通用热处理设备的安全技术1
日期：2013-08-19 15:00:19 人气：
热处理车间加热设备，除上一章已对油炉、煤气炉和各种形式的电加炉作过介绍以外，这里仅对热处理车间专用的浴炉作简要叙述。
一、 热处理浴炉的安全使用技术
热处理浴炉是工件的加热或冷却设备。浴炉中液体介质的选用，主要取决于所要求的工作温度。
加热用的介质有熔融的金属铅，铅浴具有加热速度快，工件清洁的优点。但当温度超过400℃时，铅浴即向空气放出大量蒸气并氧化凝结为烟，悬浮于空气中，可使人慢性中毒。表现为：颜面苍白，口中金属味，食欲不振；严重时有四肢关节及肌肉酸痛，腹绞痛等症状。为了保护工人的健康，铅浴炉趋于淘汰。
热处理常用的浴炉加热介质是熔融的盐类，如氯化钡、氯化钾、氯化钠和碳酸钠（用于600~1300℃）；硝酸钠、亚硝酸钠和硝酸钾（用于140~550℃）。油浴炉采用机械油作为加热介质，工作温度不超过210℃。
各种浴炉的加热介质在其工作温度下，都不同程度的蒸发，产生的蒸气对人体有一定的害处。如氯化钡就有毒。各种硝盐在较高温度和零件的油污燃烧相互作用，挥发出棕黄色的五氧化二氮，造成车间空气污染。因此，工作温度高于300℃的硝酸盐浴炉和600℃以上的中温和高温盐浴炉，炉口旁应有吸烟尘的装置，将烟尘排出车间，条件许可的话，应采取措施回收有害成分，将废气净化后排出。
工件进浴炉前，必须进行烘干预热。潮湿的工件和工夹具，一律不得进入浴炉。因为水分急剧气化，瞬时可产生大量气体，极易引起液态加热介质的崩爆和飞溅，飞溅出来的融盐，粘附在人体皮肤上将造成灼伤事故。油浴炉若有水分随工件带入，温度高于100℃后水汽化会引起热油翻滚，产生大量气泡和油沫而溢出油槽，很容易引起火灾。油浴炉在设计结构上，应保证油沫溢出时，不使其流到加热元件上。用闷头压紧密封的中空零件，不能进行加热，因为这类零件在加热时，中间空腔内的气体，受热后膨胀，压力急剧增大，会使闷头象子弹一样射出，造成伤害事故。同时在浴炉中还会引起加热介质的飞溅，造成烫伤。
浴炉操作工人应按规定穿戴好防护用品。
盐浴熔化，当出现下部已熔化而上部结壳现象时，不能用铁棒搅，以防下部熔盐窜出伤人。
浴炉按加热方式分为外热式和内热式的两种。其安全技术分述如下：
1． 外热式浴炉的安全操作技术
外热式浴炉主要由炉体、发热体和坩埚组成。坩埚（或称槽子）用耐热钢、低碳钢、耐热铸铁焊接或铸造制成后，须用煤油渗透仔细检查渗透。发现渗漏时应修补好，方可使用。每只坩埚（槽子）使用时，应设卡记录，并定期检查、定期更新。外热式浴炉的热源可用电能或其它燃料。目前以电热为主。由于坩埚材料的限制，这类炉子使用温度一般不超过900℃。坩埚与电热体之间，应保持一定的间隙，防止电热体变形与坩埚接触，造成短路，发生事故。
外热式硝盐炉常作为回火和等温淬火用，使用温度不超过550℃。硝盐是一种强氧化剂，温度越高，氧化性也就越强。应绝对禁止将可燃物质如木炭、油、油棉纱、油抹布、木屑等放入硝盐浴炉中，否则极易引起起爆炸。工件必须去除水分后，才可进入硝盐浴炉，水分过多硝盐熔液就会沸腾，产生大量气泡，将硝盐溢出。坩埚内硝盐不能太满，一般只能加至容积的三分之二左右，以保证在最大装载量时，硝盐液面仍低于坩埚上口10cm。
