大型可控气氛井式渗碳炉生产线热处理技术要求
1 范围
本标准规定了大型可控气氛井式渗碳炉生产线的术语和定义、渗碳炉分类及生产线主要技术参数、设计和制造、配套设施、热处理技术、热处理工件品质控制与检验、可靠性、安全卫生、环境保护和能耗、检验和试验方法等要求。
本标准适用于最高工作温度为950℃，电加热大型可控气氛井式渗碳炉生产线的设计、制造、检验和验收。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB 7231 工业管道的基本识别色、识别符号和安全标识
GB/T 7232 金属热处理工艺术语
GB/T 8121 热处理工艺材料术语
GB/T 9450 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核（GB/T 9450—2005，ISO 2639：2002，MOD）
GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法
GB/T 10066.1 电热设备的试验方法 第1部分：通用部分（GB/T 10066.1—2004，IEC 60398：1999，MOD）
GB/T 10066.4—2004 电热设备的试验方法 第4部分：间接电阻炉（GB/T 10066.4—2004，IEC 60397：1994，NEQ）
GB/T 10067.1 电热装置基本技术条件 第1部分：通用部分
GB/T 10067.4 电热装置基本技术条件 第4部分：间接电阻炉
GB/T 13324 热处理设备术语
GB 15735 金属热处理生产过程安全、卫生要求
GB/T 17358 热处理生产电耗计算和测定方法
JB/T 3999 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火
JB/T 6141.3 重载齿轮 渗碳金相检验
JB/T 7530 热处理用氩气、氮气、氢气一般技术条件
JB 8434 热处理环境保护技术要求
JB/T 8929 深层渗碳
JB/T 9209 化学热处理渗剂 技术条件
JB/T 10175 热处理质量控制要求
JB/T 10312 钢箔测定碳势法
QC/T 262 汽车渗碳齿轮金相检验
3 术语和定义
GB/T 7232、GB/T 8121、GB/T 13324、GB 10066.4中确立的以及下列术语和定义适用于本标准。
3.1 大型可控气氛井式渗碳炉 Iargepit-type controlled atmosphere carburizing furnace
工作区尺寸直径和深度均大于等于1000mm（或容积相当）的可控气氛井式渗碳炉，称为大型可控气氛井式渗碳炉。
3.2 可控气氛井式渗碳炉生产线 controlled atmosphere carburizing furnace producing line
主要由可控气氛井式渗碳炉、缓冷罐、淬火槽、清洗机、回火炉等组成。
3.3 工作区尺寸 working zone size
大型可控气氛井式渗碳炉设计时规定，并在图样上标明的允许放置工件的炉内空间尺寸。工作区尺寸必须在有效加热区范围内。
4 大型可控气氛井式渗碳炉分类和生产线主要技术参数
4.1 大型可控气氛井式渗碳炉主要技术参数：
——额定功率：单位为千瓦（kW）；
——最高温度：单位为摄氏度（℃）；
——工作区尺寸：直径×深度，单位为毫米（mm）；
——最大装炉量：单位为千克（kg）；
——炉温控制精度：单位为摄氏度（℃）；
——炉温均匀性：单位为摄氏度（℃）；
——碳势控制精度：w（C）；
——碳势均匀性：w（C）；
——空炉损失：单位为千瓦（kW）；
——表面温升：单位为摄氏度（℃）；
——适用气氛和气体耗量：单位为立方米每小时（m3/h）。
4.2 井式缓冷罐主要技术参数：
——额定功率：单位为千瓦（kW）；
——工作区尺寸：直径×深度，单位为毫米（mm）；
——最大装料量：单位为千克（kg）；
——适用气氛和气体耗量：单位为立方米每小时（m3/h）。
4.3 井式淬火槽主要技术参数：
——额定功率：单位为千瓦（kW）；
——工作区尺寸：直径×深度，单位为毫米（mm）；
——最大装载量：单位为千克（kg）；
