可控气氛底装料立式多用炉热处理技术要求

可控气氛底装料立式多用炉热处理技术要求

1 范围

本标准规定了可控气氛底装料立式多用炉生产线的组成，生产线技术要求和可靠性要求，热处理工艺要求，工件质量控制与检验，生产过程安全、卫生和环保节能要求。

本标准适用于可控气氛底装料立式多用炉生产线的热处理。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 224 钢的脱碳层深度测定法

GB/T 230.1 金属材料 洛氏硬度试验 第1部分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）

GB/T 231.1 金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法

GB/T 4340.1 金属材料 维氏硬度试验 第1部分：试验方法

GB/T 4341 金属肖氏硬度试验方法

GB 5959.1 电热装置的安全 第1部分：通用要求

GB 5959.4 电热装置的安全 第4部分：对电阻加热装置的特殊要求

GB/T 6394 金属平均晶粒度测定法

GB/T 7232 金属热处理工艺 术语

GB/T 9450 钢件渗碳淬火硬化层深度的测定和校核

GB/T 9451 钢件薄表面总硬化层深度或有效硬化层深度的测定

GB/T 9452 热处理炉有效加热区测定方法

GB/T 10066.1—2004 电热设备的试验方法 第1部分：通用部分

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 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/T 15318 热处理电炉节能监测

GB 15735 金属热处理生产过程安全、卫生要求

GB/T 16923 钢件的正火与退火

GB/T 16924 钢件的淬火与回火

GB/T 17358 热处理生产电耗计算和测定方法

GB/T 18177 钢件的气体渗氮

GB/T 25744 钢件渗碳淬火回火金相检验

GB/Z 18718 热处理节能技术导则

JB/T 3999 钢件的渗碳与碳氮共渗淬火回火

JB/T 6050 钢铁热处理零件硬度检验通则

JB/T 7530 热处理用氩气、氮气、氢气一般技术要求

JB/T 7710 薄层碳氮共渗或薄层渗碳钢件 显微组织检测

JB/T 8195.11 间接电阻炉 第11部分：RB系列罩式炉

JB/T 8434 热处理环境保护技术要求

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

JB/T 10457 液态淬火冷却设备 技术条件

3 术语和定义

GB/T 7232、GB/T 10066.1—2004、GB/T 10066.4—2004、GB/T 13324、JB/T 8195.11—2007界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1 底装料立式多用炉 bell-type multipurpose furnace

具有结构分离的立式加热炉、淬火槽及炉或槽传输机构，采用底开门形式，工件在底部装卸并在立式加热炉中加热和转移的多用途周期式炉。

注：淬火槽可选配水槽、盐水槽、聚合物水溶液槽、冷油或200℃热水槽、350℃或500℃盐浴淬火槽、气冷槽、缓冷槽。可以在可控气氛下完成对工件的渗碳、碳氮共渗、薄层渗碳、渗氮、氮碳共渗，以及可控保护气氛淬火、退火、正火、回火等热处理工艺。

3.2 超薄层渗碳 ultra sheet carburizing

工件渗碳淬火后，表面总硬化层深度或有效硬化层深度≤0.1mm。

4 底装料立式多用炉生产线组成

4.1 生产线组成

底装料立式多用炉生产线由可控气氛底装料立式多用炉、清洗机、回火炉、装卸料装置、装卸料台、操作系统、电气控制系统、气氛控制系统及废气废液收集处理装置等组成。可以分为可控气氛渗碳生产线和可控气氛渗氮生产线，可以在多种可控气氛下按预定工艺自动完成对工件的渗碳、碳氮共渗、薄层渗碳、超薄层渗碳、渗氮、氮碳共渗、淬火、调质、退火、回火、正火、固溶和时效等热处理工艺。整个生产过程除装卸料工作外，生产线能实现自动化运行。

4.2 型号和规格

底装料立式多用炉生产线一般按加热炉最大装载量或最大有效加热区尺寸划分为不同型号，以加热炉最大装载量划分的典型型号和主要参数见表1。一般按最高工作温度和工作特点划分为不同规格，典型的规格见表2。

表1 底装料立式多用炉生产线典型型号及主要参数

表2 底装料立式多用炉生产线典型规格

表2 底装料立式多用炉生产线典型规格

5 生产线技术要求

5.1 一般要求

5.1.1 底装料立式多用炉生产线的组成配置、热处理工艺、温度控制系统、碳势或氮势控制系统等应能满足产品的技术要求和生产率要求。

5.1.2 底装料立式多用炉生产线的设计和制造应满足GB 5959.1、GB 5959.4、GB/T 10067.1、

GB/T 10067.4及JB/T 10175、JB/T 8195.11的规定。

5.2 底装料立式加热炉

5.2.1 结构

加热炉为倒置井式炉结构，主要由炉壳、炉衬、加热元件、炉罐、炉塞、料具保持机构、升降机构、移动装置、炉气循环系统、测温装置等组成。

5.2.1.1 炉壳由钢板和型钢焊接而成，整个炉壳应具有足够的强度、刚度和良好的密封性，其炉底固定炉罐，便于更换、维修。气体进出口、热电偶和加热元件引出棒的出口处均应采用密封结构。

