热处理炉按生产方式分为周期式(多用炉、井式炉、罩式炉)和连续式(网带炉、推杆炉、辊底炉、转底炉)。多用炉灵活,适合多品种渗碳淬火;网带炉适合紧固件等小件大批量淬火;推杆炉适合大批量齿轮渗碳;井式炉适合长轴和渗氮。不同炉型的密封方式和气氛分区决定了气氛控制的难度和策略。
- 周期式:多用炉、井式炉、罩式炉,灵活但批次间需控制一致性
- 连续式:网带炉、推杆炉、辊底炉,产量大、要求气氛分区稳定
- 炉型决定密封、进气点和氧探头布置位置
- 多炉车间适合集中供气与统一监控
周期式炉
密封箱式多用炉(Integral Quench Furnace) 由加热室和带油槽的前室组成,零件在保护气氛中加热、渗碳后直接落入油槽淬火。优点是灵活、工艺范围广,可做渗碳、碳氮共渗、淬火;缺点是每炉都需重新建立气氛,开门时会有空气进入,恢复时间影响质量一致性。多用炉常组成生产线,配合清洗机、回火炉和自动转运车。
井式炉 炉膛竖直,零件吊挂装入。适合长轴、大型齿轮的深层渗碳,以及气体渗氮(井式渗氮炉)。密封以炉盖为主,炉内气氛循环依靠风扇。
罩式炉 多用于线材、钢带卷的退火,常配合氢气或氮氢保护气氛。
连续式炉
网带炉 零件铺在耐热钢网带上连续通过加热区,落入淬火槽。主要用于紧固件、冲压件、小轴承件。进出口通常用火帘封闭,气氛在炉内存在分区流动,出口和入口附近容易受空气影响。
推杆炉 料盘被推杆依次推进,多区控制,适合汽车齿轮等大批量渗碳。各区可设不同温度与碳势,对气氛分区和流量平衡要求高。
辊底炉 / 转底炉 零件或料盘在辊道或旋转炉底上移动,适合大尺寸零件或需要逐件淬火(如压淬)的场合。
炉型与气氛控制的关系
| 炉型 | 气氛控制难点 | 控制要点 |
|---|---|---|
| 多用炉 | 开门进气、每炉重建气氛 | 合理的恢复时间、富化气调节、门封维护 |
| 网带炉 | 进出口空气渗入、区间串气 | 火帘、进气点分布、按区设探头 |
| 推杆炉 | 多区碳势需求不同 | 分区控制与流量平衡 |
| 井式渗氮炉 | 氨分解率、Kn 均匀性 | 氢探头测量、氨/稀释气比例控制 |
车间级视角
当车间有十几到几十台可控气氛炉时,单炉独立制备气氛(如每台炉滴甲醇)会带来危化品管理和一致性问题。采用大产气量吸热式发生器集中供气、统一管路和统一数据监控,是许多大型热处理厂的选择。例如高思控制为浙江求精科技的 30 台不同类型可控气氛设备配置了 3 台 160 m³/h RX 发生器和全套送气管路。
常见问题
多用炉开门后碳势多久能恢复?
与炉膛容积、气氛流量、零件装载量和门封状况有关,一般需要数分钟到十几分钟。控制系统应在恢复期合理调节富化气,并在记录中标识恢复段。
网带炉需要装几个氧探头?
至少在主要加热/渗碳区设一个;炉子较长或分区工艺不同时,建议每个控制区设探头,并在出口区监测空气渗入情况。
推杆炉和多用炉线如何选择?
品种单一、批量大时推杆炉效率更高;品种多、批量变化大时多用炉线更灵活。也要考虑淬火方式、场地和投资。