——淬火槽容积：单位为立方米（m3）；
——淬火介质工作温度范围：单位为摄氏度（℃）。
4.4 井式清洗机主要技术参数：
——额定功率：单位为千瓦（kW）；
——工作区尺寸：直径×深度，单位为毫米（mm）；
——最大装载量：单位为千克（kg）；
——清洗室容积：单位为立方米（m3）；
——清洗工作温度：单位为摄氏度（℃）。
4.5 井式回火炉主要技术参数：
——额定功率：单位为千瓦（kW）；
——最高温度：单位为摄氏度（℃）；
——工作区尺寸：直径×深度，单位为毫米（mm）；
——最大装炉量：单位为千克（kg）；
——炉温控制精度：单位为摄氏度（℃）；
——炉温均匀性：单位为摄氏度（℃）；
——表面温升：单位为摄氏度（℃）；
——空炉损失：单位为千瓦（kW）；
——适用气氛和气体耗量：单位为立方米每小时（m3/h）（对高温回火炉）。
5 设计和制造要求
5.1 一般要求
生产线设备应符合GB/T 10067.4的规定。
5.2 对设计和制造的补充要求
5.2.1 大型可控气氛井式渗碳炉
5.2.1.1 炉衬
炉衬的材料除承载和易受碰撞的部分外，对有炉罐的大型可控气氛井式渗碳炉应采用耐火纤维，对无炉罐的，炉衬可采用轻质抗渗砖或抗渗处理的耐火纤维。炉衬的大修期应符合表1的规定。
表1 大型可控气氛井式渗碳炉炉衬大修期限 （单位：年）
5.2.1.2 加热元件
加热元件的使用寿命，在正常工作温度范围500～950℃内不少于10000h。
5.2.1.3 炉罐、导风筒、搅拌风扇
炉罐、导风筒、搅拌风扇的使用寿命，应符合表2的规定。
表2 炉罐、导风筒、搅拌风扇的使用寿命 （单位：年）
5.2.1.2 加热元件
加热元件的使用寿命，在正常工作温度范围500～950℃内不少于10000h。
5.2.1.3 炉罐、导风筒、搅拌风扇
炉罐、导风筒、搅拌风扇的使用寿命，应符合表2的规定。
表2 炉罐、导风筒、搅拌风扇的使用寿命 （单位：年）
5.2.1.4 工作温度
最高工作温度为950℃的大型可控气氛井式渗碳炉，其工作温度是从500℃到最高工作温度。
5.2.1.5 最大装载量
大型可控气氛井式渗碳炉最大装载量：按装载系数（有效工作区体积×工件密度）不超过0.3计算。
5.2.1.6 加热能力
加热能力（kg/h）按250DH计算，（其中D是有效工作区直径，H有效工作区高度，单位m）。
5.2.1.7 炉温控制精度
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为±1℃、±3℃、±5℃。
5.2.1.8 炉温均匀性
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为±5℃、±8℃、±10℃。
5.2.1.9 碳势控制精度
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为±0.03w（C）、±0.05w（C）、±0.08w（C）。
5.2.1.10 碳势均匀性
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为：±0.05w（C）、±0.07w（C）、±0.10w（C）。
5.2.1.11 工件渗碳淬火后有效硬化层深度偏差
有效硬化层深度偏差应符合表3的规定。
表3 大型可控气氛井式渗碳炉有效硬化层深度偏差 （单位：mm）
5.2.1.4 工作温度
最高工作温度为950℃的大型可控气氛井式渗碳炉，其工作温度是从500℃到最高工作温度。
5.2.1.5 最大装载量
大型可控气氛井式渗碳炉最大装载量：按装载系数（有效工作区体积×工件密度）不超过0.3计算。
5.2.1.6 加热能力
加热能力（kg/h）按250DH计算，（其中D是有效工作区直径，H有效工作区高度，单位m）。
5.2.1.7 炉温控制精度
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为±1℃、±3℃、±5℃。
5.2.1.8 炉温均匀性
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为±5℃、±8℃、±10℃。
5.2.1.9 碳势控制精度