5.2.1.2 炉衬的材料和结构应能满足炉体的性能要求，除易碰撞的部位外全部采用轻型耐火纤维材料。

5.2.1.3 炉罐应采用能满足多用炉工作条件及使用寿命的耐热合金材料制成，炉罐保证工作温度下不产生有碍正常工作的畸变。渗氮和氮碳共渗炉炉罐应采用抗渗氮材料制造。

5.2.1.4 加热元件应能满足多用炉的工作要求。元件的安装牢固，在正常工作条件下不应产生位移和松动。加热元件应方便拆卸和更换。

5.2.1.5 工件料具由炉底托持机构或吊装机悬吊在加热炉中加热和转移，这些机构必须保证装载工件的料具准确保持在加热炉炉罐有效加热区范围内。

5.2.1.6 炉塞机构由炉塞和炉塞升降机组成。炉塞由升降机提升或下降，以方便关闭或开启炉门。炉塞由钢结构的塞盘和耐火材料组成，并有炉温均匀性检测口、炉气和试样取样孔。炉塞与炉体采用石英砂或陶瓷纤维填料密封，炉塞在最高温度下应保证不变形和密封良好。

5.2.1.7 炉体传动机构可以采用双梁滑动机构，也可采用门式运行机构。炉体传动系统保证在最大装载量的情况下，炉体能平稳、及时、准确地走行到淬火槽上方和返回，并有防止越位的安全措施。处理的工件在炉内加热状态下转移到淬火槽上方，转移过程中通保护气保护，保证工件在转移过程中不产生氧化脱碳，温度降低符合工艺要求。

5.2.1.8 炉气循环系统包括具有耐蚀耐热材料风叶的风机和导风罩，保证炉气强迫循环。风机轴应具有良好的密封和可靠的冷却，当风机因故障停转时，能自动切断加热电源。

5.2.2 温度

5.2.2.1 渗碳（含碳氮共渗，下同）淬火炉的最高工作温度可为850℃、950℃、1050℃，渗氮（含氮碳共渗，下同）炉的最高工作温度一般为700℃。

5.2.2.2 渗碳、淬火炉有效加热区温度均匀性为±5℃、±8℃、±10℃三个档次，渗氮炉有效加热区温度均匀性为±3℃、±5℃两个档次。温度均匀性测定方法应符合GB/T 9452的规定，加热炉的控温和记录系统应符合JB/T 10175的规定。

5.2.3 气氛

5.2.3.1 渗碳、淬火炉气氛为可控渗碳气氛，主要有：

——氮-甲醇+富化气；

——甲醇+富化气；

——吸热式气氛；

——放热式气氛+富化气；

——直生式气氛。

5.2.3.2 渗氮炉气氛为可控渗氮气氛，主要有：

——氨裂解气氛+氨气；

——氨裂解气氛+氨气+二氧化碳（或丙烷）。

5.2.3.3 渗剂和载气应符合JB/T 9209和JB/T 7530的规定。

5.2.3.4 渗碳气氛的碳势一般采用氧探头控制，碳势控制精度应不大于±0.05%。渗氮气氛氮势可采用氢探头、氢分析仪、氨红外仪控制，氮势控制精度以氨分解率波动来衡量，应控制在±1.0%以内。

5.2.3.5 底装料立式多用炉应具有良好的密封性，保持炉内正压，并可以适当调整炉压。渗碳炉、淬火炉一般采用两道密封；渗氮炉可采用硬化纤维带或耐热橡胶两道密封。

5.3 淬火槽

5.3.1 一般要求

5.3.1.1 底装料立式多用炉可配备多个不同的淬火槽，包括水槽、盐水槽、聚合物水溶液槽、冷油或200℃热水槽、350℃或500℃盐浴淬火槽，气冷槽。液态淬火槽应符合JB/T 10457的规定。

5.3.1.2 淬火槽主要由槽体、加热系统、冷却系统、循环系统、升降机构和槽盖、液位控制装置等组成。加热系统、冷却系统和循环系统使介质温度应能自动控制；淬火槽内升降机构保证工件下落、上升平稳可靠；淬火槽容积应保证在最大装载量的情况下满足淬火介质的温升要求，淬火槽上方配有槽盖，不用时可封盖，防止灰尘等污染。

5.3.1.3 淬火转移时间应≤15s，淬火转移时间为工件自加热炉中开始移动至完全浸没在淬火介质中的时间。

5.3.2 淬火油槽

5.3.2.1 淬火油槽的电加热系统应能自动控制温度，热油油槽内槽四周应设有陶瓷纤维材料保温层，能在室温至200℃间的任何设定温度下使淬火油的温度变化维持在±10℃的范围内，并配备有超温报警系统。

5.3.2.2 淬火油槽冷却系统包括空气冷却型热交换器和泵等，其冷却系统能使重量为最大允许装载量的工件于950℃下淬火时，淬火油的最高温升不大于20℃。

5.3.2.3 淬火油槽的油面上方应设置表面吹氮气保护和灭火装置。

5.3.3 淬火盐槽

5.3.3.1 淬火盐槽的电加热系统应能自动控制温度，盐槽内槽四周应设有陶瓷纤维材料保温层，能在150～350℃和350～500℃间的任何设定温度下使淬火介质的温度变化维持在±10℃的范围内，并配备有超温报警系统。

