真空退火

真空退火，是指使零件在退火的同時表面具有一定的光亮度。除了鋼、銅及其合金外，還可用于處理一些與氣體親和力較強(qiáng)的金屬，如鈦、鉬、鈮、鋯等。

中文名稱

真空退火

英文名稱

vacuum annealing

定　　義

在低于一個大氣壓的環(huán)境中進(jìn)行退火的工藝。

應(yīng)用學(xué)科

機(jī)械工程（一級學(xué)科），機(jī)械工程(2)_熱處理（二級學(xué)科），整體熱處理（三級學(xué)科）

真空退火爐臥式真空退火爐

用途：本系列臥式真空退火爐主要應(yīng)用于特種材料、不銹鋼、硒鋼片鐵芯、貴金屬零件、銀銅復(fù)合鉚釘及片件的真空退火處理。

設(shè)備特點：

1. 本設(shè)備專用于小零件等在真空狀態(tài)下的退火；

2. 爐罐密封性好，有效的避免了工件在退火處理中的表面氧化、生銹，提高了處理質(zhì)量；

3. 保溫爐體可向后移動，退火完成后，在保持真空狀態(tài)下提高冷卻速度 。

真空退火爐井式真空退火爐

用途：井式真空退火爐系列產(chǎn)品采用預(yù)抽真空氣體保護(hù)方式工作，操作時先將爐內(nèi)抽至一定真空度后爐內(nèi)充入高純氮或氨分解氣體進(jìn)行保護(hù)加熱，從而達(dá)到少無氧化加熱、無脫碳光亮的目的。由于攪拌風(fēng)機(jī)的使用，該爐具有較高的爐溫均勻性。設(shè)備主要應(yīng)用于機(jī)械零件、硅鋼片、銅材、紫銅、線材等的無氧化光亮退火。

設(shè)備特點：

1、加熱元件均布爐膛內(nèi)，分布合理

2、爐蓋可設(shè)有熱風(fēng)循環(huán)裝置，可使?fàn)t罐內(nèi)的氣體及溫度均勻；

3、可配真空泵抽氣，增加換氣速度，氣體更純凈；

4、有保護(hù)氣體，經(jīng)退火后產(chǎn)品無氧化，消除加工應(yīng)力，提高鐵心磁性能，降低鐵損；

5、爐溫控制采用PID自動調(diào)功平滑控溫。

合金材料真空退火。

真空退火爐設(shè)備概述

全纖維雙爐臺罩式電阻爐,系周期作業(yè)式爐,專供鈦管、鈦合金管等真空保護(hù)氣氛退火熱處理加熱。

該爐與PID智能溫度程序控制系統(tǒng)配套使用，可自動指示、控制和記錄該爐爐溫工作情況

真空退火爐設(shè)備特點

2.1、本設(shè)備為兩個固定式爐臺和14米一端固定的爐體及一個可移動加熱罩結(jié)構(gòu)，固定爐臺承載真空馬弗罐，工件在真空馬弗罐內(nèi)加熱，該爐爐溫均勻性較高（≤±10℃）；

2.2、全纖維節(jié)能爐襯，同比復(fù)合磚混爐襯可節(jié)能30%以上。2.3、移動爐罩設(shè)有一端和真空馬弗罐密封固定爐門【同時配有兩爐罩共用一個活動爐門】，固定爐體設(shè)有一端和真空馬弗罐密封固定爐門，另一端為開敞式，并設(shè)有密封裝置，使得和移動爐罩拼合時與爐口密封貼實可靠自然密封。

2.4、爐臺與爐罩間采用側(cè)刀式軟密封，爐臺側(cè)刀在爐罩進(jìn)入爐內(nèi)時均插在爐罩纖維內(nèi)，使得爐膛與爐外密封絕熱，密封簡潔可靠。

2.5、馬弗罐承重底座上設(shè)置輥道槽，槽內(nèi)放置承重輥，馬弗罐熱脹冷縮時可以自由進(jìn)退。

2.6、 在爐臺端部設(shè)有強(qiáng)冷風(fēng)機(jī)及管道，可根據(jù)需要加快馬弗罐加熱工藝結(jié)束后的冷卻速度，提高該爐的利用率。

2.7、高精度智能溫度程序控制系統(tǒng)，采用日本富士高精度PID智能程序控溫儀表, 升溫、保溫程序可自行設(shè)定，可自動程序控制每區(qū)爐溫工作情況；溫度記錄采用中長圖有紙記錄儀，可同步記錄該爐每區(qū)爐溫工作情況，該型式具有直觀、方便和先進(jìn)性；

