Φ3×2m可控气氛渗碳炉购置技术要求
一、现场条件
1.1 电源参数： 电压：AC380V±10％，控制电压:AC220V±10％ 电源频率：50Hz 1.2 自备气氛： 氮气（出口压力≥3bar）
甲醇（氮气加压输送，出口压力≥1bar） 丙酮（氮气加压输送，出口压力≥1bar）
1.3 冷却水压力： 0.15Mpa， PH值：8
1.4 起吊高度： （车间地面±0.00） ＋10m 1.5 大门尺寸： 5500×6000mm（宽×高）
1.6 设备基础： 7000×8500×4700（长×宽×深）
1.7 生产用途： 齿轮、齿轮轴等低碳合金钢的渗碳、在保护气氛下的淬火、调质、
正火、退火等处理
1.8 生产类型： 单件、小批量 1.9 工件类型： 齿轮、齿轮轴等
1.10 工件材料： 20CrMnMo, 20CrMnTi, 20CrNiMo, 20Cr2Ni2Mo, 20Cr,
20Cr2Ni4, 20Cr2Mn2Mo, 17CrNi Mo6, 等
二、Φ3000×2000mm渗碳炉主要技术参数： 2.1、技术参数：
2.1.1 炉膛工作区有效尺寸： φ3000×2000mm 2.1.2 最高使用温度： 1000℃ 2.1.3 炉膛工作温度： 500～950℃ 2.1.4 最大装炉量： （含工装吊具） 30 t
2.1.5 炉温均匀性： ≤±5℃ (600～950℃) 2.1.6 控温精度： ≤ ±1℃
2.1.7 碳势控制范围： 0.6～1.5％ Cp 2.1.8 碳势控制精度： ≤± 0.02％ Cp 2.1.9 碳势均匀性： ≤± 0.05％ Cp 2.1.10 渗层偏差： ≤±5％(总层深)
2.1.11 渗碳层深范围： 1.2～8mm(有效硬化层≥HV550) 2.1.12 建立碳势时间： ≤50min 降碳势时间： （1.2％到0.8％） ≤30min 2.1.13 CO测量范围: 0～35％ 2.1.14 CO2测量范围: 0～0.5％ 2.1.15 氧探头响应时间: ≤1s
2.1.16 炉盖表面温升： ≤60℃（距热短路点350mm处） 2.1.17 炉壳表面温升： ≤45℃ 2.1.18 空炉升温速度： （室温到930℃） ≤4 h 2.1.19 空炉降温速度： （930℃降到650℃）≤2.5 h 2.1.20 淬火硬度： （低温回火后） HRC 58～62 2.1.21 淬火硬度均匀性： ≤ ±1.5HRC
2.1.22 硬度梯度： ≤ HV 45 / 0.1mm
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三、主要性能
3.1、渗碳炉主体
采用无马氟结构，由炉体总成、炉盖总成，炉盖升降和平移机构，导风筒，炉底耐热钢料台，加热供电系统，气体供应控制站，程序、温度、碳势控制系统以及计算机控制系统等组成。 3.1.1 炉体部分：
炉体为整体式有底圆桶形结构，由炉壳、炉衬等组成。在炉体圆周墙体上设有各种必要的接口。
炉壳：炉壳由型钢和钢板密封焊制成，其外表面需经整体喷沙处理。 炉衬：采用进口抗渗碳砖和进口纤维组合式结构。 3.1.2 炉盖部分：
主要由导风上盖、绝热包、钢结构加强的密封法兰、强制循环风机等部分组成。同时，炉盖上还设有各种必需的进、排气口和主控温热电偶、氧探头、测压装置、定碳口、试样口及连接装置。绝热包中填有经过预压紧的绝热、抗渗性陶瓷纤维毯。设计上考虑导风上盖的固定方式及调节方式。炉盖上配备压紧装置，以保证炉盖与面板密封可靠。 炉盖上配备下降、密封等连锁保护功能。排气口上装有可调节的保压阀和废气排放装置、燃烧装置、火焰监测装置等。另外为了开盖时火焰不灼伤操作人员，因此在炉口与炉盖结合处圆周方向应安装高压氮气喷嘴和管路。
炉盖冷却采用开放式集水槽，备有循环水和自来水两套接口，并可相互切换。 3.1.3 其它部分
导风筒：应在设计上重点考虑如何减少变形、延长使用寿命，在投标文件中对导风筒的结构及相关尺寸作出阐述。
辐射管加热元件：采用进口高温抗渗碳合金材料制成。
炉盖升降及开启：采用龙门架式结构，由带制动器电机、齿轮箱、丝杆升降机、上下限位行程开关和上下越位行程开关组成。平移机构由双速带制动电机、齿轮减速器、车轮、行程开关、变速开关等组成。全部水、气、电线管均经架空布置，随炉盖升降和平移自由地拖曳。
