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標題: 可控氣氛大型井式滲碳爐---討論 [打印本頁]

作者: 金陽 時間: 2009-7-11 23:23
標題: 可控氣氛大型井式滲碳爐---討論
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《可控氣氛大型井式滲碳爐討論》隨著“風電行業”和“風電變速箱”的火熱，“可控氣氛大型井式滲碳爐”也越來越吸引大家眼球了，壇子里越來越多的朋友討論“可控氣氛大型井式滲碳爐”的問題，諸如“有馬弗”、“無馬弗”的優缺點，給廠家打分等等
我最早接觸“可控氣氛大型井式滲碳爐”是在93年左右，當時工廠要求引進一臺2000X5000的井式滲碳爐，作為技術員，開始了我的調研之路，通過查資料知道國內具有先進“井式滲碳爐”的工廠有：太原重型機械廠一臺“奧地利愛協林”的井式滲碳爐，洛陽礦山機械廠一臺奧地利愛協林的井式滲碳爐，一臺控制系統引進設備主體自制的井式滲碳爐，沈陽礦山機械廠一臺“德固薩”井式滲碳爐，南高齒一臺“德固薩”井式滲碳爐，戚墅堰一臺美國索菲斯“井式滲碳爐”。當時我們去了洛礦、沈礦和太重。由于但是89年中美關系僵持，所以美國索菲斯不在考慮之中。定位在“愛協林”或“德固薩”之間。當時的調研，設備并沒有給我留下多么深刻的印象，倒是當時有兩位高工給我留下一生都不能磨滅的記憶。
一位是洛礦的孫高工，給我的印象是“全才多能”，洛陽引進設備他是以翻譯的名額出國的，回國后也是以翻譯的身份參與安裝調試的，但當時只有他真正掌握了那臺爐子
，當時和他探討技術問題，發現無論是熱處理工藝方面，還是設備控制方面，包括設備結構方面那都是十分在行，在每一方面都是絕對專家啊級人物。只說他的兩個事例：
1、在當時絕大多數滲碳爐還數煤油滴數的時候，他自己將只用氧探頭控制碳勢的進口爐子改為氧探頭加CO雙元控制。2、自己主持改造制作了一臺2000X7000的滲碳爐體，只進口了控制系統，獲得成功。

另一位是太重的李高工，當時已是滿頭白發，給我的印象是“誨人不倦”，李高工對我們這些外單位的技術人員，知無不談，毫無保留，對設備的使用經驗，深層滲碳的工
藝要點，外國人談判時注意的技術要點，包括將來使用設備時可能存在的安全注意事項，不但是我們提出的問題都解答，只要是他認為我們在引進過程中我們應注意的內容
都毫不保留的再三囑咐。

十幾年過去了，兩位前輩不知還記不記得當年有幾個年輕的小伙子向你們請教問題的景象，但是我永遠感謝你們當年的無私的教誨。如果論壇中的朋友見到我這個帖子又有
幸認識這兩位高工的話，請將我真誠的敬意和感謝轉達給他們

作者: 金陽 時間: 2009-7-11 23:25
情不自禁，跑題了，現在說說我們當年的選擇，不出大家意外，是奧地利AICHELIN，索菲斯因政治原因不能選，“德固薩”在當時式微了準備賣掉，當然只能選奧地利AICHELIN了。但當時，我們沒有采取整套設備原裝進口，而是奧地利AICHELIN提供全套圖紙，馬弗、道風筒、導風罩、風機、控制柜、配器架進口，爐殼、爐蓋由國內公司制作，當時制作爐殼的是“唐山四方公司”，那也花了70萬美元。所以“旁觀者”先生說“北京AICHELIN井式爐技術是江西電爐廠的”我不同意，只能說對了一部分，奧地利確實沒有給北京提供井式爐技術，但北京愛協林第一次拿到南高齒井式爐訂單后，是到我當時那個公司COPY的奧地利AICHELIN圖紙，作參考，由原江西電爐廠的工程師改動后設計出的南高齒第一臺北京愛協林國內井式滲碳爐。
講一下，當時“愛協林”和“德固薩”井式爐的特點，兩家基本結構一樣，就一起講吧。

