控制氣氛電阻爐控制氣氛

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利用適量空氣與碳氫化合物(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?；旌鲜褂茫缘玫剿璩煞值臍夥?。如吸熱式氣體用于“滲碳時常添加富化氣—丙烷。使用工業(yè)氮時(瓶裝氮、用制氮機或分子篩直接從空氣中制取的氮等)，常同時向爐內(nèi)滴注有機液體，形成所謂氮基氣氛，等等。

主要用來保護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氣氛。能對鋼件表面進行化學熱處理—滲碳、滲氮等的氣氛分別叫做滲碳氣氛、滲氮氣氛等 。

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。控制氣氛只在爐罐內(nèi)部，不接觸電熱元件和爐襯。這類爐子的優(yōu)點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，控制氣氛電阻護結(jié)構(gòu)上的特點是：

①氣密性好，可以減少爐氣損失和避免護氣污染環(huán)境。

②爐內(nèi)配置風扇，以保證護氣均勻。

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要低，與滲碳氣氛接觸的耐火磚，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)，有機液體滴注裝置等。對采用滲碳(或滲氮)氣氛的爐子必要時配備有碳勢(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)線及成套機組 。

控制氣氛早在19世紀中葉就已得到應(yīng)用。1850年英國出現(xiàn)氣體保護無氧化加熱技術(shù)。1880年提出氫氣保護的鋼材裝箱退火法。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行氣體滲碳，在升降式電阻爐中實現(xiàn)銅的蒸汽保護光亮退火。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 。

管式氣氛電阻爐在惰性氣體的保護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驗室、工礦企業(yè)化驗室等。