热处理工艺原理

1.改变常规热处理方法：即将工件热处理的外热法改为内热法，常规的外热法为将工件放在热处理炉内，通过燃油、燃气或电加热在其外部提供热量，满足热处理要求。以炉体耐火材料减缓热量损失。内热法也可称内燃法，是在工件腔体底部或其他部位设置高效燃油喷嘴，通过燃油加热提供热处理热量。工件表面用保温材料包裹，起到隔热作用，防止热量损失。

2.根据塔器类工艺设备具有外形尺寸大、长径比大等特点，燃烧烟气不易在设备内腔形成回流，对设备均匀加热。因此在内部设置导流设施，调整热气流流向，强制烟气的流动，使热气均匀向塔器加热，以保证热量分布均衡。导流装置的形状尺寸和安装位置是本工法的关键点。

3.对于局部难以满足热处理均衡温度要求的死角，辅以电加热带或加热板补充热量，从而满足热处理温度要求。

热工计算

       热工计算主要进行热处理热能和油耗计算，热处理油耗计算结果是热处理设备选用的依据，计算要求按照最大热处理工件重量和同时参与热处理的辅助金属材料之和（以下统一简称工件）进行。

       按照热处理曲线和升降温速度选择温度区段和时间区段，根据温度区段选择工件和保温被以及燃烧废气的热工特性值，在热处理过程中主要存在工件吸热、保温被吸热、保温被散热、废气带走热等主要热支出项，柴油燃烧放热为热收入项。为确保热处理工作的正常运行，必须保证总热收入大于等于总热支出，据此进行热平衡计算。

       已知条件：1千克0号轻柴油燃烧放热0.042X106千焦，需11.55标准立方米空气，产生12.15标准立方米烟气。

热收入计算

     Q收=QHB，式中Q收：一个温度区域内的热量收入（千焦）；QH：轻柴油燃烧放热（千焦/千克）；B：个温度区域内的燃料耗量（千克） [2]  。

热支出计算

     1.工件吸热

     Q工件=cmZ，式中Q工件：工件吸收热量（千焦）；c—工件在特定温度区域下的比热容（千焦/千克•°C）；m工件—质量（千克）；△t—温差（°C）。

根据工件在各温度区域内的比热容，计算各温度区域内工件吸收热量情况。

     2.保温被散热

     Q散=A外qτ，式中Q散—保温被散热量（千焦/小时）；A外—保温被表面积（平方米）；q—保温被向空气中散失的热流（千焦/平方米•小时）；τ—散热时间（小时）。

根据提供保温被在各温度区域内向空气中散失的热流系数，计算各温度区域内保温被的散热量。

     （1）保温被吸热

     Q被=c被G被t平均

     式中Q被—保温被吸收热量（千焦）；

     c被—保温被在平均温度下的比热容（千焦/千克•°C）；

     G被—保温被质量（千克）；

     t平均—保温被在温度区域内的平均温度差（°C）。

     根据保温被在各温度区域内的平均温度及在平均温度下的比热容可以计算出保温被在各温度区域内的吸热情况。

     （2）燃烧废气带走热，计算耗油量

     Q产=vmc产t产B

     式中Q产——燃烧产物带走的热量（千焦/小时）；

     Vm—单位燃料燃烧生成的燃烧产物量（立方米/千克）；

     t产—燃烧产物温度（°C），根据实际测试燃烧产物比工件温度高出100°C左右；

     c产一在好温度下的燃烧产物比热容（千焦/千克・K）；

     B—燃料消耗量（千克/小时）。

     ∑Q支=Q工件+Q散+Q被+Q产

     根据热平衡方程：Q收=NQ支

     可以得岀：QhB=Q工件+Q散+Q被+VmC产t产B

     B=（Q工件+Q散+Q被）/（Qh—VmC产t产）

     根据在各温度区域内的燃烧产物在该温度下的比热容可以计算岀各温度区域内的耗油量以及每小时耗油量。

     根据计算最大小时耗油量和喷嘴特性，乘以一定裕量系数，得出满足热处理要求的喷嘴最小耗油量，以此校验燃烧喷嘴能力是否满足热处理要求，并根据各温度区段耗油量总和，乘以一定裕量系数，得出热处理前需储备的燃油量  。

辅助电加热部分

     对于仅靠工件热传导难以满足热处理温度要求的局部超厚或延伸部位，可按照现场热处理工作量，考虑热传导因素确定电加热板的数量和热处理设备“路、点”布置方式。

     按工艺要求向温控设备输入热处理工艺曲线，热处理运行后，由温控设备按输入工艺曲线自动跟踪、控温，定时打印热处理温度和热处理曲线，若超出设定的温度报警值范围，发出报警信号，自动调节燃油量和烟囱张合度，满足热传导要求，必要时进行手动调整  。