外热式电热油炉，加热介质为机械油，用作低温回火和时效处理，一般使用温度不超过210℃。应安装排烟装置将油蒸汽抽出。电热体的布置不宜过高，当油面的高度低于电阻丝的位置时，槽体上部温度过高，会使油面着火。同样道理，油槽加热前应检查油面的高度，不能太低。操作人员要十分注意，防止控温系统失灵，造成油温过高而着火。一旦外加热式浴炉发生漏盐、漏油事故，应立即断电或停供燃料，同时关闭吸风装置。发生着火，即应按介质种类（如硝盐或油），采用相应救火方法进行灭火。
2． 内热式浴炉的安全操作技术
内热式浴炉主要为电极盐浴炉，其加热原理是，在电极之间通以36V以上的低压交流电，利用熔盐的电阻产生热量而将熔盐加热到要求的温度。按额定使用温度分为低温（≤560℃）、中温（≤900℃）、和高温（≤1300℃）炉三种。不同温度采用不同的盐浴配方。
盐炉变压器必须放置在通风良好和干燥的地方。并需定期保养和检修。在换挡时，必须切断变压器的初极电源（无级高压时不用断电）。
炉子启动时，副电极与主电极之间应接触良好。不然就会产生电火花飞溅。进炉的工件和工具必须烘干，有盲孔的工件加热时，盲孔一定要向上。补充新盐或加脱氧剂时，应先烘干，再缓缓加入。
各种不同配方的盐类存放时，容器上要有醒目标牌，切忌混错。如果把硝盐加入中温或高温盐炉后，就会使整炉的盐浴溢出，容易造成火灾和烫伤事故。
二、 保护气氛热处理设备的安全使用技术
现代热处理生产中使用保护气氛日益广泛，它既可用来防止金属在加热过程中的氧化和脱碳，也可做为化学热处理的渗剂或载体气，对钢铁零件进行气体渗碳、碳氮共渗等。但不少类型的保护气氛都易燃易爆，且对人体有害。因而制备、应用保护气氛，安全工作是极为重要的。
热处理生产中常用的保护气氛，见表1。
见下表
表1 热处理常用的保护气氛
在一般生产中，普遍应用的是吸热型气氛、放热型气氛和氨分解气氛。
1． 保护气氛发生装置的安全操作
保护气氛发生装置须有可靠的防火、防爆措施，并严格按图制造。各种管道、阀门及安全保护装置应涂有醒目的色彩，并经常进行维护保养，使其处于良好的工作状态。
每一台保护气氛发生装置，都必须有一套能确保安全的操作规程。操作规程以下内容是必写的：a．简要原理与产气流程。b．发生装置的启动程序。c．发生装置工作状态监测。d．发生装置的停止程序。e．意外故障处理办法（如停电、断水、元器件损坏及其它故障）。以上各项，对不同性质的保护气氛，还应有各自不同的具体规定。
保护气氛发生装置必须指定经过培训的专人操作。操作者应全面熟悉发生装置的构造与性能。掌握安全操作和消防的基本知识和技能。
保护气氛发生装置一般安装在单间房屋内。与工作炉同室时，应保持一定距离。各种液体、气体原料不得在发生装置旁或工作炉旁存放。各种管道不得有漏气现象，管接头处应采用聚四氟乙烯塑料薄膜作为密封填料，需用软管联接的地方，应采用能承受一定压力的耐油橡胶管。
2． 保护气氛热处理炉的安全操作
目前，应用保护气氛的热处理炉，有密封箱式炉（即多用炉）、推杆或输送带式连续炉，它们既可用于光亮淬火，亦可进行气体渗碳和碳氮共渗；另一种应用较广泛的光亮淬火炉为振底式炉。
操作保护气氛热处理炉，除应注意一般热处理的特点外，要充分考虑保护气氛的应用所带来的问题。
（1） 吸热式气氛进入工作炉膛时，炉温不得低于760℃，否则，保护气氛与炉膛内空气混合在爆炸极限范围内时，遇到火种会产生爆炸现象。当炉温高于保护气氛中可燃气体的发火温度时，则进去的气体会发生燃烧，就不会达到爆炸极限。吸热气氛中可燃气体发火温度如表2。
见下表
表2 可燃气体的发火温度
（2） 保护气氛热处理炉，应具有良好的密封性，以免保护气氛泄漏，影响保护气氛效果和污染作业环境。保护气氛中的有毒成分（如一氧化碳），除对人体健康有害外，当其在空气中达到爆炸极限时，还可能造成工作区爆燃（炸）事故。有关的可燃气体的爆炸极限见表3。
