大連圣潔公司網(wǎng)帶爐創(chuàng)新應(yīng)用與發(fā)展

大連納思達(dá)汽車設(shè)備有限公司 （遼寧 116600）林 俊

大連華銳重工集團(tuán)股份公司重型熱處理廠（遼寧 116022)劉 靜

大連圣潔真空技術(shù)開發(fā)有限公司 （遼寧 116000）田紹潔

眾所周知，網(wǎng)帶爐在中國熱處理行業(yè)應(yīng)用極廣，僅大連圣潔真空技術(shù)開發(fā)有限公司的三個熱處理專業(yè)工廠就擁有6條不同型號規(guī)格的網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線，每年創(chuàng)造產(chǎn)值千萬余元，滿足了大連圣潔公司廣大熱處理客戶對網(wǎng)帶爐加工生產(chǎn)的各種需求，如結(jié)構(gòu)鋼的調(diào)質(zhì)、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(shù)的網(wǎng)帶爐軸承鋼等溫退火、亞溫淬火以及專利技術(shù)的網(wǎng)帶爐連續(xù)氮化等。

1.專利技術(shù)的網(wǎng)帶爐連續(xù)氣體氮化處理

傳統(tǒng)的氣體氮化是在周期式井式爐或密封箱式爐中進(jìn)行，這種設(shè)備及工藝能夠滿足一般的生產(chǎn)需求，但是中小工件在這種爐中進(jìn)行氣體氮化就易出現(xiàn)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(chǎn)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(zhì)量均勻一致。

大連圣潔公司針對目前中小工件按照傳統(tǒng)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(xù)式熱處理爐，包括但不局限于網(wǎng)帶式連續(xù)熱處理爐、托輥式連續(xù)熱處理爐、滾動底式連續(xù)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(xù)爐中，爐溫可以在420～720℃內(nèi)調(diào)整，并可分段控溫；加熱時間可在0.5h至十幾小時內(nèi)調(diào)整；滲氮氣氛為氨氣和丙烷氣或是其他可以產(chǎn)生氮原子和碳原子的氣體或液體。通過調(diào)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(tǒng)思維，創(chuàng)造性地將中小工件在連續(xù)爐中進(jìn)行氣體氮化，解決了傳統(tǒng)周期式爐中氣體滲氮的諸多缺點，不但提高了產(chǎn)品滲氮后的質(zhì)量和熱處理過程的一致性，并且由于溫度和時間均可連續(xù)調(diào)整，使操作簡單易行并可成倍提高生產(chǎn)效率。該工藝已申報國家發(fā)明專利（20091003197.1）。

2.網(wǎng)帶爐亞溫淬火的應(yīng)用

亞溫淬火是一種新型的利用鋼的臨界區(qū)雙相組織強韌相和復(fù)合鋼顯微組織超細(xì)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(zhuǎn)變溫度，防止變形開裂。

亞溫淬火還可應(yīng)用在滲層滲碳的工件在網(wǎng)帶爐中的二次淬火，并且可應(yīng)用在氣體連續(xù)氮化前預(yù)先處理，因為亞溫淬火的加熱溫度比常規(guī)淬火要低。

（1）滲碳二次淬火 由于加大了網(wǎng)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(jìn)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(wǎng)帶爐連續(xù)氮化的小零件的預(yù)備熱處理，也可采用網(wǎng)帶爐進(jìn)行亞溫淬火而替代傳統(tǒng)的調(diào)質(zhì)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(yù)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(wǎng)帶爐的等溫退火的應(yīng)用

大連圣潔公司采用了網(wǎng)帶爐對T8工具鋼和軸承鋼等進(jìn)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(wǎng)帶爐生產(chǎn)線是在傳統(tǒng)的帶馬弗的網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上改制的淬火爐，淬火油槽內(nèi)不加淬火油并進(jìn)行密封，安裝測溫電偶和熱交換風(fēng)機，以保證一定的速度降溫至等溫溫度，熱交換風(fēng)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(yù)熱室，對進(jìn)爐工件進(jìn)行預(yù)熱，這樣不僅能節(jié)省能源，還能提高生產(chǎn)率，該設(shè)備發(fā)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(jīng)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(yù)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(jié)能涂料

大連圣潔公司長興島工廠的網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線大修后，采用了美國凱利多潤滑技術(shù)有限公司研究、生產(chǎn)的納米高溫防腐節(jié)能涂料，對網(wǎng)帶淬火爐膛內(nèi)部進(jìn)行涂裝，涂裝后的加熱爐爐壁氣密性增強，既阻止?fàn)t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(yè)有限公司和長沙一家熱處理廠對于電爐涂裝后的使用結(jié)果表明，節(jié)能率可達(dá)到20%～30%。這樣，大連圣潔公司的6條網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線通過采用這種納米涂料進(jìn)行爐膛的涂裝，將努力達(dá)到“十二五”規(guī)劃中我國熱處理行業(yè)節(jié)能10%和熱處理專業(yè)廠電能和燃料消耗降低到生產(chǎn)成本20%以下的目標(biāo)。

5.結(jié)語

在熱處理行業(yè)廣泛應(yīng)用的網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線，不但對軍工、航天、機械行業(yè)，以及中小企業(yè)的基礎(chǔ)零件、緊固件、標(biāo)準(zhǔn)件、汽車零件等提供了常規(guī)的熱處理，如淬火回火、調(diào)質(zhì)、淺層滲碳和碳氮共滲等。大連圣潔熱處理還創(chuàng)新應(yīng)用在連續(xù)滲氮、等溫退火和等溫淬火工藝上，從而大大提高了網(wǎng)帶爐生產(chǎn)線的用途，并使大連圣潔公司的專業(yè)熱處理廠更具競爭力，服務(wù)范圍更加擴大。而納米節(jié)能涂料的采用又極大降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，并降低能源消耗，從而滿足了國家“十二五”規(guī)劃對熱處理行業(yè)節(jié)能減排的需求。

表5 亞溫淬火前預(yù)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