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粉末冶金工人操作可燃烧气氛网带炉上岗准则
发表时间:2021-05-05     阅读次数:     字体:【

粉末冶金烧结使用最广的是网带炉,虽然,有关于使用可燃烧气氛的安全标准,但关于气氛安全的其他考虑,对于这些系统天天安全操作同样重要。炉内气氛的流率、维护以及炉子周围的环境,对于炉子安全操作都具有重要作用。

烧结粉末冶金零件最常用的炉子-网带炉的一例。炉子的组成是由装料台、预热带与高温加热带、冷却段及卸料台组成。预热带与高温加热带内部是马弗(保温套),网带与零件都是从炉马弗内部通过的。马弗和烧结后冷却产品的冷却套直接连接。可将粉末冶金零件的烧结概括为四个阶段。首先,将为便于压制成形,而添加于混合粉中的润滑剂,从零件压坯中除去。这是由到达炉子前端与燃烧的炉子气氛完成的。

生产过程的第二个阶段是,通过与炉子气氛反应还原金属粉末颗粒上的氧化物。这是使粉末颗粒相互接触与开始烧结的第三阶段所必需的。烧结过程的最后一个阶段是,使烧结的零件在不会重新氧化的环境下进行冷却。这时,要使零件处于一个惰性的冷却环境,炉子气氛是关键。

由于炉子气氛可能燃烧,因此,炉子气氛的控制与组成不仅对烧结的顺入炉且,对于炉子的安全操作也非常重要。打开炉门时的湍流,可能会使空气进入炉内。大量空气与燃烧气氛的混合会产生危险状况。

气氛的方向性

马弗与冷却段都是用作容纳组成生产气氛的气体的容器。马弗内炉子气氛的流动是受注入方法和构成马弗与冷却段的零件设计控制的。设计的注入器往往使输入马弗的气体具有择优定向性。位于冷却段的帘幕罩都装有纤维绞合线,零件都要穿过其通过,其起着阻碍气体在马弗内流动的作用。气体往往在阻力最小的路径中流动。帘幕有助于控制在马弗与冷却段的面积中气氛的流动方向与流率。马弗与冷却段中炉子气氛流动的经验法则是,打开前面炉门时,从前面炉门流出的主要气氛为80%~90%(体积分数),以及主要气氛的10%~20%(体积分数)是通过帘幕在炉子的后面流出。

控制炉子气氛的主要目的之一是防止氧进入炉子,当在炉子的前、后都要保持最小的吸收速度时,这一般是可以达到的。确定流人炉子的主要气氛注入处的合适气体流量的经验方法是,对于每25.4mm 网带宽度,气体的总流量为2.3~2.8scmh(标准立方米每小时)。这是假定炉门的开启高度不大于152mm和炉子的冷却段的帘幕都处于良好工作范围。

例如,一炉门开口为140mmx635mm的610mm网带炉,主要气氛的流率为 54.4~68.0scmh.

通过开启炉门所需的气氛流量和炉子开口横断面的总面积直接相关。为了使防止空气渗入所需的气氛流量最小化,在炉子的进、出口处,都应将炉门位置控制在使零件的最高点到炉门下之间通过的间隙为12.7mm.应将位于帘幕罩内的帘幕,向下调整到和横过帘幕宽度开口的底面紧密接触。操作人员应每天都用目视校正帘幕的状态。

经过一段时间,由于零件穿过帘幕,帘幕会磨耗.当没有零件通过时,这在帘幕中会遗留下缝隙,从而会使空气渗入炉子后部。在炉子的使用期限内,要保持炉子气氛的完善性,需要进行一些简单的例行维护。倘若帘幕能保持在与网带接触的水平,则炉子后段所需要的气氛流量可大大减少。帘幕维护对空气进入炉子的可能性,产品质量及炉子的操作费用都有直接影响。

气氛通入

对于粉末冶金零件的烧结和生产成本的最佳化,炉子气氛的最佳组成都是重要的。炉子气氛通常是由很纯的气体(诸如氢与氮)组成,将其以不同流率经混合并组成所要求的气氛后流入炉子。当气体的流率快速变化时,气氛就会出现不稳定性且空气会侵人。虽然,炉子的安全系统会清除炉子中的空气,但重要的是,流率的任何改变都应该慢慢调整,一次不大于1.4scmh,在进行另外一次调整之前,需要使系统稳定3~5min的时间。通常会造成炉子气氛严重不稳定的操作是,在清除炉子气氛后通入可燃烧气体时或大量改变炉子气氛时。一个例子是,将气氛组成从100%(体积分数)氮气改变为75%氢气与25%氮气。