见下表
表3 易燃易爆物品的性质及适用的灭火剂
（3） 必须定期检查通向热处理的保护气输送管道，及时清理管道内的碳黑、水分，防止管道堵塞。
（4） 用一台保护气氛发生装置，向多台热处理炉供气时，一定要防止向没有开炉的设备供气。停炉检修时，必须先切断保护气源，并要有两人一起工作，起监护作用。防止残气或泄漏气体使人吸入后中毒。
（5） 吸热式气氛及氨分解气通入工作炉时，为维持炉气呈正压，一般通入量稍大些。这样必然有部分保护气氛从炉门口或放散管道溢出，这些气体必须点燃，否则会使空气中有害气体浓度增高。
3． 原料气的安全保管
原料气的安全贮用，尤其是石油液化气的安全贮用，必须从严要求。
（1） 各种贮运石油液化气、液氨的槽车、贮罐必须按高压容器的要求定期鉴定。罐上的各种阀门、压力计、液位计等必须齐全、完好，并不能有泄漏。必须按充装系数规定装气。
（2） 贮藏石油液化气，必须远离厂房和民用建筑，要用单独房间将气源与周围建筑隔离。贮存室应通风阴凉，屋顶采用轻顶结构，室内用防爆灯具照明。
（3） 建立和建全严格的管理制度，使用和管理人员应熟悉贮存气源的性能及安全使用知识。
三、 热处理辅助设备的工艺操作安全技术
1． 淬火水、油槽的安全措施
淬火水、油槽是热处理冷却的必要设备。在车间内的布置，应考虑尽量离开车间通道。一般置于炉前，与炉子相距1m左右；大型加热炉和淬火槽之间距可相隔3m或更远一些。当槽子的槽沿高于地面小于600~800mm时，四周应设置安全栏杆，并在槽上加盖；槽沿高出地面大于1000mm时，应设置脚踏板，以利操作。
钢件进行淬油时，其温度在800℃以上，操作时应十分小心，防上淬火油着火。在设计热处理用的淬火油槽容量和尺寸时，应根据最大淬火零件的重量和尺寸来考虑。装油量应大于最大淬火零件重量的8~10倍。槽子上的进油管孔径的确定，要保证淬火时有足够的冷油供应。出油管则应保证有等量的热油回流。由于回油压力较进油压力低，所以供热油流出的回油管截面积，应是进油管截面积的两倍以上。定期清理油槽内的油粕，防止油粕堵塞管道而影响槽内油的交换循环。大型油槽的上口处，应安装可喷射干冰的钢管，万一油着火时，可喷出干冰密封槽口，进行灭火。大型油槽底部应有快速回油管与地下贮油槽相连，万一车间发生火灾时，使淬火油可以迅速放回地下贮油槽内。地下贮油槽的容量，应比车间里全部油池的容量大30%~40%。淬火油槽应加盖，保持淬火油的清洁和防止着火。为防止大件淬火时油烟在车间内扩散，在油槽上应安装抽风装置。禁止将废汽油、煤油倒入淬火油槽中。灼热工件淬油时，油温一般应控制在闪点以下，并且不超过80℃，绝对不得超过100℃（油槽封闭的热油淬火例外）。不得已而用煤油淬火介质时，其最高使用温度应小于38℃。淬火油槽内油面高度应控制在槽的高度的3/4左右，槽子的上口处，应置有溢油槽，并与回油管接通。用喷油方法进行局部淬火时，须采用闪点高的油类作淬火介质，并且在操作时应十分注意防火。大型工件淬油时，必须避免工件淬入油中一半时发生停顿，因为这很容易引起火灾。
为了使油温不因淬火量大而大幅度升高，必须保证有足够的油量。除了车间内的油槽外，车间外还必须有较大的地面和地下贮油槽。大型钢质地面贮油槽外，应有砖砌的保护墙。设置专用油循环泵和泵房，泵房内地面应保持清洁干燥，不得有积油和油垢。管道、泵、阀门和电机也应保持清洁、无油垢。泵房内的照明灯、电机和开关等均应是防爆型。
