一種可控氣氛中金屬無氧化退火爐的製作方法

2023-12-12 13:57:57

本實用新型涉及工業熱處理爐技術領域，尤其涉及一種可控氣氛中金屬無氧化退火爐。

背景技術：

零件的氧化是自然界中的一個普遍現象，氧化的實質是金屬與氧的結合，形成氧化物。氧化的結果使金屬或合金材料失去原有物理、化學特性。對於機械零件，如果被氧化不但引起外觀的變化，更重要的是會惡化機械性能，比如拉強度，疲勞強度等。但是有些材料在變形加工後，需要退火，以減小形變阻力，要求在退火的過程中不能發生氧化。特別是在新產品試製和設備、儀表的維修中,往往有些用特殊材料製造的零件而要在真空或保護氣氛下施行無氧化加熱的熱處理，由於一般不具備專門設備,所以不容易實現。

技術實現要素：

針對以上問題，本實用新型的目的是提供一種在可控氣氛中進行金屬無氧化退火爐，同時實現對輕微氧化表面的還原達到除鏽的目的。

本實用新型的具體方案為：

一種可控氣氛中金屬無氧化退火爐，主體是爐體1，其特徵在於，爐體上部設有開口，開口上有爐蓋11，爐體左側內壁上設有氧勢探頭2、第一進料管3、第二進料管4，第一進料管3上連接有儀錶盤31，第二進料管4上連接有儀錶盤41；爐殼右側內壁上設有溫度探頭5，溫度探頭下方設有加熱裝置6。

所述爐體1下部設有冷風室7。

本實用新型的有益效果為：該退火爐簡單易操作，易於控制，適用的材料也比較廣泛，通過進料管滴入添加劑，利用可控氣氛達到對零件的退火，同時對無法人工除鏽的零件除鏽。

附圖說明

圖1為本實用新型的示意圖；

具體實施方式

如附圖1所示，一種可控氣氛中金屬無氧化退火爐，主體是爐體1，其特徵在於，爐體上部設有開口，開口上有爐蓋11，爐體左側內壁上設有氧勢探頭2、第一進料管3、第二進料管4，第一進料管3上連接有第一儀錶盤31，第二進料管4上連接有第二儀錶盤41；爐殼右側內壁上設有溫度探頭5，溫度探頭下方設有加熱裝置6。通過進料管分別滴入煤油和甲醇來產生可控氣氛，簡單易操作，通過溫度探頭達到檢測溫度變化的目的，加熱裝置方便給爐體加熱升溫。

所述爐體下部設有冷風室7，便於輔助冷卻降溫。

本實用新型的工作流程為：

氣體碳爐中加裝有氧碳頭，測量氧勢，通過碳勢自動計算表間接計算出碳勢，進而達到通過對碳濃度的控制控制氧化還原反應的目的，根據卡博馬格法產生可控氣氛，具體選用800ML煤油和800ML甲醇作為添加劑。

1、對爐進行加熱，使爐內溫度達到820°C，並且經過爐內氣氛的形成，碳勢控制在0.45。

2、維持溫度在820°C，用吊裝工具把零件裝好，用行吊裝入爐內。

3、加熱升溫，控制爐內碳勢為0.46。

4、保溫1.5小時後關閉加熱，使零件隨爐冷卻，冷卻速度控制在15°C/小時，當爐溫低於800°C時，煤油滴量減少50%，當爐溫低於750°C時，煤油關閉，靠甲醇維持氣氛。

5、當爐溫低於400°C時，甲醇用量減少50%（或者使排氣管的火焰長度維持在100mm左右，冷卻速度控制在50°C/小時）

6、當爐溫降到200°C以下時，材料出爐。

出爐後的零件，表面有殘留很多碳黑，出爐後的零件自然冷卻到室溫後，用手工方法擦掉碳黑，對於手工不能擦淨的，可以用濃度6%，溫度105°C的NaOH水溶液清洗。零件退火後符合退火標準，經過這樣處理，生鏽的零件也達到了除鏽的目的。

本實用新型的原理為：空氣中的主要成分是N2和O2，此外還有少量的水蒸氣、一氧化碳、二氧化碳，在加熱的條件下，鋼鐵材料會發生如下反應：

2Fe+O2=2FeO 4Fe+3O2=2Fe2O3 3Fe+2O2=Fe3O4

這些過程是不可逆的，因而不能控制。另外，一氧化碳在高溫下對鋼表面有還原作用，一氧化碳、二氧化碳對鋼的氧化還原反應式為：

Fe+CO2≒Feo+CO 3Fe+CO2≒Fe3O4+CO

3Fe+4CO2≒Fe3O4+4CO

在570°C以上，這些反應式可逆的，反應方向取決於混合氣體中CO2/CO的比值，因而是可控的。鋼鐵材料的退火溫度一般在700°C以上，因此本實用新型提供的可控氣氛條件下實現無氧化退火的工藝是可以實現的。

本實用新型的優點在於可以通過對爐內氣氛的控制，達到恆定碳勢的加熱、降溫；同時對無法進行人工除鏽的零件，進行除鏽，減少零件的劃傷；所有工藝步驟中使用的材料設備費用較低，經濟實用，節約成本。