1、無底馬弗，油密封，馬弗與導風筒隔一段扎出兩道波紋。
2、導風筒掛在馬弗上。
3、爐蓋下沉入馬弗內，法蘭水冷密封。風機裝在爐蓋上。
4、加熱采用電阻絲，電阻絲螺旋纏繞在瓷管上，瓷管兩端放在高鋁掛絲磚上。
5、爐襯磚結構或全纖維結構，高鋁掛絲磚由耐熱鋼掛鉤掛在爐體上。
6、配有鼓風機和抽風機，可以向馬弗管與爐襯中間鼓冷風，實現快冷工藝。
7、配有氧探頭及CO分析儀，有碳控儀，沒有PLC。
8、上位機軟件已經能夠模擬滲碳層梯度曲線，可以用層深的百分比（%CD）代替具體段的工藝時間

作者: 金陽 時間: 2009-7-11 23:28
繼續說，十幾年來，井式滲碳爐爐體結構的改進：
講到大型井式滲碳爐（有馬弗）的改進，有兩個研究所不能不提到：一是“西安電爐研究所”、一是“北京機電研究所”。
“西安電爐研究所”主要的改進工作，應該是對加熱系統的改造，改造的原因有二：
1、原來進口爐采用Cr20Ni80電阻絲，螺旋纏繞在瓷管上，瓷管兩端放在高鋁掛絲磚上，成本很高，國內一些廠家價格上不能承受，要求改為鐵鉻鋁材料，而鐵鉻鋁絲較脆，螺旋纏繞，不如設計成電阻帶方便。
2、電阻絲螺旋纏繞在瓷管上的加熱方式，在一些帶快冷功能的井式爐做快冷工藝時，電阻絲會受冷收縮，引起掛絲磚上翹，容易折斷，改為電阻帶這個問題就容易解決了。
北京機電研究所主要也是從加熱角度進行的改進：
西安電爐研究所使用電阻帶加熱，取代原來電阻絲，電阻帶采用陶瓷螺釘旋入纖維爐襯，設備使用時間長了，會有陶瓷螺釘脫落的現象，對此，北京機電研究所提出了更好的解決方案，砌筑纖維塊的同時，每層間隔砌入一層很薄的扇形耐火磚，耐火磚上開小孔，用耐熱鋼掛鉤勾住磚上的小孔，電阻帶掛到耐熱鋼掛鉤上。電阻帶下層仍然用陶瓷螺釘隔離。
當然，其他小的改進應該還有一些，但“西安電爐研究所”和“北京機電研究所”最有價值的改造，可能就是用電阻帶替代原來的螺旋電阻絲了。說道這里，大家可能也知道了，現在的“西安民生”、“蘇州民生”就是從“西安電爐研究所”一脈相承下來的。但“北京機電研究所”當年搞井式滲碳爐設計的兩位，一位現在在天津搞“碳勢控制”和氧探頭，另一位去搞“淬火油”和“冷卻系統”了，基本不再搞井式滲碳爐。這兩位大蝦有時也光顧我們的論壇，如果二位見到這個帖子，小弟在此向二位致意了！

應該講，西安民生是國內做井式滲碳爐很早的廠家，當時的技術起點也很高，到今天，純從技術角度講，在設備結構方面也不算落后，但在論壇里包括我認識的一些使用廠家中口碑并不理想。仔細想來，主要是沒能走出國內廠商低價競爭的怪圈。一方面，因為沒有洋品牌撐腰，國內用戶就會拼命壓你的價格；另一方面，對于出低價的客戶，你有舍不得放棄，只能去迎合。所以問題都不是出在技術上，而是出在用料上。做企業不能虧錢，只有從材料上想辦法。到最后，是“低價”導致“低質”還是“低質”導致“低價”，就成了“先有雞，還是先有蛋”的問題。其實這個問題，值得所有國內做設備的廠家思考。
在這一點上，無錫天龍似乎把握的較好，天龍的歷史我在“點評多用爐”中已經介紹過，不再多說，但有一點說明，天龍現在的那位副總就是我上文提到過的主持南高齒爐子設計的原江西電爐廠的工程師，這樣看來，天龍能在大型井式滲碳爐市場占有較大的份額就不足為奇了。從技術角度講，天龍不能說在井式滲碳爐上有了什么革命性的改進。但是，天龍在市場上基本不迎合客戶的低價位需求，在有些地方售價甚至高出愛協林。堅持這一點在民族品牌中尤為可貴，“懂得舍得，才會擁有，一味迎合，失去所有”。但天龍在細節上做了一些改進，而這些細節上的改進，與其說是天龍的改進，不如說是南高齒的改進。

