卧式高压气淬回火氮化真空多用炉的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种卧式高压气淬回火氮化真空多用炉,涉及金属真空热处理领域；包括真空炉主体、加热室、风冷系统、真空机组、供气系统、电气控制系统,所述加热室包括加热元件、筒体、前盖、后盖，所述前盖、后盖上设置有导风口，且由气缸带动活动门对导风口进行开启和关闭，保证回火、气淬期间冷却气体的循环流动和氮化期间加热室的密闭结构；本发明克服了现有氮化炉采用金属氮化罐所带来的加热及降温速度慢、气氛压力低等不足，并且具备了高压高流率淬火及回火的使用条件，结构简单且实用，真正实现了真空多用炉的使用要求。
【专利说明】卧式高压气淬回火氮化真空多用炉
【技术领域】
[0001] 本发明涉及真空炉领域，具体涉及一种卧式高压气淬回火氮化真空炉。
【背景技术】
[0002] 目前国内使用的外热式气体渗氮炉，存在以下不足：（1)热能消耗大：将需要渗 氮的零件放在耐热钢制造的渗氮罐，在井式炉中加热，渗氮罐轻则一、二百千克，重则五、 六百千克，或更重，热能消耗很大。（2)降温慢：由于是间接加热，渗氮零件升温慢，降温也 慢。为增加降温速度，有的将炉罐提出风冷，有的在炉体上增加风冷系统，但仍降温很慢。 (3) 渗氮气氛压力低：罐内渗氮气氛压力低，通常只有几十毫米油柱，气氛压力不高，极大 地影响了渗氮速度和质量。（4)进气结构不合理：大多数炉子由渗氮罐上方插入一通气管 到罐底，将氨气从罐底流向罐内，从出气口排出。众所周知，在渗氮温度下，钢管促进氨气的 分解，新鲜的氨气从进气管口流到出气管口时，部分氨气已经分解为不具有活性的氮气和 氢气。而渗氮过程，是新鲜的氨气在钢铁金属表面分解出的活性氮原子，并即时在表面吸附 和渗入。因此，这种通气结构是不理想的。（5)不利于扩散：为消除渗氮层表面的脆性相层 (白亮层），采用高分解率条件下的扩散工艺，然而，在渗氮温度下，很难做到气氛中没有活 性氮原子存在，因此，不利于扩散过程的进行。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有外热式气体渗氮炉的不足，本发明提供了一种卧式高压气淬回火氮 化真空多用炉。
[0004] 本发明的技术方案具体如下：
[0005] -种卧式高压气淬回火氮化真空多用炉炉型，包括真空炉主体、加热室、风冷系 统、真空机组、供气系统、电气控制系统，所述加热室包括加热元件（1)、筒体（2)、前盖（3)、 后盖（4)，所述加热元件（1)由18根石墨棒通过连接板构成圆筒形状，接线方式为三角形， 筒体⑵隔热屏包括复合硬毡、石墨软毡、陶瓷纤维毡和不锈钢护板，前盖⑶和后盖⑷ 由隔热层构成，在前盖（3)和后盖（4)的中间部位设有导风口。采用真空加热炉的结构，直 接加热零件，节能省时，升降温快。
[0006] 其中，筒体（2)隔热屏包括一层40mm厚复合硬毡、四层10mm厚软毡、四层10mm厚 纤维毯和2mm厚护板。
[0007] 其中，所述前活动门（5)由气缸通过轴（11)与小挡盖（13)连接，前活动门（5)下 方安装支撑件（12)，由支撑件进行定位，保证开关灵活准确。通过气缸的伸缩来控制小挡盖 (13) 的开启与关闭，小挡盖（13)关闭时进行氮化处理，开启时进行高压淬火及回火处理。
[0008] 其中，所述后活动门（6)由气缸通过轴（18)与小挡盖（14)连接，后活动门（6)下 方安装支撑件（15)，由支撑件进行定位，保证开关灵活准确。通过气缸的伸缩来控制小挡盖 (14) 的开启与关闭，小挡盖（14)关闭时进行氮化处理，开启时进行高压淬火及回火处理。
