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一、热处理炉基本介绍

热处理炉，作为金属工件进行各种金属热处理的工业炉的统称，其温度通常较加热炉为低。这类炉子能够采用各种加热炉的炉型，但对炉温和炉内气氛的控制要求更加严格。热处理炉广泛采用气体燃料加热，以确保准确控制炉温。在现代热处理领域，尤其是化学热处理，工艺变得日益复杂，热处理炉的形式也多种多样。针对连续的热处理流程，需配备合适的连续热处理炉；而针对周期工作的热处理工艺，则需采用强制循环的控制气氛，并使炉子的操作实现机械化和自动化。冶金厂通常会采用以下几种热处理炉：

1.常规热处理炉：这类炉子适用于各种基本的热处理过程，如退火、正火、淬火、回火等，能够满足不同金属材料的处理需求。

2.化学热处理炉：这类炉子主要应用于表面处理，如渗碳、渗氮、氧化等，通过改变材料表面的化学成分和组织结构，以提高材料的性能。

3.高温热处理炉：针对要求极高温度的热处理过程，如高温退火、时效处理等，这类炉子需具备高耐热性能和稳定的工作环境。

4.快速热处理炉：适用于对处理速度有特殊要求的热处理工艺，如快速淬火、快速回火等，能够有效缩短生产周期，提高生产效率。

5.真空热处理炉：在真空环境下进行热处理，可以有效减少工件氧化和碳化，适用于对表面质量要求极高的材料处理，如精密模具、高档工具等。

热处理炉的形式多样，适应了不同热处理工艺的需求，从简单的常规热处理炉到复杂的化学热处理炉，再到满足特定要求的高温、快速、真空热处理炉，每一种炉型都为金属材料的性能优化提供了有力的支持。随着技术的不断进步，热处理炉将继续发展，以满足更广泛和更复杂的应用需求。

热处理炉是对金属工件进行各种金属热处理的工业炉的统称。

二、热处理设备有哪些

热处理设备种类多样，常见的有以下几类。

1.加热设备：主要包括各种工业炉，如箱式炉，可用于多种工件的加热处理，能满足不同工艺对温度、气氛的要求；井式炉，适用于长轴类零件等的加热，其结构有利于减少工件加热时的变形。

2.冷却设备：例如淬火冷却槽，配备不同的冷却介质，像水、油等，能实现不同的冷却速度，以满足不同材料和工艺的淬火需求；还有冷却塔，可对一些需要快速冷却的工件进行有效降温。

《中国大百科全书（第2版）》读书笔记14889-工业炉

工业炉industrialfurnace

工业生产中，利用料燃烧所产生的、或电能转化的热量，对物料或工件进行加热的热工装置。在冶金和机械工业中，一般用来完成各种材料或工件的熔炼、加热、热处理等热加工工艺的热工装置称为炉，而用于硅酸盐工业的称为窑。这二者统称为工业炉。

1.简史

工业炉的创造和发展对人类早期进步与文明起着十分重要的作用。

中国在商代出现了较为完善的炼铜炉，炉温达到1200℃，炉子内径达0.8米。在春秋战国时期，在熔铜炉的基础上进一步掌握了提高炉温的技术，从而生产出了铸铁。

1794年世界上出现了熔炼铸铁的直筒形冲天炉。1864年法国人P.-é.马丁运用英国人K.W.西门子的蓄热式炉原理，建造了用气体燃料加热的第一台炼钢平炉。他利用蓄热室对空气和煤气进行高温预热，从而保证了炼钢所需的1660℃以上的温度。

1900年前后，电能供应逐渐充足，开始使用各种电阻炉、电弧炉和有芯感应炉。20世纪50年代，无芯感应炉得到迅速发展。后来又出现了电子束炉、等离子炉等，可进行高熔点材料的熔炼和表面处理。

用于锻造加热的炉子最早是手锻炉，其工作空间是一个凹形槽，槽内填入煤炭，由槽下鼓入空气燃烧，工件埋在煤炭里加热。这种炉子的热效率很低，加热质量也不好，且只能加热小型工件，以后发展为用耐火砖砌成的半封闭或全封闭炉膛的室式炉，用煤、煤气或油作为燃料，也可用电作热源。

为便于加热人型工件，又出现了适于加热钢锭和大钢坯的台车式炉，为了加热长形杆件还出现了井式炉。

20世纪20年代后又出现了能够提高炉子生产率和改善劳动条件的各种机械化、自动化的炉型。

工业炉的燃料也随着资源的开发和燃料转换技术的进步，而由采用块煤、焦炭、煤粉等固体燃料逐步改用发生炉煤气、城市煤气、天然气、柴油、燃料油等气体和液体燃料，并且研制出了与所用燃料相适应的名种燃烧装置。

2.分类

工业炉按不同方式可分为以下种类。

2.1.按供热方式

分为两类：①燃料炉。由燃料燃烧加热，一般为煤炉、油炉、煤气炉等。燃料来源广，价格低，便于因地制宜，生产费用低，但难以精确控制，热效率低，对环境有污染。②电炉。电能加热，一般有电阻炉、电弧炉、感应炉、电子束炉、等离子炉等。电炉炉温均匀，便于自动制，加热质量较好。

