一种氮碳氧复合处理工艺及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种氮碳氧复合处理工艺及装置，包括前清洗、预热、氮碳共渗、氧化、废气处理和后清洗，所述废气处理的第一步骤：将氮化炉中的含毒气体引入氧化炉内进行解毒处理；第二步骤：将氧化炉内的气体引入吸收塔喷淋处理后达标排放；本发明还涉及一种氮碳氧复合处理装置，包括预热炉、氮化炉、氧化炉和废气净化处理装置，所述氮化炉与氧化炉通过第一风机和第一管道相通连接；所述氧化炉通过第二风机和第二管道与废气净化处理装置连通，氮化炉中的气体进入氧化炉内后经废气净化处理装置净化处理后排放。本发明具有废气处理效率高、工艺稳定、时效短、产量高，设备简单实用，实现整个工艺过程减量化、无害化、资源化。
【专利说明】一种氮碳氧复合处理工艺及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及表面热处理【技术领域】，尤其涉及一种氮碳氧复合处理工艺及装置。
【背景技术】
[0002]为了提高金属工件的硬度、耐磨性、耐腐蚀性等，通常需要通过对工件表面涂覆、表面改性或 复合处理技术，改变工件表面的形态、化学成分、组织结构和应力状态，以获得所需性能；在机械制造过程中，主要还是采用渗氮、渗碳及氧化等热处理方式，但通常对金属工件只进行单一热处理技术，提高工件耐磨性或耐蚀性，比如渗氮，它是在一定温度下一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺，常见渗氮工艺有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮，工件渗氮通常是在盐浴中进行，经氮化盐浴的工件上残留少量的氮化盐，氮化盐中含有有毒的氰根，故氮化盐浴的后工件以及从氮化炉内捞出的炉渣均要放入氧化炉内进行解毒处理，同时也提高了工件表面的耐腐蚀性，而传统的工艺过程中氮化炉和氧化炉之间相互独立，由于在渗氮或氧化过程中会产生氨气、有毒的氰化氢气体以及盐液挥发的蒸汽等废气和粉尘，对于此废气和粉尘的处理，传统的方式没有对废气和粉尘进行分离和预处理，而直接将废气通过吸收塔喷淋之后经高排筒烟?排放，其中一部分有毒气体未能得到充分中和解毒，污染环境，而且粉尘中含有氮化盐或氧化盐，氮化盐和氧化盐的价格比较高，处理过程中并未对其进行回收再利用，造成资源浪费且氮化盐和氧化盐易溶于水中，会对环境造成二次污染。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种氮碳氧复合处理工艺，对氮碳共渗过程中产生的有毒气体引入氧化炉内进行解毒处理，再将氧化炉内的气体经喷淋处理后达标排放，该工艺过程中同时对氮化炉和氧化炉内的气体分别进行脱尘处理，收集的粉尘分别回用至相应的氮化炉或氧化炉内，整个工艺过程减量化、无害化、资源化。
[0004]本发明解决所述技术问题的方案是:一种氮碳氧复合处理工艺，包括前清洗、预热、氮碳共渗、氧化、后清洗和废气处理，装卡后的工件首先经金属清洗剂溶液脱脂、冷水清洗和热水清洗后，在预热炉内进行预热处理，随后吊入氮化炉内进行氮碳共渗处理，接着进入氧化炉内进行氧化处理，然后进入热水槽中进行保温处理，之后再在空气中冷却、干燥，其特征在于，所述废气处理步骤为:
[0005]第一步骤:将所述氮化炉中的含毒气体引入所述氧化炉内进行解毒处理；
[0006]第二步骤:将氧化炉内的气体引入吸收塔喷淋处理后达标排放。
[0007]作为改进，所述含毒气体在氧化炉内的停留时间为0.5min~5min，所述氧化炉内的温度为350°C~450°C。
[0008]作为改进，所述含毒气体在进入所述第一步骤之前进行脱尘处理，并将所述第一脱尘处理后得到的粉尘进行收集，回用至所述氮碳共渗步骤中。
[0009]作为改进，将所述氧化炉内的气体在进入所述第二步骤之前进行脱尘处理，并将所述脱尘处理后得到的粉尘进行收集，回用至所述氧化步骤中。
