热处理手册 第3卷 热处理设备和工辅材料 第4版修订本PDF|Epub|txt|kindle电子书版本网盘下载

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第1章 绪论1

1.1热处理设备分类1

1.1.1热处理主要设备1

1.1.2热处理辅助设备1

1.2热处理炉的分类、特性和编号2

1.2.1热处理炉的分类2

1.2.2热处理炉的主要特性2

1.2.3热处理炉的编号3

1.3加热装置的类别和特性4

1.3.1感应加热装置4

1.3.2火焰加热装置4

1.3.3接触电阻加热装置5

1.3.4直接电阻加热装置5

1.3.5电解液加热装置5

1.3.6等离子加热装置5

1.3.7激光加热装置5

1.3.8电子束加热装置5

1.4气相沉积装置的类别和特性5

1.4.1气相沉积装置5

1.4.2离子束装置5

1.5热处理设备的技术经济指标6

1.6热处理设备设计的一般程序和基本要求7

1.6.1设计的初始资料7

1.6.2热处理设备设计的基本内容和步骤7

1.7热处理电热设备设计的一般要求8

1.7.1电热设备设计通用性技术要求8

1.7.2电阻炉的设计要求9

第2章 热处理设备常用材料及基础构件10

2.1耐火材料10

2.1.1耐火材料的主要性能10

2.1.2常用的耐火制品10

2.1.3不定形耐火材料23

2.1.4耐火纤维30

2.2隔热材料32

2.2.1硅藻土及其制品32

2.2.2石棉制品32

2.2.3矿渣棉及其制品33

2.2.4蛭石及其制品34

2.2.5岩棉制品34

2.2.6膨胀珍珠岩制品34

2.2.7硅酸钙绝热板34

2.2.8纳米绝热材料35

2.3耐热金属材料36

2.3.1耐热钢36

2.3.2耐热铸钢及合金43

2.3.3耐热铸铁45

2.4电热材料及基础构件46

2.4.1金属电热元件46

2.4.2非金属电热元件59

2.4.3红外电热元件77

2.4.4管状电热元件79

2.4.5辐射管82

2.5常用设备和仪表86

2.5.1通风机86

2.5.2泵106

2.5.3真空泵108

2.5.4阀门120

2.5.5真空阀122

2.5.6流速、流量计127

2.5.7压力测量仪表127

参考文献130

第3章 热处理电阻炉131

3.1热处理电阻炉选择与设计内容131

3.2热处理电阻炉炉体结构131

3.2.1炉架和炉壳131

3.2.2炉衬131

3.2.3炉口装置133

3.3热处理电阻炉功率计算134

3.3.1间歇式炉功率计算134

3.3.2连续式热处理炉的功率计算138

3.4普通间歇式箱式电阻炉138

3.4.1炉型种类及用途138

3.4.2炉子结构及特性139

3.5台车炉140

3.5.1炉型种类及用途140

3.5.2炉子结构140

3.6 RJ系列自然对流井式电阻炉141

3.6.1炉型种类及用途141

3.6.2炉子结构及特性141

3.7强迫对流箱式电阻炉143

3.7.1炉型种类及用途143

3.7.2炉子结构及特性147

3.7.3气体流量计算147

3.8强迫对流井式电阻炉148

3.8.1炉型种类及用途148

3.8.2炉子结构及特性148

3.9井式渗碳炉和渗氮炉149

3.9.1炉型种类及用途149

3.9.2炉子结构及特性151

3.10罩式炉153

3.10.1炉型种类及用途153

3.10.2炉子结构及特性153

3.10.3罩式炉功率分配155

3.11密封箱式炉155

3.11.1炉型种类及用途155

3.11.2炉子结构及特性158

3.11.3密封箱式炉生产线160

3.11.4炉内导轨161

3.12转筒式炉161

3.12.1转筒式炉的特点及用途161

3.12.2转筒式炉的结构162

3.13推杆式连续热处理炉及其生产线162

3.13.1推杆式炉的特点及用途162

3.13.2推杆式渗碳炉及其生产线162

3.13.3推杆式渗氮炉及其生产线164

3.13.4推杆式普通热处理炉165

3.13.5推杆式炉的结构165

3.13.6三室推杆式气体渗碳炉168

3.14输送带式炉及其生产线170

3.14.1输送带式炉的特点及用途170

3.14.2 DM型网带式炉170

3.14.3 TCN型网带式炉171

3.14.4无罐输送带式炉171

