製備金屬陶瓷層的裝置的製作方法

2023-05-29 14:23:06 1

專利名稱：製備金屬陶瓷層的裝置的製作方法
技術領域：
本實用新涉及一種製備金屬塗層的裝置，具體地說涉及一種製備金屬陶瓷層的裝置。
背景技術：
石油化工行業的設備、構件，在許多工況條件下都存在腐蝕、磨蝕和衝蝕問題。近十幾年來，金屬表面多元共滲在金屬表面強化方面得到越來越廣的發展。大量文獻表明，若採用單一的材料來滿足既有高的強度、韌性，又有良好的耐蝕、耐磨性能的要求，是難以達到的。材料的表面性能直接影響設備、構件的使用壽命。採用表面處理技術，可以改變金屬構件表面的成分、結構，從而改善材料表層的物理化學性能。金屬陶瓷層具有高的耐腐蝕、 耐磨蝕和耐衝蝕性能。近年來，出現了多種製備金屬陶瓷層的方法及設備。CN100469931C公開了一種金屬陶瓷組合物以及在金屬表面製備金屬陶瓷塗層的方法，該發明的製備方法是將金屬陶瓷組合物與粘結劑聚乙烯醇或醋酸乙酯混合攪拌，調製成料漿，再將料漿塗覆在工件表面。塗覆料漿的金屬工件經過乾燥、在氣體保護爐或真空爐中進行燒結處理，燒結溫度為1000 1300°C，經燒結後得到帶有金屬陶瓷塗層的金屬工件，該發明雖然提到了氣體保護爐或真空爐，但沒有涉及氣體保護爐或真空爐的具體形狀及結構。C擬605M4Y公開了一種鐘罩式惰性氣體保護燒結爐，鐘罩式爐體外罩內設置有燒結爐膛空腔，爐膛空腔中配裝有電加熱體，爐膛空腔連接有抽真空裝置和惰性氣體輸入裝置，其爐膛空腔上連接有惰性氣體循環裝置，惰性氣體循環裝置中設有動力風機，連接有降溫熱交換器。該裝置結構合理，操作控制簡便，易於用於工業化生產，提高燒結爐的設備利用率，但該燒結爐結構部件多且複雜，製造加工難度大，密封性能不佳，降溫時間長。CN2719856Y公開了一種新型惰性氣體保護高溫加熱爐，爐體底部開有缺口，坩堝倒置於爐體內，爐體內及外部設置有可上下升降的工件運輸裝置；工件運輸裝置由載物臺、 升降臺、底座和齒輪齒條升降機組成，載物臺裝在升降臺上，載物臺上部為錐體，其外表面與上方倒置的坩堝內表面緊密接觸，爐體底部缺口下兩側設置有滑動式承接板，進氣管穿過底座、升降臺和載物臺，出氣孔位於載物臺底部，出氣管則穿過載物臺，升降臺和底座，該實用新型依靠齒輪齒條升降機構使坩堝進出爐體爐膛，可使倒置坩堝底部緊壓在爐體上； 倒置坩堝與載物臺圓錐面接觸，既便於加工，又可保證坩堝內表面與載物臺外表面緊密接觸，密封效果好，載物臺留有磨損補償段，保證倒置坩堝和載物臺相配合部分磨損後仍然可保證良好的密封效果，但該實用新型結構複雜，齒輪齒條加工精度要求高，給製造加工帶來一定難度，同時，該實用新型降溫時間長，延長了生產周期，降低了生產效率。

實用新型內容為了解決現有技術存在的結構複雜，密封性能不佳，降溫時間長的技術問題，本實用新型提供了一種製備金屬陶瓷層的裝置，該裝置結構簡單，密封性好，降溫時間短。[0007]本實用新型提供的製備金屬陶瓷層的裝置主要由箱式爐、保護箱、冷卻箱、箱體法蘭、密封墊片、密封蓋板、進氣管、進氣環管分布器、集氣室和排氣管組成；箱體法蘭焊接於保護箱開口端，密封墊片夾於箱體法蘭與密封蓋板之間，箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板之間通過螺栓連接；冷卻箱套於保護箱外壁上，靠近箱體法蘭，與箱體法蘭之間保留一間隙； 進氣管穿過冷卻箱和箱體法蘭之間的保護箱箱壁進入保護箱腔體內，沿著保護箱內壁，伸入保護箱腔體底部，與設在腔體底部的進氣環管分布器相通，進氣環管分布器的管壁上開有氣體分布孔；集氣室焊接於密封蓋板內側，排氣管穿過密封蓋板與集氣室相通，集氣室室壁上開有氣體收集孔，集氣室通過氣體收集孔與保護箱腔體相通；保護箱箱底一端伸入箱式爐爐膛內，冷卻箱和保護箱開口端露於箱式爐爐膛外。所述進氣管內徑一般為6 12mm。所述冷卻箱為環形，其內環和外環均為圓形，冷卻箱沿其軸線方向的長度為 100 200mm，沿其徑向方向的尺寸為100 200mm ；當然冷卻箱的外環也可以為矩形或方形，此時，其外環的尺寸可根據實際情況確定。