BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉

韩伯群，邓乔枫，姬俊祥

(江苏丰东热技术股份有限公司，江苏大丰 224100)

BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉

韩伯群，邓乔枫，姬俊祥

(江苏丰东热技术股份有限公司，江苏大丰 224100)

BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉，最高处理温度1200℃，采用通过式搬送方式，兼具油淬、快速风冷功能，适用于耐热钢、不锈钢零件的高温淬火处理。由于采用前室预抽真空结构，设备更加安全可靠，并且大幅减少淬火油烟排放，是一种新型高效节能环保热处理设备。

高温;通过式;预抽真空

BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉，前室为预抽真空密封结构，加热室最高使用温度可达1200℃，N2保护气氛。采用通过式搬送方式，既可实现“前进前出”的油淬冷却方式，也可实现“前进后出”的快速空冷，工艺适用性强，操作灵活方便，自动化程度高。与常规的高温箱式炉、真空炉相比，该设备控制精度高、少无氧化、变形小、运行成本低、生产效率高等优点。可满足耐热钢、不锈钢、模具钢的高温精密固溶处理，也可应用于常用合金钢的中温淬火处理，工艺应用范围广泛。

1 BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉构造

图1为江苏丰东热技术股份有限公司研发成功的BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉结构示意图。炉内有效尺寸为600 mm(W)×930 mm(L)×460 mm(H)，额定处理能力240 kg，额定处理温度1150℃，最高处理温度1200℃。

BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉由前搬送车、预抽真空前室(兼油槽)、中间户袋、加热室和快速风冷台(兼后搬送车)组成。前搬送车，将工件自动搬入至预抽真空前室。当选择油淬工艺时，工件经加热、淬火、沥油后，通过前搬送车搬出。

预抽真空前室采用真空气密结构，兼具淬火油槽功能，由前室本体、真空入口门、真空出口门、升降机、淬火油槽、真空排气系统、真空测量装置、残氧检测装置、料盘检测等机构组成。采用大容量油槽，配备强力搅拌器，搅拌速度变频可调;同时对淬火槽导流系统、搅拌强度、淬火液温度、冷却模式等进行数值模拟计算与控制，优化淬火冷却方案和工艺参数，最大限度控制工件变形［1］。

加热室由前后隔热门、炉内搅拌装置、SiC高温加热器、炉内耐高温滑轨、热电偶、N2保护气体导入装置、窥视孔、加热室残氧检测装置等构成。加热室具备良好的密封性能，工件保温时，加热室氧含量低于 0.3%。

隔热门与真空出口门之间的过渡区域为中间户袋，加热室炉气由此排出，并使得加热室和前室相互分隔。

图1 BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉结构示意图Fig.1 Sketch of BBH-T-240 through type pre-vacuum high temperature multi-purpose furnace

快速风冷台，用于工件的快速风冷冷却，由空冷台本体、滚轮、强力风机、导风装置等构成。工件可在10 min以内，从1150℃冷却至100℃。兼具后搬送车功能，将工件从加热室搬送至快速风冷台，冷却结束后，再自动搬送至完成台。

2 BBH-T-240设备操作流程

本设备可以根据工艺需要，选择“油淬”或“空冷”两种方式。

当选择“油淬”时，采用“前进前出”的搬送方式;当选择“空冷”时，则采用“前进后出”的通过式搬送方式。

1)油淬工艺操作流程(前进前出):

工件由前搬送车送入前室→前室抽真空至设定值→氮气复压→前室残氧检测合格→内驱动机构将工件送入加热室→工艺处理(N2保护气氛，氧含量≤0.3%)→工艺结束，内驱动机构将工件送至前室→油淬→沥油→工件由前搬送车搬出。

2)空冷工艺操作流程(前进后出):

工件由前搬送车送入前室→内驱动机构将工件送入加热室→工艺处理(N2气保护气氛，而且氧含量≤0.3%)→工艺结束，后搬送车将工件送至快速风冷台(兼后搬送车)→空冷→空冷结束，工件由后搬送车搬出。

3 BBH-T-240精密控制系统

3.1 温度控制

BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉采用SiC高温加热器，炉内最高温度达到1200℃。通过对炉膛温度场的计算机模拟计算，进一步优化了SiC加热器的位置与排布，采用可控硅功率调功器，实现对炉内温度的精确控制。通过调节升温、保温阶段的输出斜率及PID参数，满足工件实炉温度均匀性及处理周期的双重要求。

图2 BBH-T-240多用炉9点温度均匀性数据图表Fig.2 The data table of temperature uniform for BBH-T-240 batch furnace

图2是实炉温度分布数据，控温精度±1℃，实炉回复时间69 min，实炉保温时间20 min，9支热电偶分别插入工件内部、距离表面30 mm，工件内部温度均匀性在±10℃范围内，达到规定的设计要求。

3.2 气氛控制

本设备采用N2保护气氛，根据不同产品的工艺要求，由残氧检测装置对炉内的氧含量进行设定与测量，并通过2路N2流量计进行自动通断调节，实现炉内气氛的有效控制，减少工件加热过程中的氧化。图3为气氛控制系统图，N2供给可采用液氮或制氮机装置，纯度≥99.95%。