3.14.5网带式炉的基本结构172

3.14.6链板式炉173

3.15振底式炉174

3.15.1振底式炉的特点及用途174

3.15.2气动振底式炉174

3.15.3机械式振底炉177

3.15.4电磁振底炉178

3.16辊底式炉180

3.16.1辊底式炉的特点及用途180

3.16.2炉型结构180

3.16.3辊子181

3.16.4辊底式炉炉膛结构182

3.17转底式炉183

3.17.1转底式炉的特点及用途183

3.17.2炉型结构183

3.17.3转底式炉的主要结构组成184

3.18滚筒式（鼓形）炉186

3.18.1滚筒式炉的特点及用途186

3.18.2滚筒式炉结构186

3.19步进式和摆动步进式炉187

3.19.1步进式炉的特点及用途187

3.19.2摆动步进式炉及生产线187

3.20牵引式炉188

3.20.1牵引式炉的特点及用途188

3.20.2钢丝固溶处理、淬火炉及生产线188

3.20.3牵引式钢丝等温淬火炉及生产线188

3.20.4双金属锯带热处理生产线189

参考文献190

第4章 热处理浴炉及流态粒子炉192

4.1浴炉的特点和种类192

4.1.1浴炉的特点192

4.1.2按浴液分类的浴炉192

4.1.3按加热方式分类的浴炉192

4.1.4浴炉的品种代号193

4.1.5浴炉的热工性能193

4.2低温浴炉194

4.2.1结构形式194

4.2.2浴液需要量194

4.2.3浴槽194

4.2.4浴炉功率计算195

4.2.5加热装置196

4.2.6浴剂搅拌197

4.2.7浴剂冷却197

4.2.8浴槽的清理197

4.2.9硝盐浴炉安全防护197

4.2.10低温浴炉示例197

4.3外部电加热中温浴炉198

4.3.1结构形式198

4.3.2浴槽198

4.3.3炉子功率198

4.3.4加热装置199

4.3.5炉型示例199

4.4燃料加热中温浴炉200

4.4.1结构形式200

4.4.2燃烧装置200

4.4.3炉子功率200

4.4.4燃料加热浴炉示例201

4.5插入式电极盐浴炉201

4.5.1结构形式201

4.5.2浴槽202

4.5.3电极盐浴炉的功率203

4.5.4插入式电极布置203

4.5.5电极材料及结构204

4.5.6电极设计参数205

4.6埋入式电极盐浴炉205

4.6.1结构形式205

4.6.2埋入式电极盐浴炉炉膛尺寸（浴槽内尺寸）205

4.6.3埋入式电极盐浴炉浴槽结构205

4.6.4埋入式电极盐浴炉钢板槽206

4.6.5埋入式电极盐浴炉的功率206

4.6.6埋入式盐浴炉的电极形式和布置207

4.6.7电极冷却装置209

4.6.8电极盐浴炉示例209

4.6.9电极盐浴炉的启动211

4.6.10盐浴炉的变压器212

4.6.11电极盐浴炉汇流板214

4.7盐浴炉排烟装置215

4.8盐浴炉设备机械化与自动化215

4.8.1盐浴炉用的工件运送机构215

4.8.2回转式盐浴炉生产线216

4.9浴炉的使用、维修及安全操作217

4.10流态粒子炉217

4.10.1流态粒子炉技术性能217

4.10.2流态粒子炉工作原理219

4.10.3流态粒子炉的基本类型221

4.10.4流态粒子炉的应用225

参考文献226

第5章 真空与等离子热处理炉227

5.1真空热处理炉227

5.1.1真空热处理炉的基本类型227

5.1.2真空热处理炉的结构与设计230

5.1.3真空系统239

5.1.4真空测量与供气242

5.1.5真空热处理炉的性能考核与使用维修247

5.1.6真空热处理炉实例249

5.2等离子热处理炉271

5.2.1等离子热处理炉的基本类型271

5.2.2等离子热处理炉的主要构件272

5.2.3等离子热处理炉的电源及控制系统277

5.2.4等离子热处理炉实例283

5.2.5等离子热处理炉的性能考核与使用维修289

参考文献293

第6章 热处理燃料炉294

6.1燃料炉概述294

6.1.1常用燃料炉分类294

6.1.2燃料炉炉型选择294

6.2炉用燃料及燃烧计算296

6.2.1燃料分类296

6.2.2燃料燃烧计算304

6.2.3燃料换算305

6.3燃料炉设计与计算307

6.3.1常用燃料炉设计307