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为±0.03w（C）、±0.05w（C）、±0.08w（C）。
5.2.1.10 碳势均匀性
按工艺控制要求，供需双方可选择确定为：±0.05w（C）、±0.07w（C）、±0.10w（C）。
5.2.1.11 工件渗碳淬火后有效硬化层深度偏差
有效硬化层深度偏差应符合表3的规定。
表3 大型可控气氛井式渗碳炉有效硬化层深度偏差 （单位：mm）
5.2.1.12 表面温升
大型可控气氛井式渗碳炉在最高工作温度的热稳定状态时，炉壳和炉盖、炉顶板的表面温升应符合表4的规定。操作手柄等的表面温升应不超过25℃。
表4 大型可控气氛井式渗碳炉表面温升
5.2.1.12 表面温升
大型可控气氛井式渗碳炉在最高工作温度的热稳定状态时，炉壳和炉盖、炉顶板的表面温升应符合表4的规定。操作手柄等的表面温升应不超过25℃。
表4 大型可控气氛井式渗碳炉表面温升
5.2.1.13 空炉损耗
大型可控气氛井式渗碳炉的空炉损耗按额定功率的百分比计算，应小于等于25%。容积大于6m3的渗碳炉空炉损耗由供需双方协商确定。
5.2.1.14 其他
大型可控气氛井式渗碳炉其他方面的性能应符合供货合同中的相应规定。
5.3 生产线其他设施
大型可控气氛井式渗碳炉生产线的其他设备包括缓冷罐、淬火槽、清洗机、回火炉等。
5.3.1 井式缓冷罐
用于工件渗碳后的缓慢冷却处理，主要由罐体、罐盖及启闭机构、循环风机、导风筒、冷却水供给、氮气供给、控制系统等组成。
应根据生产线中最大装炉量进行配套设计，其冷却能力可满足缓冷工件要求并在缓冷过程中，采用通入氮气等措施降低工件氧化、脱碳倾向。
5.3.2 井式淬火槽
用于工件渗碳后直接淬火或二次加热后淬火用。其主要由槽体、支承座、槽盖及槽盖升降平移机构、淬火介质搅拌系统、导流筒、循环冷却系统、排烟（气）装置、充氮灭火装置、淬火介质温度（测量、调节）控制系统等组成。
应根据生产线中最大装炉量进行配套设计，淬火冷却能力和其他配套设施可确保淬火产品质量和安全。
5.3.2.1 应配置淬火介质循环冷却系统：由高温泵、换热器、电动阀、安全阀、单向阀等组成内外两套循环系统。当内循环系统淬火介质温度超过工艺规定时，可自动起动外循环系统。内外循环泵系统各由两台并联高温泵组成，当一台故障时，另一台可立即起动。
5.3.2.2 对于水质较硬的地区宜配置热管式风冷换热器及软化水处理装置。
5.3.2.3 对于油类或易燃性淬火介质，应设置氮气灭火装置，供入的氮气在淬火介质表面上形成隔绝空气的氮气层，以防止淬火介质的着火燃烧和灭火。
5.3.3 井式清洗机
用于工件淬火后的清洗，具有金属清洗剂（或热碱水）浸泡（或发泡浸泡）、喷淋、热清水喷淋、热风干燥（或真空干燥）功能。
井式清洗机主要由储液室、喷淋系统、热风循环系统（或抽真空系统）、加热装置、油水分离装置、液位控制装置、控制系统等组成。
5.3.4 井式回火炉
用于工件渗碳后的回火，与相应的大型可控气氛井式渗碳炉相配套。井式回火炉主要由炉壳、炉衬、底座、导风筒、加热元件、循环风机、排烟气装置、冷却水和氮气供给装置、控制系统等组成。
技术要求：
——应采用节能轻质保温耐火材料砌筑炉衬；
——应配置强对流循环风机和导风装置，满足控温精度和炉温均匀性要求，可参照5.2.1.7和
5.2.1.8选择确定。
6 配套设施要求
6.1 循环冷却水系统
用于大型可控气氛井式渗碳炉生产线全部设备的循环冷却水的供给。其主要由贮水槽、冷却塔、冷却水泵装置、热水泵装置、冷却水管道及阀门、控制系统等组成。
技术要求：
——足够的贮水槽容积；
——足够的水冷却塔容量；
——水循环压力：0.3～0.5MPa；
——冷却水酸碱度pH值：6～7；
——配置循环水压力表、压力控制和流量控制装置；
——水循环泵均采用一用一备两套和自来水供给装置，确保任何情况下冷却水不中断。
6.2 工艺材料供给装置
用于大型可控气氛井式渗碳炉生产线全部设施的相关工艺材料供给。其包括氮气、甲醇、异丙醇（或丙烷、天然气等）、压缩空气、氨气等工艺材料的储存、过滤、防护等设施及管路系统。
技术要求：
——氮气可采用制氮机或液氮（贮罐、汽化器、调压装置）获得，工艺用氮气的纯度为≥99.5%，高温回火用保护氮气的纯度≥99.99%。
