井式氮化爐設備調試及故障診斷

摘 要：文章簡要闡述氮化爐設備的電氣控制工作原理，結合工藝實施中常見故障，提出一些解決故障的實用維修方法，并對故障元器件進行優化改造。

關鍵詞：熱處理；氮化；故障診斷

引言

隨著熱處理設備的廣泛應用，曲軸氮化電氣控制技術逐步完善，電氣控制的精確直接影響到曲軸氮化的表面硬度、顯微組織及心部結構[1]。氮化爐的工作溫度范圍一般高于500℃低于安全溫度750℃，爐內又通入了可燃性氣體、NH3、裂解NH3等，過程非常危險，如果排出的可燃氣體未被點燃，吸入一定量的這些氣體將會使人中毒，易燃氣體與空氣或氧氣混合且達到一定的濃度時遇到明火極易爆炸。所以為了提高氮化的工藝效率，減少電氣故障發生，本文針對其調試過程中遇到的常見故障，從安全角度出發，闡述電氣元件工作原理并總結故障維修方法。

1 離子氮化爐的結構

離子滲氮爐由真空爐體、電源控制系統、供氣系統及真空系統組成，離子滲氮的工作原理是將要處理的零件，放在真空爐體中，爐內充以66.7Pa至1066Pa壓力的含氮氣體。以零件為負極，爐壁為正極，在兩極間加數百伏直流電壓或脈沖電壓，使爐內氣體電離，產生輝光放電。正離子向作為陰極的零件運動，轟擊零件表面，這些高能離子的一部分動能轉變為熱能，使零件加熱，同時在陰極表面濺射過程中，原子結合并吸附在表面，通過化合、擴散滲入零件表面形成氮化層。結構原理如下圖：

2 可控硅加熱控制單元

我公司引進的一臺井式氮化爐采用六組可控硅加熱裝置，這樣高效率的輸出，同時完成三根柴油機組曲軸的氮化，可控硅首先通過整流器先把工頻交流電整流成直流，再經濾波器濾波，最后再將直流電逆變成輸出無雜波的單相中頻交流電，以供給負載，優點體現在效率高、噪音小、無振動、操作方便等方面。

在調試電源加熱系統及加熱氮化運行過程中，經常遇到類似的故障：①三相全波整流可控硅全導通時應輸出直流電壓Ud=2.34U，如果輸出電壓達不到，在示波屏上的整流電壓波形不正常。②快速熔斷器熔斷，儀表無顯示，造成整流波形缺相，直流電壓表顯示下降，波紋增大，濾波電抗器Ld發出連續的沖擊聲，造成逆變器顛覆。③整流橋中部分可控硅被燒壞，整流電壓波形缺相，直流電壓表指示下降。④當逆變器投入工作時，用示波器觀察兩只相串聯的可控硅，發現有一只可控硅提前導通，而另一只可控硅此時承受全部電壓。整流裝置中的可控硅假如反向擊穿，交流相間短路，干擾信號導致電壓跳變，促使可控硅誤導通，造成整流電壓缺相。整流電壓缺相或整流電壓跳動時的電壓波形如圖2：

3 加熱過程測量系統的運行與監控

4 結束語

車間停電，安全氮氣閥會自動打開，向爐內通入氮氣，將安全氮氣流量調到最大，如氮氣未通入，打開安全氮氣的手動旁通閥，盡快置換掉爐內的可燃氣體；氮氣壓力低、爐壓低等原因導致換氣時間重新啟動，在爐內沒有通入空氣情況下，通入氨氣是安全的，必要時可以考慮手動將換氣時間復位；只有氮氣壓力正常的情況下才允許進行換氣時間復位，否則此功能將被鎖定；還有一點更為重要，來電后首先啟動循環水系統，確保循環冷卻水正常供給。

參考文獻

[1]陳濤，劉懷文.熱處理設備故障分析與排除方法.北京航空工業出版社，1997.8

[2]王剛.數控機床調試、使用與維護[M].北京化學工業出版社，2006.

作者簡介：謝鵬（1984，5-），男，山東省菏澤市（籍貫），現職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：數控設備改造與大修技術。