一、 热处理浴炉的安全使用技术
热处理浴炉是工件的加热或冷却设备。浴炉中液体介质的选用，主要取决于所要求的工作温度。
加热用的介质有熔融的金属铅，铅浴具有加热速度快，工件清洁的优点。但当温度超过400℃时，铅浴即向空气放出大量蒸气并氧化凝结为烟，悬浮于空气中，可使人慢性中毒。表现为：颜面苍白，口中金属味，食欲不振；严重时有四肢关节及肌肉酸痛，腹绞痛等症状。为了保护工人的健康，铅浴炉趋于淘汰。
热处理常用的浴炉加热介质是熔融的盐类，如氯化钡、氯化钾、氯化钠和碳酸钠（用于600~1300℃）；硝酸钠、亚硝酸钠和硝酸钾（用于140~550℃）。油浴炉采用机械油作为加热介质，工作温度不超过210℃。
各种浴炉的加热介质在其工作温度下，都不同程度的蒸发，产生的蒸气对人体有一定的害处。如氯化钡就有毒。各种硝盐在较高温度和零件的油污燃烧相互作用，挥发出棕黄色的五氧化二氮，造成车间空气污染。因此，工作温度高于300℃的硝酸盐浴炉和600℃以上的中温和高温盐浴炉，炉口旁应有吸烟尘的装置，将烟尘排出车间，条件许可的话，应采取措施回收有害成分，将废气净化后排出。
工件进浴炉前，必须进行烘干预热。潮湿的工件和工夹具，一律不得进入浴炉。因为水分急剧气化，瞬时可产生大量气体，极易引起液态加热介质的崩爆和飞溅，飞溅出来的融盐，粘附在人体皮肤上将造成灼伤事故。油浴炉若有水分随工件带入，温度高于100℃后水汽化会引起热油翻滚，产生大量气泡和油沫而溢出油槽，很容易引起火灾。油浴炉在设计结构上，应保证油沫溢出时，不使其流到加热元件上。用闷头压紧密封的中空零件，不能进行加热，因为这类零件在加热时，中间空腔内的气体，受热后膨胀，压力急剧增大，会使闷头象子弹一样射出，造成伤害事故。同时在浴炉中还会引起加热介质的飞溅，造成烫伤。
浴炉操作工人应按规定穿戴好防护用品。
盐浴熔化，当出现下部已熔化而上部结壳现象时，不能用铁棒搅，以防下部熔盐窜出伤人。
浴炉按加热方式分为外热式和内热式的两种。其安全技术分述如下：
1． 外热式浴炉的安全操作技术
外热式浴炉主要由炉体、发热体和坩埚组成。坩埚（或称槽子）用耐热钢、低碳钢、耐热铸铁焊接或铸造制成后，须用煤油渗透仔细检查渗透。发现渗漏时应修补好，方可使用。每只坩埚（槽子）使用时，应设卡记录，并定期检查、定期更新。外热式浴炉的热源可用电能或其它燃料。目前以电热为主。由于坩埚材料的限制，这类炉子使用温度一般不超过900℃。坩埚与电热体之间，应保持一定的间隙，防止电热体变形与坩埚接触，造成短路，发生事故。
外热式硝盐炉常作为回火和等温淬火用，使用温度不超过550℃。硝盐是一种强氧化剂，温度越高，氧化性也就越强。应绝对禁止将可燃物质如木炭、油、油棉纱、油抹布、木屑等放入硝盐浴炉中，否则极易引起起爆炸。工件必须去除水分后，才可进入硝盐浴炉，水分过多硝盐熔液就会沸腾，产生大量气泡，将硝盐溢出。坩埚内硝盐不能太满，一般只能加至容积的三分之二左右，以保证在最大装载量时，硝盐液面仍低于坩埚上口10cm。
外热式电热油炉，加热介质为机械油，用作低温回火和时效处理，一般使用温度不超过210℃。应安装排烟装置将油蒸汽抽出。电热体的布置不宜过高，当油面的高度低于电阻丝的位置时，槽体上部温度过高，会使油面着火。同样道理，油槽加热前应检查油面的高度，不能太低。操作人员要十分注意，防止控温系统失灵，造成油温过高而着火。一旦外加热式浴炉发生漏盐、漏油事故，应立即断电或停供燃料，同时关闭吸风装置。发生着火，即应按介质种类（如硝盐或油），采用相应救火方法进行灭火。
