大型重载齿轮在风力发电、冶金、矿山等重型机械传动中占有重要的地位。通过深层渗碳、渗氮、碳氮共渗处理，可大幅提高其综合机械性能，延长服役寿命。大型井式炉渗碳炉是大型重载齿轮热处理的关键设备。                                               

1.FPQ250270大型井式渗碳炉

公司新研发成功的FPQ250270大型井式渗碳炉，工件有效尺寸φ2500mmX2700mm，最大装载量25吨。如图1所示，该设备由炉壳、炉衬及加热系统、炉罐、导风筒、炉盖及启闭系统、炉罐密封系统、快冷系统、工艺介质供气系统、温控系统、碳控系统等组成。

图1 大型井式渗碳炉结构图

1.1 炉壳为圆柱形，由12mmQ235钢板焊接而成，垂直安装放置，炉内有轻质隔热砖和高强度抗渗碳耐火砖、陶瓷纤维组块砌成。加热元件分成三区由调功器进行PID控制。1.2 炉罐筒身为圆柱形结构，材质为耐高温不锈钢制作（SUS310S）,筒体滚轧成波纹状以增加自身强度，底座带有炉罐密封用油槽，炉罐在油槽中可以自由向下伸展，确保在高温膨胀状态下的密封性能。1.3 炉盖密封法兰为水冷式结构，使炉口密封圈部分一直处于低温状态，保证炉盖的密封。炉盖上装有升降用导向装置、保压阀、废气排放燃烧装置、火焰检测装置，循环风机、自动式炉盖升降和旋转结构。1.4 在炉盖的顶部设有很多气体/液体导入口，导入甲醇、丙烷、空气、氮气等介质，所有介质均可以通过流量计进行调节，由电磁阀控制，同时均有手动回路供异常时操作。2.温度控制和碳势控制
2.1 井式炉加热系统采用电加热方式，温控方式采用从炉盖插入接近有效空间的热电偶进行主控，每个加热区的热电偶进行跟踪控制，通过主控热电偶和对应加热区的热电偶的检测结果来控制各个区的功率输出，实现整个炉膛有效区的炉温均匀性。通过炉内的TUS检测结果看，在φ2500mmX2700mm的有效空间的炉温均匀性完全可以控制在±5℃以内。图2为FPQ250270大型井式炉的TUS实测结果。

图2.φ2500X2700TUS测试结果

2.2 碳势控制，气氛采用氮基可控气氛（氮甲醇气氛），控制采用氧探头和红外仪双回路监控，由氧探头检测炉内的氧分压，并通过红外仪实时检测炉内的CO含量，经过PT700碳控仪表实时验算炉内的碳势值，从而实现炉内碳势的精确测量。另外，红外仪还能够随时检测炉内CO2含量，对氧探头进行校准。

表1.FPQ250270大型井式渗碳炉的试块碳势测试检查表

3.产品处理

图3.现场生产图

图4.生产工艺图

产品名称：风电齿轮，材料：CrNiMo7-6。热处理工艺要求：表面硬度58-62HRC，有效硬化层：2.5~3.8mm。图3为现场生产图，图4为生产工艺图。

产品最终处理结果：表面硬度59~60HRC,残余奥氏体：≤25%，碳化物：1级，有效硬化层：3.1~3.3mm. 完全满足客户的要求.

大型井式渗碳炉按用户要求可与淬火油槽、缓冷坑、回火炉等组成大型井式渗碳炉生产线。 整套设备的自动化程度高，炉温碳势控制精度高、安全可靠、高效节能、操作维护简单方便、经久耐用，有助于风电齿轮热处理装备及工艺“绿色”、“智能”、“精确”的发展。