大型高溫爐加熱工藝不當產生缺陷提高自動化控制程度。加熱工藝不當常產生的缺陷?
加熱不當所產生的缺陷可分為:①由于介質影響使坯料外層組織化學狀態(tài)變化而引起的缺陷,如氧化、脫碳、增碳和滲硫、滲銅等。②由內部組織結構的異常變化引起的缺陷,如過熱、過燒和未熱透等。③由于溫度在坯料內部分布不均,引起內應力(如溫度應力、組織應力)過大而產生的坯料開裂等。
1.脫碳
脫碳是指金屬在高溫下表層的碳被氧化,使得表層的含碳量較內部有明顯降低的現(xiàn)象。
脫碳層的深度與鋼的成分、爐氣的成分、溫度和在此溫度下的保溫時間有關。采用氧化性氣氛加熱易發(fā)生脫碳,高碳鋼易脫碳,含硅量多的鋼也易脫碳。
脫碳使零件的強度和疲勞性能下降,磨損抗力減弱。
2.增碳
經(jīng)油爐加熱的鍛件,常常在表面或部分表面發(fā)生增碳現(xiàn)象。有時增碳層厚度達1.5~1.6mm,增碳層的含碳量達1%(質量分數(shù))左右,局部點含碳量甚至超過2%(質量分數(shù)),出現(xiàn)萊氏體組織。
這主要是在油爐加熱的情況下,當坯料的位置靠近油爐噴嘴或者就在兩個噴嘴交叉噴射燃油的區(qū)域內時,由于油和空氣混合得不太好,因而燃燒不完全,結果在坯料的表面形成還原性的滲碳氣氛,從而產生表面增碳的效果。
增碳使鍛件的機械加工性能變壞,切削時易打刀。
3.過熱
過熱是指金屬坯料的加熱溫度過高,或在規(guī)定的鍛造與熱處理溫度范圍內停留時間太長,或由于熱效應使溫升過高而引起的晶粒粗大現(xiàn)象。
碳鋼(亞共析或過共析鋼)過熱之后往往出現(xiàn)魏氏組織。馬氏體鋼過熱之后,往往出現(xiàn)晶內織構,工模具鋼往往以一次碳化物角狀化為特征判定過熱組織。鈦合金過熱后,出現(xiàn)明顯的β相晶界和平直細長的魏氏組織。合金鋼過熱后的斷口會出現(xiàn)石狀斷口或條狀斷口。過熱組織,由于晶粒粗大,將引起力學性能降低,尤其是沖擊韌度。
一般過熱的結構鋼經(jīng)過正常熱處理(正火、淬火)之后,組織可以改善,性能也隨之恢復,這種過熱常被稱之為不穩(wěn)定過熱;而合金結構鋼的嚴重過熱經(jīng)一般的正火(包括高溫正火)、退火或淬火處理后,過熱組織不能完全消除,這種過熱常被稱之為穩(wěn)定過熱。
4.過燒
過燒是指金屬坯料的加熱溫度過高或在高溫加熱區(qū)停留時間過長,爐中的氧及其它氧化性氣體滲透到金屬晶粒間的空隙,并與鐵、硫、碳等氧化,形成了易熔的氧化物的共晶體,破壞了晶粒間的聯(lián)系,使材料的塑性急劇降低。過燒嚴重的金屬,撤粗時輕輕一擊就裂,拔長時將在過燒處出現(xiàn)橫向裂紋。
過燒與過熱沒有嚴格的溫度界線。一般以晶粒出現(xiàn)氧化及熔化為特征來判斷過燒。對碳鋼來說,過燒時晶界熔化、嚴重氧化工模具鋼(高速鋼、Cr12型鋼等)過燒時,晶界因熔化而出現(xiàn)魚骨狀萊氏體。鋁合金過燒時出現(xiàn)晶界熔化三角區(qū)和復熔球等。鍛件過燒后,往往無法挽救,只好報廢。
5.加熱裂紋
在加熱截面尺寸大的大鋼錠和導熱性差的高合金鋼和高溫合金坯料時,如果低溫階段加熱速度過快,則坯料因內外溫差較大而產生很大的熱應力。加之此時坯料由于溫度低而塑性較差,若熱應力的數(shù)值超過坯料的強度極限,就會產生由中心向四周呈輻射狀的加熱裂紋,使整個斷面裂開。
6.銅脆
銅脆在鍛件表面上呈龜裂狀。高倍觀察時,有淡黃色的銅(或銅的固溶體)沿晶界分布。
坯料加熱時,如爐內殘存氧化銅屑,在高溫下氧化鋼還原為自由銅,熔融的鋼原子沿奧氏體晶界擴展,削弱了晶粒間的聯(lián)系。另外,鋼中含銅量較高[>2%(質量分數(shù))]時,如在氧化性氣氛中加熱,在氧化鐵皮下形成富銅層,也引起鋼脆。
1、電阻法
是在爐襯內部埋設電阻元件,傳感器前端與爐襯內表面對齊,通過引線與測量系統(tǒng)相連接,電阻元件的電阻值與其長度相關,隨著電阻元件與爐襯同步損耗,電阻會變化,利用相應的測量儀表測得元件輸出的電信號,即可在線測量爐襯的剩余厚度。
2、電容法
電容法與電阻法類似,在爐襯內部埋設同軸圓形電容器傳感器,電容值與其長度成對應關系,可以通過測量電容值來確定高爐砌體的厚度。
3、熱流檢測法
根據(jù)熱力學,溫差、導熱系數(shù)和爐墻厚度決定了熱流強度,對于高爐爐襯,導熱系數(shù)是固定的,由溫差和熱流強度可以獲得爐墻厚度。
熱流檢測傳感器安裝在爐襯溫度較低的部位,通過爐缸冷卻壁水溫差,計算出熱流強度,再結合磚襯內的測溫電偶測得的溫度數(shù)值,計算出爐墻厚度。
4、應力波法
應力波動信號對結構缺陷有很高的敏感性,當應力波在介質傳播時,如遇到孔洞、裂紋等界面不連續(xù)處,就會發(fā)生反射、折射、散射和模式轉換,利用應力波的特性可以確定冷卻壁材料的厚度。
未來爐襯測厚的發(fā)展趨勢是不同方法組合。高溫爐,高爐爐身、爐腰可采用多頭電偶法或電阻法;爐缸、爐底部位可以采用熱流檢測法或模型推斷法;在線監(jiān)測時,可采用應力波法。
1、請選擇通風良好的房間,并將高溫電爐放在防止熱材料濺出的表面上,遠離其他熱源。
2、請勿將高溫電爐放置在易燃表面上。不得將爐子安裝在開門后的熱輻射會導致高溫電爐損壞的地方。
3、確保高溫電爐四周至少有75毫米的空隙,并可以離地面1.5米。
4、不得堵塞殼內任何通風孔或者將任何物體放在上方表面。尤其是禁止阻礙殼內散熱風扇正常運行。
5、如果將爐子用于可釋放有害氣體的過程當中,則應當同時安裝適當?shù)呐艧熛到y(tǒng)。不得與爐子煙囪直接連接。
6、確保高溫電爐的擺放位置有利于快速切斷電源。