马弗炉充氮装置设计及改造

马弗炉供实验室、工矿企业、科研单位作元素分析测定和一般小型钢件淬火、退火、回火等热处理时加热用，高温马弗炉还可作金属、陶瓷的烧结、溶解、分析等高温加热用，有些物料在加热烘干是容易在高温下被空气中的氧气氧化，其中许多金属材料热处理在加热条件下都会受到炉内空气的影响。为此，我们设计改造了存在缺陷的老式马弗炉，通过增加充气保护装置和尾气处理装置来解决马弗炉在加热条件下炉内空气对材料的影响。( 如: 小型钢件的退火，在高温条件下，小型钢件表面会很快被马弗炉里的空气所氧化，那么这个小型钢件就变成了一个氧化物，就是一个废品，而不是一个钢件。如果充入惰性气体并能把里边的空气排除，那么小型钢件就不会被气体氧化，而得到与理论目标钢件一样材质的小型钢件。)
1 、老式马弗炉改造的必要性
普通马弗炉具有结构简单、运行成本低、适用范围广、使用方便等优点，是实验室通用的一种加热设备。我们通过对老式马弗炉进行一些局部的适当改造，有效的提高炉体的密封性和加热性能，增加简单的气体保护装置，以达到一般小型钢件淬火、退火、回火、金属、陶瓷的烧结、溶解、分析等高温加热时不受外界气体影响的目的，满足原材料加热时所需不同气体的保护要求。通过这种局部改造，不仅投资少、施工容易，而且拓展了马弗炉的使用功能，具有一定的实用和推广价值。
2、 马弗炉充氮装置改造方案
随着科技的不断发展，马弗炉也在不断地更新换代，目前市场上销售的普通马弗炉具备了很多新的功能。炉膛采用耐高温陶瓷或耐火砖，外采用冷轧钢板、精粉体烤漆处理; 密封材质为硅酸铝板。其循环方式为热幅射( 三面或四面加热) ; 采用的加热方式是PID + SSＲ 或PID + SCＲ; 加热材质为硅钼棒或硅碳棒。一般工作温度范围为室度+20 － 1200℃; ( 注: 温度可调) 温控器一般为PID 微电脑控制［2］; 通过计时器计时、恒温功，温到计时、时间到切断加热电源; 安全保护装置主要有超温保护、高温保护、过流保护。综上所述，新型普通马弗炉除了充氮保护欠缺以外，基本具备了很多优点。我们主要针对目前实验室使用的老式普通马弗炉进行充氮装置的设置。
2.1 马弗炉充氮装置的方案实施
充氮马弗炉主要氮气来源为液化氮气钢瓶，在钢瓶出口设置安全调压表和流量控制阀，用外径为16mm、壁厚1.5mm 的无缝钢管作为输气管道，与流量控制阀的连接方式均为螺纹连接，为防止螺纹处发生泄漏，螺纹加工为锥螺纹，提高密封性能，另外采用聚四氟乙烯生料带作为密封的填料。在老式普通马弗炉的下侧用电钻进行开孔，开孔直径16.5mm，开孔过程中要防止耐火砖被损坏，保证开孔的质量。在普通马弗炉的顶部同样开直径为16.5mm的小孔，作为氮气出口管的通道，为防止进、出马弗炉输送氮气的细无缝管被炉内的高温烧损，我们专门选用耐高温材质的输气管路。在氮气管出口处我们设置一取样口和控制阀，作为检测氮气含量的出口。经检测空气被置换*后可以关闭取样口阀门和氮气进出口管道的阀门，直到加热达到要求为止。

2. 2 马弗炉充氮装置原理
在需要加热的物料放入马弗炉后，把门关闭。然后检查各接管、气瓶、阀门、仪表等是否完好，打开氮气瓶瓶口开关，控制调压表使氮气出口压力达到0．2 － 0．3MPa，打开马弗炉顶部的氮气出口管阀门，定期取样检测出口气体的氧气含量，直至达到规定要求后再关闭进出口氮气管道的阀门，并保证管路的密封和安全。
3 、结论
改造后的充氮马弗炉由充气装置、普通马弗炉、尾气处理装置组成。充气装置: 输送管、流量计、气瓶、控制阀等几个重要部分组成，尾气处理装置主要有输气管、控制阀、取样口等几个重要部分组成，在老式马弗炉的基础上进行了适当的改造，添加了一个简单的充气保护装置和一个尾气处理装置。可用于气氛烧结、无氧烧结、无氧退火、光亮退火、无氧焊接、晶体处理等处理。使普通马弗炉在一定程度上扩大了使用范围。同时通过改造满足在材料制备的工艺条件下降低了成本。结构合理，操作方便简单，可靠，安全。