臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐的製作方法

2023-05-15 17:37:36 1

臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐,涉及金屬真空熱處理領域；包括真空爐主體、加熱室、風冷系統、真空機組、供氣系統、電氣控制系統,所述加熱室包括加熱元件、筒體、前蓋、後蓋，所述前蓋、後蓋上設置有導風口，且由氣缸帶動活動門對導風口進行開啟和關閉，保證回火、氣淬期間冷卻氣體的循環流動和氮化期間加熱室的密閉結構；本發明克服了現有氮化爐採用金屬氮化罐所帶來的加熱及降溫速度慢、氣氛壓力低等不足，並且具備了高壓高流率淬火及回火的使用條件，結構簡單且實用，真正實現了真空多用爐的使用要求。
【專利說明】臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐

【技術領域】
[0001] 本發明涉及真空爐領域，具體涉及一種臥式高壓氣淬回火氮化真空爐。

【背景技術】
[0002] 目前國內使用的外熱式氣體滲氮爐，存在以下不足：（1)熱能消耗大：將需要滲 氮的零件放在耐熱鋼製造的滲氮罐，在井式爐中加熱，滲氮罐輕則一、二百千克，重則五、 六百千克，或更重，熱能消耗很大。（2)降溫慢：由於是間接加熱，滲氮零件升溫慢，降溫也 慢。為增加降溫速度，有的將爐罐提出風冷，有的在爐體上增加風冷系統，但仍降溫很慢。 (3) 滲氮氣氛壓力低：罐內滲氮氣氛壓力低，通常只有幾十毫米油柱，氣氛壓力不高，極大 地影響了滲氮速度和質量。（4)進氣結構不合理：大多數爐子由滲氮罐上方插入一通氣管 到罐底，將氨氣從罐底流向罐內，從出氣口排出。眾所周知，在滲氮溫度下，鋼管促進氨氣的 分解，新鮮的氨氣從進氣管口流到出氣管口時，部分氨氣已經分解為不具有活性的氮氣和 氫氣。而滲氮過程，是新鮮的氨氣在鋼鐵金屬表面分解出的活性氮原子，並即時在表面吸附 和滲入。因此，這種通氣結構是不理想的。（5)不利於擴散：為消除滲氮層表面的脆性相層 (白亮層），採用高分解率條件下的擴散工藝，然而，在滲氮溫度下，很難做到氣氛中沒有活 性氮原子存在，因此，不利於擴散過程的進行。


