真空退火

真空退火，是指使零件在退火的同时表面具有一定的光亮度。除了钢、铜及其合金外，还可用于处理一些与气体亲和力较强的金属，如钛、钼、铌、锆等。

中文名称

真空退火

英文名称

vacuum annealing

定　　义

在低于一个大气压的环境中进行退火的工艺。

应用学科

机械工程（一级学科），机械工程(2)_热处理（二级学科），整体热处理（三级学科）

真空退火炉卧式真空退火炉

用途：本系列卧式真空退火炉主要应用于特种材料、不锈钢、硒钢片铁芯、贵金属零件、银铜复合铆钉及片件的真空退火处理。

设备特点：

1. 本设备专用于小零件等在真空状态下的退火；

2. 炉罐密封性好，有效的避免了工件在退火处理中的表面氧化、生锈，提高了处理质量；

3. 保温炉体可向后移动，退火完成后，在保持真空状态下提高冷却速度 。

真空退火炉井式真空退火炉

用途：井式真空退火炉系列产品采用预抽真空气体保护方式工作，操作时先将炉内抽至一定真空度后炉内充入高纯氮或氨分解气体进行保护加热，从而达到少无氧化加热、无脱碳光亮的目的。由于搅拌风机的使用，该炉具有较高的炉温均匀性。设备主要应用于机械零件、硅钢片、铜材、紫铜、线材等的无氧化光亮退火。

设备特点：

1、加热元件均布炉膛内，分布合理

2、炉盖可设有热风循环装置，可使炉罐内的气体及温度均匀；

3、可配真空泵抽气，增加换气速度，气体更纯净；

4、有保护气体，经退火后产品无氧化，消除加工应力，提高铁心磁性能，降低铁损；

5、炉温控制采用PID自动调功平滑控温。

合金材料真空退火。

真空退火炉设备概述

全纤维双炉台罩式电阻炉,系周期作业式炉,专供钛管、钛合金管等真空保护气氛退火热处理加热。

该炉与PID智能温度程序控制系统配套使用，可自动指示、控制和记录该炉炉温工作情况

真空退火炉设备特点

2.1、本设备为两个固定式炉台和14米一端固定的炉体及一个可移动加热罩结构，固定炉台承载真空马弗罐，工件在真空马弗罐内加热，该炉炉温均匀性较高（≤±10℃）；

2.2、全纤维节能炉衬，同比复合砖混炉衬可节能30%以上。2.3、移动炉罩设有一端和真空马弗罐密封固定炉门【同时配有两炉罩共用一个活动炉门】，固定炉体设有一端和真空马弗罐密封固定炉门，另一端为开敞式，并设有密封装置，使得和移动炉罩拼合时与炉口密封贴实可靠自然密封。

2.4、炉台与炉罩间采用侧刀式软密封，炉台侧刀在炉罩进入炉内时均插在炉罩纤维内，使得炉膛与炉外密封绝热，密封简洁可靠。

2.5、马弗罐承重底座上设置辊道槽，槽内放置承重辊，马弗罐热胀冷缩时可以自由进退。

2.6、 在炉台端部设有强冷风机及管道，可根据需要加快马弗罐加热工艺结束后的冷却速度，提高该炉的利用率。

2.7、高精度智能温度程序控制系统，采用日本富士高精度PID智能程序控温仪表, 升温、保温程序可自行设定，可自动程序控制每区炉温工作情况；温度记录采用中长图有纸记录仪，可同步记录该炉每区炉温工作情况，该型式具有直观、方便和先进性；