——各工艺材料的质量应符合JB/T 7530、JB/T 9209的规定。
——甲醇、异丙醇（或丙烷、天然气等）、氨气采用气罐和储气瓶；对采用加压供给的工艺材料，必须配置减压装置和相应的压力表及压力开关。
——对甲醇、异丙醇（或丙烷、天然气等）、氨气等易燃易爆、腐蚀性工艺材料的放置应符合化学品安全说明（MSDS）要求；应采取安全电压控制电路和防爆电器元件；氨气放置场地应设置防泄漏喷淋装置。
——各工艺材料的管道必须连接可靠、无泄漏。
——工业管路和相关位置安全标识按GB7231的要求执行。
7 热处理技术要求
7.1 气氛选择
大型可控气氛井式渗碳炉气氛可选择吸热式气氛、有机液体裂解气氛、氮基气氛等。大型可控气氛井式渗碳炉生产线从安全、经济可靠运行，减少排放等角度考虑，可优先选择氮基气氛。
7.2 工件要求
7.2.1 工件材质
应提供处理工件的材料牌号、化学成分和性能指标等，要求符合相关标准的规定。
7.2.2 工件表面质量
渗碳处理工件表面应当清洁，不得有氧化皮、裂纹、锈斑、油污等缺陷。入炉前，工件表面应先在清洗设备中清除表面所有污染物，烘干后入炉。需要防渗的部位应采取必要的防渗措施。
7.3 装炉
根据工件的形状、尺寸等要求，选择不同的工装料具，应考虑最大装炉量与工件总表面积符合设备性能及工艺、安全要求。每一炉次按规定要求放置过程试样及终检试样。
7.4 工艺过程控制
7.4.1 工艺编制
大型井式渗碳炉的热处理工艺一般可由上位机或集成可编程序控制器，根据工件材料、技术要求等自动生成；优先选用带有智能控制渗层、组织等功能等专家系统软件，也可根据经验进行人工设定，无论采取何种方式确定工艺，均需通过多炉次验证调整后进行工艺参数的确认。
7.4.2 升温阶段
大型井式渗碳炉不宜直接加热到渗碳温度，可采取分段升温或控制升温速度进行加热。
7.4.3 渗碳阶段
在保证符合技术要求范围内，尽可能选择较高的渗碳温度，以缩短工艺周期。根据过程试样的金相检验结果，验证渗碳过程是否处于受控状态。并根据过程试样的检验结果，进行工艺参数的确认和调整。
7.4.4 渗碳后的处理
7.4.4.1 工件渗碳后根据工艺要求可选择直接淬火或降温缓冷，在缓冷罐中缓冷时应采取措施，减少工件表面氧化脱碳。
7.4.4.2 渗碳淬火后应及时进行清洗、回火。淬、回火时间间隔不超过4h。回火时间根据工件尺寸和装炉量确定。
8 热处理工件品质要求与检验
8.1 热处理工件品质要求热处理后的工件品质应符合JB/T 10175的规定。
8.2 热处理工件品质检验。
8.2.1 外观
工件表面应清洁，无明显污物，无裂纹等缺陷。
8.2.2 硬度
工件表面及心部硬度应符合QC/T 262或JB/T 6141.2的规定或供需双方签订的技术协议要求。
8.2.3 随炉试样的检查
如果工件体积较大，而且上述的品质检验无法直接在工件上进行，则可以检查随炉过程试样、终检试样或以双方签订的技术协议要求进行。
8.2.4 有效硬化层
有效硬化层深度偏差应满足技术要求并符合表3的规定，按GB/T 9450、JB/T 3999、JB/T 8929的规定进行检查。
8.2.5 金相组织的检查
可按QC/T 262、JB/T 6141.3的规定或以双方签订的技术协议要求进行金相组织检查。(www.xing528.com)
8.2.6 工件畸变的检查
工件的畸变以双方签订的技术协议要求用相应的检测设施和方法进行。
9 可靠性要求
9.1 故障分类
一类故障——在生产中发生影响生产必须停炉检修的故障。
二类故障——在生产中发生可在不影响生产情况下能迅速修复的故障。
三类故障——在生产中发生属于电器元件品质、安装不牢靠或者运行不顺畅等，只需稍作紧固或调整即可解决的故障。
对于易耗品的正常损坏和更换如熔断器、指示灯烧坏等不应视为故障。
9.2 可靠性指标
9.2.1 一个月内三类故障不得超过3次。
9.2.2 三个月内不得出现二类故障。
9.2.3 六个月内不得出现因设计制造质量引起的一类故障。
9.2.4 炉衬的大修期限应符合表1的规定。
9.2.5 加热元件的使用寿命应符合5.2.1.2的规定。
9.2.6 耐热钢制的炉罐、导风筒、搅拌风扇使用寿命应符合表2的规定。
10 安全卫生、环境保护和能耗要求
10.1 安全卫生要求