5.3.3.2 淬火盐槽的冷却系统采用槽壁夹层鼓风机冷却，或者用储备盐槽循环交换冷却方式冷却，其冷却系统能使重量为最大允许装载量的工件于950℃下淬火时，淬火介质的最高温升不大于20℃。

5.3.3.3 淬火盐槽内槽一般用不锈钢制成。

5.3.4 淬火水槽

5.3.4.1 淬火水槽的电加热系统应能自动控制温度，能在室温至60℃间使淬火水或水溶液温度变化维持在±10℃的范围内，并配备有超温报警系统。

5.3.4.2 淬火水槽的冷却系统包括空气换热器和泵等，其冷却系统能使重量为最大允许装载量的工件于950℃下淬火时，淬火介质的最高温升不大于20℃。

5.3.4.3 淬火水槽内槽一般用不锈钢制成。

5.3.5 升降装置

升降装置的设计应保证在最大装载量的情况下，能平稳地快速升降，并有防止越位的安全措施。

5.4 缓冷槽

5.4.1 缓冷槽应通入保护气氛或抽真空以防止冷却时氧化脱碳。

5.4.2 冷却槽壁内通入冷却水冷却。

5.4.3 通过变频循环风扇调节冷却速度，保证槽内工件均匀冷却。

5.5 清洗机

5.5.1 清洗机由洗涤室、清洗槽、喷淋系统、烘干系统等组成。清洗机为箱式结构，前端设密封炉门，在水平方向上装料和出料。

5.5.2 主要清洗装置应采用耐腐蚀金属材料制造。

5.5.3 清洗机设有废油回收装置或盐回收处理装置，盐回收处理装置对清洗后清洗废液中的盐进行处理回收再利用。

5.6 回火炉

5.6.1 一般要求

5.6.1.1 回火炉可为罩式或底装料立式结构，也可以采用其他结构形式。主要由炉壳、炉衬、加热元件、升降机构、炉气循环系统及快速风冷系统等组成。

5.6.1.2 回火炉可分为高温回火炉和低温回火炉。高温回火炉最高工作温度一般为650℃，低温回火炉最高工作温度一般为450℃。回火炉的温度均匀性为±5℃、±10℃两个档次，温度均匀性的测定方法应符合GB/T 9452的规定。回火炉的控温和记录系统应符合JB/T 10175的规定。

5.6.2 炉气循环系统

循环风机和导风装置等组成炉气循环系统，保证炉气和炉温均匀，并具有充氮或其他保护气的保护功能。

5.6.3 快速风冷系统

快速风冷系统在回火加热保温后向炉体与炉罐间通入冷却风，使回火工件快速冷却，减少或避免回火脆性，提高生产效率。

5.7 装卸料装置

装卸料装置可以是手动叉车，或者自动机械手。它必须保证准确地在加热炉、淬火槽、清洗机、回火炉及装卸料台上装卸、运送工件和料具。

5.8 装卸料台

装卸料台可以根据生产量和工艺流程选一个或多个。装卸料台应能方便地放置料具，便于装卸料具和工件。

5.9 电气控制系统

5.9.1 温度控制系统

温度控制系统由控温仪表、记录仪表、超温报警装置和供电装置等组成。每个加热区至少应有两支热电偶，分别与控温仪表、记录仪表连接，其中之一与超温报警装置连接。温度仪表应符合JB/T 10175的规定。

5.9.2 运行控制系统

运行控制系统由可编程控制器、电动机、行程开关、电磁阀等组成，保证实现安全操作和运行。电气控制系统由电气控制柜和电气控制盒组成。每台设备有一个控制柜或控制盒，控制盒放置在设备旁，应能方便地进行手动和自动操作，各状态应能互锁，保证设备安全。

5.10 气氛控制系统

渗碳、淬火炉气氛控制系统由氧探头、碳势控制仪、流量计、控制阀、电磁阀等组成。渗氮炉气氛控制系统由氢探头、氢分析仪或氨红外分析仪、氮势控制仪、质量流量计、控制阀等组成。