【發明內容】

[0003] 為了克服現有外熱式氣體滲氮爐的不足，本發明提供了一種臥式高壓氣淬回火氮 化真空多用爐。
[0004] 本發明的技術方案具體如下：
[0005] -種臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐爐型，包括真空爐主體、加熱室、風冷系 統、真空機組、供氣系統、電氣控制系統，所述加熱室包括加熱元件（1)、筒體（2)、前蓋（3)、 後蓋（4)，所述加熱元件（1)由18根石墨棒通過連接板構成圓筒形狀，接線方式為三角形， 筒體⑵隔熱屏包括複合硬氈、石墨軟氈、陶瓷纖維氈和不鏽鋼護板，前蓋⑶和後蓋⑷ 由隔熱層構成，在前蓋（3)和後蓋（4)的中間部位設有導風口。採用真空加熱爐的結構，直 接加熱零件，節能省時，升降溫快。
[0006] 其中，筒體（2)隔熱屏包括一層40mm厚複合硬氈、四層10mm厚軟氈、四層10mm厚 纖維毯和2mm厚護板。
[0007] 其中，所述前活動門（5)由氣缸通過軸（11)與小擋蓋（13)連接，前活動門（5)下 方安裝支撐件（12)，由支撐件進行定位，保證開關靈活準確。通過氣缸的伸縮來控制小擋蓋 (13) 的開啟與關閉，小擋蓋（13)關閉時進行氮化處理，開啟時進行高壓淬火及回火處理。
[0008] 其中，所述後活動門（6)由氣缸通過軸（18)與小擋蓋（14)連接，後活動門（6)下 方安裝支撐件（15)，由支撐件進行定位，保證開關靈活準確。通過氣缸的伸縮來控制小擋蓋 (14) 的開啟與關閉，小擋蓋（14)關閉時進行氮化處理，開啟時進行高壓淬火及回火處理。
[0009] 本發明的技術方案：所述風冷系統包括散熱器（7)、導流罩（8)、葉輪（9)、水冷電 機（10)、散熱器支板（16)、擋蓋（17)，所述散熱器（7)由散熱器支板（16)進行固定，散熱器 支板（16)焊接在爐體內壁下方，水冷電機（10)與葉輪（9)通過軸孔配合，在水冷電機（10) 軸前端安裝擋蓋（17)固定，散熱器（7)與導流罩（8)通過螺栓連接。本發明可在約20分 鍾將零件從滲氮溫度冷到l〇〇°C以下，提高滲層的性能，減少滲層的脆性組織，避免產生回 火脆性現象
[0010] 所述氮化時氨氣由A處進氣，氮化後廢氣經由B處排出，使用內熱式真空設備實現 高壓（1?5bar)氣體滲氮。
[0011] 本發明所述真空機組包括ZJ-600羅茨泵、H-150滑閥泵和裝在抽空管道上的真空 擋板閥、壓差閥、柔性連接件，真空機組各部件之間通過法蘭連接密封。
[0012] 本發明的供氣系統包括氮氣供氣系統和氨氣供氣系統組成。
[0013] 本發明的電氣控制系統由調壓器、可控矽和微處理機組成的溫度可編程序控制系 統和由PLC及各執行元件組成的機械動作可編程控制系統兩部分組成氮氣供氣系統和氨 氣供氣系統組成，可實現自動化程序操作，併兼有手動操作功能。
[0014] 本發明具有以下優點：（1)直接加熱零件，節能省時，升降溫快；（2)保溫效果好； (3)冷卻快；(4)冷管進氣：氨氣由室溫直接進加熱室，A處進氣，氮化後廢氣經由B處排出； (5)雙系統利於擴散過程：可在4X10^^真空狀態下，加熱、淨化零件表面；採用充氣系統， 在0. 1?0. 5MPa氨氣壓力下進行滲氮；在4 X K^Pa真空狀態下進行擴散處理；(6)工藝控 制簡單：可按設定的程序全部自動進行，也可手動操作；（7) -爐多用：該爐可用於滲氮、高 壓氣淬、回火、低溫退火等；(8)真空系統有以下作用：一是預抽爐內的空氣，縮短通入氨氣 的時間，防止零件氧化；二是真空狀態下，淨化零件表面，去除氧化膜層，有利於吸附和界面 反應；三是可以進行擴散處理，減小高濃度表面層的脆性，消防白亮層；(9)高壓充放氣結 構：目前國內氣體滲氮爐壓約為200mm水柱，這主要是受爐體結構制約。真空高壓滲氮爐 採用水冷爐壁，按壓力容器結構設計爐殼，爐氣壓力可以達到〇· 01?〇· 6MPa，比一般氣體 滲氮爐的爐壓提高了 50?500倍。爐體安裝有可靠的充、放氣控制系統；（10)脈動充氣方 式：按一定的周期，使爐內氣氛壓力在一定範圍內波動，可以改善滲層質量。通過控制閥的 充、放氣達到這一目的。通入爐中的氨氣，由氨氣罐直接輸入，罐壓保持在0. 8?1. 2MPa，滿 足爐壓0· 1?0· 5MPa的要求。壓力控制閥只有在爐內的氨氣壓力超過壓力閥設定的上限 時才開啟，一旦爐壓低於控制值，閥門立即關閉。因此，不論爐子大小，氨氣消耗量都不大。 由於排放量小，熱損失也不大。排出的氣體通入水箱（變成氨水）後排出，大大減小對環境 的汙染。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明所述臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐的結構示意圖。
[0016] 圖中：1、加熱元件；2、筒體；3、前蓋；4、後蓋；5、前活動門；6、後活動門；7、散熱 器；8、導流罩；9、葉輪；10、水冷電機；11、軸；12、支撐件；13、小擋蓋；14、小擋蓋；15、支撐 件；16、散熱器支板；17、擋蓋；18、軸。