炉底座：采用抗渗碳耐热钢材质，承重大于35吨，设计上考虑与耐热钢吊具配套，满足气氛循环的要求。 3.2 温度控制系统
加热采用筒内主控、筒外辅控的方式进行智能化控制。温度、碳势控制仪表采用智能化仪表，仪表应配置自调整和标准的PID运算模块能有效的防止温度过冲，同时还可进行功能选择、配置、及参数设定，并可通过液晶显示面板以数字式显示设定值和实际值。控制单元应配有多通道模拟输入和输出，从而实现智能化控制。
3.3 碳势控制系统
由碳势测量、气（液）体控制站、碳势控制等组成。自身携带的软件需适应任何一种渗碳工艺气氛，如吸热式气氛、氮甲醇气氛等，且借助计算机控制系统可对整个热处理过程进行测量、模拟、控制、记录以及管理文档等。
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碳势测量、调节和控制系统：适用于两种可控气氛种类的控制功能。由氧探头测量系统、CO/CO2双通道红外分析仪、实现温度、碳势控制的智能仪表、记录仪、各种控制阀等组成。
炉内气氛的测量和控制采用氧探头、CO/CO2红外分析仪两套系统，可实现多种控制方式的切换。正常时采用氧探头主控，CO/CO2作为监控，当遇到氧探头失效时可切换到CO—CO2控制。在CO相对恒定情况下实现碳势测量控制，同时通过检测炉内CO2的含量对炉气组份进行监测，实现炉气多组份监测和控制。碳势调节通过PID实现，当用铁箔测量的碳势与仪表显示的碳势不一致时，可在智能化仪表中修正补偿碳势值，也可通过修正相应的氧毫伏值或CO、CO2值，确保设定的各参数值真实可靠，保证渗碳层深度的控制精度。
3.4 自动控制与专家系统
3.4.1运用模块化设计，采用高精度智能化仪表进行测量、运算、调节控制，形成温度、碳势控制及介质供应各个独立的模块单元。通过合理的PID调节参数及碳势动态趋势跟踪控制，保证热处理过程中温度和气氛的精确性，稳定性。结合专家系统和计算机组成的上位机控制系统完成渗碳全过程的管理和信息贮存、打印。
3.4.2可以根据不同材质不仅能自动生成优化的渗碳工艺，还能通过计算机辅助模拟表面硬化工艺图和碳浓度分布曲线及渗碳过程 ，对热处理工艺过程进行在线控制，并能通过工艺重建和工艺评估结合实际进一步优化工艺。同时参与工艺程序编制，过程动态控制，变量存储等内容的全过程管理。
3.4.3全部功能均以菜单显示，并具有较强的人机友好对话界面。操作者仅需确认工件材质、渗碳气氛和渗碳深度，即可自动生成热处理工艺。在热处理过程中，通过仪表连续传送测得的温度和碳势以及炉子运行状况等工艺变量，能在任何情况下计算出碳浓度分布，随时检查某一时刻工件热处理情况和设备运行状况，实现技术和生产管理全自动,半自动,手动控制。
3.5 供气（液）站系统
3.5.1全部氮气、载气、富化气、空气的流量调节、压力监测、通断电磁阀、减压阀、泵及管等均装在一组带玻璃门的柜式型钢架上；各路通断电磁阀处装有并联的旁路手阀，作为调试和阀故障应急处理用；
3.5.2在气氛控制的设计上应充分考虑以下因素：用户方的甲醇、丙酮采用氮气加压输送方式，受氮气压力不稳定的影响，液体中可能会出现气泡，同时，氮气出口压力不太稳定等。
3.5.3供气（液）站系统实现向炉内供给相关气体和液体。电磁阀、计量泵、比例阀等执行元件采用进口产品。 所有气体、液体的工作压力、流量及通断均为在线控制，压力不足或过高可以自动报警或卸压，同时在人机界面的工况图上显示。
3.5.4通入的安全保护氮气由无电常通电磁阀控制，确保在停电时也能继续提供安全氮气。炉盖上配备电子自动点火装置。
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3.6 电气控制系统
3.6.1控制柜安装在已制作好的仪表间内，用户通过智能仪表、控制柜操作面板实施对设备的操作，并通过智能仪表的彩色显示屏观察设备当前的工况状态，包括各类工艺参数，曲线和报警信息。同时在控制面板上设有电流表、电压表和电度表，供操作人员观察用电情况。
3.6.2整个设备的过程控制采用S7-300系列的可编程序控制器，并通过通讯接口与PC和智能仪表进行通讯，从而完成全部过程的控制，设计时预留10%的PLC输入、输出端口。
