散碳势控制精准性。

(4)由于炉衬不断释放碳原子，炉膛内碳势居高不下，氧探头容易积碳，导致氧探头碳势控制失效，容易产生碳化物超标及硬化层超标问题，同时还将腐蚀路膛内结构件，降低导风筒、加热棒、导风筒盖等的使用寿命。

常规的无马弗罐渗碳炉烧碳工艺简单，常规工艺为860℃以上，开炉盖接触控制自然燃烧数小时，此工艺存在两个明显弊端：一是燃烧时间长，成本高；二是无法精准把控碳饱和度效果，对于碳过饱和极其严重态，燃烧效果可能实现不了碳饱和；对于碳过饱和轻微态，容易燃烧过度，导致欠碳。

发明内容

为了解决现有技术存在的现有的无马弗罐不能不能精准把控碳饱和度效果的问题，本发明提供一种精准把控碳饱和度效果的无马弗罐碳饱和控制工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

无马弗罐包括炉壳和位于炉壳上方的炉盖，所述的炉壳内部具有炉衬，所述炉盖下方安装有氧探头和用于测量主控温度的主控热电偶，炉衬内安装有用于测量区温度的区热电偶；一种无马弗罐碳饱和控制工艺，

包括以下步骤：

步骤1：炉膛升温，升温时氮气、甲醇和丙烷关闭；

步骤2：主控温度升温至第一设定温度范围，炉盖向上开启，且炉盖开启行程小于全开行程，优选的，炉盖向上开启至全开行程的1/2，比如，炉盖全开行程大约500，这里只开250mm，保证炉膛内的氧探头、主控热电偶以及滴注口处于空气环境下，进行烧碳，烧碳期间氮气、甲烷和丙烷关闭；

步骤3：主控温度保持第一设定温度范围继续加热，直至区温度到达峰值并开始下降，到达峰值后延长第一设定时间再关闭炉盖，压紧安全手轮；