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箱型无氧化热处理炉

阅读：1026发布：2020-06-02

IPRDB可以提供箱型无氧化热处理炉专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种安装有开关用门的加热炉和盐浴室连接成为一体的箱型无氧化热处理炉，把气氛气气体集中投入到加热炉，并在加热炉和盐浴室隔断的中间门制作气体通道，使气氛气气体流入到盐浴室。盐浴室结构是完全密封的，盐浴室后部安装出口门。从加热炉流入的气氛气气体到盐浴室内把气氛气转换成无氧化气氛气，剩余气体通过盐浴室上部安装的排气口排出。此时保持加热炉内部压力比盐浴室内部压力高一些，防止从盐浴室气氛气气体逆流到加热炉。本发明的优点是大大缩短了从加热炉输送到盐浴槽的时间，使维持在10秒以内。加热后的工件浸泡在盐浴槽时，产生的气体通过排气口排出到炉外，可防止逆流到加热炉内部，也不会混乱加热炉内已控制好的气氛气气体。，下面是箱型无氧化热处理炉专利的具体信息内容。

1、一种箱型无氧化热处理炉，包括：设置有加热装置、炉体上部 的搅拌风扇、投入气氛气气体的投入管的加热炉；设置有盐浴槽、搅拌 盐浴槽中盐水的搅拌机、放入或取出工件的升降机、盐浴室上部设置的 排气口、在排气口安装的排气量调整装置、具有减压阀的盐浴室；设置 在加热炉入口的入口门；其特征是盐浴室为密封型，加热炉与密封型盐 浴室连接在一起成为一体型结构；在加热炉与盐浴室之间设置有中间 门；在盐浴室后方设置的出口门；在加热炉与盐浴室之间的中间门上设 有气体通道，气氛气气体通过气体通道由加热炉流入到盐浴室形成无氧 化气氛气状态。