6.3.2燃料消耗量计算326

6.3.3炉架设计与计算327

6.3.4炉衬设计330

6.4燃料炉附属设备338

6.4.1燃烧装置338

6.4.2预热器350

6.4.3管道设计355

6.4.4炉用机械360

6.5排烟系统370

6.5.1烟道布置及设计要求370

6.5.2烟道阻力计算371

6.5.3烟囱设计376

6.6燃料炉的运行377

6.6.1烘炉377

6.6.2燃料炉操作规程378

6.6.3燃料炉的调节379

参考文献381

第7章 热处理感应加热及火焰加热装置382

7.1感应加热电源382

7.1.1概况382

7.1.2晶闸管（SCR）中频感应加热电源383

7.1.3 MOSFET和IGBT固态感应加热电源391

7.1.4真空管（电子管）高频感应加热电源401

7.1.5工频感应加热装置406

7.2感应淬火机床410

7.2.1感应淬火机床分类410

7.2.2感应淬火机床的基本结构410

7.2.3感应淬火机床的选择要求412

7.2.4感应淬火机床中常用的机械、电气部件412

7.2.5感应淬火机床常用的数控系统413

7.2.6感应淬火机床实例413

7.3火焰表面加热装置430

7.3.1乙炔430

7.3.2气瓶与管道434

7.3.3火焰加热用工具与阀类436

7.3.4火焰淬火机床441

参考文献443

第8章 表面改性热处理设备445

8.1激光表面热处理装置445

8.1.1激光表面热处理装置的构成445

8.1.2激光热处理装置实例452

8.1.3激光加工的安全防护措施453

8.2电子束表面改性装置454

8.2.1电子束表面改性装置的进展454

8.2.2电子束热处理装置组成456

8.3气相沉积装置460

8.3.1化学气相沉积装置460

8.3.2等离子体辅助化学气相沉积装置462

8.3.3等离子体增强化学气相沉积463

8.3.4物理气相沉积465

8.3.5沉积金刚石薄膜的技术474

参考文献474

第9章 热处理冷却设备476

9.1淬火冷却设备的作用与要求476

9.2淬火冷却设备的分类476

9.2.1按冷却工艺方法分类476

9.2.2按介质分类476

9.3浸液式淬火冷却设备（淬火槽）设计477

9.3.1设计准则477

9.3.2淬火冷却介质需要量计算477

9.3.3淬火槽的搅拌478

9.4几种常见淬火槽的结构形式486

9.4.1普通型间歇作业淬火槽486

9.4.2深井式或大直径淬火槽487

9.4.3连续作业淬火槽488

9.4.4可相对移动的淬火槽490

9.5淬火冷却介质的加热490

9.6淬火冷却介质的冷却490

9.6.1冷却方法490

9.6.2冷却系统的设计492

9.7淬火槽输送机械495

9.7.1淬火槽输送机械的作用495

9.7.2间歇作业淬火槽提升机械495

9.7.3连续作业淬火槽输送机械496

9.7.4升降、转位式淬火机械497

9.8去除淬火槽氧化皮的装置499

9.9淬火槽排烟装置与烟气净化499

9.9.1排烟装置499

9.9.2油烟净化装置500

9.10淬火冷却过程的控制装置501

9.10.1淬火冷却过程的控制参数501

9.10.2淬火槽的控制装置501

9.11淬火槽冷却能力的测定504

9.11.1动态下淬火冷却介质冷却曲线的测定504

9.11.2淬火槽冷却能力的连续监测505

9.12淬火油槽的防火506

9.12.1淬火油槽发生火灾的原因506

9.12.2预防火灾的措施506

9.13淬火压床和淬火机507

9.13.1淬火压床和淬火机的作用507

9.13.2轴类淬火机507

9.13.3大型环状零件淬火机507

9.13.4齿轮淬火压床507

9.13.5板件淬火压床509

9.13.6钢板弹簧淬火机509

9.14喷射式淬火冷却装置510

9.14.1喷液淬火冷却装置510

9.14.2气体淬火冷却装置512

9.14.3喷雾淬火冷却装置512

9.15冷处理设备513

9.15.1制冷原理513

9.15.2制冷剂513

9.15.3常用冷处理装置513

9.15.4低温低压箱冷处理装置514

9.15.5深冷处理设备514

9.15.6冷处理负荷和安全要求516

参考文献516

第10章 热处理辅助设备517

10.1可控气氛发生装置517