講到井式滲碳爐，就不能不提到南高齒，因為南高齒擁有幾乎所有國內國外廠家的井式滲碳爐，如“德固薩”、“愛協林”、IVA、天龍、天津某家，還有德國某家（名稱我沒記住），目前擁有的先進井式滲碳爐主爐有70臺左右，并且今后幾年可能還會以幾何級數增長。最可貴的是，南高齒擁有一批使用井式爐、維修井式爐多年的資深技術人員，他們對井式爐見多識廣，經驗豐富。其實，是這些南高齒的人員，把使用多家井式滲碳爐過程中遇到的問題，包括改進方法，告訴天龍，才使天龍獲得今天的榮譽。“使用者是最好的老師”，此言不假！

作者: 金陽 時間: 2009-7-11 23:30
愛協林的改革
直到2006年，北京愛協林對上述結構的井式滲碳爐進行了一次突破性改革，用無底馬弗采用膨脹節密封代替原來的油密封。為什么要改革呢？這要從油密封馬弗存在的一個不可避免的缺點講起：安全隱患，油密封結構具有安全隱患。雖然油密封槽具有冷卻功能、油位報警功能，但是油受熱著火的危險是存在的；另外爐壓異常時，將密封油吹出，爐氣泄露的危險也是存在的。雖然發生幾率不高，但20年來，聽說過的密封油著火，爐氣泄露事故還是發生過幾起。正式基于安全性考慮，北京愛協林于2006年，在天津弗蘭德的無馬弗井式滲碳爐上用膨脹節密封代替原來的油密封。

什么是膨脹節密封密封呢？簡單說就是在馬弗與爐底連接處裝一段可以自由伸縮的套筒（膨脹節），由膨脹節消化馬弗熱脹冷縮引起的伸長和收縮。這種結構可靠嗎？我不能輕易下結論，但至少天津弗蘭德已經使用兩年了還不錯。有人可能要說了，北京愛協林是從國外引進的技術，國外應該是運用多年的成熟技術了，應該沒問題。其實，這樣認為是錯誤的！膨脹節結構的滲碳爐并不是外國人的技術，這是北京愛協林的優秀技術人員的發明。這種技術的提出和設計，都是北京愛協林一位年輕有為的工程師的杰作，并不是老外的發明。我這樣講，并不是說奧地利愛協林沒有研發能力，恰恰相反，奧地利愛協林有強大的研發能力，但是，奧地利是不會把寶貴的精力投入到“井式爐”“多用爐”這些他們認為很成熟由即將被淘汰的爐型上的，他們每天研究的是類似“連續式低壓滲碳高壓氣淬生產線”等爐型。但這同時也說明，中國人也不用“妄自菲薄”，中國工程師發明的膨脹節結構井式爐現在不也被貼上洋標簽。而且，這確實是一項突破性創新。
如果我講到的這位“年輕有為的工程師”能看到這個帖子，相信你會付出“會心一笑”。
今天所講，只能叫“愛協林的改革”，因為愛協林“革命性”的改造還在后面。
為什么要徹底變革-傳統有馬弗井式滲碳爐無法突破的瓶頸
雖然經過20多年來的不斷改進，但是受基本結構的制約，傳統有馬弗井式滲碳爐還是具有許多無法突破的瓶頸，列舉如下：