2、根据权利要求1所述的箱型无氧化热处理炉，其特征是向加热 炉集中投入气氛气气体，保持加热炉内部压力高于盐浴室内部压力。

说明书全文

技术领域

本发明属于金属热处理用炉，特别是涉及一种以加热炉和盐浴室连 接成为一体结构、全密封的箱型无氧化热处理炉。

背景技术

一般钢配件很少使用已机械加工后的原状态，钢材通过热处理加工 后大辐提高材料本身附有的机械特性，因此根据使用目的进行适当的热 处理加工。热处理是加热和冷却的组合过程，特别是根据冷却方法对机 械特性值有较大的提高。
为了对钢材进行渗碳，碳氮共渗，或者恒温热处理等热处理加工， 先加热到奥氏体区域的温度。此时为了避免钢材氧化，控制在无氧化气 氛气的加热炉里维持指定的加热温度，此后为了获得指定的特性值，在 调整好的冷却装置里冷却(淬火)。冷却时使用的冷媒有水，油，盐水 等。举例显示在图1的热处理装置中使用。
图1的热处理装置包括：将工件50按指定温度加热，及维持温度 的加热炉10和为了进行指定冷却的盐浴槽22，将工件装入到炉内的装 入支架31和移送炉内工件的输送机39，将工件浸泡在冷媒中的升降机 24，冷却完毕后取出工件的取出装置40；并且工件按照设定工艺连续 进行热处理加工。
图中未说明的符号11是入口门，15是加热管，16是搅拌风扇， 20是盐浴室，21是搅拌机。
图1情况下，加热炉10为了达到钢材的指定表面状态，投入气氛 气气体形成无氧化或者渗碳气氛气。举例：气氛气气体是天然气或液化 石油气等碳氢化合物气体和空气混合而形成的混合气体(天然气或液化 石油气)。混合气体通过配管投入到加热炉炉体内。在此气氛气中加热 的工件不会氧化，表面为光洁状态。此后工件为了进行指定冷却从加热 炉取出后，利用升降机浸泡到冷媒中，浸泡到冷媒的运送时间要求不超 过1分钟，若放置在空气中此时钢材氧化，冷却到20秒左右在氧化气 氛气中钢材表面出现氧化现象。
为了防止此氧化发生，很多气氛气热处理设备使用油来做冷媒。目 前使用油淬火的加热炉和淬火室在一体的气氛气中进行淬火的气氛气 热处理炉。使用盐浴或水来做冷媒的冷却槽，在冷却高温工件时产生的 蒸汽或盐浴中蒸发的气体流入到加热炉内部，破坏加热炉内部的气氛气 气体，冷却槽中产生的气体使加热炉的耐火材料早期腐蚀，因此冷却槽 则安装在与加热炉隔离一定距离的位置上，冷却槽是上部开放型的大气 气氛气热处理设备。
最近的汽车配件或精密机械配件向复杂、轻、高强度化发展，使热 处理(淬火)时钢配件越容易出现变形的情况。淬火指的是将钢从奥氏 体温度急速下降，使金相组织向强度高的马氏体转变的热处理工艺，但 是马氏体转变时发生极度的体积膨胀。因此在马氏体转变温度(Ms点， 根据钢材质成分决定)附近，工件尽可能以均一的温度状态慢慢的进行 冷却。
此Ms点一般渗碳热处理温度是240℃左右，使用淬火油作冷媒时 维持此温度，通常会出现严重的缺陷，因此不经济。最佳的冷媒就是硝 酸系的盐水(举例KNO3，NaNO3等)频繁使用。目前使用此硝酸系盐水 为冷媒在连续式气体渗碳炉中频繁使用，但都是将盐浴室与渗碳炉分离 安装的大气气氛气开放型盐浴槽。此时无氧化加热处理的钢产品在高温 状态(奥氏体温度区域的800℃以上)下很短暂，放置在氧化气氛气中， 表面会出现氧化的现象。
盐浴槽与加热炉隔开安装，存在进行完指定热处理后进入到冷却过 程前温度会下降的缺点。钢铁产品从奥氏体区域温度开始向马氏体转 变，根据钢铁的合金成份不同，按惯例是在25秒以内需要从800℃以 上下降到500℃以下。当盐浴槽与加热炉隔开设置时，因需要移动时间， 会产生约在600℃～700℃存在的珠光体的危险。一般渗碳完的钢配件 表面附有0.7％以上含炭量，所以在此时间内不会引起珠光体转变，但是 没有渗碳的配件内部(深部)局部会产生珠光体转变，同时产生初析铁 素体。出现此初析铁素体的钢铁配件是不能取得予期的机械特性值，所 以检查结果为不合格。
为了避免此类缺陷放弃了盐浴冷却，改为使用淬火油做冷媒。在淬 火油使用范围温度接近的上限温度(根据淬火油性质和状态150℃～200 ℃)中冷却，并用此温度维持一定时间，还考虑从淬火油中取出时局部 温度过热的可能性，可用在气氛气中缓慢冷却等方法，也就是根据技术 者经验来实际进行。
以上主要说明了渗碳淬火的工艺，但本发明是取得最佳效果的钢铁 配件气氛气热处理方法中以恒温热处理的工艺为背景。
恒温热处理是钢铁配件热处理方法之一，对钢铁配件的机械特性不 进行通常的淬火回火，也可获取同等以上特性的方法，广泛使用在弹簧 配件中。此过程与淬火一致，先把钢铁配件加热到奥氏体温度在指定时 间保温维持后，浸泡到250℃～400℃的盐浴槽，使钢铁组织从奥氏体 转变为贝氏体的热处理。不用因淬火引起马氏体转变直接取得贝氏体组 织，还可以避免转变时体积的急速膨胀或者因金相转变引起的弯曲。因 此可防止淬火时常出现的工件变形或分裂的问题。