10.1.1吸热式气氛发生装置517

10.1.2放热式气氛发生装置526

10.1.3工业氮制备装置532

10.1.4其他气氛发生装置538

10.1.5气体净化装置544

10.1.6可控气氛经济指标对比550

10.2清洗设备551

10.2.1一般清洗机551

10.2.2超声波清洗设备554

10.2.3脱脂炉清洗设备555

10.2.4真空清洗设备557

10.2.5环保溶剂型真空清洗机558

10.3清理及强化设备560

10.3.1机械式抛丸设备560

10.3.2抛丸强化设备565

10.3.3喷丸及喷砂设备567

10.3.4液体喷砂清理设备567

10.4矫直（校直）设备569

10.5起重运输设备574

10.6热处理夹具574

10.6.1热处理夹具设计要求574

10.6.2热处理夹具设计实例574

10.6.3热处理夹具材料577

参考文献585

第11章 热处理生产过程控制586

11.1热处理生产过程控制系统586

11.1.1热处理生产自动控制装置的基本组成586

11.1.2热处理生产过程控制的结构586

11.2温度控制587

11.2.1温度传感器587

11.2.2温度显示与调节仪表599

11.2.3温度控制执行器605

11.2.4热处理温度控制方法615

11.3热处理气氛控制623

11.3.1热处理气氛控制系统特点623

11.3.2气氛传感器625

11.3.3气氛调节控制仪630

11.3.4气氛控制执行器631

11.3.5渗碳工艺过程控制631

11.3.6渗氮工艺过程控制637

11.4热处理过程真空控制639

11.4.1热处理真空度的选择639

11.4.2真空泵639

11.5冷却过程控制642

11.5.1新型设备控制系统的设计要求643

11.5.2控制系统的结构组成与功能实现644

11.5.3控制软件与功能实现645

11.5.4智能控制系统的特点646

11.6热处理生产过程控制647

11.6.1热处理生产过程控制设备647

11.6.2热处理生产过程控制的结构650

11.6.3热处理生产过程控制系统发展650

11.7虚拟仪器技术在热处理过程控制中的应用652

11.8生产线控制示例——密封箱式渗碳炉生产线控制653

参考文献655

第12章 热处理工艺材料657

12.1热处理原料气体657

12.1.1氢气657

12.1.2氮气657

12.1.3氨气（液氨）657

12.1.4丙烷658

12.1.5丁烷658

12.1.6天然气658

12.1.7液化石油气658

12.2热处理盐浴用盐658

12.2.1盐浴用原料盐658

12.2.2热处理盐浴成分及用途659

12.2.3盐浴校正剂660

12.3化学热处理渗剂661

12.3.1渗碳剂661

12.3.2碳氮共渗剂663

12.3.3渗氮剂664

12.3.4氮碳共渗剂665

12.3.5渗硫剂666

12.3.6硫氮共渗及硫氮碳共渗剂667

12.3.7 QPQ复合处理工艺用盐667

12.3.8渗硅剂668

12.3.9渗锌剂669

12.3.10渗铝剂670

12.3.11渗硼剂671

12.3.12渗铬剂672

12.3.13渗钒剂675

12.3.14渗钛剂675

12.3.15 二元及多元金属共渗剂676

12.3.16 TD超硬覆层处理剂676

12.4热处理涂料678

12.4.1热处理保护涂料678

12.4.2化学热处理防渗涂料679

12.5淬火冷却介质681

12.5.1水及盐溶液681

12.5.2淬火油682

12.5.3聚合物淬火液685

12.5.4淬火冷却介质的选择692

12.5.5淬火冷却介质使用常见问题及原因693

参考文献694

第13章 热处理节能与环境保护696

13.1热处理节能的几个基本因素696

13.1.1能源利用率与能耗696

13.1.2热效率与加热次数697

13.1.3设备负荷率与设备利用率698

13.1.4生产率与产品质量698

13.2热处理节能技术导则698

13.2.1加热设备节能技术指标698

13.2.2热处理设备节能技术措施698

13.2.3热处理节能的工艺措施699

13.2.4热处理节能的主要环节699

13.2.5能源管理和合理利用699

13.3热处理节能的基本策略699