5.11 计算机操作系统

计算机操作系统为半自动控制系统或全自动控制系统，可对生产和工艺全过程进行控制和记录。

6 生产线可靠性要求

6.1 生产线故障分类

一类故障——在生产中发生必须停炉降温检修的故障。

二类故障——在生产中炉内发生可在不影响生产的情况下迅速修复的故障。

三类故障——在生产中发生属于电器元件质量、安装不牢固或运行不顺畅等只需稍作紧固或调整即可解决的故障。

注：对易耗品的正常损坏和更换不视为故障。

6.2 生产线可靠性指标

6.2.1 1年内不得出现因设备设计制造不当造成的一类故障。

6.2.2 六个月内不得出现因设备设计制造不当造成的二类故障。

6.2.3 一个月内三类故障不得出现超过3次。

6.2.4 渗碳、保护气氛热处理生产线的加热元件、炉罐、风机和导风系统的寿命应不低于1年；渗氮炉的加热元件、炉罐、风机和导风系统的寿命应不低于2年。

6.2.5 加热炉炉衬大修期应不少于4年。

7 热处理工艺要求

7.1 工艺类型及典型工艺流程

7.1.1 工艺类型

底装料立式多用炉生产线可以实现渗碳，薄层渗碳，渗氮，保护气氛淬火和回火，调质，退火，正火，固溶和时效等热处理工艺。

7.1.2 薄层和超薄层渗碳工艺流程

前清洗→保温前期保持基体材料碳含量的碳势→保温后期升至渗碳所需高碳势→淬火→清洗→回火。

7.1.3 少无内氧化高质量渗碳工艺流程

前清洗→保温前期保持超高碳势[碳含量（质量分数）为1.1%～1.4%]→保温后期降低至渗碳所需的高碳势→淬火→清洗→回火。

7.1.4 保护气氛淬火工艺流程

前清洗→保温期保持与基体碳含量相当或略高的碳势→淬火→清洗→回火。

7.1.5 精密可控渗氮

前清洗→两段或多段渗氮，参照白亮层氮势门槛值曲线选取氮势，前段高氮势，后段低氮势→保护状态下冷却。

7.2 工艺规范

7.2.1 根据工件的特征（材料牌号，处理前的状态、形状和尺寸及后续加工工序等）、热处理要求、批量及设备条件等，制订合理的热处理工艺。渗碳工艺应符合JB/T 3999的规定，渗氮工艺应符合GB/T 18177的规定，淬火和回火工艺应符合GB/T 16924的规定，正火和退火工艺应符合GB/T 16923的规定。

7.2.2 加热炉有效加热区的温度均匀性和控温精度，应根据工件材质、热处理工艺特点和质量要求确定，并应符合JB/T 3999、GB/T 18177、GB/T 16924、GB/T 16923的规定。

7.3 工艺过程

7.3.1 工件

7.3.1.1 工件材料的化学成分等要求应符合有关标准的规定。

7.3.1.2 工件状态（材料的原始组织和性能指标、毛坯制造方法、加工方法、热处理前的预备热处理等）应符合相关技术要求。

7.3.1.3 工件形状、尺寸、数量应符合技术要求和任务书要求，外观应无裂纹、伤痕、锈斑等缺陷。

7.3.2 清洗

入炉前对工件进行清理和清洗，去除油污、污物、切屑等污染物，并应吹（烘）干。清洗过程不能对工件表面产生有害影响。

7.3.3 装炉

7.3.3.1 根据工件的形状、尺寸、重量及对畸变的要求，设计使用合适的工装夹具及装料方式，工件应均匀分布，并使炉气循环畅通。装料应保证加热时工件处于有效加热区范围内。

7.3.3.2 渗碳或渗氮工件的渗碳或渗氮面应设法避免或减少互相接触，防渗部位的防渗措施应有效和恰当。

7.3.4 渗碳或渗氮

7.3.4.1 根据工件材料、技术要求、生产批量等合理选择渗碳的温度、碳势或氮势等参数。

7.3.4.2 通过对先期试件的检查和定碳或定氮试样抽查，确定渗碳或渗氮工艺参数和过程控制。定碳试样碳势检查应符合JB/T 10312的规定。

7.3.5 淬火

7.3.5.1 渗碳工件可以采取直接淬火、预冷淬火或二次淬火。二次淬火加热应采取保护气氛，碳势选择与渗碳件表面碳含量相当的碳势。保护气氛淬火加热的碳势选择与工件相当或略高的碳势。

7.3.5.2 淬火转移时，加热炉应通入甲醇、氮气或氩气保护，并持续加热，使工件在转移过程中的温度符合工艺要求。

7.3.5.3 根据工件性能、畸变等要求，合理选择淬火介质，可以选择水、盐水、聚合物水溶液、油、盐浴、缓冷、气冷等。

7.3.6 回火

7.3.6.1 淬火后应及时回火。

7.3.6.2 回火操作应严格按回火工艺规范执行。

8 工件质量控制与检验

8.1 质量控制

热处理工件的质量控制应符合JB/T 10175的规定。

8.2 质量检验

8.2.1 外观

工件表面应无裂纹、伤痕及锈斑，表面质量应满足产品和后续工序的要求。

8.2.2 硬度

表面硬度和心部硬度均应符合图样或技术条件的要求，其偏差值应符合JB/T 3999、GB/T 18177、GB/T 16924、GB/T 16923的规定。

硬度的测量应符合GB/T 230.1、GB/T 231.1、GB/T 4340.1、GB/T 4341、JB/T 6050的规定。

8.2.3 有效硬化层深度(www.xing528.com)

有效硬化层深度应符合图样或技术条件的要求，其偏差值应符合JB/T 3999、GB/T 18177的规定。有效硬化层深度的测定方法应符合GB/T 9450和GB/T 9451的规定。

8.2.4 金相组织

晶粒度的测定应符合GB/T 6394的规定，表面脱碳层深度的测定应符合GB/T 224的规定，渗碳淬火回火金相组织的检验应符合GB/T 25744的规定，薄层渗碳金相组织的检测应符合JB/T 7710的规定，其他金相组织的检验按有关标准规定进行。

8.2.5 畸变

畸变应符合图样或技术条件要求。

8.2.6 其他

根据产品要求，进行拉伸、弯曲、冲击、扭转、耐蚀性等项目的检测，检测方法按有关标准规定执行。

9 生产过程安全、卫生和环境保护要求

9.1 生产线的生产装置，安全、卫生防护技术措施，安全、卫生管理措施等应符合GB 15735、GB 5959.1、GB 5959.4和JB 8434的规定。

9.2 整条生产线运行中的所有相关动作都应设置电气安全联锁装置和相关程序互锁。特别是炉内气氛搅拌和加热互锁，淬火槽循环搅拌和工件淬火互锁，工件动作和炉塞、淬火槽盖、升降机动作互锁等。