1、安全性問題：有馬弗結構井式滲碳爐一般采用爐底密封油槽方式密封，這種密封方式具有安全隱患。首先密封油在高溫狀態工作有燃燒的危險，其次爐壓過高時密封油被爐氣吹開有爐氣泄露的危險，而爐氣本身就有可燃性、有毒性、窒息性危險。即使采用強制冷卻、爐壓檢測等措施，但不能從根本上解決此類危險隱患。

2、馬弗壽命問題：大型有馬弗結構井式滲碳爐的馬弗罐壽命都比較短，一般采用310S耐熱鋼制成的馬弗罐，連續使用壽命不超過3年，爐子有效直徑越大，馬弗罐壽命越低。由耐熱鋼做成的馬弗罐造價較高，基本占爐子總造價的20%，所以馬弗罐更換造成的爐子維修成本很高。

3、氧探頭壽命問題：有馬弗結構井式滲碳爐氧探頭必須從爐蓋插入，爐蓋每次開啟氧探頭都要受到快速冷卻，氧探頭使用壽命低，一般壽命1年左右。

4、測溫準確性問題：有馬弗結構井式滲碳爐各加熱分區的測溫熱電偶只能插在馬弗罐以外，而工作溫度要反映罐內溫度，存在一定誤差，智能儀表的罐內罐外聯控技術，也是間接測量。而無馬弗結構滲碳爐，測溫熱電偶直接插在道風筒內部，直接測量工作區域溫度，實際工作溫度與儀表檢測溫度相同。

5、熱量損失問題：有馬弗結構井式滲碳爐的馬弗罐需要從爐底插到油密封中，在高溫工作狀態，熱量會沿金屬馬弗壁向下導熱，存在一定的熱量損失。

6、快冷帶來的問題：由于滲碳工藝的要求，一部分井式滲碳爐要求工件滲碳后，在保護氣氛狀態下快速冷卻到600度以下溫度，有馬弗結構井式滲碳爐采用在爐墻與馬弗之間鼓入冷風的方式，在進行這種快冷工藝時，冷風對距離鼓風口較近的馬弗罐損壞力很強，哪個部位的馬弗罐變形相當嚴重。壓波紋、加厚等措施都無法徹底解決這一問題。經常進行快冷工藝的爐子，馬弗罐壽命壽命更低，達不到3年。
解決之道-無馬弗井式滲碳爐
因為傳統有馬弗井式滲碳爐具有上述幾項無法突破的瓶頸，所以近一兩年，高端井式爐制造廠家，同時開發推廣“無馬弗井式滲碳爐”，包括愛協林、IVA、LOI、索菲斯等等都在加緊開發或推廣這一理念。并有幾臺設備開始在國內裝備，有的已投產。雖然這些廠家的其他設計理念各有不同，但是在“取消馬弗罐”這一思路上，大家的觀點空前一直。我認為，這一理念是正確的，是具有先進性的，“無馬弗井式滲碳爐”是井式滲碳爐的一塊“高地”，代表了大型井式滲碳爐的發展方向，固守“有馬弗井式滲碳爐”不思進取，有被淘汰的可能。回頭再看前面講的問題，在無馬弗結構上都會迎刃而解：

1、安全性問題：取消馬弗罐，同時取消油密封，從根本上杜絕了“密封油著火、可燃氣泄露”等安全隱患。
2、馬弗壽命：取消馬弗罐，不存在馬弗罐壽命問題，降低了維修成本。
3、氧探頭壽命：無馬弗井式滲碳爐，可以從側面橫插氧探頭（類似多用爐），避免極冷極熱，提高氧探頭壽命。
4、測溫準確性：無馬弗井式滲碳爐，直接將熱電偶插入有效區附近，直接測量，不存在“罐內罐外”的溫度差。
5、熱量損失：無馬弗井式滲碳爐向多用爐一樣靠爐體密封，不存在馬弗罐的導熱。
6、快冷問題：因幾家無馬弗井式爐在這一點采用方式不一樣，這里先不談，留到下文一一介紹。