13.3.1处理时间最小化700

13.3.2能源转化过程最短化700

13.3.3能源利用效率最佳化700

13.3.4余热利用最大化700

13.4热处理节能的基本途径700

13.4.1热处理能源浪费的主要原因700

13.4.2热处理节能的基本思路和途径700

13.5热处理能源及加热方式节能701

13.5.1热处理能源701

13.5.2热处理加热方式与能耗701

13.6热处理工艺与节能704

13.6.1工艺设计节能704

13.6.2常规热处理工艺节能704

13.6.3热处理新工艺和特殊工艺节能705

13.7材料与节能710

13.8热处理设备节能711

13.8.1热处理炉型选择与节能711

13.8.2电阻炉的节能712

13.8.3燃料炉的节能712

13.9热处理的余热利用715

13.9.1采用烟气预热助燃空气715

13.9.2铸造、热轧、锻造等工序与热处理有机结合715

13.9.3生产线热能综合利用716

13.9.4废气通过预热带预热工件716

13.10热处理工辅具的节能717

13.10.1工辅具能耗的产生717

13.10.2减少工辅具能耗的措施717

13.11热处理控制节能718

13.11.1电阻炉温度控制节能719

13.11.2燃料炉燃烧控制节能719

13.11.3计算机及智能控制节能720

13.12热处理专业化节能721

13.12.1热处理生产的专业化721

13.12.2热处理厂家的专业化721

13.13生产管理节能721

13.13.1生产管理节能的基本任务721

13.13.2生产管理节能的基本措施721

13.14热处理生产的环境污染与危害722

13.14.1化学性有害因素对环境的影响722

13.14.2物理性有害因素对环境的影响724

13.14.3忽视生产安全的危害和影响724

13.15热处理生产的环境保护725

13.15.1调整能源结构725

13.15.2采用少无污染的生产工艺及设备726

13.15.3废弃物综合利用726

13.16环境保护管理727

13.16.1环境保护法规727

13.16.2环境保护的相关标准727

13.16.3环境保护技术管理728

参考文献728

第14章 热处理车间设计730

14.1工厂设计一般程序730

14.1.1设计阶段730

14.1.2初步设计730

14.1.3施工设计730

14.2热处理车间分类和特殊性730

14.2.1热处理车间分类730

14.2.2热处理车间生产的特殊性731

14.3热处理车间生产任务和生产纲领731

14.4车间工作制度及年时基数731

14.4.1工作制度731

14.4.2年时基数732

14.5工艺设计732

14.5.1工艺设计的基本原则732

14.5.2工艺设计的内容732

14.5.3零件技术要求的分析732

14.5.4零件加工路线和热处理工序的设置733

14.5.5热处理工艺方案的制订733

14.5.6热处理工序生产纲领的计算733

14.6热处理设备的选型与计算733

14.6.1热处理设备选型的依据733

14.6.2热处理设备选型的原则734

14.6.3热处理设备的选型734

14.6.4设备需要量的计算737

14.7车间位置与设备平面布置737

14.7.1总平面布置737

14.7.2车间平面布置738

14.7.3热处理车间面积739

14.8热处理车间建筑物与构筑物745

14.8.1对建筑物的要求745

14.8.2厂房建筑参数746

14.9车间公用动力和辅助材料消耗量747

14.9.1电气747

14.9.2燃料消耗量计算748

14.9.3压缩空气消耗量计算748

14.9.4生产用水量计算749

14.9.5可控气氛原料消耗量计算750

14.9.6蒸汽消耗量计算751

14.9.7辅助材料消耗量计算751

14.10热处理车间的职业安全卫生与环境保护751

14.10.1职业安全卫生751

14.10.2环境保护752

14.11节能与合理用能752

14.12热处理车间人员定额752

14.13热处理车间工艺投资及主要数据和技术经济指标753

14.14需要说明的主要问题及建议755

参考文献755

第15章 热处理炉设计基础资料表756

表15-1常用热工单位换算表756