9.3 可控气氛底装料立式多用炉生产线加热炉和回火炉应设置快速充氮装置。

9.4 炉膛温度低于750℃时不得向炉内通入可燃气体，温度控制和流量计控制程序联锁。

9.5 在结冰天气或长时间停炉时，应注意排放管路中的残水，以防止冻坏部件及管道。

9.6 在所有机械传动裸露部分和电器接头裸露部分都应安装防护罩，并设通风孔。

9.7 当设备发生故障或工艺参数异常时，应能发出声光报警信号。可采用故障自诊系统和远程监控系统，及时排除故障和调整工艺参数。

9.8 当生产场所发生停电、停气、停水等突发情况时，设备本身应有相应的安全措施，以保护人员、设备及工件等的安全。操作人员上岗前应对其进行必要的安全培训，需持证上岗。

9.9 在所有可能造成人员伤害的地方设置警告牌。

9.10 化学危险品采用专用仓库储存，化学危险品专用仓库应设置明显的标志并制定防护措施，设备和安全设施应当定期检查。

9.11 生产场所的噪声应符合GB 15735的规定，一般不超过80dB。

9.12 生产线热处理生产中产生的废水、废液、废气、废渣等应采取措施进行收集和处理，不得对环境造成不良影响。

9.13 加热炉产生的废气及淬火槽的油烟应经点燃或适当处理后再排放。

9.14 油污清洗机必须设有油水分离装置，以保证清洗油污的分离和回收。盐清洗机应设有盐回收处理装置，以保证清洗废盐液全部处理回收再利用。

9.15 整条生产线所有管路均不得有泄漏现象。

9.16 生产线应采用节能、环保的隔热材料。

10 节能要求

10.1 生产线热处理生产按GB/Z 18718节能措施的规定执行。

10.2 生产线热处理生产的电耗应符合GB/T 17358和GB/T 15318的规定。

5 生产线技术要求

5.1 一般要求

5.1.1 底装料立式多用炉生产线的组成配置、热处理工艺、温度控制系统、碳势或氮势控制系统等应能满足产品的技术要求和生产率要求。

5.1.2 底装料立式多用炉生产线的设计和制造应满足GB 5959.1、GB 5959.4、GB/T 10067.1、

GB/T 10067.4及JB/T 10175、JB/T 8195.11的规定。

5.2 底装料立式加热炉

5.2.1 结构

加热炉为倒置井式炉结构，主要由炉壳、炉衬、加热元件、炉罐、炉塞、料具保持机构、升降机构、移动装置、炉气循环系统、测温装置等组成。

5.2.1.1 炉壳由钢板和型钢焊接而成，整个炉壳应具有足够的强度、刚度和良好的密封性，其炉底固定炉罐，便于更换、维修。气体进出口、热电偶和加热元件引出棒的出口处均应采用密封结构。

5.2.1.2 炉衬的材料和结构应能满足炉体的性能要求，除易碰撞的部位外全部采用轻型耐火纤维材料。

5.2.1.3 炉罐应采用能满足多用炉工作条件及使用寿命的耐热合金材料制成，炉罐保证工作温度下不产生有碍正常工作的畸变。渗氮和氮碳共渗炉炉罐应采用抗渗氮材料制造。

5.2.1.4 加热元件应能满足多用炉的工作要求。元件的安装牢固，在正常工作条件下不应产生位移和松动。加热元件应方便拆卸和更换。

5.2.1.5 工件料具由炉底托持机构或吊装机悬吊在加热炉中加热和转移，这些机构必须保证装载工件的料具准确保持在加热炉炉罐有效加热区范围内。

5.2.1.6 炉塞机构由炉塞和炉塞升降机组成。炉塞由升降机提升或下降，以方便关闭或开启炉门。炉塞由钢结构的塞盘和耐火材料组成，并有炉温均匀性检测口、炉气和试样取样孔。炉塞与炉体采用石英砂或陶瓷纤维填料密封，炉塞在最高温度下应保证不变形和密封良好。

5.2.1.7 炉体传动机构可以采用双梁滑动机构，也可采用门式运行机构。炉体传动系统保证在最大装载量的情况下，炉体能平稳、及时、准确地走行到淬火槽上方和返回，并有防止越位的安全措施。处理的工件在炉内加热状态下转移到淬火槽上方，转移过程中通保护气保护，保证工件在转移过程中不产生氧化脱碳，温度降低符合工艺要求。

5.2.1.8 炉气循环系统包括具有耐蚀耐热材料风叶的风机和导风罩，保证炉气强迫循环。风机轴应具有良好的密封和可靠的冷却，当风机因故障停转时，能自动切断加热电源。

5.2.2 温度

5.2.2.1 渗碳（含碳氮共渗，下同）淬火炉的最高工作温度可为850℃、950℃、1050℃，渗氮（含氮碳共渗，下同）炉的最高工作温度一般为700℃。

5.2.2.2 渗碳、淬火炉有效加热区温度均匀性为±5℃、±8℃、±10℃三个档次，渗氮炉有效加热区温度均匀性为±3℃、±5℃两个档次。温度均匀性测定方法应符合GB/T 9452的规定，加热炉的控温和记录系统应符合JB/T 10175的规定。