[0009] 本发明的技术方案：所述风冷系统包括散热器（7)、导流罩（8)、叶轮（9)、水冷电 机（10)、散热器支板（16)、挡盖（17)，所述散热器（7)由散热器支板（16)进行固定，散热器 支板（16)焊接在炉体内壁下方，水冷电机（10)与叶轮（9)通过轴孔配合，在水冷电机（10) 轴前端安装挡盖（17)固定，散热器（7)与导流罩（8)通过螺栓连接。本发明可在约20分 钟将零件从渗氮温度冷到l〇〇°C以下，提高渗层的性能，减少渗层的脆性组织，避免产生回 火脆性现象
[0010] 所述氮化时氨气由A处进气，氮化后废气经由B处排出，使用内热式真空设备实现 高压（1?5bar)气体渗氮。
[0011] 本发明所述真空机组包括ZJ-600罗茨泵、H-150滑阀泵和装在抽空管道上的真空 挡板阀、压差阀、柔性连接件，真空机组各部件之间通过法兰连接密封。
[0012] 本发明的供气系统包括氮气供气系统和氨气供气系统组成。
[0013] 本发明的电气控制系统由调压器、可控硅和微处理机组成的温度可编程序控制系 统和由PLC及各执行元件组成的机械动作可编程控制系统两部分组成氮气供气系统和氨 气供气系统组成，可实现自动化程序操作，并兼有手动操作功能。
[0014] 本发明具有以下优点：（1)直接加热零件，节能省时，升降温快；（2)保温效果好； (3)冷却快；(4)冷管进气：氨气由室温直接进加热室，A处进气，氮化后废气经由B处排出； (5)双系统利于扩散过程：可在4X10^^真空状态下，加热、净化零件表面；采用充气系统， 在0. 1?0. 5MPa氨气压力下进行渗氮；在4 X K^Pa真空状态下进行扩散处理；(6)工艺控 制简单：可按设定的程序全部自动进行，也可手动操作；（7) -炉多用：该炉可用于渗氮、高 压气淬、回火、低温退火等；(8)真空系统有以下作用：一是预抽炉内的空气，缩短通入氨气 的时间，防止零件氧化；二是真空状态下，净化零件表面，去除氧化膜层，有利于吸附和界面 反应；三是可以进行扩散处理，减小高浓度表面层的脆性，消防白亮层；(9)高压充放气结 构：目前国内气体渗氮炉压约为200mm水柱，这主要是受炉体结构制约。真空高压渗氮炉 采用水冷炉壁，按压力容器结构设计炉壳，炉气压力可以达到〇· 01?〇· 6MPa，比一般气体 渗氮炉的炉压提高了 50?500倍。炉体安装有可靠的充、放气控制系统；（10)脉动充气方 式：按一定的周期，使炉内气氛压力在一定范围内波动，可以改善渗层质量。通过控制阀的 充、放气达到这一目的。通入炉中的氨气，由氨气罐直接输入，罐压保持在0. 8?1. 2MPa，满 足炉压0· 1?0· 5MPa的要求。压力控制阀只有在炉内的氨气压力超过压力阀设定的上限 时才开启，一旦炉压低于控制值，阀门立即关闭。因此，不论炉子大小，氨气消耗量都不大。 由于排放量小，热损失也不大。排出的气体通入水箱（变成氨水）后排出，大大减小对环境 的污染。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1是本发明所述卧式高压气淬回火氮化真空多用炉的结构示意图。
[0016] 图中：1、加热元件；2、筒体；3、前盖；4、后盖；5、前活动门；6、后活动门；7、散热 器；8、导流罩；9、叶轮；10、水冷电机；11、轴；12、支撑件；13、小挡盖；14、小挡盖；15、支撑 件；16、散热器支板；17、挡盖；18、轴。
【具体实施方式】 [0017]
[0018] 下面结合附图对本发明进行详细说明。
[0019] 本发明包括真空炉主体、加热室、风冷系统、真空机组、供气系统、电气控制系统， 针对传统渗氮炉采用氮化罐结构所带来的升温、降温速度慢等不足，将氮化工件直接放置 在加热室内。
[0020] 所述加热室包括加热元件（1)、筒体（2)、前盖（3)、后盖（4)，所述加热元件（1)由 18根石墨棒通过连接板构成圆筒形状，接线方式为三角形，筒体（2)隔热屏包括复合硬毡、 石墨软毡、陶瓷纤维毡和不锈钢护板，前盖（3)和后盖（4)由隔热层构成，在前盖（3)和后 盖（4)的中间部位设有导风口。