2.8、爐底與爐頂均對應(yīng)設(shè)置測溫控溫點，把爐膛溫度均衡性控制在允許范圍內(nèi)，減少馬弗罐加熱及冷卻過程中的變形量，延長馬弗罐使用壽命，方便操作。

2.9、本設(shè)備自動化程度高、工作運(yùn)行安全可靠、壽命長、操作維修方便；

真空退火爐該設(shè)備制造、驗收符合以下標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定

4.1、JB2251《電阻爐基本技術(shù)條件》

4.2、GB1006《熱電設(shè)備基本技術(shù)條件》

4.3、JB/T7629-94《耐火纖維爐襯的設(shè)計合安全規(guī)范》

4.4、GB9452-2003《熱處理爐有效加熱區(qū)測定方法》

4.5、SJ31426-1994《臺車式熱處理爐完好要求和檢查評定方法》

真空退火爐技術(shù)參數(shù)

3.1、爐膛工作區(qū)尺寸（室一）： 7000×900×830mm

爐膛工作區(qū)尺寸（室二）： 14000×900×830mm

3.2、爐膛額定溫度：　 950℃

3.3、爐溫均勻度： ≤±10℃

3.4、控溫精度: ±1℃

3.5、加熱功率 : 280Kw/520Kw（0～120%無級可調(diào)）

3.6、額定電壓： AC380V 50Hz 3N

3.7、控溫區(qū)數(shù)： 520/6區(qū);280/3區(qū)

3.8、空爐升溫時間： ≤2.5h（爐膛升溫和降溫可調(diào)控）

3.9、滿載升溫速度： 程序設(shè)定無級可控

3.10、爐體表面溫升: ≤40℃

真空退火爐主要結(jié)構(gòu)形式

該爐主要由爐罩、爐罩驅(qū)動機(jī)構(gòu)、節(jié)能型全纖維耐火爐襯、高溫高輻射電熱元件、軟密封鎖緊機(jī)構(gòu)、爐臺、爐臺導(dǎo)電電極箱、智能PID溫度程序控制系統(tǒng)等主要部分組成。

5.1．爐罩殼體：

主要采用優(yōu)質(zhì)國標(biāo)型鋼骨架及鋼板焊接而成，保證了爐子的密封性能及足夠的剛強(qiáng)度，且所有焊縫均勻平滑，無氣孔、夾雜、未熔合等缺陷，爐殼外觀平直、美觀。爐殼外電熱元件引出棒集中分布，并外設(shè)防護(hù)罩。

5.2．爐罩驅(qū)動機(jī)構(gòu)：

爐罩驅(qū)動采用自行走方式，由電機(jī)減速機(jī)傳動（8m/min）；

車輪共5排，3排主動輪2排從動輪，車輪材質(zhì)ZG55,車軸材質(zhì)45#鍛制并調(diào)質(zhì)；

裝配軸承采用大載荷雙滾柱軸承，鋼制軸承座；

5.3．節(jié)能型全纖維耐火爐襯：

爐襯側(cè)墻部分全部采用優(yōu)質(zhì)硅酸鋁針刺耐火纖維折疊模塊（耐火度大于1050℃）錨固而成。該結(jié)構(gòu)型式爐襯是在目前大中型節(jié)能爐窯中應(yīng)用最為廣泛的一種，它將高溫陶瓷耐火纖維折疊成風(fēng)琴狀，同時預(yù)埋金屬錨固件，并給予一定壓縮量制成纖維模塊，安裝成型后,模塊間相互擠壓形成一個無縫隙的整體隔熱爐襯。

該型式爐襯由于采用具有優(yōu)良隔熱保溫性能的全纖維材料結(jié)構(gòu)，因此具有優(yōu)良的節(jié)電性能，結(jié)構(gòu)上熱震穩(wěn)定性好,耐急冷急熱。

該結(jié)構(gòu)型式爐襯低密度（240Kg/m3）低熱容量，相對輕質(zhì)隔熱耐火磚爐襯輕75℅以上，熱容僅為輕質(zhì)隔熱耐火磚爐襯的1/9，大大減少了該爐襯蓄熱量，意味著爐襯吸收熱量少，同功率爐升溫快,節(jié)能顯著等優(yōu)點，爐體外表溫升≤40℃。該結(jié)構(gòu)型式爐襯低導(dǎo)熱率，在600℃是導(dǎo)熱系數(shù)≤0.25W/m.k, 僅為輕質(zhì)隔熱耐火磚爐襯的1/8。

