箱式燃油熱處理爐的熱處理工藝參數(shù)修正

張躍

箱式燃油熱處理爐的熱處理工藝參數(shù)修正

張躍

【摘要】在熱處理工藝制訂的情況下，鑄件在爐內(nèi)的位置不同導(dǎo)致最終性能有很大差異。通過(guò)對(duì)箱式燃油爐內(nèi)不同位置的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，找出了不同位置達(dá)到溫度的時(shí)間規(guī)律，對(duì)熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行修正，最終解決鑄件本體熱處理性能不合格問(wèn)題。

工廠在生產(chǎn)某型號(hào)水輪機(jī)導(dǎo)葉時(shí)發(fā)現(xiàn)熱處理后導(dǎo)葉本體各位置性能差異很大，并且個(gè)別位置不合格。該導(dǎo)葉性能要求十分嚴(yán)格，要求本體必須合格。我們首先對(duì)鑄件的本體成分進(jìn)行了分析，成分差異很小，應(yīng)該對(duì)性能的影響不大。進(jìn)而我們考慮到熱處理爐溫因素的影響，由于是燃油熱處理爐，爐膛溫度對(duì)鑄件性能的影響很大，因此，我們對(duì)熱處理爐的爐膛溫度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。

1. 試驗(yàn)

（1）設(shè)備針對(duì)生產(chǎn)的具體情況，對(duì)箱式燃油熱處理爐進(jìn)行研究。爐膛尺寸為爐長(zhǎng)4500mm，高度3000mm，寬度2500mm，通過(guò)兩側(cè)的各4個(gè)油槍噴入燃油加熱（見(jiàn)圖1），測(cè)溫?zé)犭娕嘉挥跔t兩側(cè)及爐頂。實(shí)際加熱溫度由放置在爐膛兩側(cè)上部及頂部的熱電偶來(lái)測(cè)量控制。

（2）試驗(yàn)方法生產(chǎn)中考慮到爐門(mén)的密封問(wèn)題，已將爐門(mén)的內(nèi)襯改為全耐火纖維材料。試驗(yàn)分別在爐膛內(nèi)設(shè)立4個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，采用WREV鎧裝熱電偶（分度號(hào)為k）和多點(diǎn)式電子電位差計(jì)監(jiān)控爐膛的溫度，其位置和編號(hào)見(jiàn)圖2。熱處理工藝按照一次正火和一次回火進(jìn)行，正火溫度為1000℃，回火溫度分別為400℃、600℃、750℃，加熱升溫速度為100℃/h，根據(jù)實(shí)際測(cè)溫情況調(diào)整正火和回火時(shí)間。在此按照最長(zhǎng)滯后時(shí)間計(jì)算保溫時(shí)間，即第四個(gè)測(cè)溫點(diǎn)溫度到設(shè)定溫度的時(shí)間。熱處理結(jié)束后，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)普式試塊進(jìn)行加工，測(cè)出不同位置材料的力學(xué)性能。

2. 試驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）熱處理溫度的滯后采用升溫速度為100℃/h，在正火時(shí)升溫到1000℃共花了10h。通過(guò)對(duì)4個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的測(cè)量發(fā)現(xiàn)，1號(hào)測(cè)溫點(diǎn)的溫度滯后時(shí)間為0.2h，2號(hào)點(diǎn)的溫度滯后時(shí)間為0.8h，3號(hào)點(diǎn)溫度滯后時(shí)間為1.2h，4號(hào)點(diǎn)溫度滯后時(shí)間為2.1h。同時(shí)，測(cè)定了在不同回火溫度下實(shí)際鑄件溫度和爐膛溫度的差異，具體情況見(jiàn)表1。

從表1可以看出，熱處理溫度越高，溫度滯后時(shí)間越短；熱處理溫度越低，溫度滯后時(shí)間越長(zhǎng)。離爐門(mén)越近的點(diǎn)，其到溫滯后時(shí)間越長(zhǎng)。

圖1　箱式燃油熱處理爐照片

表1　監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度與滯后時(shí)間

根據(jù)各點(diǎn)的溫度滯后情況，做出了溫度高低與爐溫滯后時(shí)間的關(guān)系圖（見(jiàn)圖3）。根據(jù)圖3可以直觀地看出，在溫度較低時(shí)，

溫度滯后時(shí)間長(zhǎng)；在溫度較高時(shí)，溫度滯后時(shí)間短。各點(diǎn)之間的溫度差異也較大，要使整個(gè)爐膛溫度的完全均勻，花費(fèi)的時(shí)間要很長(zhǎng)。

（2）力學(xué)性能結(jié)果根據(jù)爐膛溫度的測(cè)量，在保證1號(hào)點(diǎn)達(dá)到溫度后，正火保溫3h，然后空冷至室溫。回火時(shí)的處理溫度也采用相同方法進(jìn)行處理，在溫度到溫時(shí)出爐。獲得了在不同溫度下的最終力學(xué)性能，其性能結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2的數(shù)據(jù)可以看出，在低溫條件下，由于時(shí)間滯后較長(zhǎng)，試塊的溫度均勻性較好，材料在不同部位的性能相差不大。隨著溫度的升高，滯后時(shí)間逐漸縮短，溫度均勻程度相對(duì)較大，材料的性能也存在一定的差異。但是，總體來(lái)說(shuō)，由于試驗(yàn)時(shí)試塊是在溫度達(dá)到設(shè)定溫度后才進(jìn)行性能試驗(yàn)，故而其性能之間的偏差量的相對(duì)值較小。但是，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于保溫時(shí)間是一個(gè)定值，達(dá)到溫度以后即出爐。此時(shí)，不同試塊的溫度并不相同，相互之間的溫度相差較大，由此造成材料的性能差異也會(huì)相應(yīng)增大。

3. 結(jié)語(yǔ)

箱式爐溫度的差異較大，應(yīng)定期對(duì)爐溫進(jìn)行鑒定監(jiān)督。隨著溫度的升高，爐膛溫度的差異性逐漸減小。溫度越低，爐膛各點(diǎn)溫度的差異性越大，需要的均溫時(shí)間越長(zhǎng)。在制訂熱處理工藝時(shí)，在低溫情況下，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，以保證溫度均勻。

圖2　箱式燃油熱處理爐爐膛示意

圖3　監(jiān)測(cè)點(diǎn)滯后時(shí)間與熱電偶溫度坐標(biāo)曲線網(wǎng)格示意

表2　試塊的力學(xué)性能

20141127

作者簡(jiǎn)介：張躍，沈陽(yáng)鑄造研究所，高級(jí)工程師。

基金項(xiàng)目：沈陽(yáng)市科技計(jì)劃項(xiàng)目（F13—072—2—00）