10.1.1 大型可控气氛井式渗碳炉生产线必须具有自动充氮气系统，在断电、炉温低于760℃，炉内压力低于设定值时，能自动切断工艺材料供应并充入氮气保护。淬火槽应设置氮气灭火装置，安全氮气应符合JB/T 7530的规定。
10.1.2 安全联锁保护包括传感器、仪表、温度、碳势、气氛、冷却水、压力、机械动作等联锁控制，确保大型可控气氛井式渗碳炉生产线安全可靠运行。
10.1.3 在所有机械传动和电气接头裸露部分都应安装防护罩，防护罩有散热要求的还应设置通风孔。
10.1.4 在所有可能对操作人员造成伤害的部位，应根据各部位的特性，设置相应的防护和警示标记。
10.1.5 当设备发生故障或工艺参数超过报警极限、工艺材料停止供应等意外情况时，应能发出声光报警信号，并有自诊断和故障记录功能。
10.1.6 当有意外事故发生时，应有相应的安全保护措施，首先保护人员，其次是设备和工件的安全保护。设备说明书中应有详细的各种故障应对措施。
10.1.7 所有的工艺材料管路、接头、阀门等及涉及可能造成气氛泄漏的密封连接点，均应设置良好的密封装置，确保工艺材料和气氛密封良好不泄漏。
10.2 环境保护要求
10.2.1 可提供主要的工艺材料的MSDS，说明相关的危险化学品的燃、爆性能，毒性和环境危害，以及安全使用、泄漏应急救护处置、主要理化参数、法律法规等方面信息。应按工艺材料的特性，必须配置相应的消防装置。
10.2.2 通过废气燃烧排放装置，由自动点火烧嘴或通过液化气或丙烷气助燃方式充分燃烧后排放；回火炉油烟需经过处理符合标准后方可排放。清洗机回收废油需按固体废弃物处置，污水需经适当处理，达标排放。所有在生产过程中产生的废气、噪声及生产环境等应符合GB/T 15735、JB/T 8434的规定。
10.3 能耗要求
大型可控气氛井式渗碳炉生产线的能耗指标应符合GB/T 17358的规定。按平均每千克工件渗碳层的不同计算各自的耗电量；按平均每立方米炉膛体积计算工艺材料消耗量。大型可控气氛井式渗碳炉的电耗和工艺材料消耗（以氮甲醇+异丙醇为例）参考指标见附录A。
11 检验和试验
11.1 总体要求
大型可控气氛井式渗碳炉生产线及配套设备的检验应按GB/T 10067.1规定和以下补充条文进行。试验应按GB/T 10066.1和GB/T 10066.4规定和以下补充条文进行。在进行空炉试验时，炉罐、导风筒等起导风作用的构件应装入炉内，使炉气得以按设计要求循环。
11.2 出厂前检验
——外观检查；
——炉膛尺寸和工作区尺寸检查；
——各种仪表的校验；
——配套件的检查，包括型号、规格、出厂合格证件的检查；
——供货范围，包括出厂技术文件完整性的检查；
——包装检查。
11.3 出厂后检验和试验方法
11.3.1 额定功率的测量
在空炉状态下，按GB/T 10066.4—2004中6.8的规定进行测量计算。
11.3.2 绝缘电阻的测量
按GB/T 10066.4—2004中6.5的规定进行测量。
11.3.3 最高工作温度的测量
在空炉状态下，按GB/T 10066.4—2004中6.9的规定。
11.3.4 空炉损失的测量
在空炉状态下，按GB/T 10066.4—2004中6.11的规定进行测量计算。
11.3.5 炉温控制精度和炉温均匀性的测量
炉温控制精度和炉温均匀性的测量按GB/T 9452执行。测试温度以主控热电偶的读数为基准测定炉温控制精度和炉温均匀性。对多控温区大型可控气氛井式渗碳炉，各区的设定温度应相同。
11.3.6 碳势控制精度和碳势均匀性的测定
在气氛稳定的状况下，按JB/T 10312的规定，用定碳钢箔测定碳势控制精度。用剥层法或直读光谱法测定炉内各点试样的表面碳含量来确定碳势均匀性；测量点可按GB/T 9452的炉温均匀性测量点布置。
11.3.7 工件热处理品质检查
工件热处理品质检查按第8章的要求执行。
11.3.8 表面温升的测量
测量点应在炉壳、炉盖、炉顶板和操作手柄的任意点上，距热短路点300mm的范围外。
11.3.9 加热能力试验
当大型可控气氛井式渗碳炉在工作温度下的热稳定状态时，把质量（含料筐吊具）为该规格井式渗碳所规定的加热能力值的冷钢料装入炉内。装料后立即通电加热，按到工作温度时间计算。
11.3.10 安全联锁、动作试验