整臺爐子的砌筑嚴(yán)格按照國家筑爐標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，并優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)。

5.4．高溫高輻射率電熱元件：

5.4.1、采用高溫高輻射率電熱合金扁帶（材質(zhì)：0Cr25Al5），低表面負(fù)荷 (≤1.6w/cm2)長壽命設(shè)計。

5.4.2、將電阻帶往復(fù)繞制，利用專用高溫白剛玉瓷螺釘錨固懸掛于爐膛內(nèi)表面，合理布置在爐膛的四周及爐底。

5.4.3、電熱元件分布,按爐膛前中后共分6個控溫區(qū)分布在爐膛內(nèi)，并局部集中引出，外設(shè)防護(hù)罩。

5.4.4、該電加熱元件具有良好的抗氧化性能、耐高溫、高表面負(fù)載，配以合理的元件結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計。該電熱元件安裝方式牢固,耐用可靠,維護(hù)方便,電熱元件維修時，均可直接在看得見摸得到的位置進(jìn)行整形、焊接、更換。

5.5．爐門：

爐門主要由優(yōu)質(zhì)型鋼鋼板焊接而成，爐門內(nèi)裝有高溫硅酸鋁針刺纖維折疊模塊，爐門密封良好，確保爐子在生產(chǎn)過程中始終處于密閉狀態(tài)，杜絕高溫爐氣的外逸，保證了爐溫均勻性并增強(qiáng)節(jié)能效果。

5.6.兩高強(qiáng)度爐臺：

5.6.1、爐臺車架橫梁及縱梁均采用優(yōu)質(zhì)型鋼和厚鋼板側(cè)護(hù)板組合焊接而成，車體膨脹伸縮縫設(shè)計合理，使車體在使用中具有極小的熱形變，能更好的滿足長工件的熱處理加熱。

5.6.2、爐臺表面采用優(yōu)質(zhì)高溫重質(zhì)耐火磚砌筑，高溫強(qiáng)度高，承載量大，車底采用高強(qiáng)度輕質(zhì)保溫磚砌筑，確保爐底外溫度工作時不超過50℃。

5.6.3、爐臺和移動爐體進(jìn)出都設(shè)有雙保險限位機(jī)構(gòu)和與爐門的連鎖機(jī)構(gòu)，確保安全操作。移動爐體進(jìn)出靈活，定位準(zhǔn)確，檢查檢修方便。

5.6.4、爐臺上設(shè)置馬弗罐承重底座，底座上設(shè)有輥道槽，槽內(nèi)放置承重輥，馬弗罐熱脹冷縮時可以自由進(jìn)退。

5.6.5、在爐臺端部設(shè)有強(qiáng)冷風(fēng)機(jī)及管道，可根據(jù)需要加快馬弗罐加熱工藝結(jié)束后的冷卻速度，提高該爐的利用率。

5.7.爐臺導(dǎo)電電極箱：

爐臺上的加熱元件的加熱電源是由門口部的電極箱供給的，電極箱由定插和動插刀等組成，插刀和插頭均采用銅材，插頭安裝板材質(zhì)為聚二苯醚層壓玻璃布板，安裝連接簡單可靠；保證了爐罩供電方式接觸的準(zhǔn)確性和可靠性。

5.8．爐臺側(cè)刀式軟密封：

爐臺與爐體間采用耐熱鋼側(cè)刀式軟密封，爐臺側(cè)刀在爐罩進(jìn)入爐臺時均插在爐體纖維內(nèi)，使得爐膛與爐外密封絕熱，該型式密封簡潔可靠，密封效果好。

5.9. PID智能溫度程序控制系統(tǒng)：

5.9.1、本控制系統(tǒng)是為該爐配套設(shè)計，控制柜為連立一體式，前、后開門，前面配線正面下部設(shè)有防塵通風(fēng)窗，頂部設(shè)有防塵排氣裝置。

5.9.2、主要功能：

控制部分的主回路和控制回路分開，均配有空氣開關(guān)和斷路器作為操作單元，既有利于調(diào)試及維修又能對系統(tǒng)的短路和過載進(jìn)行可靠的保護(hù)。整個控制系統(tǒng)具有升溫設(shè)定、鎖定、故障報警、溫度記錄等功能。

