控制氣氛電阻爐

控制氣氛的種類很多。形成控制氣氛的方法主要有：

①利用氫、氮、氨或氨等的高壓瓶裝氣體。

②用氨分解裝置分解氨，利用其生成的氫氮混合氣體，或再經(jīng)燃燒處理后所得的氣體(主要是氮)。

③利用適量空氣與碳?xì)浠衔?天然氣、丙烷、丁烷)或煤氣等混合，在一定條件下反應(yīng)生成的氣體(其中空氣比例小，反應(yīng)中須從外部吸收熱量的叫吸熱式氣體，空氣比例大，反應(yīng)中釋放熱量的叫放熱式氣體)。

④利用直接向爐內(nèi)送入其他物質(zhì)(天然氣、丙烷、甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、醋酸乙酷、尿素或煤油等)使之受熱分解而形成的氣體。以上這些方法常混合使用，以得到所需成分的氣氛。如吸熱式氣體用于“滲碳時(shí)常添加富化氣—丙烷。使用工業(yè)氮時(shí)(瓶裝氮、用制氮機(jī)或分子篩直接從空氣中制取的氮等)，常同時(shí)向爐內(nèi)滴注有機(jī)液體，形成所謂氮基氣氛，等等。

主要用來保護(hù)金屬免受氧化或脫碳的控制氣氛，如氫、氫、氨分解氣氛、放熱式氣氛等叫保護(hù)氣氛。能對鋼件表面進(jìn)行化學(xué)熱處理—滲碳、滲氮等的氣氛分別叫做滲碳?xì)夥铡B氮?dú)夥盏?。

控制氣氛早在19世紀(jì)中葉就已得到應(yīng)用。1850年英國出現(xiàn)氣體保護(hù)無氧化加熱技術(shù)。1880年提出氫氣保護(hù)的鋼材裝箱退火法。1925年英國人H. H.萊克(H. H. Lake)獲得木炭氣體發(fā)生裝置的專利。1925年美國在滾桶式電阻爐中進(jìn)行氣體滲碳，在升降式電阻爐中實(shí)現(xiàn)銅的蒸汽保護(hù)光亮退火。30年代已有連續(xù)式無罐氣體滲碳爐和碳勢露點(diǎn)控制儀。到60年代，隨著箱式氣體滲碳爐、二氧化碳紅外分析儀和滴注式氣體滲碳爐等的相繼問世，控制氣氛電阻爐得到迅速發(fā)展，已成為機(jī)械零件熱處理的最主要爐種。中國從50年代開始制造控制氣氛電阻爐。開始是一些簡易的碳勢不能控制的井式氣體滲碳爐和一些保護(hù)氣氛爐。60年代制成吸熱式氣體和氛分解氣體發(fā)生裝置，并研制箱式氣體滲碳爐。1970年前后制成以推送式電阻爐為主的氣體滲碳生產(chǎn)線并掌握碳勢自動控制技術(shù)。80年代中又制成滲氮爐和氮勢控制儀等 。

控制氣氛電阻爐(controlled atmosphere resistance furnace)是指人工控制爐內(nèi)氣體環(huán)境的電阻爐，又稱可控氣氛電阻爐。

爐內(nèi)的氣體環(huán)境叫氣氛。氣氛主要分自然氣氛和控制氣氛兩類。自然氣氛是指爐子工作過程中自然形成的氣氛，主要由空氣和爐料處理過程中產(chǎn)生的氣體形成。金屬在自然氣氛中加熱，其表面會氧化，鋼還會脫碳?？刂茪夥帐怯扇斯臓t外送進(jìn)某種特定成分的氣體或其他物質(zhì)形成的，在控制氣氛中加熱，其表面不但不會脫碳，面且根據(jù)需要還能滲磷、滲氮或同時(shí)滲入碳和氮(碳氮共滲)等，從而可提高零件的硬度、耐磨性、耐蝕性和疲勞強(qiáng)度，因此控制氣氛現(xiàn)已得到廣泛采用 。

幾乎各種類型的電阻爐都可以做成控制氣氛電阻爐，常用的爐型是箱式、井式、罩式、滾桶式、傳送帶式、推送式、振底式、滾筒式等。爐體結(jié)構(gòu)可分有罐和無罐兩類。有罐式爐具有耐熱鋼爐罐?？刂茪夥罩辉跔t罐內(nèi)部，不接觸電熱元件和爐襯。這類爐子的優(yōu)點(diǎn)是電熱元件和爐襯的結(jié)構(gòu)和所用的材料與普通電阻爐一樣，爐氣的消耗量較少。也較易一控制，但需耗用耐熱鋼爐罐，爐子也不能做得太大或太長。另一類，護(hù)內(nèi)沒有爐罐?？刂茪夥罩苯优c電熱元件和爐襯等接觸忘井式爐、罩式爐、滾桶式爐等多采用有罐結(jié)構(gòu)，箱式爐、推送式爐等則用無罐結(jié)構(gòu)。

與普通電阻爐比，控制氣氛電阻護(hù)結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是：

①氣密性好，可以減少爐氣損失和避免護(hù)氣污染環(huán)境。

②爐內(nèi)配置風(fēng)扇，以保證護(hù)氣均勻。

③凡處于控制氣氛中的構(gòu)件，在材料選擇上應(yīng)考慮氣氛的影響，如各種電熱合金在控制氣氛中的最高使用溫度，通常比在空氣中使用時(shí)要低，與滲碳?xì)夥战佑|的耐火磚，其氧化鐵含量要低于1%等。

④對無罐滲碳爐，為防止碳黑析出使電熱元件短路，常采用寬帶波形電熱元件，并用低電壓（10~15V)供電;或采用電輻射管，使與電源連接的電熱合金不與爐氣接觸。

⑤對爐氣可燃或有害(主要是CO）的爐子要采取相應(yīng)的防爆安全措施等等。

在設(shè)備配套上，控制氣氛電阻爐要配備氣源裝置，以便在爐內(nèi)形成所需成分的控制氣氛。氣源裝置有:吸熱式氣體發(fā)生裝置，放熱式氣體發(fā)生裝置，氨分解裝置，瓶裝氣供應(yīng)裝置(常包括氣體干燥器)，有機(jī)液體滴注裝置等。對采用滲碳(或滲氮)氣氛的爐子必要時(shí)配備有碳勢(或氮勢)控制裝置?？刂茪夥针娮锠t還常與其他設(shè)備配套組成熱處理生產(chǎn)線，以提高生產(chǎn)率。井式氣體滲碳爐、箱式氣體滲碳爐的一種爐體結(jié)構(gòu)和由推送式氣體滲碳爐為主組成的一條汽車齒輪氣體滲碳生產(chǎn)線及成套機(jī)組 。

管式氣氛電阻爐在惰性氣體的保護(hù)下做小型鋼件的加熱、熱處理等。管式氣氛電阻爐主要用于大專院校實(shí)驗(yàn)室、工礦企業(yè)化驗(yàn)室等。