2.2.按热工制度

分为两类：①周期式炉。炉子间断性工作，每个加热周期内炉温是变化的，如室式炉、台车式炉、井式炉、罩式炉等。②连续式炉。炉子连续工作，炉膛内分温度区段。加热过程中每区段的温度按工艺要求设定。工件由低温的预热区逐步进入高温加热区，如连续式加热炉和热处理炉、环形炉、步进式炉、振底式炉等。

2.3.按工艺用途

分为：①干燥炉。加热去除固体物质中的湿气。②烘干炉。加热去掉溶液中的水分。③加热炉。将材料加热，但不改变其状态。④热处理炉。加热以改善机械性能。⑤焙烧炉。加热改变矿物原料的结构和成分，便于后续加工。⑥熔炼炉。熔炼钢和有色金属合金，熔化黑色和有色金属，熔化玻璃等。⑦裂解和蒸馏炉。石油化工中石油裂解和燃料干馏等。

3.热工性能

炉子的生产率为单位时间、单位炉底面积的加热能力。炉子的结构形式要求：升温快，单位面积产量高；炉温、气氛容易控制，产品质量好；燃料或电能的单位消耗量低。

炉子的热效率为加热时工件或物料吸收的热量与入炉内的热量之比。连续式炉比周期式炉的热效率高。提高热效率的措施是：充分提高燃烧效率，强化传热；尽量连续生产和满载工作；设置预热器，回收烟气余热；采用比热和热导率低的耐火材料，减少蓄热和散热损失。

产品加热质量是指加热均匀、快速、无氧化以及防止脱碳、过热、过烧、变形、开裂等缺陷的能力。它决定于加热度和速度、炉内气氛的控制。故除了工艺要求和炉型结构之外，必须对燃料和空气的流量和压力、或电功率的可变参量等，实现可靠调节，以保证加热温度的稳定和按规定的速度升温，并防止金属表面被氧化和脱碳。

4.常用工业炉

工业炉是冶金厂和机械厂的基本装备，主要类型有：

4.1.加热炉

主要用来加热金属，以降低变形抗力，提高塑性，便于塑性加工。常用炉型有：①室式炉。炉结构简单，炉底固定，通用性强。②台车式炉。即装有台车炉底的大型室式炉，加热效率差，密封性差，热损失大。③推杆式炉。推料机将钢坯件从进料端推入炉内，钢坯件在导轨上加热，并依次从出料端推出。

4.2.热处理炉

用来对金属进行热处理。改善其组织，以提高力学性能。电炉因为工艺适应性好，炉温易调节，操作方便，是主要的热处理炉种。

常用的有：

①电阻炉。多为箱式或开式炉，适于中、小型零件的普通热处理或长轴件的化学热处理。

②可控气氛炉。为密封箱式炉，可进行保护加热、气体渗碳、碳氮共渗等处理。适用于小批量周期作业。

③真空热处理炉。加热室密封并抽真空，用辐射屏隔热，采用电热元件辐射加热工件。工件在真空中加热后，进行气冷、水冷或油冷，用于钛、锆合金、合金工具钢、结构钢等精密零件和工具、模具的热处理和真空渗碳等。

④等离子热处理炉。多为罩式炉，加热室抽真空，供直流高压电，炉内气氛辉光放电形成等离子休，轰击工件表面。可用于离子渗氮、离子渗碳、离子氮碳共渗、渗金属等。

⑤盐浴炉，为坩埚式炉，根据工作温度的高低，分别选用氯化盐、氰化盐或硝酸盐作加热介质，置于坩埚中。内热时，直接在坩埚内用低碳钢电极通电加热，使盐熔化，或用管状电阻加热器加热；外热时，使用耐热钢坩埚，在坩埚外用电热元件或燃料加热。由于熔盐加热速度快且均匀，并有保护作用，工件的加热质量好、无氧化和脱碳，变形也小。所以盐浴炉常用于工具、量具和重要零件的加热、等温淬火、分级淬火、回火，以及化学热处理等。但只适用于小件，蒸气对人体有害，对环境也有污染。

4.3.熔炼炉

用于冶炼或熔化钢铁或有色金属、进行铸造生产。熔炼的方法和设备随材料不同有很多种类。

较常见的设备是两种。

①冲天炉。又称化铁炉，是一种熔炼铸铁的圆筒形炉，由炉体、风箱、烟道和盛铁水的前炉等组成。炉体内砌耐火砖层。炉内下部的底焦炭层强烈烧时，使其上面的铁料层和熔剂层熔化为铁水，经炉气、铁水、炉渣、焦炭之间相互作用，最后形成的过热铁水汇流到前炉中。这种设备结构简单，操作方便，能连续生产，成本较低，但炉温提升和铁水成分的调整较困难，金元素的烧损较大。

②感应电炉。主要由炉体、感应器、电容、电源和控制系统组成。通过电磁感应使金属内部产生涡流而发热熔化，并有强烈的搅拌作用，使液态金属的成分和温度较好地均匀化。加热温度可达1650℃。按电源频率，感应电炉分工频、中频和高频三种。工频电炉又有无芯和有芯两类。感应电炉能在大气、真空、氩气、氦气中熔炼，应选用较好的原料，主要用于熔炼特殊钢、特种合金和有色金属，也用于铸造生产中的合金熔化。

摘自：《中国大百科全书（第2版）》第7册，中国大百科全书出版社，2009年

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