网带正火炉怎么选才适配？不同工件（齿轮 / 轴类）的型号选型标准及温度参数设定

网带正火炉怎么选才适配？不同工件（齿轮 / 轴类）的型号选型标准及温度参数设定

一、网带正火炉选型的核心原则

网带正火炉的选型本质是 “工件需求 - 设备性能 - 工艺目标” 的三维适配，需围绕工件适配性、工艺精准性、生产连续性三大核心目标，避免因参数错配导致热处理质量不达标或产能不足。

工件适配性是前提，不同工件的材质（如齿轮常用的 20CrMnTi、轴类常用的 45 钢）、结构（如齿轮的模数、轴类的长径比）对加热速率、保温时间、冷却速度要求差异大 —— 齿轮需侧重齿面硬度均匀性，轴类需兼顾心部韧性与表面强度。工艺精准性需满足正火后工件的组织（珠光体 + 铁素体）与性能（硬度、晶粒尺寸）要求，例如齿轮正火后硬度需控制在 180-220HBW，轴类晶粒尺寸需达到 5-8 级。生产连续性则依赖 “网带输送稳定性” 与 “设备产能匹配度”，确保设备处理效率与生产线节拍同步，避免 “大炉小用” 或 “小炉大用”。

此外，还需兼顾能耗与环保要求：加热方式优先选择燃气加热（能耗低）或电加热（控温精准），根据当地能源政策选择；废气处理需配备焚烧 + 脱硫装置，满足 VOCs 与硫化物排放标准。选型前需全面梳理工件参数（材质、尺寸、批量）、工艺指标（硬度、组织）与生产需求（产能、节拍），形成选型清单后再匹配设备型号。

二、不同工件的型号选型标准

齿轮与轴类工件的结构差异决定了网带正火炉的核心型号参数（网带宽度、加热区长度、冷却方式），需针对性适配以保障热处理质量。

（一）齿轮工件：侧重均匀加热与齿面质量，适配中宽网带 + 多段加热

齿轮工件（如汽车变速箱齿轮、电机齿轮）多为盘状或环状，齿面精度要求高，正火需保障齿面与齿根硬度均匀，避免因加热不均导致后续加工变形。

网带宽度与载荷：网带宽度需按齿轮大外径 + 两侧预留空间确定，预留空间通常为 50-100mm，例如大外径 300mm 的齿轮，网带宽度需选 400-500mm；网带载荷需按齿轮单重与排布密度计算，单齿重≤5kg 的齿轮，网带载荷控制在 15-20kg/m²，避免堆叠导致加热不均。网带材质优先选用 314 不锈钢（耐高温≥1100℃，抗氧化性强），表面需做抛光处理，减少齿轮表面划伤。

加热区长度与段数：加热区总长度需满足 “升温 - 保温” 时间需求，齿轮正火升温速率通常为 10-15℃/min，保温时间按有效厚度计算（每 10mm 保温 30-40min），例如有效厚度 20mm 的齿轮，保温时间需 60-80min，结合网带速度（通常 0.5-2m/min），加热区总长度需 10-15m。为保障加热均匀，需采用 “多段加热” 设计（3-4 段），第1段低温预热（500-600℃），第2段中温升温（700-800℃），第三段高温保温（Ac3 以上 30-50℃），各段温度独立控制，避免齿轮内外温差过大导致开裂。

冷却系统选型：齿轮正火需控制冷却速度（10-30℃/s），确保形成均匀珠光体组织，优先选用 “风冷 + 水雾冷却” 组合系统：加热后的齿轮先经强风冷却（风速 10-15m/s）至 600℃左右，再经低压水雾（压力 0.1-0.2MPa）冷却至 300℃以下，冷却区长度需与加热区匹配（约为加热区长度的 1/2）。对于模数＞5mm 的大型齿轮，需在冷却区增设 “均冷段”，避免快速冷却导致齿面裂纹。

（二）轴类工件：侧重心部加热与长径比适配，适配宽网带 + 缓冷控制

轴类工件（如发动机曲轴、传动半轴）多为长条形，长径比差异大（小轴长径比 5-10，大轴可达 20 以上），正火需保障心部充分奥氏体化，同时避免因长径比过大导致的弯曲变形。

网带宽度与输送方式：网带宽度需按轴类大直径的 2-3 倍确定，例如直径 50mm 的轴类，网带宽度选 100-150mm，确保轴类平放时稳定输送；对于长径比＞15 的细长轴，需采用 “托辊辅助输送”，在网带两侧增设可调托辊，间距按轴长设定（每 500mm 设置一组），防止轴类输送过程中弯曲。网带速度需低于齿轮工件（通常 0.3-1.5m/min），减少长轴在网带上的振动。

加热区设计与温度梯度：加热区需采用 “渐变温度场” 设计，入口段温度低于出口段（入口 600℃，出口 Ac3 以上 30℃），避免细长轴因两端与中间升温速度不同导致热应力弯曲。加热区长度需按轴类有效长度计算，有效长度每增加 100mm，加热区长度增加 1-1.5m，例如有效长度 1m 的轴类，加热区长度需 12-18m。对于直径＞100mm 的大直径轴，需在加热区增设 “辐射加热管”，加密布置密度（每 100mm 一根），确保心部温度与表面温度差≤20℃。