5.2.3 气氛

5.2.3.1 渗碳、淬火炉气氛为可控渗碳气氛，主要有：

——氮-甲醇+富化气；

——甲醇+富化气；

——吸热式气氛；

——放热式气氛+富化气；

——直生式气氛。

5.2.3.2 渗氮炉气氛为可控渗氮气氛，主要有：

——氨裂解气氛+氨气；

——氨裂解气氛+氨气+二氧化碳（或丙烷）。

5.2.3.3 渗剂和载气应符合JB/T 9209和JB/T 7530的规定。

5.2.3.4 渗碳气氛的碳势一般采用氧探头控制，碳势控制精度应不大于±0.05%。渗氮气氛氮势可采用氢探头、氢分析仪、氨红外仪控制，氮势控制精度以氨分解率波动来衡量，应控制在±1.0%以内。

5.2.3.5 底装料立式多用炉应具有良好的密封性，保持炉内正压，并可以适当调整炉压。渗碳炉、淬火炉一般采用两道密封；渗氮炉可采用硬化纤维带或耐热橡胶两道密封。

5.3 淬火槽

5.3.1 一般要求

5.3.1.1 底装料立式多用炉可配备多个不同的淬火槽，包括水槽、盐水槽、聚合物水溶液槽、冷油或200℃热水槽、350℃或500℃盐浴淬火槽，气冷槽。液态淬火槽应符合JB/T 10457的规定。

5.3.1.2 淬火槽主要由槽体、加热系统、冷却系统、循环系统、升降机构和槽盖、液位控制装置等组成。加热系统、冷却系统和循环系统使介质温度应能自动控制；淬火槽内升降机构保证工件下落、上升平稳可靠；淬火槽容积应保证在最大装载量的情况下满足淬火介质的温升要求，淬火槽上方配有槽盖，不用时可封盖，防止灰尘等污染。

5.3.1.3 淬火转移时间应≤15s，淬火转移时间为工件自加热炉中开始移动至完全浸没在淬火介质中的时间。

5.3.2 淬火油槽

5.3.2.1 淬火油槽的电加热系统应能自动控制温度，热油油槽内槽四周应设有陶瓷纤维材料保温层，能在室温至200℃间的任何设定温度下使淬火油的温度变化维持在±10℃的范围内，并配备有超温报警系统。

5.3.2.2 淬火油槽冷却系统包括空气冷却型热交换器和泵等，其冷却系统能使重量为最大允许装载量的工件于950℃下淬火时，淬火油的最高温升不大于20℃。

5.3.2.3 淬火油槽的油面上方应设置表面吹氮气保护和灭火装置。

5.3.3 淬火盐槽

5.3.3.1 淬火盐槽的电加热系统应能自动控制温度，盐槽内槽四周应设有陶瓷纤维材料保温层，能在150～350℃和350～500℃间的任何设定温度下使淬火介质的温度变化维持在±10℃的范围内，并配备有超温报警系统。

5.3.3.2 淬火盐槽的冷却系统采用槽壁夹层鼓风机冷却，或者用储备盐槽循环交换冷却方式冷却，其冷却系统能使重量为最大允许装载量的工件于950℃下淬火时，淬火介质的最高温升不大于20℃。

5.3.3.3 淬火盐槽内槽一般用不锈钢制成。

5.3.4 淬火水槽

5.3.4.1 淬火水槽的电加热系统应能自动控制温度，能在室温至60℃间使淬火水或水溶液温度变化维持在±10℃的范围内，并配备有超温报警系统。

5.3.4.2 淬火水槽的冷却系统包括空气换热器和泵等，其冷却系统能使重量为最大允许装载量的工件于950℃下淬火时，淬火介质的最高温升不大于20℃。

5.3.4.3 淬火水槽内槽一般用不锈钢制成。

5.3.5 升降装置

升降装置的设计应保证在最大装载量的情况下，能平稳地快速升降，并有防止越位的安全措施。

5.4 缓冷槽

5.4.1 缓冷槽应通入保护气氛或抽真空以防止冷却时氧化脱碳。

5.4.2 冷却槽壁内通入冷却水冷却。

5.4.3 通过变频循环风扇调节冷却速度，保证槽内工件均匀冷却。

5.5 清洗机

5.5.1 清洗机由洗涤室、清洗槽、喷淋系统、烘干系统等组成。清洗机为箱式结构，前端设密封炉门，在水平方向上装料和出料。

5.5.2 主要清洗装置应采用耐腐蚀金属材料制造。

5.5.3 清洗机设有废油回收装置或盐回收处理装置，盐回收处理装置对清洗后清洗废液中的盐进行处理回收再利用。

5.6 回火炉

5.6.1 一般要求

5.6.1.1 回火炉可为罩式或底装料立式结构，也可以采用其他结构形式。主要由炉壳、炉衬、加热元件、升降机构、炉气循环系统及快速风冷系统等组成。

5.6.1.2 回火炉可分为高温回火炉和低温回火炉。高温回火炉最高工作温度一般为650℃，低温回火炉最高工作温度一般为450℃。回火炉的温度均匀性为±5℃、±10℃两个档次，温度均匀性的测定方法应符合GB/T 9452的规定。回火炉的控温和记录系统应符合JB/T 10175的规定。