空炉通电状态下，水路、气路、液压和取气系统的检验，测试各联锁报警是否有效，机械动作是否可靠。热态试验后的检查。
附录A
（资料性附录）
大型可控气氛井式渗碳炉电能损耗和工艺材料消耗参考值
表A.1 大型可控气氛井式渗碳炉电能损耗和工艺材料消耗参考值
5.2.1.13 空炉损耗
大型可控气氛井式渗碳炉的空炉损耗按额定功率的百分比计算，应小于等于25%。容积大于6m3的渗碳炉空炉损耗由供需双方协商确定。
5.2.1.14 其他
大型可控气氛井式渗碳炉其他方面的性能应符合供货合同中的相应规定。
5.3 生产线其他设施
大型可控气氛井式渗碳炉生产线的其他设备包括缓冷罐、淬火槽、清洗机、回火炉等。
5.3.1 井式缓冷罐
用于工件渗碳后的缓慢冷却处理，主要由罐体、罐盖及启闭机构、循环风机、导风筒、冷却水供给、氮气供给、控制系统等组成。
应根据生产线中最大装炉量进行配套设计，其冷却能力可满足缓冷工件要求并在缓冷过程中，采用通入氮气等措施降低工件氧化、脱碳倾向。
5.3.2 井式淬火槽
用于工件渗碳后直接淬火或二次加热后淬火用。其主要由槽体、支承座、槽盖及槽盖升降平移机构、淬火介质搅拌系统、导流筒、循环冷却系统、排烟（气）装置、充氮灭火装置、淬火介质温度（测量、调节）控制系统等组成。
应根据生产线中最大装炉量进行配套设计，淬火冷却能力和其他配套设施可确保淬火产品质量和安全。
5.3.2.1 应配置淬火介质循环冷却系统：由高温泵、换热器、电动阀、安全阀、单向阀等组成内外两套循环系统。当内循环系统淬火介质温度超过工艺规定时，可自动起动外循环系统。内外循环泵系统各由两台并联高温泵组成，当一台故障时，另一台可立即起动。
5.3.2.2 对于水质较硬的地区宜配置热管式风冷换热器及软化水处理装置。
5.3.2.3 对于油类或易燃性淬火介质，应设置氮气灭火装置，供入的氮气在淬火介质表面上形成隔绝空气的氮气层，以防止淬火介质的着火燃烧和灭火。
5.3.3 井式清洗机
用于工件淬火后的清洗，具有金属清洗剂（或热碱水）浸泡（或发泡浸泡）、喷淋、热清水喷淋、热风干燥（或真空干燥）功能。
井式清洗机主要由储液室、喷淋系统、热风循环系统（或抽真空系统）、加热装置、油水分离装置、液位控制装置、控制系统等组成。
5.3.4 井式回火炉
用于工件渗碳后的回火，与相应的大型可控气氛井式渗碳炉相配套。井式回火炉主要由炉壳、炉衬、底座、导风筒、加热元件、循环风机、排烟气装置、冷却水和氮气供给装置、控制系统等组成。
技术要求：
——应采用节能轻质保温耐火材料砌筑炉衬；
——应配置强对流循环风机和导风装置，满足控温精度和炉温均匀性要求，可参照5.2.1.7和
5.2.1.8选择确定。
6 配套设施要求
6.1 循环冷却水系统
用于大型可控气氛井式渗碳炉生产线全部设备的循环冷却水的供给。其主要由贮水槽、冷却塔、冷却水泵装置、热水泵装置、冷却水管道及阀门、控制系统等组成。
技术要求：
——足够的贮水槽容积；
——足够的水冷却塔容量；
——足够的冷却水循环流量；
——水循环压力：0.3～0.5MPa；
——冷却水酸碱度pH值：6～7；
——配置循环水压力表、压力控制和流量控制装置；
——水循环泵均采用一用一备两套和自来水供给装置，确保任何情况下冷却水不中断。
6.2 工艺材料供给装置
用于大型可控气氛井式渗碳炉生产线全部设施的相关工艺材料供给。其包括氮气、甲醇、异丙醇（或丙烷、天然气等）、压缩空气、氨气等工艺材料的储存、过滤、防护等设施及管路系统。
技术要求：
——氮气可采用制氮机或液氮（贮罐、汽化器、调压装置）获得，工艺用氮气的纯度为≥99.5%，高温回火用保护氮气的纯度≥99.99%。
——各工艺材料的质量应符合JB/T 7530、JB/T 9209的规定。
——甲醇、异丙醇（或丙烷、天然气等）、氨气采用气罐和储气瓶；对采用加压供给的工艺材料，必须配置减压装置和相应的压力表及压力开关。
——对甲醇、异丙醇（或丙烷、天然气等）、氨气等易燃易爆、腐蚀性工艺材料的放置应符合化学品安全说明（MSDS）要求；应采取安全电压控制电路和防爆电器元件；氨气放置场地应设置防泄漏喷淋装置。
——各工艺材料的管道必须连接可靠、无泄漏。
——工业管路和相关位置安全标识按GB7231的要求执行。
7 热处理技术要求
7.1 气氛选择