所述的集氣室為環狀，斷面為矩形，斷面矩形沿環狀集氣室徑向方向的尺寸為 20 50mm，沿環狀集氣室軸線方向的尺寸為10 40mm，當然環狀集氣室的斷面也可以為其它形狀，如圓弧形；氣體收集孔均勻分布在集氣室的室壁上，開口朝向保護箱底壁，當然開口也可以朝向保護箱側壁。氣體收集孔的孔徑小於進氣管的內徑，一般為進氣管內徑的 30 40% ；集氣室的外徑小於保護箱的內徑，集氣室的外壁距保護箱腔體內壁的距離為 20 50mm。所述排氣管的內徑小於進氣管的內徑，一般為進氣管內徑的50 90%，排氣管伸出密封蓋板外側的長度一般為50 100mm。所述的進氣環管分布器的管徑與進氣管的管徑相同，進氣環管分布器的軸線與保護箱的軸線重合，進氣環管分布器距保護箱腔體底部的距離一般為20 30mm，進氣環管分布器上所開的氣體分布孔的孔徑小於進氣管的內徑，一般為進氣管內徑的30 40%，進氣環管分布器的外環直徑小於保護箱的內徑，進氣環管分布器的外環外壁距保護箱腔體內壁的距離為20 50mm。金屬陶瓷層的燒結溫度一般在1000°C 1300°C之間，使用傳統的燒結爐時，金屬工件直接放入爐膛內，停爐後爐子冷卻時間較長，生產周期長，生產效率低。使用本實用新型的製備裝置，工件直接放在保護箱內，停爐後，工件連同保護箱從爐膛內取出，冷卻速度快，生產周期短，生產效率高。傳統的燒結爐在高溫下不易密封，密封性能不佳，本實用新型採用保護箱，容易密封，由於受熱脹冷縮的影響，墊片在高溫下的密封性能會出現波動，甚至會變劣，為了避免高溫下爐膛內的高溫沿保護箱箱壁傳導至密封墊片，從而降低密封墊片的密封性能，本實用新型在靠近箱體法蘭的保護箱外壁上設有冷卻箱，從而阻斷爐膛內高溫向密封墊片的傳遞，使密封墊片處於較低的溫度，從而保證了密封墊片良好的密封性能。同時，本實用新型採用進氣環管分布器和集氣室使保護箱內保護氣氛的分布更加均勻， 使工件各部分在保護箱內均處於均勻的熱處理條件下，從而有利於提高產品的質量。
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明，但附圖和實施方式並不限制本實用新型。
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為圖1中A-A向示意圖；圖3為圖1中B-B向示意圖；圖4為圖1中C-C向示意圖；圖中1-箱式爐，2-保護箱，3-冷卻箱，4-出水管，5-進氣管，6_箱體法蘭，7_密封墊片，8-密封蓋板，9-螺栓孔，10-排氣管，11-螺栓，12-進水管，13-進氣環管分布器， 14-氣體分布孔，15-集氣室，16-氣體收集孔。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型提供的製備金屬陶瓷層的裝置包括箱式爐1、保護箱2、冷卻箱3、進氣管5、進氣環管分布器13、箱體法蘭6、密封墊片7、密封蓋板8、集氣室15和排氣管10 ；箱體法蘭6焊接於保護箱2的開口端，密封墊片7夾於箱體法蘭6與密封蓋板8之間，箱體法蘭6、密封墊片7和密封蓋板8之間通過螺栓11連接；冷卻箱3套於保護箱2外壁上，靠近箱體法蘭6，與箱體法蘭6之間保留一間隙，該間隙一般為IOcm 25cm，以便於設置進氣管和擰緊螺栓；冷卻箱3為環狀結構，其內環與保護箱2的外壁相焊接，冷卻箱3 的內環和外環均為圓形，冷卻箱3沿其軸線方向的長度為100 200mm，沿其徑向方向的尺寸為100 200mm，當然冷卻箱的外環也可以為矩形或方形，此時，其外環的尺寸可根據實際情況確定；進氣管5穿過冷卻箱3和箱體法蘭6之間的保護箱2箱壁進入保護箱腔體內， 沿著保護箱2內壁，伸入保護箱腔體底部，與設在腔體底部的進氣環管分布器13相焊接；進氣環管分布器13的管徑與進氣管5的管徑相同，進氣環管分布器13的軸線與保護箱2的軸線重合，進氣環管分布器13距保護箱2腔體底部的距離一般為20 