所以，不管是愛協林、IVA、LOI、索菲斯的無馬弗滲碳爐至在前5個問題上都得到徹底解決。
無馬弗井式滲碳爐的真正難點-加熱技術

取消馬弗罐，靠爐壁本身密封，只要導風筒，從結構上很簡單，大家都會設計，可為什么直到最近幾年，大家才不約而同想到“無馬弗結構”呢？幾十年前為什么大家都要設計成“有馬弗結構”呢？其實，這里面的關鍵問題是“加熱技術”，以前，大家是受“加熱技術”的限制，不得已而采用“有馬弗結構”。

傳統的電阻帶或電阻絲加熱，如果不使用“馬弗罐”隔離滲碳氣氛，電阻帶或電阻絲在高溫滲碳氣氛中工作，其自身會被“滲碳”，碳含量的增加，會導致導電系數的改變，電阻值增大，加熱功率會大幅度下降，這是其一；增碳的同時，電阻帶或電阻絲會變得很脆，經常斷裂，而且無法修復，這是其二。正式這兩條原因，讓幾十年前的設計人員，設計出“馬弗”這種東西，隔離電阻絲與滲碳氣氛。

看到這里，有朋友要說了：“無馬弗井式爐，采用向多用爐一樣的輻射管豎插在爐壁周圍，里面放螺旋形或鼠籠形的電阻絲，問題不就解決了嗎？大家還搞這么神秘干什么？”。這里其實沒有這么簡單。第一、相對于多用爐而言，井式爐功率要大的多，因為多用爐一般裝爐量1-2噸，而井式滲碳爐一般在10噸以上。向多用爐一樣放置輻射管加熱元件，電阻絲的表面負荷會大于標準要求，有興趣的同行可以核算一下。第二，多用爐輻射管一般有效加熱長度不超過1.5米，這在多用爐上是足夠了，多用爐一般有效裝料高度不超過1米。但是，大型井式滲碳爐一般都在2米以上，3米，5米都很常見，這么長的輻射管制造起來需要技術，另外使用壽命也很值得懷疑。雖然我見過“康泰爾”樣本上有3米長的輻射管。

所以，照搬多用爐的加熱技術，在大型井式滲碳爐上還是“此路不通”。

所以，IVA、愛協林、LOI、索菲斯等在“無馬弗井式滲碳爐”的加熱技術上都另辟其路，各顯其能。在下文中我會一一介紹。
IVA的加熱技術-“凱爾發”組合式加熱模塊
先說IVA，因為近2-3年來，首先在中國積極推廣“無馬弗井式滲碳爐”的公司是IVA。關于IVA這個公司，我以前在別的帖子了品論過了，在此不想多說，但有兩點希望大家知道：1、IVA在歐洲市場上確實是后起之秀，基本在氣氛爐領域能和愛協林、易普森叫板了。2、在氣氛爐方面，有些獨特的想法和創新，不保守。但是對于傳言中“ IVA與degussa（德固薩）的關系”起碼我是不相信的。第一、從公司傳承上說，正如“西格里”先生所言：“A- Aichelin, L-Leybold, D- Degussa”，也就是在90年代中期，Aichelin,Leybold, Degussa組成ALD-Aichelin集團，90年代末期真空爐業務從集團中剝離，使用ALD商標”，所以說degussa從傳承關系上講，氣氛爐領域技術歸到愛協林，真空爐技術歸到 ALD”；第二、從技術特征上看，作為一名技術人員，我從IVA的爐子上看不到一點degussa爐的影子，要知道有時一名技術人員的嗅覺是很靈敏的。至于說原來degussa的一些人員后來到IVA工作，這些都不能作為技術傳承來認可，行業很窄，人員流動是必然的，你不能因為你的公司里有原來在另一公司工作的人員，就說你的技術是傳承人家公司的，正如“天龍”“建通”不能說傳承愛協林的技術，匯森不能說傳承易普森的技術。說多了，回到技術層面來。

