上海维旺迪阀门有限公司

详诉低温阀门和深冷技术的概况和原理

深冷技术就是利用冷媒介质作为冷却介质，将淬火后的金属材料的冷却过程继续下去，达到远低于室温的某一温度(-196℃)，从而达到发挥金属材料性能的目的。深冷处理技术是近年来兴起的一种发挥金属工件性能的新工艺技术，是目前最有效、最经济的技术手段。

在深冷加工过程中，金属中大量残余奥体转变为马氏体，特别是过饱和的亚稳定马氏体在从-196℃至室温的过程中会降低过饱和度，析出弥散、尺寸仅为 20～60A并与基体保持共格关系的超微细碳化物，可以使马氏体晶格畸变减少，微观应力降低，而细小弥散的碳化物在材料塑性变形时可以阻碍位错运动，从而强化基体组织。同时由于超微细碳化物颗粒析出后均匀分布在马氏体基体上，减弱了晶界脆化作用，而基体组织的细化既减弱了杂质元素在晶界的偏聚程度，又发挥了晶界强化作用，从而改善了阀门模具的性能，使硬度、抗冲击韧性和耐磨性都显著提高。

深冷技术的改进效果不仅限于工作表面,它渗入工件内部,体现的是整体效应,所以可对工件进行重磨,反复使用,而且对工件还有减少淬火应力和增强尺寸稳定性的作用。

有关深冷、超深冷处理析出更细小的弥散碳化物是指——在显微镜下看图片：深冷、超深冷处理后马氏板条尺寸明显细小，表示原粗大的马氏体板条在深冷、超深冷处理的过程中发生碎化，低碳马氏体的碎化与深冷处理引起的马氏体微分解有关。在深冷、超深冷处理过程中，马氏在-190度低温下，由于体积收缩Fe的晶格常数趋于缩小，而低温下固溶度变小使马氏体的过饱和度有所增加，亦使空位的平蘅浓度降低。这些都增加了碳原子析出偏聚的驱动力，但低温下原子运动困难，扩散距离极短，马氏体内过饱和碳原子往往偏聚于附近的错位线上，在随后的回温过程中逐步形成超微细碳化物核心，脱落后使马氏体发生微分解，内部亚单元尺寸变小：低碳马氏体在淬火过程中会发生回火现象，碳原子有部分偏聚并以有微细的碳化物析出，但仍是碳在α-Fe中过饱和固溶体。深冷、超深冷处理促进碳原子更弥散偏聚，形成超微细碳化物核心使马氏体分解，马氏体内界面增多而碎化。在深冷、超深冷处理的温度回升阶段碳原子的扩散能力大大增加，而随温度回升空位平衡浓度也升高，从而更加快碳原子的扩散运动。自回火产生的微细碳化物促进碳化物的聚合长大，深冷、超深冷处理形成的超微细碳化物在回温过程和室温保持中逐步聚合长大。故深冷、超深冷处理后马氏体内碳化物微粒的数量增多且尺寸较大。

低温阀门深冷处理的作用：

低温处理可转变残奥，提高低温阀门零件的硬度和耐磨性，稳定工件的尺寸。

深冷处理可析出超细碳化物，提高工件的耐磨性；可细化晶粒，提高工件的冲击韧性。

深冷处理可成倍提高马氏体不锈钢的抗蚀性，提高工件的抛光性能。

低温处理可改善有色金属的导电能力和抗蚀性。

深冷处理可减少模具变形、开裂。提高工件的尺寸精度。

附：深冷处理设备介绍

1. 深冷处理设备概述

我们选用的SLX系列程序控制深冷箱是由中国科学院理化技术研究所自行研制开发的自主知识产权定型深冷处理设备，为工件的不同降温、升温速率、深冷处理工艺的严格实施及低温时效等提供了有力保障。深冷处理设备可广泛应用于机械工程、航空航天、医学研究、食品加工、遗传工程、植物保存、畜牧等领域。

SLX系列程序控制深冷箱以液氮为冷源，采用先进的液氮分散阀门技术、双向控温技术和、加热技术保证了处理工件的不同降温、升温速率及恒温要求，为深冷处理工艺的严格实施及工件低温时效等提供了有力保障。液氮传输管路采用超级真空绝热，将液氮损耗降至最低。经过多年的研制经验积累，特别是在制造业的实际应用，证明了SLX系列程序控制深冷箱具有应用范围广、操作简便、经久耐用等特点。

SLX系列程序控制深冷箱顺利通过ISO9001国际质量体系认证。经过近几年来的不断改进和完善，现已定型生产了三种形式SLX系列程序控制深冷箱共四十余种型号的产品，深冷箱单台设备的处理能力从几公斤至几吨不等。