2.8、炉底与炉顶均对应设置测温控温点，把炉膛温度均衡性控制在允许范围内，减少马弗罐加热及冷却过程中的变形量，延长马弗罐使用寿命，方便操作。

2.9、本设备自动化程度高、工作运行安全可靠、寿命长、操作维修方便；

真空退火炉该设备制造、验收符合以下标准和规定

4.1、JB2251《电阻炉基本技术条件》

4.2、GB1006《热电设备基本技术条件》

4.3、JB/T7629-94《耐火纤维炉衬的设计合安全规范》

4.4、GB9452-2003《热处理炉有效加热区测定方法》

4.5、SJ31426-1994《台车式热处理炉完好要求和检查评定方法》

真空退火炉技术参数

3.1、炉膛工作区尺寸（室一）： 7000×900×830mm

炉膛工作区尺寸（室二）： 14000×900×830mm

3.2、炉膛额定温度：　 950℃

3.3、炉温均匀度： ≤±10℃

3.4、控温精度: ±1℃

3.5、加热功率 : 280Kw/520Kw（0～120%无级可调）

3.6、额定电压： AC380V 50Hz 3N

3.7、控温区数： 520/6区;280/3区

3.8、空炉升温时间： ≤2.5h（炉膛升温和降温可调控）

3.9、满载升温速度： 程序设定无级可控

3.10、炉体表面温升: ≤40℃

真空退火炉主要结构形式

该炉主要由炉罩、炉罩驱动机构、节能型全纤维耐火炉衬、高温高辐射电热元件、软密封锁紧机构、炉台、炉台导电电极箱、智能PID温度程序控制系统等主要部分组成。

5.1．炉罩壳体：

主要采用优质国标型钢骨架及钢板焊接而成，保证了炉子的密封性能及足够的刚强度，且所有焊缝均匀平滑，无气孔、夹杂、未熔合等缺陷，炉壳外观平直、美观。炉壳外电热元件引出棒集中分布，并外设防护罩。

5.2．炉罩驱动机构：

炉罩驱动采用自行走方式，由电机减速机传动（8m/min）；

车轮共5排，3排主动轮2排从动轮，车轮材质ZG55,车轴材质45#锻制并调质；

装配轴承采用大载荷双滚柱轴承，钢制轴承座；

5.3．节能型全纤维耐火炉衬：

炉衬侧墙部分全部采用优质硅酸铝针刺耐火纤维折叠模块（耐火度大于1050℃）锚固而成。该结构型式炉衬是在目前大中型节能炉窑中应用最为广泛的一种，它将高温陶瓷耐火纤维折叠成风琴状，同时预埋金属锚固件，并给予一定压缩量制成纤维模块，安装成型后,模块间相互挤压形成一个无缝隙的整体隔热炉衬。

该型式炉衬由于采用具有优良隔热保温性能的全纤维材料结构，因此具有优良的节电性能，结构上热震稳定性好,耐急冷急热。

该结构型式炉衬低密度（240Kg/m3）低热容量，相对轻质隔热耐火砖炉衬轻75℅以上，热容仅为轻质隔热耐火砖炉衬的1/9，大大减少了该炉衬蓄热量，意味着炉衬吸收热量少，同功率炉升温快,节能显著等优点，炉体外表温升≤40℃。该结构型式炉衬低导热率，在600℃是导热系数≤0.25W/m.k, 仅为轻质隔热耐火砖炉衬的1/8。

整台炉子的砌筑严格按照国家筑炉标准执行，并优于国家标准。

5.4．高温高辐射率电热元件：

5.4.1、采用高温高辐射率电热合金扁带（材质：0Cr25Al5），低表面负荷 (≤1.6w/cm2)长寿命设计。

5.4.2、将电阻带往复绕制，利用专用高温白刚玉瓷螺钉锚固悬挂于炉膛内表面，合理布置在炉膛的四周及炉底。

5.4.3、电热元件分布,按炉膛前中后共分6个控温区分布在炉膛内，并局部集中引出，外设防护罩。

5.4.4、该电加热元件具有良好的抗氧化性能、耐高温、高表面负载，配以合理的元件结构参数设计。该电热元件安装方式牢固,耐用可靠,维护方便,电热元件维修时，均可直接在看得见摸得到的位置进行整形、焊接、更换。

5.5．炉门：

炉门主要由优质型钢钢板焊接而成，炉门内装有高温硅酸铝针刺纤维折叠模块，炉门密封良好，确保炉子在生产过程中始终处于密闭状态，杜绝高温炉气的外逸，保证了炉温均匀性并增强节能效果。

5.6.两高强度炉台：

5.6.1、炉台车架横梁及纵梁均采用优质型钢和厚钢板侧护板组合焊接而成，车体膨胀伸缩缝设计合理，使车体在使用中具有极小的热形变，能更好的满足长工件的热处理加热。

5.6.2、炉台表面采用优质高温重质耐火砖砌筑，高温强度高，承载量大，车底采用高强度轻质保温砖砌筑，确保炉底外温度工作时不超过50℃。

5.6.3、炉台和移动炉体进出都设有双保险限位机构和与炉门的连锁机构，确保安全操作。移动炉体进出灵活，定位准确，检查检修方便。

5.6.4、炉台上设置马弗罐承重底座，底座上设有辊道槽，槽内放置承重辊，马弗罐热胀冷缩时可以自由进退。

5.6.5、在炉台端部设有强冷风机及管道，可根据需要加快马弗罐加热工艺结束后的冷却速度，提高该炉的利用率。

5.7.炉台导电电极箱：

炉台上的加热元件的加热电源是由门口部的电极箱供给的，电极箱由定插和动插刀等组成，插刀和插头均采用铜材，插头安装板材质为聚二苯醚层压玻璃布板，安装连接简单可靠；保证了炉罩供电方式接触的准确性和可靠性。