大型可控气氛井式渗碳炉气氛可选择吸热式气氛、有机液体裂解气氛、氮基气氛等。大型可控气氛井式渗碳炉生产线从安全、经济可靠运行，减少排放等角度考虑，可优先选择氮基气氛。
7.2 工件要求
7.2.1 工件材质
应提供处理工件的材料牌号、化学成分和性能指标等，要求符合相关标准的规定。
7.2.2 工件表面质量
渗碳处理工件表面应当清洁，不得有氧化皮、裂纹、锈斑、油污等缺陷。入炉前，工件表面应先在清洗设备中清除表面所有污染物，烘干后入炉。需要防渗的部位应采取必要的防渗措施。
7.3 装炉
根据工件的形状、尺寸等要求，选择不同的工装料具，应考虑最大装炉量与工件总表面积符合设备性能及工艺、安全要求。每一炉次按规定要求放置过程试样及终检试样。
7.4 工艺过程控制
7.4.1 工艺编制
大型井式渗碳炉的热处理工艺一般可由上位机或集成可编程序控制器，根据工件材料、技术要求等自动生成；优先选用带有智能控制渗层、组织等功能等专家系统软件，也可根据经验进行人工设定，无论采取何种方式确定工艺，均需通过多炉次验证调整后进行工艺参数的确认。
7.4.2 升温阶段
大型井式渗碳炉不宜直接加热到渗碳温度，可采取分段升温或控制升温速度进行加热。
7.4.3 渗碳阶段
在保证符合技术要求范围内，尽可能选择较高的渗碳温度，以缩短工艺周期。根据过程试样的金相检验结果，验证渗碳过程是否处于受控状态。并根据过程试样的检验结果，进行工艺参数的确认和调整。
7.4.4 渗碳后的处理
7.4.4.1 工件渗碳后根据工艺要求可选择直接淬火或降温缓冷，在缓冷罐中缓冷时应采取措施，减少工件表面氧化脱碳。
7.4.4.2 渗碳淬火后应及时进行清洗、回火。淬、回火时间间隔不超过4h。回火时间根据工件尺寸和装炉量确定。
8 热处理工件品质要求与检验
8.1 热处理工件品质要求热处理后的工件品质应符合JB/T 10175的规定。
8.2 热处理工件品质检验。
8.2.1 外观
工件表面应清洁，无明显污物，无裂纹等缺陷。
8.2.2 硬度
工件表面及心部硬度应符合QC/T 262或JB/T 6141.2的规定或供需双方签订的技术协议要求。
8.2.3 随炉试样的检查
如果工件体积较大，而且上述的品质检验无法直接在工件上进行，则可以检查随炉过程试样、终检试样或以双方签订的技术协议要求进行。
8.2.4 有效硬化层
有效硬化层深度偏差应满足技术要求并符合表3的规定，按GB/T 9450、JB/T 3999、JB/T 8929的规定进行检查。
8.2.5 金相组织的检查
可按QC/T 262、JB/T 6141.3的规定或以双方签订的技术协议要求进行金相组织检查。
8.2.6 工件畸变的检查
工件的畸变以双方签订的技术协议要求用相应的检测设施和方法进行。
9 可靠性要求
9.1 故障分类
一类故障——在生产中发生影响生产必须停炉检修的故障。
二类故障——在生产中发生可在不影响生产情况下能迅速修复的故障。
三类故障——在生产中发生属于电器元件品质、安装不牢靠或者运行不顺畅等，只需稍作紧固或调整即可解决的故障。
对于易耗品的正常损坏和更换如熔断器、指示灯烧坏等不应视为故障。
9.2 可靠性指标
9.2.1 一个月内三类故障不得超过3次。
9.2.2 三个月内不得出现二类故障。
9.2.3 六个月内不得出现因设计制造质量引起的一类故障。
9.2.4 炉衬的大修期限应符合表1的规定。
9.2.5 加热元件的使用寿命应符合5.2.1.2的规定。
9.2.6 耐热钢制的炉罐、导风筒、搅拌风扇使用寿命应符合表2的规定。
10 安全卫生、环境保护和能耗要求
10.1 安全卫生要求
10.1.1 大型可控气氛井式渗碳炉生产线必须具有自动充氮气系统，在断电、炉温低于760℃，炉内压力低于设定值时，能自动切断工艺材料供应并充入氮气保护。淬火槽应设置氮气灭火装置，安全氮气应符合JB/T 7530的规定。
10.1.2 安全联锁保护包括传感器、仪表、温度、碳势、气氛、冷却水、压力、机械动作等联锁控制，确保大型可控气氛井式渗碳炉生产线安全可靠运行。
10.1.3 在所有机械传动和电气接头裸露部分都应安装防护罩，防护罩有散热要求的还应设置通风孔。
10.1.4 在所有可能对操作人员造成伤害的部位，应根据各部位的特性，设置相应的防护和警示标记。
