大連圣潔公司網帶爐創新應用與發展

大連納思達汽車設備有限公司 （遼寧 116600）林 俊

大連華銳重工集團股份公司重型熱處理廠（遼寧 116022)劉 靜

大連圣潔真空技術開發有限公司 （遼寧 116000）田紹潔

眾所周知，網帶爐在中國熱處理行業應用極廣，僅大連圣潔真空技術開發有限公司的三個熱處理專業工廠就擁有6條不同型號規格的網帶爐生產線，每年創造產值千萬余元，滿足了大連圣潔公司廣大熱處理客戶對網帶爐加工生產的各種需求，如結構鋼的調質、低碳低合金鋼的淺層滲碳和碳氮共滲、軸承鋼的淬火回火以及圣潔公司專利技術的網帶爐軸承鋼等溫退火、亞溫淬火以及專利技術的網帶爐連續氮化等。

1.專利技術的網帶爐連續氣體氮化處理

傳統的氣體氮化是在周期式井式爐或密封箱式爐中進行，這種設備及工藝能夠滿足一般的生產需求，但是中小工件在這種爐中進行氣體氮化就易出現加熱不均、滲層不均、硬度不均等問題，為了克服這些問題只好增加工裝夾具。因此，有時工件裝爐的重量比工裝夾具的重量還輕，這就降低了生產效率，也浪費了寶貴的耐熱鋼材料制成的工裝夾具；并且由于工裝夾具的阻擋，也使得氮化工件的硬度不均和滲層不均。

此外，由于周期式氮化效果不好，每一爐都有誤差，因此增加了操作難度，并且不易保證所有批次工件的質量均勻一致。

大連圣潔公司針對目前中小工件按照傳統氣體氮化工藝不能獲得很好效果的問題，研究了一種中小工件氣體氮化的新工藝，采用連續式熱處理爐，包括但不局限于網帶式連續熱處理爐、托輥式連續熱處理爐、滾動底式連續熱處理爐、推桿爐等。具體工藝步驟：將中小工件按工藝要求清洗干凈，自動送料或手工送料至連續爐中，爐溫可以在420～720℃內調整，并可分段控溫；加熱時間可在0.5h至十幾小時內調整；滲氮氣氛為氨氣和丙烷氣或是其他可以產生氮原子和碳原子的氣體或液體。通過調整通入氣體流量和氨分解率可控制滲層深度及表面化合物層的深度。冷卻方式有水冷、油冷或空冷。

該研究克服了傳統思維，創造性地將中小工件在連續爐中進行氣體氮化，解決了傳統周期式爐中氣體滲氮的諸多缺點，不但提高了產品滲氮后的質量和熱處理過程的一致性，并且由于溫度和時間均可連續調整，使操作簡單易行并可成倍提高生產效率。該工藝已申報國家發明專利（20091003197.1）。

2.網帶爐亞溫淬火的應用

亞溫淬火是一種新型的利用鋼的臨界區雙相組織強韌相和復合鋼顯微組織超細化的強韌化熱處理工藝，用亞溫處理可以大幅度地提高鋼的室溫和低溫韌度，抑制可逆回火脆性，降低冷脆轉變溫度，防止變形開裂。

亞溫淬火還可應用在滲層滲碳的工件在網帶爐中的二次淬火，并且可應用在氣體連續氮化前預先處理，因為亞溫淬火的加熱溫度比常規淬火要低。

（1）滲碳二次淬火 由于加大了網帶爐的使用，對于18Cr2Ni4WA 的工件，940℃滲碳后油淬，并采用4種加熱溫度進行亞溫淬火（880℃、850℃、790℃、735℃），保溫時間為40min，200℃×2h，回火一次，其硬度和顯微組織見表1、表2。

（2）工件滲氮前后亞溫淬火 對于采用網帶爐連續氮化的小零件的預備熱處理，也可采用網帶爐進行亞溫淬火而替代傳統的調質處理，從而提高鋼的強韌性和抑制其可逆回火脆性。

亞淬火預處理對38CrMoA鋼試樣氣體滲氮后整體性能的影響，如表3、表4和表5所示。

3.網帶爐的等溫退火的應用

大連圣潔公司采用了網帶爐對T8工具鋼和軸承鋼等進行了等溫退火（常用工具鋼及軸承鋼退火工藝見表6），取得了較好的效果。

等溫退火用的網帶爐生產線是在傳統的帶馬弗的網帶爐生產線的基礎上改制的淬火爐，淬火油槽內不加淬火油并進行密封，安裝測溫電偶和熱交換風機，以保證一定的速度降溫至等溫溫度，熱交換風機排出的熱量通過熱回收管道再通入淬爐前端爐門口的一個預熱室，對進爐工件進行預熱，這樣不僅能節省能源，還能提高生產率，該設備發明已申報國家專利。

表1 滲碳及其后的工藝對18Cr2Ni4WA鋼的心部硬度和顯微組織的影響

表2 18Cr2Ni4WA鋼經滲碳后的不同熱處理工藝處理所得表層的硬度 （HV）

表3 亞溫淬火加熱溫度對38CrMoAl鋼滲氮前后的沖擊韌度和心部硬度的影響

表4 亞溫淬火前預處理冷卻方式對38CrMoAl鋼滲氮前后沖擊韌度和心部強度的影響

4.納米高溫防腐節能涂料

大連圣潔公司長興島工廠的網帶爐生產線大修后，采用了美國凱利多潤滑技術有限公司研究、生產的納米高溫防腐節能涂料，對網帶淬火爐膛內部進行涂裝，涂裝后的加熱爐爐壁氣密性增強，既阻止爐墻漏氣，又能減緩氧化速度，增強了爐溫均勻性，還大大提高了工作效率，并降低能耗。

佛山揚戈爐業有限公司和長沙一家熱處理廠對于電爐涂裝后的使用結果表明，節能率可達到20%～30%。這樣，大連圣潔公司的6條網帶爐生產線通過采用這種納米涂料進行爐膛的涂裝，將努力達到“十二五”規劃中我國熱處理行業節能10%和熱處理專業廠電能和燃料消耗降低到生產成本20%以下的目標。

5.結語

在熱處理行業廣泛應用的網帶爐生產線，不但對軍工、航天、機械行業，以及中小企業的基礎零件、緊固件、標準件、汽車零件等提供了常規的熱處理，如淬火回火、調質、淺層滲碳和碳氮共滲等。大連圣潔熱處理還創新應用在連續滲氮、等溫退火和等溫淬火工藝上，從而大大提高了網帶爐生產線的用途，并使大連圣潔公司的專業熱處理廠更具競爭力，服務范圍更加擴大。而納米節能涂料的采用又極大降低生產成本，提高生產效率，并降低能源消耗，從而滿足了國家“十二五”規劃對熱處理行業節能減排的需求。

表5 亞溫淬火前預處理冷卻方式對38CrMoAl鋼滲氮前后的沖擊韌度和心部硬度的影響

表6 常用工具鋼及軸承鋼退火工藝