2． 内热式浴炉的安全操作技术
内热式浴炉主要为电极盐浴炉，其加热原理是，在电极之间通以36V以上的低压交流电，利用熔盐的电阻产生热量而将熔盐加热到要求的温度。按额定使用温度分为低温（≤560℃）、中温（≤900℃）、和高温（≤1300℃）炉三种。不同温度采用不同的盐浴配方。
盐炉变压器必须放置在通风良好和干燥的地方。并需定期保养和检修。在换挡时，必须切断变压器的初极电源（无级高压时不用断电）。
炉子启动时，副电极与主电极之间应接触良好。不然就会产生电火花飞溅。进炉的工件和工具必须烘干，有盲孔的工件加热时，盲孔一定要向上。补充新盐或加脱氧剂时，应先烘干，再缓缓加入。
各种不同配方的盐类存放时，容器上要有醒目标牌，切忌混错。如果把硝盐加入中温或高温盐炉后，就会使整炉的盐浴溢出，容易造成火灾和烫伤事故。
二、 保护气氛热处理设备的安全使用技术
现代热处理生产中使用保护气氛日益广泛，它既可用来防止金属在加热过程中的氧化和脱碳，也可做为化学热处理的渗剂或载体气，对钢铁零件进行气体渗碳、碳氮共渗等。但不少类型的保护气氛都易燃易爆，且对人体有害。因而制备、应用保护气氛，安全工作是极为重要的。
热处理生产中常用的保护气氛，见表1。
见下表
表1 热处理常用的保护气氛
在一般生产中，普遍应用的是吸热型气氛、放热型气氛和氨分解气氛。
1． 保护气氛发生装置的安全操作
保护气氛发生装置须有可靠的防火、防爆措施，并严格按图制造。各种管道、阀门及安全保护装置应涂有醒目的色彩，并经常进行维护保养，使其处于良好的工作状态。
每一台保护气氛发生装置，都必须有一套能确保安全的操作规程。操作规程以下内容是必写的：a．简要原理与产气流程。b．发生装置的启动程序。c．发生装置工作状态监测。d．发生装置的停止程序。e．意外故障处理办法（如停电、断水、元器件损坏及其它故障）。以上各项，对不同性质的保护气氛，还应有各自不同的具体规定。
保护气氛发生装置必须指定经过培训的专人操作。操作者应全面熟悉发生装置的构造与性能。掌握安全操作和消防的基本知识和技能。
保护气氛发生装置一般安装在单间房屋内。与工作炉同室时，应保持一定距离。各种液体、气体原料不得在发生装置旁或工作炉旁存放。各种管道不得有漏气现象，管接头处应采用聚四氟乙烯塑料薄膜作为密封填料，需用软管联接的地方，应采用能承受一定压力的耐油橡胶管。
2． 保护气氛热处理炉的安全操作
目前，应用保护气氛的热处理炉，有密封箱式炉（即多用炉）、推杆或输送带式连续炉，它们既可用于光亮淬火，亦可进行气体渗碳和碳氮共渗；另一种应用较广泛的光亮淬火炉为振底式炉。
操作保护气氛热处理炉，除应注意一般热处理的特点外，要充分考虑保护气氛的应用所带来的问题。
（1） 吸热式气氛进入工作炉膛时，炉温不得低于760℃，否则，保护气氛与炉膛内空气混合在爆炸极限范围内时，遇到火种会产生爆炸现象。当炉温高于保护气氛中可燃气体的发火温度时，则进去的气体会发生燃烧，就不会达到爆炸极限。吸热气氛中可燃气体发火温度如表2。
见下表
表2 可燃气体的发火温度
（2） 保护气氛热处理炉，应具有良好的密封性，以免保护气氛泄漏，影响保护气氛效果和污染作业环境。保护气氛中的有毒成分（如一氧化碳），除对人体健康有害外，当其在空气中达到爆炸极限时，还可能造成工作区爆燃（炸）事故。有关的可燃气体的爆炸极限见表3。
见下表
表3 易燃易爆物品的性质及适用的灭火剂