30mm ；進氣環管分布器13上所開的氣體分布孔14(見圖2、的孔徑小於進氣管5的內徑，一般為進氣管5內徑的30 40%，進氣環管分布器13的外環直徑小於保護箱2的內徑，進氣環管分布器13 的外環外壁距保護箱2腔體內壁的距離為20 50mm ；集氣室15焊接於密封蓋板8內側， 集氣室15為環狀，斷面為矩形，斷面矩形沿集氣室15徑向方向的尺寸為20 50mm，沿集氣室15軸線方向的尺寸為10 40mm，當然環狀集氣室15的斷面也可以為其它形狀，如圓弧形；氣體收集孔16均勻分布在集氣室15的室壁上，開口朝向保護箱2底壁，當然開口也可以朝向保護箱2側壁；氣體收集孔16的孔徑小於進氣管5的內徑，一般為進氣管5內徑的 30 40% ；集氣室15的外徑小於保護箱2的內徑，集氣室15的外壁距保護箱2腔體內壁的距離為20 50mm ；排氣管10穿過密封蓋板8與集氣室15相通，集氣室15室壁上開有氣體收集孔16(見圖4)，集氣室15通過氣體收集孔16與保護箱2腔體相通；進氣管5和保護箱2之間相焊接，排氣管10與密封蓋板8之間相焊接；排氣管10的內徑小於進氣管5 的內徑，一般為進氣管5內徑的50 90%，排氣管10伸出密封蓋板8外側的長度一般為 50 100mm。保護箱2箱底一端伸入箱式爐1爐膛內，冷卻箱3和保護箱2開口端露於箱式爐 1爐膛外；冷卻箱3下部設有進水管12，上部設有出水管4。如圖3所示，保護箱2為圓筒形，冷卻箱3為環形，其內環和外環均為圓形，冷卻箱 3的外環也可以為矩形或方形，與保護箱2相匹配的箱體法蘭6、密封墊片7、密封蓋板8相應為圓形；當然，保護箱2也可以為矩形或方形，與之相匹配的箱體法蘭6、密封墊片7、密封蓋板8也相應為矩形或方形，與保護箱2相匹配的冷卻箱3的內環為矩形或方形，外環可以為矩形、方形或圓形。為了使保護箱2內的空氣儘可能被排出，使保護氣氛更加均勻，進氣環管分布器 13管壁上的氣體分布孔14的開口朝向保護箱底壁，氣體分布孔14呈均勻分布，數量為3 12個，如圖2、圖3所示；當然，氣體分布孔也可以是貫穿進氣環管分布器管壁的通孔，孔的開口方向也可以朝向其它方向，如朝向保護箱的側壁。為了使保護箱2內的保護氣氛更加均勻、穩定，進一步提高產品質量，集氣室15為環狀，斷面為矩形(見圖1)，當然斷面也可以為其它形狀，如圓弧形，氣體收集孔16均勻分布在集氣室15的室壁上，開口朝向保護箱底壁，當然開口也可以朝向保護箱側壁，氣體收集孔的數量為3 12個，如圖4所示。保護箱2、進氣管5和進氣環管分布器13的材料優選耐熱不鏽鋼，也可以為其它耐熱鋼材；密封墊片7可以為聚四氟乙烯墊片或橡膠石棉墊片，優選橡膠石棉墊片；箱體法蘭 6、密封蓋板8、集氣室15和排氣管10用一般不鏽鋼即可，用不鏽鋼材料可以保證惰性氣體的純淨度，避免使用普通碳鋼弓I入鐵鏽等雜質。操作時，將工件置於保護箱2的腔體底部，依次裝上密封墊片7、密封蓋板8，用螺栓11將箱體法蘭6、密封墊片7和密封蓋板8連接在一起，並擰緊螺栓11，將工件密封於保護箱2內；然後將密封有工件的保護箱2箱底一端放入箱式爐1的爐膛內，冷卻箱3和保護箱2開口端露於箱式爐1爐膛外，保護箱2與箱式爐1爐膛口之間的間隙用耐高溫保溫棉堵死，以保證爐膛內溫度；接著將進氣管5與惰性氣源接通，惰性氣體經進氣管5進入與之相通的進氣環管分布器13，通過管壁上的氣體分布孔14均勻進入保護箱2腔體內，進氣一段時間後，保護箱2腔體內的空氣經氣體收集孔16進入集氣室15，最後由排氣管10排出， 然後連續進氣，連續排氣，保證惰性氣氛均勻，避免工件表面的金屬陶瓷層被氧化，惰性氣源可以為氮氣或氬氣，排空氣的同時接通冷卻箱3下部的進水管12和上部的出水管4，讓冷卻水注滿冷卻箱3並由出水管4溢出；最後，接通電源，給箱式爐1升溫進行工件表面金屬陶瓷層的製備。