10.1.5 当设备发生故障或工艺参数超过报警极限、工艺材料停止供应等意外情况时，应能发出声光报警信号，并有自诊断和故障记录功能。
10.1.6 当有意外事故发生时，应有相应的安全保护措施，首先保护人员，其次是设备和工件的安全保护。设备说明书中应有详细的各种故障应对措施。
10.1.7 所有的工艺材料管路、接头、阀门等及涉及可能造成气氛泄漏的密封连接点，均应设置良好的密封装置，确保工艺材料和气氛密封良好不泄漏。
10.2 环境保护要求
10.2.1 可提供主要的工艺材料的MSDS，说明相关的危险化学品的燃、爆性能，毒性和环境危害，以及安全使用、泄漏应急救护处置、主要理化参数、法律法规等方面信息。应按工艺材料的特性，必须配置相应的消防装置。
10.2.2 通过废气燃烧排放装置，由自动点火烧嘴或通过液化气或丙烷气助燃方式充分燃烧后排放；回火炉油烟需经过处理符合标准后方可排放。清洗机回收废油需按固体废弃物处置，污水需经适当处理，达标排放。所有在生产过程中产生的废气、噪声及生产环境等应符合GB/T 15735、JB/T 8434的规定。
10.3 能耗要求
大型可控气氛井式渗碳炉生产线的能耗指标应符合GB/T 17358的规定。按平均每千克工件渗碳层的不同计算各自的耗电量；按平均每立方米炉膛体积计算工艺材料消耗量。大型可控气氛井式渗碳炉的电耗和工艺材料消耗（以氮甲醇+异丙醇为例）参考指标见附录A。
11 检验和试验
11.1 总体要求
大型可控气氛井式渗碳炉生产线及配套设备的检验应按GB/T 10067.1规定和以下补充条文进行。试验应按GB/T 10066.1和GB/T 10066.4规定和以下补充条文进行。在进行空炉试验时，炉罐、导风筒等起导风作用的构件应装入炉内，使炉气得以按设计要求循环。
11.2 出厂前检验
——外观检查；
——炉膛尺寸和工作区尺寸检查；
——各种仪表的校验；
——配套件的检查，包括型号、规格、出厂合格证件的检查；
——供货范围，包括出厂技术文件完整性的检查；
——包装检查。
11.3 出厂后检验和试验方法
11.3.1 额定功率的测量
在空炉状态下，按GB/T 10066.4—2004中6.8的规定进行测量计算。
11.3.2 绝缘电阻的测量
按GB/T 10066.4—2004中6.5的规定进行测量。
11.3.3 最高工作温度的测量
在空炉状态下，按GB/T 10066.4—2004中6.9的规定。
11.3.4 空炉损失的测量
在空炉状态下，按GB/T 10066.4—2004中6.11的规定进行测量计算。
11.3.5 炉温控制精度和炉温均匀性的测量
炉温控制精度和炉温均匀性的测量按GB/T 9452执行。测试温度以主控热电偶的读数为基准测定炉温控制精度和炉温均匀性。对多控温区大型可控气氛井式渗碳炉，各区的设定温度应相同。
11.3.6 碳势控制精度和碳势均匀性的测定
在气氛稳定的状况下，按JB/T 10312的规定，用定碳钢箔测定碳势控制精度。用剥层法或直读光谱法测定炉内各点试样的表面碳含量来确定碳势均匀性；测量点可按GB/T 9452的炉温均匀性测量点布置。
11.3.7 工件热处理品质检查
工件热处理品质检查按第8章的要求执行。
11.3.8 表面温升的测量
测量点应在炉壳、炉盖、炉顶板和操作手柄的任意点上，距热短路点300mm的范围外。
11.3.9 加热能力试验
当大型可控气氛井式渗碳炉在工作温度下的热稳定状态时，把质量（含料筐吊具）为该规格井式渗碳所规定的加热能力值的冷钢料装入炉内。装料后立即通电加热，按到工作温度时间计算。
11.3.10 安全联锁、动作试验
空炉通电状态下，水路、气路、液压和取气系统的检验，测试各联锁报警是否有效，机械动作是否可靠。热态试验后的检查。
附录A
（资料性附录）
大型可控气氛井式渗碳炉电能损耗和工艺材料消耗参考值
表A.1 大型可控气氛井式渗碳炉电能损耗和工艺材料消耗参考值
（续）
（续）
注：工艺材料消耗参考值按直径2.5m、深2.5m大型可控气氛井式渗碳炉实测数据平均计算，电能损耗按冷炉满载装工件进行核算。
注：工艺材料消耗参考值按直径2.5m、深2.5m大型可控气氛井式渗碳炉实测数据平均计算，电能损耗按冷炉满载装工件进行核算。
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