5.6.2 炉气循环系统

循环风机和导风装置等组成炉气循环系统，保证炉气和炉温均匀，并具有充氮或其他保护气的保护功能。

5.6.3 快速风冷系统

快速风冷系统在回火加热保温后向炉体与炉罐间通入冷却风，使回火工件快速冷却，减少或避免回火脆性，提高生产效率。

5.7 装卸料装置

装卸料装置可以是手动叉车，或者自动机械手。它必须保证准确地在加热炉、淬火槽、清洗机、回火炉及装卸料台上装卸、运送工件和料具。

5.8 装卸料台

装卸料台可以根据生产量和工艺流程选一个或多个。装卸料台应能方便地放置料具，便于装卸料具和工件。

5.9 电气控制系统

5.9.1 温度控制系统

温度控制系统由控温仪表、记录仪表、超温报警装置和供电装置等组成。每个加热区至少应有两支热电偶，分别与控温仪表、记录仪表连接，其中之一与超温报警装置连接。温度仪表应符合JB/T 10175的规定。

5.9.2 运行控制系统

运行控制系统由可编程控制器、电动机、行程开关、电磁阀等组成，保证实现安全操作和运行。电气控制系统由电气控制柜和电气控制盒组成。每台设备有一个控制柜或控制盒，控制盒放置在设备旁，应能方便地进行手动和自动操作，各状态应能互锁，保证设备安全。

5.10 气氛控制系统

渗碳、淬火炉气氛控制系统由氧探头、碳势控制仪、流量计、控制阀、电磁阀等组成。渗氮炉气氛控制系统由氢探头、氢分析仪或氨红外分析仪、氮势控制仪、质量流量计、控制阀等组成。

5.11 计算机操作系统

计算机操作系统为半自动控制系统或全自动控制系统，可对生产和工艺全过程进行控制和记录。

6 生产线可靠性要求

6.1 生产线故障分类

一类故障——在生产中发生必须停炉降温检修的故障。

二类故障——在生产中炉内发生可在不影响生产的情况下迅速修复的故障。

三类故障——在生产中发生属于电器元件质量、安装不牢固或运行不顺畅等只需稍作紧固或调整即可解决的故障。

注：对易耗品的正常损坏和更换不视为故障。

6.2 生产线可靠性指标

6.2.1 1年内不得出现因设备设计制造不当造成的一类故障。

6.2.2 六个月内不得出现因设备设计制造不当造成的二类故障。

6.2.3 一个月内三类故障不得出现超过3次。

6.2.4 渗碳、保护气氛热处理生产线的加热元件、炉罐、风机和导风系统的寿命应不低于1年；渗氮炉的加热元件、炉罐、风机和导风系统的寿命应不低于2年。

6.2.5 加热炉炉衬大修期应不少于4年。

7 热处理工艺要求

7.1 工艺类型及典型工艺流程

7.1.1 工艺类型

底装料立式多用炉生产线可以实现渗碳，薄层渗碳，渗氮，保护气氛淬火和回火，调质，退火，正火，固溶和时效等热处理工艺。

7.1.2 薄层和超薄层渗碳工艺流程

前清洗→保温前期保持基体材料碳含量的碳势→保温后期升至渗碳所需高碳势→淬火→清洗→回火。

7.1.3 少无内氧化高质量渗碳工艺流程

前清洗→保温前期保持超高碳势[碳含量（质量分数）为1.1%～1.4%]→保温后期降低至渗碳所需的高碳势→淬火→清洗→回火。

7.1.4 保护气氛淬火工艺流程

前清洗→保温期保持与基体碳含量相当或略高的碳势→淬火→清洗→回火。

7.1.5 精密可控渗氮

前清洗→两段或多段渗氮，参照白亮层氮势门槛值曲线选取氮势，前段高氮势，后段低氮势→保护状态下冷却。

7.2 工艺规范

7.2.1 根据工件的特征（材料牌号，处理前的状态、形状和尺寸及后续加工工序等）、热处理要求、批量及设备条件等，制订合理的热处理工艺。渗碳工艺应符合JB/T 3999的规定，渗氮工艺应符合GB/T 18177的规定，淬火和回火工艺应符合GB/T 16924的规定，正火和退火工艺应符合GB/T 16923的规定。

7.2.2 加热炉有效加热区的温度均匀性和控温精度，应根据工件材质、热处理工艺特点和质量要求确定，并应符合JB/T 3999、GB/T 18177、GB/T 16924、GB/T 16923的规定。

7.3 工艺过程

7.3.1 工件

7.3.1.1 工件材料的化学成分等要求应符合有关标准的规定。

7.3.1.2 工件状态（材料的原始组织和性能指标、毛坯制造方法、加工方法、热处理前的预备热处理等）应符合相关技术要求。

7.3.1.3 工件形状、尺寸、数量应符合技术要求和任务书要求，外观应无裂纹、伤痕、锈斑等缺陷。

7.3.2 清洗

入炉前对工件进行清理和清洗，去除油污、污物、切屑等污染物，并应吹（烘）干。清洗过程不能对工件表面产生有害影响。

7.3.3 装炉

7.3.3.1 根据工件的形状、尺寸、重量及对畸变的要求，设计使用合适的工装夹具及装料方式，工件应均匀分布，并使炉气循环畅通。装料应保证加热时工件处于有效加热区范围内。

