鋼鐵零件的化學熱處理,是將零件置于不同的化學活性介質中,在特定工藝溫度下對其加熱并保溫,向工件表層內(nèi)滲入化學元素,改變工作表層的化學成分與組織,獲得所需要的表層使用性能。
化學熱處理的方法很多,本文僅就目前生產(chǎn)中廣泛應用的氣體化學熱處理、液體化學熱處理及輝光離子氮化生產(chǎn)中的安全技術作一簡介。
氣體化學熱處理設備的安全技術
氣體化學熱處理設備主要有井式爐、周期式多用爐和連接式貫通馬弗爐。可用來進行氣體滲碳、氮化、軟氮化和氰化。所使用的滲劑有:甲醇、乙醇、煤油、丙酮、三乙酸胺、尿素、氨氣、吸熱式氣氛、天然氣、城市煤氣等。操作人員除必須熟悉設備的性能和安全操作規(guī)程外,還應對所采取的化學物品的性能、安全使用保管有所了解,對它們在化學熱處理過程中的分解產(chǎn)物及對周圍環(huán)境的影響也要有所了解。
氣體化學熱處理中的廢氣,都必須點燃,因為其中一般含有一氧化碳、氰氫酸、氨和不飽和烴等,點燃后即可分解。例如氣體軟氮化時,爐內(nèi)的HCN含量為6~8mg/m3,廢氣點燃后,工作環(huán)境中含HCN量僅為0~0.08mg/m3,低于規(guī)定允許值0.3mg/m3。氣體氮化的廢氣中含有一些未分解的NH3,可以將廢氣通入水中減少污染。
采用液體滲劑進行化學熱處理時,滲劑的滴入量必須按工藝要求嚴格控制。在升溫階段,如果液體超規(guī)定大量滴入爐內(nèi),在升到較高溫度時,液體迅速氣化,爐壓會很快上升。此時,應立即關閉滴定器閥門,開大放散閥,使爐壓自然下降。切不可在爐壓升高時忙著打開爐門,使爐內(nèi)大量可燃氣體驟然與空氣混合,這會引起爆炸事故。嚴重時不斷可能使爐蓋、爐門飛出,損壞設備,危及操作人員的生命安全。
液體化學熱處理設備的安全技術
液體化學熱處理是指在液體化學活性介質中進行軟氮化、氰化、硫氮共滲、滲金屬等。操作時既要注意熱處理浴爐的安全操作問題,還要注意所使用的有毒物質及產(chǎn)生有毒氣體、廢液、廢渣的問題。下面重點闡述液體氰化浴爐的安全技術。
1.操作人員必須嚴格遵守氰化鹽浴爐的操作規(guī)程,小心謹慎地進行液體氰化的工藝操作。
2.必須加強化學藥品的保管,嚴格執(zhí)行化學藥品的分類保管制度。對劇毒的氰化鹽類,必須堅決地執(zhí)行雙人、雙鎖、雙領用的規(guī)定。
3.操作氰化浴爐時,必須戴口罩和防護眼鏡(或面罩),穿好勞動防護服,戴好手套。工作完畢即脫掉。這些防護用品不得戴出工作場所,定期用10%硫配亞鐵熔液清洗兩次。在工作場所,不得飲水、吃東西、吸煙或存放食品。氰化間通風采光要好,設備都應裝置抽風機,以防氰鹽粉塵及蒸氣飛揚,污染工作環(huán)境。
4.液體氰化零件必須烘干進爐,否則,熔鹽遇水會發(fā)生崩爆濺出,易造成皮膚灼傷。如發(fā)生這類情況,應立即用10%硫酸亞鐵水熔液洗滌,再用清水沖洗后,去醫(yī)務部門處理。
5.必須認真處理氰化過程中的廢渣、廢水、粉塵,不得任意堆放或排放。廢渣、粉塵可集中經(jīng)硫酸亞鐵中和后深理。廢水可用堿性氧化的方法,把氰根氧化變成無害的二氧化碳和氮氣。排放前必須抽樣化驗氰根的含量,合格后方可排放。
輝光離子氮化設備的安全技術
輝光離子氮化是近年來發(fā)展較快的熱處理技術。輝光離子氮化設備的爐膛是一真空容器,在一定的真空度(L33×10-2Pa)和高壓直流電場(100~1000V)作用下,通入少量氮化氣氛,使氮原子離子化,并在電場作用下,高速沖擊工件表面,產(chǎn)生輝光放電,使工件表面達到離子氮化溫度并使氮原子滲入工件表面。離子氮化工藝與原氣體氮化相比,具有生產(chǎn)效率高、變形小、成本低和污染少等優(yōu)點。
在設備設計和制造時,應注意設備陽極和陰極間的高壓絕緣問題。因為設備外殼即是高壓直流電的陽極,必須良好接地。設備中放置工件的陰極接線柱,對地絕緣電阻必須用1000V絕緣搖表檢查,其絕緣電阻不得小于20MΩ。在電氣線路里,必須有保護裝置,確保真空罩打開時,高壓直流電自動斷開。輝光離子氮化設備的廠房,應光線明亮、通風良好、屋內(nèi)應保持清潔整齊、干燥、無雜物。
操作時必須注意:
1.離子氮化設備必須有兩名以上操作者方可開爐,并指定操作負責人。操作者必須熟悉和遵守離子氮化設備的安全操作規(guī)程。
2.工件必須洗滌干凈,去除毛刺、鐵屑和油污。
3.不得在設有可靠安全措施情況下,在真空罩下進行操作。吊放真空罩應平穩(wěn),在陰極底板上放置工件應穩(wěn)妥。
4.應遵守氣體氮化和氨氣瓶安全使用規(guī)程。真空泵抽氣時,排出的廢氣應通往室外。
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