（3） 必须定期检查通向热处理的保护气输送管道，及时清理管道内的碳黑、水分，防止管道堵塞。
（4） 用一台保护气氛发生装置，向多台热处理炉供气时，一定要防止向没有开炉的设备供气。停炉检修时，必须先切断保护气源，并要有两人一起工作，起监护作用。防止残气或泄漏气体使人吸入后中毒。
（5） 吸热式气氛及氨分解气通入工作炉时，为维持炉气呈正压，一般通入量稍大些。这样必然有部分保护气氛从炉门口或放散管道溢出，这些气体必须点燃，否则会使空气中有害气体浓度增高。
3． 原料气的安全保管
原料气的安全贮用，尤其是石油液化气的安全贮用，必须从严要求。
（1） 各种贮运石油液化气、液氨的槽车、贮罐必须按高压容器的要求定期鉴定。罐上的各种阀门、压力计、液位计等必须齐全、完好，并不能有泄漏。必须按充装系数规定装气。
（2） 贮藏石油液化气，必须远离厂房和民用建筑，要用单独房间将气源与周围建筑隔离。贮存室应通风阴凉，屋顶采用轻顶结构，室内用防爆灯具照明。
（3） 建立和建全严格的管理制度，使用和管理人员应熟悉贮存气源的性能及安全使用知识。
三、 热处理辅助设备的工艺操作安全技术
1． 淬火水、油槽的安全措施
淬火水、油槽是热处理冷却的必要设备。在车间内的布置，应考虑尽量离开车间通道。一般置于炉前，与炉子相距1m左右；大型加热炉和淬火槽之间距可相隔3m或更远一些。当槽子的槽沿高于地面小于600~800mm时，四周应设置安全栏杆，并在槽上加盖；槽沿高出地面大于1000mm时，应设置脚踏板，以利操作。
钢件进行淬油时，其温度在800℃以上，操作时应十分小心，防上淬火油着火。在设计热处理用的淬火油槽容量和尺寸时，应根据最大淬火零件的重量和尺寸来考虑。装油量应大于最大淬火零件重量的8~10倍。槽子上的进油管孔径的确定，要保证淬火时有足够的冷油供应。出油管则应保证有等量的热油回流。由于回油压力较进油压力低，所以供热油流出的回油管截面积，应是进油管截面积的两倍以上。定期清理油槽内的油粕，防止油粕堵塞管道而影响槽内油的交换循环。大型油槽的上口处，应安装可喷射干冰的钢管，万一油着火时，可喷出干冰密封槽口，进行灭火。大型油槽底部应有快速回油管与地下贮油槽相连，万一车间发生火灾时，使淬火油可以迅速放回地下贮油槽内。地下贮油槽的容量，应比车间里全部油池的容量大30%~40%。淬火油槽应加盖，保持淬火油的清洁和防止着火。为防止大件淬火时油烟在车间内扩散，在油槽上应安装抽风装置。禁止将废汽油、煤油倒入淬火油槽中。灼热工件淬油时，油温一般应控制在闪点以下，并且不超过80℃，绝对不得超过100℃（油槽封闭的热油淬火例外）。不得已而用煤油淬火介质时，其最高使用温度应小于38℃。淬火油槽内油面高度应控制在槽的高度的3/4左右，槽子的上口处，应置有溢油槽，并与回油管接通。用喷油方法进行局部淬火时，须采用闪点高的油类作淬火介质，并且在操作时应十分注意防火。大型工件淬油时，必须避免工件淬入油中一半时发生停顿，因为这很容易引起火灾。
为了使油温不因淬火量大而大幅度升高，必须保证有足够的油量。除了车间内的油槽外，车间外还必须有较大的地面和地下贮油槽。大型钢质地面贮油槽外，应有砖砌的保护墙。设置专用油循环泵和泵房，泵房内地面应保持清洁干燥，不得有积油和油垢。管道、泵、阀门和电机也应保持清洁、无油垢。泵房内的照明灯、电机和开关等均应是防爆型。
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