安全做法是慢慢地添加新组分,使系统保持稳定,然后再从气氛中除去少量要除去的组分。例如,在将炉子气氛净化到100%(体积分数)氮气后,通入氢气时,氢气的流率可按照0.7~1.4scmh增加。等待3~5min后,可再增加少量氢的流率且再一次静待。一旦达到了要求的氢气流率,再少量地减小氮气的流率,且需稳定一定时间。继续缓慢地减小氮气的流率,一直到达到最终要求的流率。记住:在减少另外一种气体之前,要先增加通入需要添加的气体的流量。

外部的影响

对炉子周围的环境也必须注意。大开炉门、排气风扇及个人风扇都是外部影响的几个例子,它们都可能造成炉子的安全问题。这些都会产生强空气流,其常常是进入炉子的空气来源.只要有可能的话,风扇与建筑物的通风都要远离炉门,在不可避免的场合,增大通入炉子的气氛流量,有时可能是有帮助的。在安装炉子时,重要的是要考虑到排气管(烟囱)的类型,其是将来自炉子排气罩的废气排出到外部的排出口。从外部到内部的压力差异,将直接影响到通过排气管的气流。气体回流是排气常见的问题。若是排气管和炉子的排气罩直接连接,这些回流可能会强烈到足以克服炉子气氛的向外流动与迫使空气进入炉中。一个好的方法,往往是将炉子的排气罩和排气管隔离开.这会使建筑物内部与外部之间的空气进行交换,而不会影响炉子的气氛流动。

总结:虽然网带炉的设计符合现行的安全标准,但仍必须注意日常的操作和外部的影响,它们都会使炉子气氛不稳定,从而产生安全问题。关于连续烧结炉内气氛气体控制与稳定和不锈钢网带使用寿命的延长在粉末冶金零件生产中,烧结炉内保护气氛的控制与稳定是和烧结的产品质量相关的重大问题。

粉末冶金烧结炉

现在粉末冶金零件生产中使用的烧结炉有以下四种:网带式炉与滚底式炉和步移梁式炉与推杄式炉.这些炉子的最高使用温度,因制造传送机构的材料而异。我国20世纪80年代以前,使用最多的是推杆式炉,现在普遍采用的是网带式炉,也有几台步移梁式炉。现在网带式炉的网带最宽为4m.网带式炉通常都是用电加热的,偶尔也有用煤气加热的。这种炉子一般的使用温度为1120~1130℃,最高使用温度1150℃.传送网带由于一直是在烧结的高温区通过,要遭受高应力与磨耗,通常使用寿命只有6个月左右。因此,如何延长网带的使用寿命,是粉末冶金零件生产厂家最关心的一个问题。

延长网带使用寿命的一项措施是,减低网带在高温区承受的应力,例如,有的文献中提出,在整个温度最高的烧结区安装步移梁机构,用来支撑网带,以减小网带在高温区承受的应力。据文献,这种对网带进行支撑的网带式炉,使用的温度最高可达到1200℃.必须说明的是,因为粉末冶金零件的烧结都是在还原性气氛气体中进行的,还原性气体和网带材料在高温下也会发生相互作用,从而影响网带的使用寿命。在用网带式炉烧结产品时,可将产品直接放在网带或陶瓷板上,但是,其他几种炉子,都需要将产品装于舟皿中进行烧结。舟皿是用纯铁或钼材制造的。

由上述可看出,这4种炉子的主要差异在于送机构不同。在滚底式炉中,舟皿是由炉子外部驱动的滚子传送的.滚子是由SiC制造的,即使是在炉子运行中,也很容易更换损坏的滚子。步移梁式炉只有在炉子的高温烧结区是采用步移梁机构传送舟皿的。位于炉床上的步移梁将舟皿举起,向前传送一个舟皿的长度,然后落下,移回原处。通过横梁的往复移动,将舟皿一个一个地向前移动。推杆式炉的驱动机构全部位于炉子外部。舟皿是在炉底上滑动,同时,推杆将舟皿一个一个地向前推进。

 
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