控制氣氛電阻爐(controlled atmosphere resistance furnace)是指人工控制爐內氣體環境的電阻爐，又稱可控氣氛電阻爐。爐內的氣體環境叫氣氛。氣氛主要分自然氣氛和控制氣氛兩類。自然氣氛是指爐子工作過程中自然形成的氣氛，主要由空氣和爐料處理過程中產生的氣體形成。金屬在自然氣氛中加熱，其表面會氧化，鋼還會脫碳。控制氣氛是由人工從爐外送進某種特定成分的氣體或其他物質形成的，在控制氣氛中加熱，其表面不但不會脫碳，面且根據需要還能滲磷、滲氮或同時滲入碳和氮（碳氮共滲）等，從而可提高零件的硬度、耐磨性、耐蝕性和疲勞強度，因此控制氣氛現已得到廣泛採用。
基本介紹
- 中文名：控制氣氛電阻爐
- 外文名：controlled atmosphere resistance furnace
- 學科：電力工程
- 領域：能源
- 範圍：電力系統
- 別名：可控氣氛電阻爐
簡介,控制氣氛,爐體結構和設備配套,歷史和發展,
簡介
控制氣氛電阻爐(controlled atmosphere resistance furnace)是指人工控制爐內氣體環境的電阻爐，又稱可控氣氛電阻爐。
爐內的氣體環境叫氣氛。氣氛主要分自然氣氛和控制氣氛兩類。自然氣氛是指爐子工作過程中自然形成的氣氛，主要由空氣和爐料處理過程中產生的氣體形成。金屬在自然氣氛中加熱，其表面會氧化，鋼還會脫碳。控制氣氛是由人工從爐外送進某種特定成分的氣體或其他物質形成的，在控制氣氛中加熱，其表面不但不會脫碳，面且根據需要還能滲磷、滲氮或同時滲入碳和氮(碳氮共滲)等，從而可提高零件的硬度、耐磨性、耐蝕性和疲勞強度，因此控制氣氛現已得到廣泛採用。
控制氣氛
控制氣氛的種類很多。形成控制氣氛的方法主要有：
①利用氫、氮、氨或氨等的高壓瓶裝氣體。
②用氨分解裝置分解氨，利用其生成的氫氮混合氣體，或再經燃燒處理後所得的氣體(主要是氮)。
③利用適量空氣與碳氫化合物(天然氣、丙烷、丁烷)或煤氣等混合，在一定條件下反應生成的氣體(其中空氣比例小，反應中須從外部吸收熱量的叫吸熱式氣體，空氣比例大，反應中釋放熱量的叫放熱式氣體)。
④利用直接向爐內送入其他物質(天然氣、丙烷、甲醇、乙醇、丙酮、異丙醇、醋酸乙酷、尿素或煤油等)使之受熱分解而形成的氣體。以上這些方法常混合使用，以得到所需成分的氣氛。如吸熱式氣體用於“滲碳時常添加富化氣—丙烷。使用工業氮時(瓶裝氮、用制氮機或分子篩直接從空氣中製取的氮等)，常同時向爐內滴注有機液體，形成所謂氮基氣氛，等等。
主要用來保護金屬免受氧化或脫碳的控制氣氛，如氫、氫、氨分解氣氛、放熱式氣氛等叫保護氣氛。能對鋼件表面進行化學熱處理—滲碳、滲氮等的氣氛分別叫做滲碳氣氛、滲氮氣氛等。
爐體結構和設備配套
幾乎各種類型的電阻爐都可以做成控制氣氛電阻爐，常用的爐型是箱式、井式、罩式、滾桶式、傳送帶式、推送式、振底式、滾筒式等。爐體結構可分有罐和無罐兩類。有罐式爐具有耐熱鋼爐罐。控制氣氛只在爐罐內部，不接觸電熱元件和爐襯。這類爐子的優點是電熱元件和爐襯的結構和所用的材料與普通電阻爐一樣，爐氣的消耗量較少。也較易一控制，但需耗用耐熱鋼爐罐，爐子也不能做得太大或太長。另一類，護內沒有爐罐。控制氣氛直接與電熱元件和爐襯等接觸忘井式爐、罩式爐、滾桶式爐等多採用有罐結構，箱式爐、推送式爐等則用無罐結構。
與普通電阻爐比，控制氣氛電阻護結構上的特點是：
①氣密性好，可以減少爐氣損失和避免護氣污染環境。
②爐內配置風扇，以保證護氣均勻。
③凡處於控制氣氛中的構件，在材料選擇上應考慮氣氛的影響，如各種電熱合金在控制氣氛中的最高使用溫度，通常比在空氣中使用時要低，與滲碳氣氛接觸的耐火磚，其氧化鐵含量要低於1%等。
④對無罐滲碳爐，為防止碳黑析出使電熱元件短路，常採用寬頻波形電熱元件，並用低電壓（10~15V)供電;或採用電輻射管，使與電源連線的電熱合金不與爐氣接觸。
⑤對爐氣可燃或有害（主要是CO）的爐子要採取相應的防爆安全措施等等。
在設備配套上，控制氣氛電阻爐要配備氣源裝置，以便在爐內形成所需成分的控制氣氛。氣源裝置有:吸熱式氣體發生裝置，放熱式氣體發生裝置，氨分解裝置，瓶裝氣供應裝置(常包括氣體乾燥器)，有機液體滴注裝置等。對採用滲碳(或滲氮)氣氛的爐子必要時配備有碳勢(或氮勢)控制裝置。控制氣氛電阻爐還常與其他設備配套組成熱處理生產線，以提高生產率。井式氣體滲碳爐、箱式氣體滲碳爐的一種爐體結構和由推送式氣體滲碳爐為主組成的一條汽車齒輪氣體滲碳生產線及成套機組。
歷史和發展
控制氣氛早在19世紀中葉就已得到套用。1850年英國出現氣體保護無氧化加熱技術。1880年提出氫氣保護的鋼材裝箱退火法。1925年英國人H. H.萊克(H. H. Lake)獲得木炭氣體發生裝置的專利。1925年美國在滾桶式電阻爐中進行氣體滲碳，在升降式電阻爐中實現銅的蒸汽保護光亮退火。30年代已有連續式無罐氣體滲碳爐和碳勢露點控制儀。到60年代，隨著箱式氣體滲碳爐、二氧化碳紅外分析儀和滴注式氣體滲碳爐等的相繼問世，控制氣氛電阻爐得到迅速發展，已成為機械零件熱處理的最主要爐種。中國從50年代開始製造控制氣氛電阻爐。開始是一些簡易的碳勢不能控制的井式氣體滲碳爐和一些保護氣氛爐。60年代製成吸熱式氣體和氛分解氣體發生裝置，並研製箱式氣體滲碳爐。1970年前後製成以推送式電阻爐為主的氣體滲碳生產線並掌握碳勢自動控制技術。80年代中又製成滲氮爐和氮勢控制儀等。
