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物及對周圍環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,爐內的HCN含量為6~8mg/m3,廢氣點燃后,工作環境中含HCN量僅為0~0.08mg/m3,低于規定允許值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,如果液體超規定大量滴入爐內,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,必須堅決地執行雙人、雙鎖、雙領用的規定。
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,污染工作環境。
4.液體氰化零件必須烘干進爐,否則,熔鹽遇水會發生崩爆濺出,易造成皮膚灼傷。如發生這類情況,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,具有生產效率高、變形小、成本低和污染少等優點。
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,在陰極底板上放置工件應穩妥。
4.應遵守氣體氮化和氨氣瓶安全使用規程。真空泵抽氣時,排出的廢氣應通往室外。
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