2. 深冷处理设备主要技术指标

2.1型号：SLX-1500。

2.2开启方式：卧式上开

2.3箱内有效尺寸：4600mm×600 mm×600 mm

2.4温度范围：室温～-190℃

2.5控制方式：人工智能控制+计算机控制

2.6降温速率：0.1～10℃/min（任意设置）

2.7温度均匀度：±5℃，温度平衡后0.5h

2.8控温精度：±2℃ ，温度平衡后0.5h

2.9箱外壁温：≥5℃（箱内温度为-150℃）

2.10配电规格： 380V/50Hz

3．深冷处理设备特点

3.1 箱体内部由不锈钢制成，受力部件特别加固；

3.2保温层为特制聚氨酯泡沫，有效阻隔箱体内外冷热交换，通过特制调剂可以将热导率降到0.028W/(m·k)~0.05 W/(m·k)；

3.3箱体一端设有排气阀；

3.4内置循环风扇和导流罩，可均匀分散注入液氮，确保冷冻室温度的均一性；

3.5人性化的微机操作界面，方便用户使用；

3.6配备电气互锁及报警装置，确保使用安全；

3.7电磁阀采用液氮专用低温电磁阀；

3.8液氮传输管路采用高真空绝热传输管路，将液氮损耗降至最低；

3.9深冷处理箱及传输管路在低温下保持1小时后，测深冷箱外壁温度≥5℃。

4.深冷处理设备安装使用

4.1 固定

将控制柜、深冷处理箱、液氮贮槽固定在厂房内合理的位置。

4.2电器连接

4.2.1安装多层警示灯：打开控制柜，将多层警示灯固定在控制柜顶部右上方安装孔内，将多层警示灯连接线穿过穿线孔，接入安装孔下方红色的接线端子，接线不分正负，安装牢固；

4.2.2安装液压泵站：打开液压泵站的包装，将其固定在两台深冷箱中间的合适位置，

按照提供的电器原理图连接液压泵站的控制线；

4.2.3安装油管：按照提供的图纸将油管连接到深冷箱油缸上；

4.2.4通讯线连接：将控制柜和计算机间的通讯线连接到相应接口上。

4.3 机械连接

4.3.1深冷箱与控制柜连接

从深冷箱中取出连接线，对照提供的接线图分别接在控制柜和深冷处理箱上的相应接头位置，连接紧固。

4.3.2深冷箱与液氮贮槽连接

按照图纸将液氮传输管路从深冷箱进液端开始安装，每段管道之间通过法兰螺栓连接，一直将管路引至液氮贮槽排液口下方；管道与电磁阀、管道与液氮贮槽连接处采用不锈钢钢管连接。

4.4检查

4.4.1合上控制柜右侧断路器开关给系统上电，检查电器零部件工作是否正常；

4.4.2在深冷箱上启动增压泵站，检查泵站电机转向；

4.4.3启动开门按钮，检查液压系统工作是否正常；

4.4.4按照控制柜工作状态指示，把系统状态调到状态五，使A、B深冷箱同时启动，检查两箱的电机转向；

4.4.5分别设定两台控温仪表的低温报警参数，使系统报警，检查报警是否正常；

4.4.6如以上安装、检查工作一切正常，设备可以使用。

4.5 使用

4.5.1控制柜送电

4.5.1.1合上控制柜总电源闸刀；

4.5.1.2合上深冷箱控制柜右侧闸刀开关，控制箱上电；

4.5.1.3上电后状态：

● 各仪表显示正常；

● 电流表读数为0；

● 电压表读数为380V；

● 状态一、二、三、四、五黄色指示灯灭；

● 报警灯灭，无报警；

● 控制柜下方流程图中指示灯显示深冷箱四个气体阀V1、V2、V3、V4的开关状态，绿灯亮则阀开，红灯亮（或阀上红灯亮）则阀关；

4.5.2装卸工件

4.5.2.1待控制柜上电后，在需要装入工件的A箱（或B箱）上，按油泵启动按钮；

4.5.2.2切记，解开箱盖上箱盖扣；

4.5.2.3油泵启动后，按开门按钮，箱门缓缓开启；注意：开门时一定要缓慢，即刚开始和快结束都要进行点动按钮。以防开门过猛对油缸和箱体造成冲击损坏。

4.5.2.4吊工件进箱，放稳在支架上；注意：吊放工件时要注意，轻拿轻放，尤其在箱体内不能左右摇晃或滚动，必要时要手扶稳，以防撞击箱壁。

4.5.2.5工件放好后，按关门按钮，箱门缓缓关闭，切忌用力过猛；

4.5.2.6按油泵停止按钮，关闭油泵电机；

4.5.2.7扣上箱盖盖扣。

4.5.3选择使用状态

4.5.3.1参照流程图右上角标注选择要操作的状态，按下选择的状态按钮；如按下状态一按钮，状态一指示灯亮；

4.5.3.2根据选择的状态，参照下图操作气体阀V1、V2、V3、V4；注意：旋转气体阀手柄时，要缓缓旋转，同时要观察手柄下两个指示灯；绿灯亮表示阀开到位，红灯亮表示阀关到位，只要灯亮即可停止旋转。

注意：厂房内东侧箱为A箱；西侧箱为B箱

4.5.3.3待调好使用状态后，所选工作箱的电机开始启动，如果不启动，则说明状态有误，请详细检查。

	V1	V2	V3	V4	状态指示	状态解释
状态一	关	关	开	开	状态一指示灯亮	A箱工作，B箱预冷
状态二	关	开	关	关	状态二指示灯亮	A箱工作，B箱停止
状态三	开	开	关	关	状态三指示灯亮	B箱工作，A相预冷
状态四	关	关	关	开	状态四指示灯亮	B箱工作，A箱停止
状态五	关	开	关	开	状态五指示灯亮	A箱工作，B箱工作