通过此恒温热处理取得的机械特性值，与通过淬火回火取得的同等 硬度工件相比时，在钢铁配件的延展性或塑性加工性以及进一步的机械 耐冲击性等方面有优越性。强化此特征在弹簧配件或钢丝淬火中使用。 此恒温热处理是为了从钢铁配件的奥氏体温度区域开始向贝氏体组织 转变，需要在短时间内急速冷却至400℃以下。此过程中在550℃～700 ℃温度会发生珠光体转变区域，与冷却时的珠光体转变曲线相交，产生 珠光体，工件取得予期机械强度。
为了降低成本恒温热处理的工件一般使用碳素钢。此碳素钢淬火性 不好，而且容易引起珠光体转变。用碳素钢制作的工件为了获得均匀的 贝氏体组织，一般选定厚度为约7～8mm以下的配件。
目前恒温热处理中使用的气氛气热处理炉如上述有些缺陷，为了冷 却使用的盐浴槽安装在加热炉后面的气氛气热处理炉。代表炉有网带式 恒温热处理炉。图1显示的设备，工件是从加热炉开始到盐浴槽浸泡位 置需要30秒以上时间，使碳素钢无法取得均匀的贝氏体组织。图2是 恒温热处理炉最具代表性的网带式气氛气炉。
图2是网带式恒温热处理设备图，网带式恒温热处理设备由加热炉 500，装入工件的网式运输带502，为了装入工件到炉内的预备台511， 把工件放在盐浴槽的工件通道503，盐浴槽504，取出工件的输送机505 构成。在加热炉500内安装了投入气氛气气体(混合气体等)的投入管 510，炉内可送入无氧化气氛气。首先把工件放置到预备台511，随后 进入安装在炉内部循环的网式运输带502上部。网式运输带是以设定时 间来循环。加热炉结构为从入口侧开始到出口，分为温度上升区、均匀 保温维持区，工件随着网式运输带通过温度上升区和保温维持区后，进 行指定温度来保温维持后，从加热炉500最终端通过工件通道503放入 盐浴槽504。进行指定冷却时间后，并保温维持的工件通过提升输送机 505输出到炉外，同时结束恒温热处理。
如上述在网带式恒温热处理炉中工件是在气氛气中加热后直接浸 泡到盐浴槽，因此在表面不会出现氧化现象。此原因就是工件在短时间 内从奥式体温度浸泡到盐浴槽。所以对小型钢材产品是很适合的设备。
但是，此类设备对产品形状有限制，例如细长等产品放置在网式运 输带上时，因卡在网式运输带上易产生变形。进一步浸泡到盐浴槽时易 被提升输送机卡住。其余复杂形状的产品也易变形，而附着在网式运输 带上产生不必要的麻烦。
如上述网带式恒温热处理炉有卓越的优点，同时也有缺点，因此需 要开发可提供适用更广泛产品的无氧化处理的热处理炉。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种使盐浴室内 产生的气体不会流入到加热炉内，不会影响加热炉内部气氛的，以加热 炉和盐浴室为一体结构，全密封的箱型无氧化热处理炉。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
本发明箱型无氧化热处理炉，包括：设置有加热装置、炉体上部的 搅拌风扇、投入气氛气气体的投入管的加热炉；设置有盐浴槽、搅拌盐 浴槽中盐水的搅拌机、投入取出工件的升降机、盐浴室上部设置的排气 口、在排气口安装的排气量调整装置、为盐浴室降低压力的减压阀的盐 浴室；设置在加热炉入口的入口门。
其盐浴室为密封型，加热炉与密封型盐浴室连接在一起成为一体 型；在加热炉与盐浴室之间设置有中间门；在盐浴室后方设置的出口门； 在加热炉与盐浴室之间的中间门上设有气体通道，气氛气气体通过气体 通道由加热炉流入到盐浴室形成无氧化气氛气状态。
所述的向加热炉集中投入气氛气气体，保持加热炉内部压力高于盐 浴室内部压力。
本发明具有的优点和积极效果是：
本发明的箱型无氧化热处理炉，它使用的热处理方法是在加热炉里 进行加热后的(奥式体状态)工件，浸泡在盐浴槽时，因高温钢材产品 的表面和冷媒的盐水接触产生了气体，产生的气体和盐浴室内的气氛气 一起通过排气口排出到炉外，可防止逆流到加热炉内部。因此不会发生 气体流入到加热炉内，也不会混乱加热炉内已控制好的气氛气气体，可 以控制气氛气。
从盐浴槽产生的气体不会流入到加热炉内，炉内耐火材料损坏的问 题得到解决。由于防止了盐浴槽产生气体流入的效果，使渗碳炉的炉内 耐火材料寿命提高，达到了长期运转和低费用。
本发明大大缩短了工件从加热炉输送到盐浴槽的时间，使输送时间 维持在10秒以内，与先前单设盐浴槽相比缩短了输送时间的1/3以下。
因达到了工件在10秒以内从加热炉到盐浴槽输送，所以实现了对 碳素钢产品进行无氧化恒温热处理。而且本发明也可以使用在网式运输 带里形状复杂的钢铁产品或容易弯曲的长形配件的热处理。