[0021] 其中，筒体（2)隔热屏包括一层40mm厚复合硬毡、四层10mm厚软毡、四层10mm厚 纤维毯和2mm厚护板。
[0022] 其中，所述前活动门（5)由气缸通过轴（11)与小挡盖（13)连接，前活动门（5)下 方安装支撑件（12)。
[0023] 其中，所述后活动门（6)由气缸通过轴（18)与小挡盖（14)连接，后活动门（6)下 方安装支撑件（15)
[0024] 进行氮化处理时关闭前后导风口，使加热室形成密闭空间，由其中18根均匀圆形 布置的加热元件（1)直接加热，保证升温速度快且炉温均匀性好。另外加热室内除料筐、工 件外不存在其他金属结构，氨气由室温直接进加热室，A处进气，都有效减少了氨气在与工 件发生渗氮反应前的分解。保证新鲜的氨气在工件金属表面分解出的活性氮原子，并即时 在表面吸附和渗入。
[0025] 本发明所述风冷系统包括散热器（7)、导流罩（8)、叶轮（9)、水冷电机（10)、散热 器支板（16)、挡盖（17)，所述散热器（7)由散热器支板（16)进行固定，散热器支板（16)焊 接在炉体内壁下方，水冷电机（10)与叶轮（9)通过轴孔配合，在水冷电机（10)轴前端安装 挡盖（17)固定，散热器（7)与导流罩（8)通过螺栓连接。风冷系统可在约20分钟将零件 从渗氮温度冷到l〇〇°C以下，提高渗层的性能，减少渗层的脆性组织，避免产生回火脆性现 象。也可对工件进行高压气淬、回火、退火处理，其中气淬压力可达到6bar，真正实现了一炉 多用的结构要求。
[0026] 以上参照实施例对本发明进行了说明。但本领域技术人员可以明白，还可以在上 述实施例的基础上对其进行多种的变换或替换。因此，由权利要求定义的本发明的保护范 围，其不仅包括上述实施例所述的方式，还涵盖了各种修改、变换及等同方式。
【权利要求】
1. 一种卧式高压气淬回火氮化真空多用炉，包括真空炉主体、加热室、风冷系统、真空 机组、供气系统、电气控制系统，其特征在于：所述加热室包括加热元件（1)、筒体（2)、前盖 (3) 、后盖（4)，所述加热元件（1)由18根石墨棒通过连接板构成圆筒形状，接线方式为三 角形，筒体（2)隔热屏包括复合硬毡、石墨软毡、陶瓷纤维毡和不锈钢护板，前盖（3)和后盖 (4) 由隔热层构成，在前盖（3)和后盖（4)的中间部位设有导风口。
2. 根据权利要求1所述的一种卧式高压气淬回火氮化真空多用炉，其特征在于：筒体 (2)隔热屏包括一层40mm厚复合硬毡、四层10mm厚软毡、四层10mm厚纤维毡和2mm厚护 板。
3. 根据权利要求1所述的一种卧式高压气淬回火氮化真空多用炉，其特征在于：所述 前活动门（5)由气缸通过轴（11)与小挡盖（13)连接，前活动门（5)下方安装支撑件（12)。
4. 根据权利要求1所述的一种卧式高压气淬回火氮化真空多用炉，其特征在于：所述 后活动门（6)由气缸通过轴（18)与小挡盖（14)连接，后活动门（6)下方安装支撑件（15)。
5. 根据权利要求1所述的一种卧式高压气淬回火氮化真空多用炉炉型，其特征在于： 所述风冷系统包括散热器（7)、导流罩（8)、叶轮（9)、水冷电机（10)、散热器支板（16)、挡 盖（17)，所述散热器（7)由散热器支板（16)进行固定，散热器支板（16)焊接在炉体内壁下 方，水冷电机（10)与叶轮（9)通过轴孔配合，在水冷电机（10)轴前端安装挡盖（17)固定， 散热器（7)与导流罩（8)通过螺栓连接。
【文档编号】C23C8/20GK104195503SQ201410223175
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年5月25日 优先权日:2014年5月25日
【发明者】杜利民, 刘文瑛, 李世萍, 刘晓伟 申请人:北京华翔电炉技术有限责任公司