一种无氧化热处理的方法及其设备技术

一种无氧化热处理方法及其设备，主要是用于铜及其合金的热处理，本方法及设备解决了燃料炉不另外加保护性气体和抽真空达到无氧化热处理效果。其特征是：通过控制燃料量和风量炉气抽力，以及结合液封，使炉内产生保护性气体且呈正压，从而防止加热时产品氧化，加热结束，产品在原保护性气体中用液体冷却，用该方法及设备热处理后产品可以获得无氧化表面光亮效果。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于重有色金属加工热处理技术，主要用于铜及其合金的无氧化热处理。目前在铜及其合金加工热处理方面大都采用电加热结合以下几种方法进行无氧化热处理1.抽真空加保护性气体，2.抽真空。3.利用加热时产生的水蒸汽。(见1979年6月冶金工业出版社出版的《重有色金属材料加工手册》第3、4、5分册。)抽真空加保护性气体进行无氧化的光亮热处理方法及设备大致如下现在国内大都采用井式炉(炉形似井)电阻加热原件按装在井壁上，筒式的铁罐内装入被加热产品，铁罐上加盖盖上装有阀门，并用密封垫片密封，然后把铁罐放入井式电阻炉内，用机械泵抽去铁罐内空气，要求真空度达10-2～10-3H2Omm，然后加入保护性气体，加入的保护性气体压力在0.2～1.0大气压之间，加热完毕将铁罐吊至炉外冷却，在冷却过程中不能破坏罐内的保护性气氛要保持正压，防止空气进入氧化产品，一般要在100℃～200℃以下才能开盖取出物品。在铜及其合金无氧化热处理方面选用的保护性气体有以下几种1.完全燃烧的碳氢化合物(纯或不纯);2.不完全燃烧的碳氢化合物;3.完全反应的碳氢化合物;4.分解氨;5.二氧化碳。以上保护性气体的成份是N2、CO、CO2、CH4、H2这几种所组成、气体性质可分为中性N2、惰性CO2还原性CO、H2、CH4这几种。无氧化热处理也正是利用这种性质的气体防止产品与氧接触达到无氧化热处理效果。(这种气体就称之为保护性气体)。用以上方法进行的无氧化热处理;气密性要求很严，需加入保护性气体、抽真空、冷却、升温慢容易使铜在退火过程中延长再结晶时间造成晶粒粗化，影响光洁度和机械性能，以及电耗大并且受到炉形几何形状的限制，产品的长度形状也相应受到限制。另外由于投资大、费用高，生产率低一般只局限于对某些成品进行无氧化热处理，中间制品的退火热处理都是用氧化性的电阻炉或火焰炉进行的。本专利技术的目的是利用燃料燃烧使物料加热同时产生保护性气体防止产品氧化，从而达到无氧化热处理效果，克服目前方法中的一些不足。本专利技术主要是利用控制燃料量和风量以及炉内气体压强。使燃烧时产生中性和还原性气体，利用这种保护性气体使产品在加热过程中防止氧化，并在炉体上设有液池(图中2)使进出料在液体中进行(图中4、5位)，以及利用液封使外界空气不能进入，此时燃烧炉膛内呈正压，物料加热完毕在保护性气体中即刻浸入液池中冷却。根据产品性能要求如要缓慢冷却，可以利用升降装置缓慢放下达到缓慢冷却。通过这种新方法及设备可以不另外加保护性气体进行对铜及其合金热处理和无氧化热处理。以下详细说明燃料无非是固、液、气这三种，固液二种燃料的化学成份主要由氢碳、氧、氮和硫这五种元素组成，只是不同的燃料，含量各自不同而已。气体燃料的成份组成是CO、H2、CH4、C2H4以及其它碳氢化合物。这三种燃料，燃烧后生产的气体产物是CO2、H2O(汽)N2当助燃空气不足时有CO和H2当助燃空气过剩时有O2。因此它们燃烧后的气体性质也不外乎中性、还原性、氧化性这几种。因而只要能控制住氧化性气氛，也就是在燃烧时，当燃料为一定量时控制助燃空气量使炉内只有保护性气体没有氧化性气体，就能使产品在加热时防止氧化。为了便于助燃空气的控制，使加热物料不氧化，还须控制好炉内气体压强，炉内气体压强应该控制在微正压情况，因为负压外界空气进入，炉内气氛不稳定物料易氧化，零压较理想，但难以实现，强正压热损失大不经济。另外燃料应与助燃空气混合充分防止助烧空气影响炉内气体气氛造成氧化。炉内气体性质的控制可以用相应的仪器仪表，如红外线分析仪等但用这种仪器价格贵，调整维修需专人。难以广泛使用，实际上在铜及其合金热处理时利用控制火焰颜色。炉气冒出的现象就可控制炉内气体性质和压强，炉内气体压强主要受抽力、燃料量、火焰流股、热气重量，密封性能以及炉形形响，当炉形密封性能为一定时主要受排气抽力和燃量影响，抽力可用烟道闸门来控制当闸门关小抽力减小，随抽力减小炉内排汽速度降低造成炉膛空间单位体积内的气体分子数增加气流压强增加。