4 BBH-T-240应用实例

图3 BBH-T-240炉气氛控制系统图Fig.3 Atmosphere controlling system diagram of BBH-T-240 furnace

表1 HI461发动机气门经固溶处理后的表面硬度、心部硬度数据Table 1 Surface and core hardness data of HI461 engine valve after solution treatment

表1为HI461材料发动机气门在BBH-T-240设备上的应用实例，工件经N2保护气氛加热、油淬、高温回火处理后，实测的表面硬度、心部硬度数据，各项指标符合设计要求。图4为该产品热处理后的外观图。

图4 经固溶处理后的气门外观Fig.4 The appearance of engine valve after solution process

5 BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉特点

BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉具有以下特点:

1)高温工艺性能:最高使用温度可达1200℃，可满足耐热钢、不锈钢、模具钢的高温精密固溶处理，也可应用于常用合金钢的中温淬火处理，工艺应用范围广泛。

2)双重冷却方式:本设备可以采用“前进前出”油淬冷却方式，也可以采用“前进后出”通过式的快速空冷冷却方式，工艺适应性强，操作灵活，生产效率高。

3)环保性:由于前室预抽真空，工件进入时带入的空气，可以通过抽真空的方式完全排出，工件进出炉无需火帘装置。工件油淬时不会产生火焰，很少产生油烟;工件快速空冷时产生的热量，由专用热量收集装置进行热回收，符合大气排放要求;热处理作业环境更加清洁环保。

4)安全可靠性:工件进出炉时，由于采用抽真空及氮气复压置换，前室与加热室隔绝，加热室采用氮气保护气氛，因此无爆炸危险，不必担心带油工件进出炉时不慎燃烧引发火灾的危险;也不必担心带油工件出炉着火造成工件退火影响产品质量和油烟污染车间环境。设备具有很高的安全性。工件在加热室的移动，采用内驱动机构，安全、稳定、可靠。

5)高效节能:加热室保温层采用高效保温材料，密度更轻、厚度更薄，可以减少蓄热量，并且增加了真空隔热层［2］;加热器采用优质SiC加热棒，具有加热效率高、升温速度快、维护方便的特点。经对比测算，与通常的高温炉相比，节能35%以上，工艺周期缩短20%。由于加热室采用较好的密封设计，并采用N2保护气氛(根据产品工艺条件不同，可以选配“氮气+甲醇”保护气氛)，使工艺气体消耗大幅度减少;与真空炉相比，运行成本更低，生产效率更高。

6)延长淬火油使用寿命:由于前室抽真空并采用氮气复压，前室处于无氧状态，消除了淬火油因氧化而变质的可能，淬火油的使用寿命比开放油槽延长2倍以上，比通常多用炉延长1倍以上。

7)实现自动化操作:采用自主开发的GPC-TP图形化热处理专用程序控制器，对炉内温度和气氛进行自动控制，并可存储和调用200种工艺程序。操作系统采用“触摸屏+PLC”方式，控制可靠，界面友好。系统设置有自动故障报警与诊断功能，即使发生故障时或停电时，自动通入氮气，不会有危险发生。

6 结论

BBH-T-240通过式预抽真空高温多用炉已在发动机气门固溶处理方面得到了成功应用，产品质量稳定，节能效果明显，生产线自动化程度高，并大幅度提高生产效率。该系列设备将在耐热钢、不锈钢、模具钢的精密固溶热处理，以及精密冷温锻零部件的调质处理方面得到越来越多的推广运用。

［1］韩伯群.BBHG-5000大型预抽真空多用炉及其精密控制系统［J］.金属热处理，2012，37(4):131-134.

［2］向建华，韩伯群.高效节能环保渗碳渗氮技术［J］.热处理，2013，28(5):59-65.

BBH-T-240 Through type Pre-vacuum High Temperature Multi-purpose Furnace

HAN Bo-qun，DENG Qiao-feng，JI Jun-xiang
(Jiangsu Fengdong Thermal Technology Co.，Ltd.，Dafeng Jiangsu 224100，China)

The maximum processing temperature of BBH-T-240 through type pre-vacuum high temperature multi-purpose furnace is 1200℃.The furnace adopts through type ransferring method，and can achieve the functions of quenching and fast air cooling.It can be applicable to the high temperature quenching process for parts of heat resistance steel and stainless steel.Due to the front room for pre-vacuum structure，the equipment will be safer and reliabler，and the emission of quenching smoke will be decreased greatly.It is a new type furnace with new，safety，high efficiency，saving energy and friendly environment.

high temperature;through-type;pre-vacuum

TG155.2+6

B

1673-4971(2014)05-0050-04

2014-07-16

韩伯群(1969-)男，硕士，研究员级高级工程师，主要从事热处理设备的研发、设计、制造工作。

联系电话:0515-83513872-8388;E-mail:han.boqun@fengdong.com