3.6.3柜体内外表面由喷塑的钢结构组成。四周的围板均能拆开，并且设有密封装置，柜体正面为开门结构。在门上带有与柜内连锁的照明开关装置，当用户打开柜门时，柜内的照明便能使用户清楚的观察和维护各控制元件，柜内各元器件的电缆连线全部敷设在各自的PVC带盖线槽内，强、弱电信号线应分布在不同线槽内，各种电压等级的信号线应从颜色上明显区分，便于电气维护修理。同时，为了确保柜内元器件的正常工作，将加热控制和其他控制安装在各自独立的柜内，在柜体的侧面装有制冷空调器，要求柜内温度≤40℃。
3.6.4程序执行主控系统的电源引入由柜内带锁定的主电源开关来实现，并按要求通过二次接地的变压器引入各控制元件，主加热采用可控硅作为主回路控制，且配置了过零触发调功器。
3.6.5各机械动作及联锁保护均通过S7300系列可编程序控制器控制，各运行动作状态在控制柜上的工况板上模拟显示。 3.7 快速降温系统
由鼓风机以及相应的控制系统组成，主要用于渗碳炉快速降温使用。 3.8 工装吊具
3.8.1 耐热钢装料吊具一套（按载荷45 t吊钳口设计）包括料盘，吊杆，蜂窝板等，
使用寿命≥3年。
3.8.2 普通低碳钢装料吊具二套 （按45 t吊钳口设计）包括料盘，吊杆，蜂窝板等，
使用寿命≥1.5年。
3.8.3 工装吊具由国外专业厂家进行设计、制作，投标时提供吊具的设计图纸。 四、主要零部件技术及寿命要求：
4.1 电气、液压、气氛等控制系统的全部部件选用进口产品；各种水、气、液路的管
材、管接头等均采用进口产品，主体部分除炉壳外全部选用进口材料。 4.2 导流筒、风罩，选用材料310s/1.4841（进口、并出具合格证），使用寿命≥5年。 4.3 循环风扇选用抗渗耐热钢材质（提供合格证明）,使用寿命≥3年。 4.4 循环风机采用进口的水冷变频调速电机。
4.5 加热元件采用进口抗渗碳辐射管,使用寿命≥5年。
4.6 氧探头、CO/CO2红外线分析仪均采用进口产品，氧探头使用寿命≥2年，分析仪使
用寿命≥8年。
4.7 主控、辅控热电偶及管均采用进口产品，使用寿命≥5年。
4.8 温度、碳势控制仪表采用国外专业厂家生产的智能仪表（配备渗碳、淬火所需的
相关功能）。温度、碳势控制仪表使用寿命≥10年。 4.9 电气控制系统：
PLC、变频器、断路器、接触器等主要电器元件选用进口产品；铜排、保险座等选用进口产品；电源主开关选用进口产品，主回路的电缆选用进口的耐高温硅胶电缆，
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控制柜体采用威图产品，柜内全部电气控制元件均为进口产品，柜体在国外制作并配盘，元件使用寿命≥5年。
4.10 配气架在国外采购、制作，采用柜式结构，气氛控制系统的电磁阀，计量泵，比
例阀等控制元件采用进口产品，寿命≥8年。 4.11 抗渗砖、泥浆、纤维均为进口产品。
4.12 炉盖总成、导流筒、龙门架行走机构的各部件的材料均选用进口产品，且在国外
制作，寿命≥8年。
4.13 投标文件中列出设备关键件、易损件清单。
五、 设备的安全与保护系统：
5.1 炉口及炉内应配备完善可靠的氮气保护系统，一旦发生电气故障或气源量不足等原因，造成保护性气体不能及时供应，安全氮气可自动冲洗炉膛，以消除炉气爆炸的潜在危险并防止工件氧化；
5.2 工件出炉时，炉口周围的氮气保护装置自动打开，以消除炉气外溢发生火灾和灼
伤操作人员。 5.3 当炉内压力超过预设最大值，炉压调节系统会自动卸压并切断可燃气体，保证设
备正常运行。 5.4 主控仪表、PLC以及计算机配有保持两小时的UPS电源，保护断电后记忆。全部程
序均储存在计算机中，停电后重新启动时可方便地继续执行剩余工艺。 5.5 整套设备的安全设施具有完善的自动保护控制功能，设备运行状况可在模拟图上
显示，当生产过程出现异常时可通过声、光报警提醒操作者及时排除故障。机械，电气，气氛控制及冷却水循环的控制等均采用电气安全连锁自动保护。 5.6 炉内排出的有害废气在排气口燃烧，渗碳炉所在的地坑至少安装两只CO泄露报警
器，防止炉气泄露造成环境污染和人员中毒。 5.7 安全防护设施要符合设备制造厂家及使用单位的国家安全质量标准要求，并有利
设备的维护和检修。
六、 渗碳炉随机备品备件及易损件：
提供与渗碳炉配置一致的备品备件和易损件，费用不超过设备总价的5%，备件中应包含以下部分：
序号 1 2 3 4 5 6
备件名称 辐射管 功率调节单元 主控热电偶及管 耐热风扇 循环风扇总成（含电机、风扇等） 氧探头 数量 设备总用量的1/3 2套 1套 2件 1套 1支 5
渗碳炉购置技术要求