燃料燃烧，在单位时间燃量增加则产生的炉气量多，单位体积内的气体分子数多，压强上升，根据这种关系可使炉内气体控制在微正压情况(2～5H2Omm)，此时的现象是炉气出口处有稍为冒火现象。炉内气体性质主要是受燃料量和助燃空气量影响，这种影响直接反映在火焰颜色上，如氧化性气氛炉内火焰颜色发亮，炉气出口处无火焰，还原性炉内火焰颜色发暗，冒黑烟，在铜及其合金热处理时应使火焰颜色和红色或在这二者之间，此时炉气性质可以说是微还原性气氛，炉气出口处略有黑烟。具体可以根据以下关系来调节控制即当助燃空气量、燃料量为一定时烟闸开大炉内压强小，易氧化，反之烟闸开小，炉内气压大，当燃料量，烟闸大小为一定时，助燃空气量大，炉内氧化性气体多，反之风量减小炉内易产生还原性和中性气体。当助燃空气量、烟闸大小为一定时，燃料量多还原性气体多，反之燃料量少、氧化性气体多。目前在以燃料为加热的炉形中氧化难以避免，想根本上解决必须避免加热产品与火焰接触，并通保护性气体(见1979年中南矿冶学院印刷厂印《金属材料加工用炉》220页倒数第一行和213页第二行)，本人认为难题之一是，物料加热完毕在冷却过程中氧化难以避免。本专利技术的新设备是在火焰炉炉底下设有液池，使加热产品在炉内保护性气体保护下利用升降装置使产品浸入液池冷却，从而防止了产品在冷却过程中氧化，同时利用液池使物料进出在液体中进行，以及液封从而增加了密封性能防止了外界空气进入。对于某些黄铜有淬硬效应的可以缓慢放下升降装置达到缓慢冷却，防止影响产品性能，该种设备对于铜及其合金的氧化性热处理，可以减少氧化损失因而也是极为适宜的。利用上述方法及设备完全可以按制好炉内气氛，有效的对铜及其合金进行无氧化热处理。本专利技术与现有方法相比具有如下优点1.不用抽真空和另外加保护性气体进行无氧化热处理。2.可以进行连续性退火、升温冷却快。3.设备简单、投资少、耗电少、能耗低。4.制品形状，长度不受限制适宜成品和中间制品从而可省去酸水洗工艺。附图说明如下图中1.液封线位置;2.液池;3.装料小车出料和装料时的位置;4.(5)装料小车液池中运动的位置;6.装料小车托钢、7.升降用挂钩;8.烟道;9.烟道闸门;10.炉膛;11.被加热物料;12.装料小车;13.隔热挡板;14.炉身结合附图说明本专利技术一种方式的实施例铜及其合金是指紫铜、黄铜、白铜等;在重有色金属加工热处理中可分为软化退火、成品退火、淬火这几种形式，软化退火和成品退火是以控制温度以及加热时间这二个参数来达到相应的性能要求，淬火是使物料在相变温度以上用急冷的方法实现。现举例如下冷加工产品紫铜材(T2)管φ20×1×5000mm 数量500kg热处理要求无氧化退火 状态软 燃料柴油燃嘴RK40风机2JWL-1A炉形参见附图拱顶、炉膛体积长×宽×高＝8000×812×1300mm(装料小车有效体积，长×宽×高＝6000×500×500mm)炉膛下设有水池，在炉身长度方向上的二端各按装一只烧嘴且在炉膛截面积的中央。在烧嘴上面开一只观察口φ50mm(用于观察炉膛内火焰颜色和炉料加热情况以及了解气体压强)，在端处设有烟道及烟道闸板。 操作及控制水池中加水至水封线位置(图中1)加热至500～600本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以燃料燃烧作为加热方式，并利用保护性气体进行无氧化热处理的铜及其合金无氧化热处理新方法，其特征是利用燃料作为加热源，并利用燃料燃烧产生保护性气体进行无氧化热处理，在加热过程中必须控制炉内燃料燃烧时产生的气氛性质，火焰的颜色（橙色、红色之间），使炉内气体呈正压，被处理件加热后置于炉底液池中冷却。

【技术特征摘要】
1.一种以燃料燃烧作为加热方式，并利用保护性气体进行无氧化热处理的铜及其合金无氧化热处理新方法，其特征是利用燃料作为加热源，并利用燃料燃烧产生保护性气体进行无氧化热处理，在加热过程中必须控制炉内燃料燃烧时产生的气氛性质，火焰的颜色(橙色、红色之间)，使炉内...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄兴祖，
申请(专利权)人：黄兴祖，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]