7.3.3.2 渗碳或渗氮工件的渗碳或渗氮面应设法避免或减少互相接触，防渗部位的防渗措施应有效和恰当。

7.3.4 渗碳或渗氮

7.3.4.1 根据工件材料、技术要求、生产批量等合理选择渗碳的温度、碳势或氮势等参数。

7.3.4.2 通过对先期试件的检查和定碳或定氮试样抽查，确定渗碳或渗氮工艺参数和过程控制。定碳试样碳势检查应符合JB/T 10312的规定。

7.3.5 淬火

7.3.5.1 渗碳工件可以采取直接淬火、预冷淬火或二次淬火。二次淬火加热应采取保护气氛，碳势选择与渗碳件表面碳含量相当的碳势。保护气氛淬火加热的碳势选择与工件相当或略高的碳势。

7.3.5.2 淬火转移时，加热炉应通入甲醇、氮气或氩气保护，并持续加热，使工件在转移过程中的温度符合工艺要求。

7.3.5.3 根据工件性能、畸变等要求，合理选择淬火介质，可以选择水、盐水、聚合物水溶液、油、盐浴、缓冷、气冷等。

7.3.6 回火

7.3.6.1 淬火后应及时回火。

7.3.6.2 回火操作应严格按回火工艺规范执行。

8 工件质量控制与检验

8.1 质量控制

热处理工件的质量控制应符合JB/T 10175的规定。

8.2 质量检验

8.2.1 外观

工件表面应无裂纹、伤痕及锈斑，表面质量应满足产品和后续工序的要求。

8.2.2 硬度

表面硬度和心部硬度均应符合图样或技术条件的要求，其偏差值应符合JB/T 3999、GB/T 18177、GB/T 16924、GB/T 16923的规定。

硬度的测量应符合GB/T 230.1、GB/T 231.1、GB/T 4340.1、GB/T 4341、JB/T 6050的规定。

8.2.3 有效硬化层深度

有效硬化层深度应符合图样或技术条件的要求，其偏差值应符合JB/T 3999、GB/T 18177的规定。有效硬化层深度的测定方法应符合GB/T 9450和GB/T 9451的规定。

8.2.4 金相组织

晶粒度的测定应符合GB/T 6394的规定，表面脱碳层深度的测定应符合GB/T 224的规定，渗碳淬火回火金相组织的检验应符合GB/T 25744的规定，薄层渗碳金相组织的检测应符合JB/T 7710的规定，其他金相组织的检验按有关标准规定进行。

8.2.5 畸变

畸变应符合图样或技术条件要求。

8.2.6 其他

根据产品要求，进行拉伸、弯曲、冲击、扭转、耐蚀性等项目的检测，检测方法按有关标准规定执行。

9 生产过程安全、卫生和环境保护要求

9.1 生产线的生产装置，安全、卫生防护技术措施，安全、卫生管理措施等应符合GB 15735、GB 5959.1、GB 5959.4和JB 8434的规定。

9.2 整条生产线运行中的所有相关动作都应设置电气安全联锁装置和相关程序互锁。特别是炉内气氛搅拌和加热互锁，淬火槽循环搅拌和工件淬火互锁，工件动作和炉塞、淬火槽盖、升降机动作互锁等。

9.3 可控气氛底装料立式多用炉生产线加热炉和回火炉应设置快速充氮装置。

9.4 炉膛温度低于750℃时不得向炉内通入可燃气体，温度控制和流量计控制程序联锁。

9.5 在结冰天气或长时间停炉时，应注意排放管路中的残水，以防止冻坏部件及管道。

9.6 在所有机械传动裸露部分和电器接头裸露部分都应安装防护罩，并设通风孔。

9.7 当设备发生故障或工艺参数异常时，应能发出声光报警信号。可采用故障自诊系统和远程监控系统，及时排除故障和调整工艺参数。

9.8 当生产场所发生停电、停气、停水等突发情况时，设备本身应有相应的安全措施，以保护人员、设备及工件等的安全。操作人员上岗前应对其进行必要的安全培训，需持证上岗。

9.9 在所有可能造成人员伤害的地方设置警告牌。

9.10 化学危险品采用专用仓库储存，化学危险品专用仓库应设置明显的标志并制定防护措施，设备和安全设施应当定期检查。

9.11 生产场所的噪声应符合GB 15735的规定，一般不超过80dB。

9.12 生产线热处理生产中产生的废水、废液、废气、废渣等应采取措施进行收集和处理，不得对环境造成不良影响。

9.13 加热炉产生的废气及淬火槽的油烟应经点燃或适当处理后再排放。

9.14 油污清洗机必须设有油水分离装置，以保证清洗油污的分离和回收。盐清洗机应设有盐回收处理装置，以保证清洗废盐液全部处理回收再利用。

9.15 整条生产线所有管路均不得有泄漏现象。

9.16 生产线应采用节能、环保的隔热材料。

10 节能要求

10.1 生产线热处理生产按GB/Z 18718节能措施的规定执行。

10.2 生产线热处理生产的电耗应符合GB/T 17358和GB/T 15318的规定。