[0010]该工艺过程中氮化炉内的含毒气体一部分为工件氮碳共渗过程中产生的氨气和少量的氰化氢气体，氰化氢气体有毒，需要解毒处理；另一部分为氮化炉内补充基盐或调整盐过程中，基盐或调整盐高温熔化时产生的大量氨气、盐液挥发的蒸汽和粉尘；氨气强烈刺激嗅觉，不能作无组织排放，盐液挥发的蒸汽中含有有毒的氰根，需要进行解毒处理；粉尘主要包括盐液挥发的蒸气和向氮化炉内添加基盐或调整盐时被排风系统抽出的氮化盐的粉末，上述有毒气体进行脱尘处理后引入氧化炉内进行氧化解毒处理，同时收集的粉尘可回用至氮化炉内；氧化炉内的气体主要是氮化炉内的有毒气体经氧化解毒后的废气以及向氧化炉内添加基盐时盐液挥发的蒸汽，气体经脱尘处理后引入吸收塔喷淋处理后达标排放，同时收集的粉尘可回用至氧化炉内；氮化炉内的气体直接引入到氧化炉的盐液内，一方面气体对盐液有一定的搅拌作用，使氧化炉炉温更加均匀，另一方面提高气体中氰根充分被氧化盐液氧化解毒，提高净化效果。
[0011]本发明的另一个目的是提供一种氮碳氧复合处理装置，该装置结构设计合理、经济实用、产量高、性能稳定，废气净化处理效果好且效率高。
[0012]本发明解决所述技术问题的方案是:
[0013]一种氮碳氧复合处理装置，包括预热炉、氮化炉、氧化炉和废气净化处理装置，所述预热炉、氮化炉和氧化炉均为外热式坩埚电阻炉，其特征在于，所述氮化炉的排气口与所述氧化炉的进气口通过第一风机和第一管道相通连接；所述氧化炉的出气口通过第二风机和第二管道与所述废气净化处理装置连通；所述氮化炉中的气体进入氧化炉内后经废气净化处理装置净化处理后排放。
[0014]作为改进，所述第一管道上设有用于对由氮化炉排气口排出的气体进行脱尘处理的烟气除尘装置，该烟气除尘装置的进气口与所述氮化炉的排气口连通，其出气口与所述氧化炉的进气口连通。
[0015]作为改进，所述第二管道上设有用于对氧化炉内排出的气体进行脱尘处理的烟气除尘装置，该烟气除尘装置的进气口与所述氧化炉的排气口连通，其出气口与所述废气净化处理装置连通。
[0016]作为改进，所述烟气除尘装置整体为一具有空腔结构的除尘室，该除尘室前、后两侧面分别开设有进气口和出气口，进气口与出气口之间倾斜设置有烟尘挡板，该烟尘挡板正下方还设有用于收集由所述烟尘挡板落下的粉尘的回收装置，气体经进气口进入除尘室后沿着烟尘挡板流动后由出气口排出。
[0017]作为改进，所述第一管道和第二管道上分别还设有旋转式风道，该旋转式风道包括相通连接的固定管道和可旋转管道；所述固定管道的一端与所述氮化炉或氧化炉的排气口相通连接，其另一端与所述可旋转管道的一端转动连接，该可旋转管道的另一端与相应烟气除尘装置的进气口连通。
[0018]作为改进，所述废气净化处理装置包括第一吸收塔、第二吸收塔和抽风风机，该抽风风机设置在第一吸收塔和第二吸收塔之间，所述第一吸收塔与所述第二风机相通。
[0019]本发明的有益效果是:
[0020](1)本发明无需向氮化炉内通入压缩空气，工艺稳定、时效短、实现原料无毒。 [0021](2)氮碳共渗步骤中的气体经脱尘处理后引入氧化炉内进行解毒处理，氧化炉内的气体经脱尘处理后再集中引入吸收塔喷淋处理后达标排放，采用氮碳共渗工序和氧化工序的复合，工艺简单、废气净化效果好，实现排放无毒。
[0022](3)氮化炉和氧化炉内的气体分别经脱尘处理后得到的粉尘回用至相应的氮化炉或氧化炉内，资源回收利用、节能环保。
[0023]综上所述，本发明具有结构简单、经济实用且设备性能稳定、可靠性高，废气净化处理效率高、效果好等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明氮碳氧复合处理工艺的工艺流程图；
[0025]图2为本发明氮碳氧复合处理装置的结构示意图；
[0026]图3为本发明氮化炉的结构示意图；
[0027]图4为本发明旋转式风道的结构示意图；
[0028]图5为本发明氧化炉的结构示意图；
[0029]图6为本发明氧化炉的内部结构示意图；
[0030]图7为本发明烟气除尘装置的结构示意图。
[0031]图中:1、预热炉；2、氮化炉；21、套筒；211、进气孔；212、出气孔；22、加盐口 ；23、气流通道；3、氧化炉；31、气流管；32、炉盖；321、进气口 a ;322、出气口 a ;33、气体通道；331、进气口 b、332、出气口 b ;333、进气管；334、出气管；4、废气净化处理装置；41、第一吸收塔；42、第二吸收塔；43、抽风风机；5、第一风机；6、第一管道；7、第二风机；8、第二管道；