附图说明

图1是现有技术的加热炉与盐浴冷却装置的热处理设备图；
图2是网带式恒温热处理设备图；
图3是本发明的箱型无氧化热处理炉结构图。
附图中主要部件符号说明：
10：加热炉              11：入口门        15：加热管
16：搅拌风扇            17：投入管        20：盐浴室
21：搅拌机              22：盐浴槽        24：升降机
31：装入支架            39：输送机        40：取出装置
50：工件                100：中间门       110：气体通道
200：出口门             201：火焰帘       300：排气口
310：排气量调整装置     400：减压阀       500：网带式加热炉
502：网式运输带         503：工件通道     504：盐浴槽
505：提升输送带         510：投入管       511：预备台

具体实施方式

以下参照附图及实施例对本发明进行详细的说明。
根据图3来说明本发明的箱型无氧化热处理炉的结构。图3是将加 热炉与密封型盐浴室构成一体的箱型无氧化热处理炉，它由加热炉10， 密封型盐浴室20构成，在加热炉10入口设置了入口门11，加热炉10 到盐浴室20之间设置中间门100，在密封型盐浴室的后方设置了出口 门200。
加热炉10装入工件50时，用自由开关的入口门11，工件加热完 后取出时，自由开关的中间门100之间形成的密封空间里，设有电加热 或燃烧其他能源来加热炉内气氛气和工件的加热结构，此中装入的工件 按指定温度迅速升温。在炉体侧面安装有电加热式辐射管15，在炉体 上部设有搅拌气氛气的搅拌风扇16，在搅拌风扇16周围设置有换成无 氧化气氛气或者变换渗碳气氛气的气氛气气体(混合气体等)的投入管 17。
在图3中显示了装入一个工件的箱型无氧化热处理炉，与连续插入 多个工件的连续式箱型无氧化热处理炉一致也构成加热炉与盐浴室一 体型的无氧化热处理炉。
盐浴室20包括：搅拌盐水的盐浴搅拌机21，虽然在这里没显示， 为了把盐水在指定温度里加热保温维持的电或燃烧式加热管及当工件 浸泡在盐水时抑制盐水温度上升的冷却装置的盐浴槽22。为了往盐浴 槽投入指定热处理完毕的工件设置了升降机24，为了连续排出气氛气 气体在盐浴室上部设置排气口300，并在排气口安装了指定排气量的排 气量调整装置310，当盐浴室内压上升到设定值以上时，将打开的减压 阀400。分隔加热室10和盐浴室20的中间门100是为了切断加热室10， 利用耐火砖或者陶瓷构成。并且为了防止气氛气气体从盐浴室逆流到加 热炉设置了密封结构的中间门。这时集中投入到加热炉的气氛气气体是 通过中间门100的气体通道110流入到盐浴室。
图3是以加热炉10和盐浴室20连接构成的一体箱型无氧化热处理 炉。加热炉入口侧前设有与入口门11接触，并放置工件的装入支架31， 打开入口门11装入工件到加热炉内。盐浴室后部安装了取出工件时使 用的取出装置40，在这里不指定工件的装入或取出方法。
如此设计的热处理设备根据本发明实施例来看，预先把加热炉10 内以指定温度加热保温维持后，投入气氛气气体让加热炉10内气氛气 在指定气氛气状态下维持。盐浴室20是集中投入到加热室10的气氛气 气体通过中间门100气体通道进入，使盐浴室20内部形成无氧化状态， 加热炉内压调整为50～200帕。炉内压可以比设定值高，但是过高时从 炉体各部的气氛气气体密封的部位容易泄漏。本发明因炉体结构简单化 所以价格很便宜，盐浴室20的内压比加热炉10的内压调整为低10帕 以上。安装在盐浴室20上部的排气口300的排气量调整装置310来调 整排出气体量，并调整盐浴室20的内压。
具备油淬型的气氛气热处理设备中，因不调整加热炉的内压和冷却 室内压，频繁出现盐浴室的气体逆流到加热炉。淬火时使用的冷媒是油 时产生的蒸发气体对气氛气没有任何影响，因此不考虑。并且中间门 100开关或工件50移动以及浸泡到盐浴槽22时，对盐浴室压力变动时 预备了减压阀，设定为当盐浴室20内压大约超过1000帕时启动。