權利要求1.一種製備金屬陶瓷層的裝置，其特徵在於主要由箱式爐、保護箱、冷卻箱、箱體法蘭、 密封墊片、密封蓋板、進氣管、進氣環管分布器、集氣室和排氣管組成；箱體法蘭焊接於保護箱開口端，密封墊片夾於箱體法蘭與密封蓋板之間，箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板之間通過螺栓連接；冷卻箱套於保護箱外壁上，靠近箱體法蘭，與箱體法蘭之間保留一間隙；進氣管穿過冷卻箱和箱體法蘭之間的保護箱箱壁進入保護箱腔體內，沿著保護箱內壁，伸入保護箱腔體底部，與設在腔體底部的進氣環管分布器相通，進氣環管分布器的管壁上開有氣體分布孔；集氣室焊接於密封蓋板內側，排氣管穿過密封蓋板與集氣室相通，集氣室室壁上開有氣體收集孔，集氣室通過氣體收集孔與保護箱腔體相通；保護箱箱底一端伸入箱式爐爐膛內，冷卻箱和保護箱開口端露於箱式爐爐膛外。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述的進氣環管分布器管壁上的氣體分布孔的開口朝向保護箱底壁，氣體分布孔呈均勻分布，數量為3 12個。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於所述的集氣室為環狀，斷面為矩形或圓弧形，集氣室上的氣體收集孔呈均勻分布，開口朝向保護箱底壁或保護箱側壁，數量為3 12個。
4.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於所述的冷卻箱與箱體法蘭之間的間隙為 IOcm 25cm。
5.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於所述的冷卻箱與箱體法蘭之間的間隙為 IOcm 25cm。
6.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於所述的保護箱為圓筒形，冷卻箱為圓環形，箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板為圓形。
7.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於所述的保護箱為圓筒形，冷卻箱為圓環形， 箱體法蘭、密封墊片和密封蓋板為圓形。
8.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於所述的保護箱為矩形或方形，與之相匹配的冷卻箱、箱體法蘭、密封墊片、密封蓋板相應為矩形或方形。
9.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於所述的保護箱、進氣管和進氣環管分布器的材料為耐熱不鏽鋼，密封墊片為橡膠石棉墊片。
10.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於所述的保護箱、進氣管和進氣環管分布器的材料為耐熱不鏽鋼，密封墊片為橡膠石棉墊片。
專利摘要本實用新型提供的製備金屬陶瓷層的裝置主要由箱式爐、保護箱、冷卻箱、箱體法蘭、密封墊片、密封蓋板、進氣管、進氣環管分布器、集氣室和排氣管組成；冷卻箱套於保護箱外壁上，與箱體法蘭之間保留一間隙；進氣管穿過冷卻箱和箱體法蘭之間的保護箱箱壁進入保護箱腔體內，沿著保護箱內壁，伸入保護箱腔體底部，與設在腔體底部的進氣環管分布器相通，進氣環管分布器的管壁上開有氣體分布孔；集氣室焊接於密封蓋板內側，排氣管穿過密封蓋板與集氣室相通，集氣室通過其上的氣體收集孔與保護箱腔體相通；保護箱箱底一端伸入箱式爐爐膛內，冷卻箱和保護箱開口端露於箱式爐爐膛外。該裝置結構簡單，密封性好，保護氣氛均勻，降溫時間短。
文檔編號F27B5/04GK202323026SQ20112045086
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月7日 優先權日2011年11月7日
發明者晁君瑞, 李 遠, 李選亭, 趙予川 申請人:中國石化集團洛陽石油化工工程公司, 中國石油化工股份有限公司