表15-2金属材料的密度、比热容和热导率757

表15-3常用金属不同温度的比热容759

表15-4保温、建筑及其他材料的密度和热导率759

表15-5几种保温、耐火材料的热导率与温度的关系760

表15-6常用材料的线胀系数760

表15-7常用材料的摩擦因数761

表15-8常用材料极限强度的近似关系761

表15-9某些物体间的滑动摩擦因数762

表15-10材料滚动摩擦因数762

表15-11某些物体间的滚动摩擦因数762

表15-12水的物理性质762

表15-13干空气的物理性质763

表15-14 lkg空气的湿体积和饱和水含量763

表15-15单一气体的密度764

表15-16单一气体的动力粘度764

表15-17单一气体的运动粘度765

表15-18单一气体的平均比热容765

表15-19单一气体的热导率766

表15-20单一气体的热扩散率766

表15-21单一气体的普兰特准数766

表15-22碳氢化合物气体的密度767

表15-23碳氢化合物气体的动力粘度和运动粘度767

表15-24碳氢化合物气体的平均比热容767

表15-25焦炉煤气和碳氢化合物气体的热导率和热扩散率768

表15-26碳氢化合物气体的普兰特准数768

表15-27高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的密度768

表15-28高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的动力粘度768

表15-29高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的运动粘度769

表15-30高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的实际比热容769

表15-31高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的平均比热容770

表15-32高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的热导率770

表15-33高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的热扩散率770

表15-34高炉煤气（G）、发生炉煤气（F）和水煤气（B）的普兰特准数771

表15-35天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的密度771

表15-36天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的动力粘度772

表15-37天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的运动粘度772

表15-38天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的实际比热容773

表15-39天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的平均比热容773

表15-40天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的热导率774

表15-41天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的热扩散率775

表15-42天然气（T），石油气（H）和丙、丁烷气（TD）的普兰特准数775

表15-43可燃气的成分和燃烧性质776

表15-44工业用气体燃料的比热容776

表15-45辐射换热计算式777

表15-46常用材料的发射率（黑度）777

表15-47辐射遮蔽系数778

表15-48热处理炉的综合热交换778

表15-49炉壁外表面的综合传热系数778

表15-50高电阻电热合金丝电阻、面积、重量换算表779

表15-51高电阻电热合金带电阻、面积、重量换算表780

表15-52炉子功率与电热元件（0Gr25 A15 ）计算参考数据782

表15-53热处理件加热时厚、薄件的极限厚度783

表15-54局部阻力系数表783

表15-55台车炉牵引力和推拉料机推拉力计算式787

表15-56炉衬材料图例788