真空热处理炉的节能技术

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真空热处理炉是一种先进的热处理设备可以进行金属材料和工件的真空加热、淬火、回火、退火、渗碳、渗氮、加压气淬等各种热处理，也可进行粉未冶金烧结、航空航天工件钎焊等，真空热处理过程能使被处理材料和工件性能显著提高，材料得到充分利用。因而，广义上真空炉是一种明显节省单位能的先进的热处理设备。

选用适当的炉炉室内加热元件和隔热材料，对于减少炉子本身能耗、提高加热效率是有重要意义的。加热元件一般情况可采用镍铬合金或铁铬合金，工儿温度要求1000℃以上时，应采用钼、钨或石墨，对于隔热材料，除了要有良好的隔热性能外，还要求除气迅速、热容量小、热稳定性好，主要采用金属隔热屏、碳毡及耐火纤维制品。

金属隔热屏一般用钼、钽或不锈耐热钢制成，脱气快，但隔热效果差，碳毡和耐火纤维制品热容量小，隔热效果好，而且价格便宜。隔热屏的构成和厚度对真空电阻炉的热效率有显著影响。西安电炉研究所曾对不同厚度的碳纤维及碳纤维毡与硅酸铝耐火毯的混合结构，在不同温度下的保温性能进行了试验。下表一给出了四种不同结构在1000℃以下不同温度空载功率的相对值比较，其中C代表碳纤维毡， Si代表耐火纤维毯。由表中可看出， si--c复合屏的节能效果好，30mm厚的复合屏甚至优于50mm厚的碳毡屏。表二给出了1100一1200℃下三种不同保温屏的真空炉年空载耗电量及保温屏成本的对比。
表一 30mm及50mm各种保温屏下的空载功率比较


表二 1100-1200℃不保温屏的真空炉年空载电耗


由上列两表的比较可以看出，Si--C复合屏由于耐火纤维毡与碳毡和特性有互补性，使得真空炉的空载能耗小，成本也低。因而，确实为较理想的节能保温屏结构。

由以上试验结果及综合考虑，对于炉温在1000℃以下的真空炉，推荐外层20mm硅酸铝纤维毯及内层10mm碳毡的结构：对于1000℃以上、1320℃以下的真空炉，推荐外层20mm硅酸铝纤维毯及内层20mm碳毡的保温屏结构。

真空渗碳炉是七十年代以后才工业应用的先进热处理工艺，真空渗碳的空出优点渗碳温度较高，因而速度快，同时，渗碳气氛的消耗比气体渗碳情况大大减少。这样，渗碳工件平均单耗和成本都下降了，发展早期的碳黑沉积问题，近来采用了低炉压、小流量的脉冲渗碳技术巳能有效地加以控制，重庆某厂对其喷油嘴针阀体工件，由常规的固体和气体渗碳改为在真空炉中直接利用天然气进行真空渗碳，取得了显著的节能效果和经济效益。
表三 真空和常规渗碳的年产量


由上表三可以看出，真空渗碳与固体渗碳相比，每年平均能多处理36.5万工件，与气体渗碳相比，每年平均多处理18.3万工件。以上增产量是根据全年工作日、两班制及85%的设备利用率假设推算的。

下表四则给出了1988年1-9月气体渗碳及真空渗碳实际处理工件数、运行费用（主要是电耗）以及单件平均费用。显然，真空渗碳有明显的节能效果。

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真空渗碳的节能不止是电费问题，生产用的工艺气体也被充分利用，最明显之处是不用明火烧废气了，至少省下了烧掉部分的气体