连续式炉钢管保护气氛热处理工艺的研究和应用

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1、连续式炉钢管保护气氛热处理工艺的研究和应用邓尔康摘要：分析了钢管保护气氛热处理炉的保护气氛类型及性能，对钢管保护气氛热处理炉内气氛的化学过程动态分析了无氧化的平衡条件。介绍了保护气氛热处理主要工艺参数的确定及汽车用管、精密结构用管、电站锅炉用管的保护气氛热处理实例分析。关键词：钢管；保护气氛热处理；气氛类型；热处理工艺参数；钢管性能中图分类号：TG15文献标识码：B文章编号：1001－2311（2000）01－0026－05ResearchandApplicationConcerningTechniqueofHeat－TreatingSteelTubesinContinu

2、ousFurnacewithProtectiveAtmosphere　　DENGEr－kang(ShanghaiSteelTubeCorporation,Ltd.,Shanghai200940,China)　　Abstract：Analysisismadeontypesandperformancesofprotectiveatmospheresofthesteeltubeheattreatmentfurnacewithprotectiveatmosphere,andalsodynamicanalysisonthenon－oxidationequilibriumcondit

3、ionsofthechemicalprocessofatmosphereofthesaidfurnaceismade.Inaddition,theauthordescribeshowtosetupthebasicprocessparametersofheattreatmentwithprotectiveatmosphere,andgivesuscaseanalysisconcerningprotectiveatmosphereheattreatmentofautomobiletube,precisionstructuraltubeandpowerstationboiler

4、tube.　　Keywords：Steeltube;Protectiveatmosphereheattreatment;Atmospheretype;Heattreatmentprocessparameters;Steeltubeperformance0　前言　　随着国民经济的发展，各行各业对钢管提出了更高的质量要求，不仅要求精度高，机械、工艺性能好，同时对钢管的表面状态也提出了更高的要求（即要求钢管表面呈无氧化光亮状态）。　　桑塔纳轿车用管采用的是按德国DIN2391，DIN2393标准生产的无缝精密钢管和焊接冷拔冷轧精密钢管。其中，大部分钢管要求按GBK状态交货，即要

5、求进行保护气氛热处理。在开始试制桑塔纳轿车用管时，由于没有进行GBK处理的工艺设备，凡要求GBK处理的钢管只能以光亮拔制软性（即末道冷拔采用小变形量冷拔状态）或低温退火（即钢管表面有少量氧化铁皮存在）状态来供货。天线用30CrMnSiA钢管要求表面无全脱碳层，以满足其高强度的要8求，但是在无保护气氛热处理的条件下是难以做到的。用户对冷拔精密结构用无缝钢管，也提出了既要求具有良好的机械性能和工艺性能，又要求具有无氧化的表面状态，所以在钢管生产中采用保护气氛热处理工艺，是一项迫切的新课题，使我公司生产的汽车用管、锅炉用管及其他精密钢管质量水平上一个新的台阶的标志之一。1　保护

6、气氛选用　　保护气氛类型及特点列于表1。表1　保护气氛的类型及特点类型特点适用范围放热型气体不完全燃烧；产生成本低，有脱碳；低温易析出碳黑光亮退火吸热型无脱碳，冷却时析出碳黑光亮淬火、退火氮气纯度≥99.95％退火氮基型含氢5％～20％，具有还原性能各类光亮热处理氨分解还原性能好各类光亮热处理　　氮气是一种惰性气体，无毒安全，是用途广泛的保护气体。当氮气中含氧>0.001％时，就会使钢材氧化和脱碳，所以一般不使用单一的氮气，而加入少量的添加剂，如H2，CO等还原性气体来防止氧化。这种以氮气为主的气氛称为氮基气氛，是广泛使用的钢材热处理用保护气氛，而放热型、吸热型保护气氛在

7、使用中有一定局限性。　　目前国外介绍的PSA供氮系统，使用空气制取氮气，纯度>99.5％，只要加入少量添加剂H2就可使氮基气氛具有还原性，其成本很低，比国外传统应用的液氮降低了热处理成本，而效果则同样可靠。　　我国近年来使用的氨燃烧法制取含H25％～20％的氮基气氛，已成功应用于工业生产（如上海冶金设计研究院设计的30m3氨燃烧装置）。使用稀释法、氨分解气也可以得到氮基气氛。在具有制氧车间的工厂，其副产品氮气经净化纯度达到99.5％以上，配上一台氨分解装置，用稀释法配制的氮基气氛，可用于钢材的保护气氛热处理生产，且成本低廉。表