无氧化热处理炉是先打开加热炉10的入口门11，利用装入支架31 把需热处理的工件50装入到加热炉10。装入到加热炉10的工件50根 据需要的温度，气氛气设定程序并加热，保温维持。在渗碳处理时，根 据工件提供需要的渗碳深度和含碳量。在恒温热处理时，在无氧化气氛 气状态按需要时间和温度保温维持。之前通过投入管17往加热炉10内 连续投入混合气体和气氛气气体。投入量决定于加热炉10的容积。此 气体通过中间门100的气体通道110流入到盐浴室20。
在加热炉内做完指定热处理程序后，打开中间门100，在短时间内 利用盐浴室20的升降机24移动工件50。移动时为了不让工件50温度 下降，利用装入支架31来移动是最好的方法。装入支架31把工件50 移动到升降机24上，同时升降机下降到盐浴槽22，并浸泡在盐浴槽内。 随着升降机下降同时中间门100也关闭。升降机下降后因中间门100关 闭，从盐浴槽产生的气体随着加热炉10流入的气氛气气体通过盐浴室 20的排气口300排出到炉外。
浸泡在盐浴槽22的工件在淬火或者恒温回火需要时间(5～60分) 的盐水中保温维持。事前在盐浴槽按指定温度启动盐浴搅拌机，均匀冷 却，保温维持。
工件移送到盐浴室20后，往空的加热炉10连续的通过入口门11 装入新工件，之后加热炉10以新的程序连续热处理，这是很有效率的 方法。以指定时间在盐浴槽22浸泡的工件50随着升降机24上升，在 此状态维持指定时间把附着在工件50上的盐水洒落到盐浴槽22后，打 开盐浴室20后部安装的出口门200，输送到后部安装的取出装置40上。
出口门200打开，同时安装在出口门200下部的火焰帘201燃烧， 防止空气侵入到盐浴室。从出口门打开时，一直燃烧到工件出来后，关 闭出口门200，同时火焰帘201也灭火。打开出口门200时侵入的空气 或者燃烧气体与加热炉10的气氛气气体一起通过排气口300排到炉外。 如此热处理程序完成，同时热处理炉重新回到最初状态。取出的工件 50进行下一个清洗等工序。
如上述在炉启动前设定加热炉内压和盐浴室内压，一般不需要管 理，但需定期校准炉压并记录。有时因长时间使用，加热炉10内压和 盐浴室20内压会有所变化，这时检验分隔加热炉10和盐浴室20的中 间门110状态和气体通道。此方法是在一般气氛气热处理炉中实施的定 期检验方法。利用此方法可长期稳定的在完全无氧化状态下使用的热处 理设备。
本发明用盐水做冷媒，钢铁产品进行热处理加工是很适合的。其代 表的热处理是气体渗碳、氮化、淬火、马氏体回火、马氏体等温淬火处 理。非常适合碳素钢或者合金钢的奥氏体回火处理、马氏体回火处理。
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标题 发布/更新时间 阅读量
热处理淬火装置-专利编号CN103993142B 2020-05-12 603
弹簧热处理架-专利编号CN103993151A 2020-05-11 1019
高效热处理炉-专利编号CN103937953B 2020-05-13 863
热处理炉-专利编号CN109798769A 2020-05-11 881
热处理用载架-专利编号CN109777940A 2020-05-13 1017
弹簧热处理架-专利编号CN103993151B 2020-05-12 149
热处理设备-专利编号CN109722620A 2020-05-11 544
热处理淬火装置-专利编号CN103993142A 2020-05-11 658
热处理炉-专利编号CN204690067U 2020-05-13 633
热处理炉-专利编号CN208151441U 2020-05-12 434
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