【具體實施方式】 [0017]
[0018] 下面結合附圖對本發明進行詳細說明。
[0019] 本發明包括真空爐主體、加熱室、風冷系統、真空機組、供氣系統、電氣控制系統， 針對傳統滲氮爐採用氮化罐結構所帶來的升溫、降溫速度慢等不足，將氮化工件直接放置 在加熱室內。
[0020] 所述加熱室包括加熱元件（1)、筒體（2)、前蓋（3)、後蓋（4)，所述加熱元件（1)由 18根石墨棒通過連接板構成圓筒形狀，接線方式為三角形，筒體（2)隔熱屏包括複合硬氈、 石墨軟氈、陶瓷纖維氈和不鏽鋼護板，前蓋（3)和後蓋（4)由隔熱層構成，在前蓋（3)和後 蓋（4)的中間部位設有導風口。
[0021] 其中，筒體（2)隔熱屏包括一層40mm厚複合硬氈、四層10mm厚軟氈、四層10mm厚 纖維毯和2mm厚護板。
[0022] 其中，所述前活動門（5)由氣缸通過軸（11)與小擋蓋（13)連接，前活動門（5)下 方安裝支撐件（12)。
[0023] 其中，所述後活動門（6)由氣缸通過軸（18)與小擋蓋（14)連接，後活動門（6)下 方安裝支撐件（15)
[0024] 進行氮化處理時關閉前後導風口，使加熱室形成密閉空間，由其中18根均勻圓形 布置的加熱元件（1)直接加熱，保證升溫速度快且爐溫均勻性好。另外加熱室內除料筐、工 件外不存在其他金屬結構，氨氣由室溫直接進加熱室，A處進氣，都有效減少了氨氣在與工 件發生滲氮反應前的分解。保證新鮮的氨氣在工件金屬表面分解出的活性氮原子，並即時 在表面吸附和滲入。
[0025] 本發明所述風冷系統包括散熱器（7)、導流罩（8)、葉輪（9)、水冷電機（10)、散熱 器支板（16)、擋蓋（17)，所述散熱器（7)由散熱器支板（16)進行固定，散熱器支板（16)焊 接在爐體內壁下方，水冷電機（10)與葉輪（9)通過軸孔配合，在水冷電機（10)軸前端安裝 擋蓋（17)固定，散熱器（7)與導流罩（8)通過螺栓連接。風冷系統可在約20分鐘將零件 從滲氮溫度冷到l〇〇°C以下，提高滲層的性能，減少滲層的脆性組織，避免產生回火脆性現 象。也可對工件進行高壓氣淬、回火、退火處理，其中氣淬壓力可達到6bar，真正實現了一爐 多用的結構要求。
[0026] 以上參照實施例對本發明進行了說明。但本領域技術人員可以明白，還可以在上 述實施例的基礎上對其進行多種的變換或替換。因此，由權利要求定義的本發明的保護範 圍，其不僅包括上述實施例所述的方式，還涵蓋了各種修改、變換及等同方式。
【權利要求】
1. 一種臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐，包括真空爐主體、加熱室、風冷系統、真空 機組、供氣系統、電氣控制系統，其特徵在於：所述加熱室包括加熱元件（1)、筒體（2)、前蓋 (3) 、後蓋（4)，所述加熱元件（1)由18根石墨棒通過連接板構成圓筒形狀，接線方式為三 角形，筒體（2)隔熱屏包括複合硬氈、石墨軟氈、陶瓷纖維氈和不鏽鋼護板，前蓋（3)和後蓋 (4) 由隔熱層構成，在前蓋（3)和後蓋（4)的中間部位設有導風口。
2. 根據權利要求1所述的一種臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐，其特徵在於：筒體 (2)隔熱屏包括一層40mm厚複合硬氈、四層10mm厚軟氈、四層10mm厚纖維氈和2mm厚護 板。
3. 根據權利要求1所述的一種臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐，其特徵在於：所述 前活動門（5)由氣缸通過軸（11)與小擋蓋（13)連接，前活動門（5)下方安裝支撐件（12)。
4. 根據權利要求1所述的一種臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐，其特徵在於：所述 後活動門（6)由氣缸通過軸（18)與小擋蓋（14)連接，後活動門（6)下方安裝支撐件（15)。
5. 根據權利要求1所述的一種臥式高壓氣淬回火氮化真空多用爐爐型，其特徵在於： 所述風冷系統包括散熱器（7)、導流罩（8)、葉輪（9)、水冷電機（10)、散熱器支板（16)、擋 蓋（17)，所述散熱器（7)由散熱器支板（16)進行固定，散熱器支板（16)焊接在爐體內壁下 方，水冷電機（10)與葉輪（9)通過軸孔配合，在水冷電機（10)軸前端安裝擋蓋（17)固定， 散熱器（7)與導流罩（8)通過螺栓連接。
【文檔編號】C23C8/20GK104195503SQ201410223175
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年5月25日 優先權日:2014年5月25日
【發明者】杜利民, 劉文瑛, 李世萍, 劉曉偉 申請人:北京華翔電爐技術有限責任公司