5.8．炉台侧刀式软密封：

炉台与炉体间采用耐热钢侧刀式软密封，炉台侧刀在炉罩进入炉台时均插在炉体纤维内，使得炉膛与炉外密封绝热，该型式密封简洁可靠，密封效果好。

5.9. PID智能温度程序控制系统：

5.9.1、本控制系统是为该炉配套设计，控制柜为连立一体式，前、后开门，前面配线正面下部设有防尘通风窗，顶部设有防尘排气装置。

5.9.2、主要功能：

控制部分的主回路和控制回路分开，均配有空气开关和断路器作为操作单元，既有利于调试及维修又能对系统的短路和过载进行可靠的保护。整个控制系统具有升温设定、锁定、故障报警、温度记录等功能。

温度控制采用引进智能型专家PID自整定程序控制调节方式，可控制固态可控集成调功模块的连续输出，将炉温控制在理想状态，控制精度高(±1℃)，炉温均匀性好。同时在一定范围内可手动设定功率大小，协调各区间功率比例，扩展该炉使用功能，减小热惯性。该多区段炉可以通过此功能调节，能实现各区间接近同步升温保温降温，最大限度的满足产品在炉内的热处理工艺的温度均衡性，减少了热不均形变。

控制系统具有热处理过程的温度显示和温度曲线记录功能。六点温度记录仪可同步记录该炉温工作情况。该炉按炉膛前后共分6个控温区分布在炉膛内，合理设置测温点位置，可避免真空罐因受热不均匀而产生大幅度变形。控制系统各区均具有超温断偶声光报警、自动切断加热电源等安全自动保护功能。

每台控制柜上均设有电压指示表和三相电流指示表。

5.9.3、系统主要配置：

组合柜体 (2台) （定制）

PID智能温度程序控制仪 (6只)

功率智能控制器 (6只)

可控硅调功模块(400A):（6套）

高温热电偶(K分度芯) （6支）

六点温度记录仪 （1台）

其它仪表电器电路 ： (国产名优)

5.9.10、安全保证系统：

为保证设备的安全使用，控制系统具有各种联锁保护功能和声、光报警装置。

报警功能：当炉温偏差超过设定值时发出报警，同时停止加热，防止过热损害炉体及加热元件。可控硅调功模块上设有温度监测点，具有超温、过流保护、故障报警等以保证设备及操作人员人身安全。

真空退火炉设备安全措施

所有的带电接头均设有安全防护罩，并设有安全警示标记。

真空退火炉节能措施

炉衬为节能全纤维结构，模块化装配，炉衬设计较大的厚度（350mm以上），选用高绝热性能材料，是提高设备保温性能和降低热损失的有效措施。本套设备上所选用优质高温耐火纤维针刺毯折叠模块绝热性能优，设计的炉衬厚度大于一般设备的炉衬，性能高于国家标准。

真空退火炉PLC系统控制及电器原理图

1、PLC系统

1.1. 系统采用西门子可编程序控制器(简称PLC)控制真空泵、阀门等，PLC控制重要操作步骤除了在内部进行软件互锁外，在PLC的输出外部还设有硬件的互锁。

1.2.控制系统组成原理图

1.3.系统的硬件设计与实现

选用西门子的S7-200系列（CPU224CN型）PLC作为控制中心。该系列PLC具有数字输入、输出功能，有丰富的功能指令，14个24VDC输入，10个继电器输出端子EM223模块：扩展数字量模块，8个24VDC输入端子，8个输出端子，总共22个输入端子，18个输出端子，能满足整个系统的控制要求。

西门子的S7-200系列PLC采用STEP7 4.0编程语言在PC机上编程，最后下载固化到CPU中。确保了程序的易操作和可靠性。

流程图如图1所示：

三、真空系统：

本炉配备两套真空系统，每套真空系统由：一台 H150 滑阀泵，一台ZJB1200罗茨泵，一台KT800扩散泵，一台2X-70旋片泵，冷却泵及气动高真空挡板阀门等组成，如下图2所示。