冷却系统选型：轴类正火冷却需 “先快后缓”，避免心部产生马氏体组织，优先选用 “风冷 + 炉冷” 组合系统：加热后的轴类先经强风冷却（风速 8-12m/s）至 550℃，再送入缓冷炉（温度 300-400℃）保温 1-2 小时，随炉冷却至室温。缓冷炉容积需与加热区产能匹配，确保轴类连续进入缓冷，避免堆积。对于长径比＞20 的极细长轴，冷却时需采用 “悬挂输送 + 垂直冷却”，减少重力导致的弯曲变形。

三、核心型号参数的量化确定方法

除工件适配外，需结合产能、工艺时间等工况，量化计算网带速度、加热功率、冷却能力等核心参数，确保设备性能达标。

（一）网带速度确定：以工艺时间与加热区长度为核心

网带速度计算公式为：v = L / (t1 + t2)（v 为网带速度，L 为加热区总长度，t1 为升温时间，t2 为保温时间）。升温时间按 “目标温度 - 室温” 与升温速率计算，例如室温 25℃，目标温度 920℃，升温速率 12℃/min，t1=(920-25)/12≈74.6min；保温时间按工件有效厚度计算，有效厚度 25mm，保温时间 80min，加热区长度 15m，计算得 v=15/(74.6+80)≈0.097m/min，实际取 0.1m/min（预留微调空间）。

（二）加热功率确定：综合工件吸热与热损失

加热功率需考虑工件吸热、炉体散热、烟气带走热量等因素，经验公式为：P = K×(G×C×ΔT + Q1 + Q2) / 3600（P 为加热功率，K 为安全系数 1.2-1.5，G 为每小时处理量，C 为工件比热容，ΔT 为加热温差，Q1 为炉体散热损失，Q2 为烟气带走热量）。例如每小时处理齿轮 500kg（C=0.46kJ/(kg・℃)），ΔT=900℃，Q1=200kJ/h，Q2=300kJ/h，K=1.3，计算得 P=1.3×(500×0.46×900+200+300)/3600≈74.8kW，实际选用 80kW 加热功率（预留余量）。

（三）冷却能力确定：按冷却速度与工件重量计算

冷却能力需保障工件从保温温度冷却至目标温度的速度达标，经验公式为：Q = G×C×ΔT 冷 /t 冷（Q 为冷却能力，ΔT 冷为冷却温差，t 冷为冷却时间）。例如轴类每小时处理 300kg，从 900℃冷却至 300℃（ΔT 冷 = 600℃），t 冷 = 30min，计算得 Q=300×0.46×600/30=2760kJ/min，需选用冷却能力≥3000kJ/min 的冷却系统，确保冷却速度满足要求。

四、温度参数设定：按工件材质与工艺目标精准调控

温度是正火工艺的核心参数，需结合工件材质的临界点（Ac1、Ac3）与性能要求设定，同时考虑加热均匀性与冷却速度的影响。

（一）齿轮工件：按材质临界点与模数调整

齿轮常用材质为 20CrMnTi、40Cr、20CrNiMo 等，温度设定需高于 Ac3 临界点 30-50℃，确保完全奥氏体化：20CrMnTi 的 Ac3 约为 830℃，正火温度设定为 860-880℃；40Cr 的 Ac3 约为 780℃，正火温度设定为 810-830℃。

模数不同需调整保温时间：模数≤3mm 的小齿轮，保温时间按每 10mm 有效厚度 30min 计算（如有效厚度 15mm，保温 45min）；模数＞3mm 的大齿轮，保温时间延长至每 10mm 40-50min，确保齿根部位充分加热。温度均匀性需控制在 ±5℃以内，通过在加热区设置 3-4 个测温点（入口、中间、出口、工件表面），实时监测并调整加热管功率，避免局部过热导致晶粒粗大。

（二）轴类工件：按材质与截面尺寸调整

轴类常用材质为 45 钢、40CrNiMoA、20CrMnMo 等，温度设定需高于 Ac3 临界点 20-40℃：45 钢的 Ac3 约为 780℃，正火温度设定为 800-820℃；40CrNiMoA 的 Ac3 约为 760℃，正火温度设定为 780-800℃。

截面尺寸差异需调整温度与保温时间：直径≤50mm 的小轴，可按基础温度设定，保温时间每 10mm 30min；直径＞50mm 的大直径轴，温度需提高 10-20℃（如 45 钢大轴设定为 820-840℃），保温时间延长至每 10mm 40-60min，确保心部达到奥氏体化温度。对于长径比＞15 的细长轴，需降低升温速率（5-10℃/min），同时在保温阶段采用 “等温保温”（保持温度稳定 30min），减少热应力弯曲。

（三）温度参数的动态优化：基于工件检测结果调整

正火后需检测工件的硬度、组织与变形量，根据检测结果优化温度参数：

硬度偏低（如齿轮硬度 160HBW＜180HBW）：需提高正火温度 10-20℃，或延长保温时间 10-15min，确保奥氏体化充分；

硬度偏高（如轴类硬度 240HBW＞220HBW）：需降低正火温度 10℃，或加快冷却速度（如增加风速），调整珠光体含量；

组织晶粒粗大（如晶粒尺寸 3 级＜5 级）：需降低正火温度 20-30℃，或缩短保温时间，减少晶粒生长；

变形量超标（如轴类弯曲＞0.5mm/m）：需降低升温速率，或调整冷却系统，采用 “对称冷却”（两侧风速一致），减少热应力不均。