9、旋转式风道；91、固定管道；92、可旋转管道；10、烟气除尘装置；101、除尘室；102、回收装置;103、进气口 ;104、出气口 ;105、烟尘挡板;11、调节阀。
【具体实施方式】
[0032]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0033]实施例1
[0034]如图1所示，一种氮碳氧复合处理工艺，包括前清洗、预热、氮碳共渗、氧化、后清洗和废气处理，装卡后的工件首先经金属清洗剂溶液脱脂、冷水清洗和热水清洗后，在温度为350°C~400°C的预热炉I内进行预热处理，随后吊入温度为400°C~550°C的氮化炉2内进行氮碳共渗处理，氮化炉2内的基盐氰酸根含量控制在33%~38%范围，接着进入氧化炉3内进行氧化处理，氧化时间为IOmin~60min，然后进入温度为70°C~80°C的热水槽中保温IOmin~20min，之后再在空气中冷却、干燥，所述废气处理步骤为:第一步骤:将所述氮化炉2中的含毒气体引入所述氧化炉3内进行解毒处理；第二步骤:将氧化炉3内的气体引入吸收塔喷淋处理后达标排放。
[0035]所述含毒气体在温度为350°C~450°C的氧化炉3内停留0.5min~5min。
[0036]所述含毒气体在进入所述第一步骤之前进行脱尘处理，并将所述第一脱尘处理后得到的粉尘进行收集，粉尘处理后得到的氮化盐可回用至所述氮碳共渗步骤中。
[0037]将所述氧化炉3内的气体在进入所述第二步骤之前进行脱尘处理，并将所述脱尘处理后得到的粉尘进行收集，粉尘处理后得到的氧化盐可回用至所述氧化步骤中。
[0038]该工艺过程中由于工件带出、工件与盐浴反应和盐浴挥发等因素，氮化炉2内氮化盐浴以及氧化炉3内的氧化盐浴的体积会逐渐减少，液面高度会下降，需要向炉内添加相应的基盐和调整盐，升高盐浴液面；所述氮化炉2内的含毒气体一部分为工件氮碳共渗过程中产生的氨气和少量的氰化氢气体，其中，氰化氢气体有毒，需要解毒处理；另一部分为氮化炉2内补充基盐或调整盐过程中，基盐或调整盐高温熔化时产生的大量氨气、盐液挥发的蒸汽和粉尘，其中，大量的氨气强烈刺激嗅觉，不能作无组织排放，盐液挥发的蒸汽中含有有毒的氰根，排放含量应在国家环保标准允许值之内，需要进行解毒处理；粉尘主要包括盐液挥发的蒸气和向氮化炉2内添加基盐或调整盐时被排风系统抽出的氮化盐的粉末。
[0039]氧化炉3内的气体主要是氮化炉2内的有毒气体经氧化解毒后的废气以及向氧化炉3内添加基盐时盐液挥发的蒸汽，气体需经脱尘处理后再引入吸收塔喷淋处理达标排放，工艺稳定、简单易行。
[0040]如图2所示，一种氮碳氧复合处理装置，包括预热炉1、氮化炉2、氧化炉3和废气净化处理装置4，所述预热炉1、氮化炉2和氧化炉3均为外热式坩埚电阻炉，预热炉I底部设有风扇，使工件预热更加均匀；所述氮化炉2的排气口与所述氧化炉3的进气口通过第一风机5和第一管道6相通连接；所述氧化炉3的出气口通过第二风机7和第二管道8与所述废气净化处理装置4连通；所述氮化炉2中的气体进入氧化炉3内后经废气净化处理装置4净化处理后排放。
[0041]如图3和图4所示，所述氮化炉2炉体内设有正锥形套筒21，该套筒21上端设置在炉盖上的加盐口 22出，底端深入至 氮化盐溶液内，该加盐口 22底部与套筒21外壁之间密封；所述套筒21下部侧壁开设有若干进气孔211，套筒21上部侧壁开设有若干出气孔212，且该套筒21上部与所述加盐口 22之间形成环形的气流通道23，氮碳共渗过程中，需要向氮化炉2内添加基盐或调整盐，基盐或调整盐沿套筒21投放至溶液内，熔融时释放大量的含毒气体，含毒气体由套筒21下部开设的进气孔211进入套筒21内，依次通过套筒21上部开设的出气孔212经气流通道23进入第一管道6内；所述第一管道6上设有包括相通连接的固定管道91和可旋转管道92的旋转式风道9，所述固定管道91的一端与所述氮化炉2上的气流通道23连通，其另一端与所述可旋转管道92的一端转动连接，固定管道91可随着炉盖的开合与可旋转管道92相对转动；所述第一管道6上还设有用于对由氮化炉2内排出的含毒气体进行脱尘处理的烟气除尘装置10，该烟气除尘装置10的进气口 103与可旋转管道92的另一端连通，气体脱尘处理后经其出气口 104通过第一风机5引入氧化炉3内进行解毒处理。