溫度控制采用引進(jìn)智能型專家PID自整定程序控制調(diào)節(jié)方式，可控制固態(tài)可控集成調(diào)功模塊的連續(xù)輸出，將爐溫控制在理想狀態(tài)，控制精度高(±1℃)，爐溫均勻性好。同時在一定范圍內(nèi)可手動設(shè)定功率大小，協(xié)調(diào)各區(qū)間功率比例，擴(kuò)展該爐使用功能，減小熱慣性。該多區(qū)段爐可以通過此功能調(diào)節(jié)，能實現(xiàn)各區(qū)間接近同步升溫保溫降溫，最大限度的滿足產(chǎn)品在爐內(nèi)的熱處理工藝的溫度均衡性，減少了熱不均形變。

控制系統(tǒng)具有熱處理過程的溫度顯示和溫度曲線記錄功能。六點溫度記錄儀可同步記錄該爐溫工作情況。該爐按爐膛前后共分6個控溫區(qū)分布在爐膛內(nèi)，合理設(shè)置測溫點位置，可避免真空罐因受熱不均勻而產(chǎn)生大幅度變形?？刂葡到y(tǒng)各區(qū)均具有超溫斷偶聲光報警、自動切斷加熱電源等安全自動保護(hù)功能。

每臺控制柜上均設(shè)有電壓指示表和三相電流指示表。

5.9.3、系統(tǒng)主要配置：

組合柜體 (2臺) （定制）

PID智能溫度程序控制儀 (6只)

功率智能控制器 (6只)

可控硅調(diào)功模塊(400A):（6套）

高溫?zé)犭娕?K分度芯) （6支）

六點溫度記錄儀 （1臺）

其它儀表電器電路 ： (國產(chǎn)名優(yōu))

5.9.10、安全保證系統(tǒng)：

為保證設(shè)備的安全使用，控制系統(tǒng)具有各種聯(lián)鎖保護(hù)功能和聲、光報警裝置。

報警功能：當(dāng)爐溫偏差超過設(shè)定值時發(fā)出報警，同時停止加熱，防止過熱損害爐體及加熱元件?？煽毓枵{(diào)功模塊上設(shè)有溫度監(jiān)測點，具有超溫、過流保護(hù)、故障報警等以保證設(shè)備及操作人員人身安全。

真空退火爐設(shè)備安全措施

所有的帶電接頭均設(shè)有安全防護(hù)罩，并設(shè)有安全警示標(biāo)記。

真空退火爐節(jié)能措施

爐襯為節(jié)能全纖維結(jié)構(gòu)，模塊化裝配，爐襯設(shè)計較大的厚度（350mm以上），選用高絕熱性能材料，是提高設(shè)備保溫性能和降低熱損失的有效措施。本套設(shè)備上所選用優(yōu)質(zhì)高溫耐火纖維針刺毯折疊模塊絕熱性能優(yōu)，設(shè)計的爐襯厚度大于一般設(shè)備的爐襯，性能高于國家標(biāo)準(zhǔn)。

真空退火爐PLC系統(tǒng)控制及電器原理圖

1、PLC系統(tǒng)

1.1. 系統(tǒng)采用西門子可編程序控制器(簡稱PLC)控制真空泵、閥門等，PLC控制重要操作步驟除了在內(nèi)部進(jìn)行軟件互鎖外，在PLC的輸出外部還設(shè)有硬件的互鎖。

1.2.控制系統(tǒng)組成原理圖

1.3.系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)

選用西門子的S7-200系列（CPU224CN型）PLC作為控制中心。該系列PLC具有數(shù)字輸入、輸出功能，有豐富的功能指令，14個24VDC輸入，10個繼電器輸出端子EM223模塊：擴(kuò)展數(shù)字量模塊，8個24VDC輸入端子，8個輸出端子，總共22個輸入端子，18個輸出端子，能滿足整個系統(tǒng)的控制要求。

西門子的S7-200系列PLC采用STEP7 4.0編程語言在PC機(jī)上編程，最后下載固化到CPU中。確保了程序的易操作和可靠性。

流程圖如圖1所示：

三、真空系統(tǒng)：

本爐配備兩套真空系統(tǒng)，每套真空系統(tǒng)由：一臺 H150 滑閥泵，一臺ZJB1200羅茨泵，一臺KT800擴(kuò)散泵，一臺2X-70旋片泵，冷卻泵及氣動高真空擋板閥門等組成，如下圖2所示。