IVA井式滲碳爐我見過，但還未真正見過其“無馬弗井式滲碳爐”，其結構特點也是道聽途說，敘述如下，如有那位知道的更確切，歡迎指正。

IVA無馬弗井式滲碳爐核心技術，是采用了德國“凱爾發”公司組合式加熱模塊，也就是保溫材料和加熱原件組合到一起，加熱材料使用電阻絲，材質類似于FeCrLi，但是據說FeCrLi電阻絲外部涂有一層特殊材料，可以防止（或減輕）滲碳氣氛對電阻絲的影響。爐子使用6個月左右，要在高溫（1100℃）退碳一次。據說使用壽命還可以。因為國內還沒有使用用戶，所以具體使用壽命不好確定。當年大連重工第二次采購井式爐時，IVA中標了，可因為IVA內部矛盾最后未簽合同，所以大家還沒能在國內有使用這一技術的爐子，實在可惜。南高齒有2臺IVA井式爐，但采用的是傳統有馬弗罐設計，因為南高齒堅決反對“高溫退碳”。

現在，據說IVA和匯森在中國聯盟，可能在不久的將來，大家會看到“匯森-IVA”的無馬弗井式滲碳爐了，請大家試目以待。
LOI井式滲碳爐-“工業爐王牌”的加入
LOI公司無疑是世界范圍內制造工業爐的“王牌公司”之一，無論從公司規模還是技術能力還是工業爐設計的領域，都是世界上最受人尊敬的工業爐制造公司之一。雖然其在氣氛爐領域內賣的設備不多，但是其綜合實力要遠遠高于“愛協林”“易普森”這些大家非常熟悉的公司。雖然LIO最賺錢的領域是鋼鐵、有色金屬領域，但在氣氛爐領域我見過LIO的“4排連續式推盤滲碳爐”、“多室環形滲碳爐”，設計之精妙，做工之完美，令人驚嘆。

回到LOI的井式滲碳爐上，LOI在2007年給洛陽中信（就是我前文講到93年去過的“洛礦”）做了一臺直徑5米的井式滲碳爐，現在早已投產。這臺爐子我未見過，但聽說很多，也見過照片。可是在這臺掛著LOI商標的爐子身上，我卻絲毫看不到LOI的影子，反而嗅出IVA和愛協林的味道。1、從爐子外形上，就是南高齒4米爐子的翻版；2、加熱采用的“凱爾發”組合式加熱模塊。我從不懷疑LOI的技術，但洛礦的爐子讓我懷疑了。后來從圈里人知道，LOI主持“井式爐”事物的負責人，以前做過愛協林的設計，也做過IVA的銷售,而且我前文提過的原愛協林搞膨脹節密封井式爐設計的那位“年輕有為的工程師”現在也在LOI。難道LOI在大型井式爐方面是“抄襲”愛協林和IVA？起碼值得懷疑。不過，即使是LOI在井式爐上“抄襲”愛協林和IVA也不算過分，要知道愛協林在“環形爐”上可是一直“抄襲”LOI呀！哈哈，一報還一報，誰也不欠誰。

還有一個問題值得關注：據“旁觀者”先生講洛礦LOI的井式滲碳爐“碳勢在0.8就不敢往上升了”，“旁觀者”分析是碳控部分沒調好。我卻有個懷疑：碳勢不敢升高，是不是因為電阻絲不敢在高碳勢氣氛中長期使用呢？碳勢越高，電阻絲越容易增碳變脆，電阻率也會上升。恐怕這是碳勢不敢升高的真實原因。

作者: bsyan 時間: 2009-9-8 17:31
真正學習了!謝謝!

作者: 金陽 時間: 2009-10-14 23:01
有從事工業爐、熱處理設備設計或者使用的朋友嗎。交流交流啊

作者: cgjabc007 時間: 2009-10-25 18:05
領教了很厲害

作者: wq4304955 時間: 2014-1-6 16:32

金陽發表于 2009-10-14 23:01
; E+ P) u1 W: L7 I有從事工業爐、熱處理設備設計或者使用的朋友嗎。交流交流啊

  這帖子居然沒人回···
  作為設計熱處理設備6年由于的看客，覺得不回復說不過去。
  你對井式滲碳爐的理解挺深，不下于我等設計設備的，學習了。
  你提高的一些人物有些是我同事，有些是我領導。

作者: 落拓求索 時間: 2015-8-7 13:32
你對滲碳爐及其這行了解得有廣度、有深度，本人欽佩！很想結識你，MyQQ：2722517907

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