[0042]如图5和图6所不,所述氧化炉3包括一根设置在炉体内用于将外部气体引入溶液内的气流管31和套设在炉盖外部的气体通道33，气流管31上端与炉盖32侧壁上开设的进气口 a321相通，其底端伸入至溶液内；所述气体通道33上开设的进气口 b331与所述进气口 a321相对应并与所述气流管31相连通，进气口 b331靠近气体通道33的进气管333处；所述炉盖32侧壁上开设有若干出气口 a322，气体通道33内侧壁开设有若干与所述出气口 a322——对应的出气口 b332 ;所述第二管道8设有包括相通连接的固定管道91和可旋转管道92的旋转式风道9，所述固定管道91的一端与所述气体通道33的出气管334相通连接，所述固定管道91的另一端与所述可旋转管道92的一端转动连接，固定管道91可随着炉盖32的开合与可旋转管道92相对转动；所述第二管道8上设有用于对氧化炉3内排出的气体进行脱尘处理的烟气除尘装置10，该烟气除尘装置10的进气口 103与可旋转管道92的另一端连通，其出气口 104通过第二风机7与废气净化处理装置4连通；所述废气净化处理装置4包括第一吸收塔41、第二吸收塔42和抽风风机43，该抽风风机43设置在第一吸收塔41和第二吸收塔42之间，所述第一吸收塔41与所述第二风机7相通，第一吸收塔41和第二吸收塔42内部设有喷淋装置，氮化炉2内排出的含毒气体在氧化炉3内氧化解毒后的废气连同氧化盐盐液挥发的蒸汽等气体经旋转通道进入烟气除尘装置10进行脱尘处理后，通过第二风机7引入到所述第一吸收塔41内进行一次喷淋，残余的气体通过抽风风机43引入到所述第二吸收塔42内进行二次喷淋，气体经双重吸收塔净化后达标排放，产生的废水进行回收利用。
[0043]如图7所示，所述烟气除尘装置10整体为一具有空腔结构的除尘室101，除尘室101内设有回收装置 102，除尘室101前、后两侧面分别开设有进气口 103和出气口 104，进气口 103与出气口 104之间倾斜设置有烟尘挡板105 ;所述回收装置102设置于所述烟尘挡板105正下方，用于收集收由所述烟尘挡板105落下的粉尘，气体经进气口 103进入除尘室101后沿着烟尘挡板105流动后由出气口 104排出。
[0044]所述氮化炉2数量为两台，采用并联连接，每台氮化炉2连接的烟气除尘装置10的出气口 104均与第一风机5的进风口相连通，且在连接的第一管道6上均设有一调节阀11，通过调节阀11控制两台氮化炉2交替工作，由于氮化炉2的保温时间比预热炉I和氧化炉3长一倍以上，采用两台氮化炉2在不增加其他设备的情况下，产量提高一倍。
【权利要求】
1.一种氮碳氧复合处理工艺，包括前清洗、预热、氮碳共渗、氧化、后清洗和废气处理，装卡后的工件首先经金属清洗剂溶液脱脂、冷水清洗和热水清洗后，在预热炉内进行预热处理，随后吊入氮化炉内进行氮碳共渗处理，接着进入氧化炉内进行氧化处理，然后进入热水槽中进行保温处理，之后再在空气中冷却、干燥，其特征在于，所述废气处理步骤为: 第一步骤:将所述氮化炉中的含毒气体引入所述氧化炉内进行解毒处理； 第二步骤:将氧化炉内的气体引入吸收塔喷淋处理后达标排放。
2.如权利要求1所述的一种氮碳氧复合处理工艺，其特征在于，所述含毒气体在氧化炉内的停留时间为0.5min~5min，所述氧化炉内的温度为350°C~450°C。
3.如权利要求1所述的一种氮碳氧复合处理工艺，其特征在于，所述含毒气体在进入所述第一步骤之前进行脱尘处理，并将所述第一脱尘处理后得到的粉尘进行收集，回用至所述氮碳共渗步骤中。
4.如权利要求1所述的一种氮碳氧复合处理工艺，其特征在于，将所述氧化炉内的气体在进入所述第二步骤之前进行脱尘处理，并将所述脱尘处理后得到的粉尘进行收集，回用至所述氧化步骤中。
5.一种氮碳氧复合处理装置，包括预热炉、氮化炉、氧化炉和废气净化处理装置，所述预热炉、氮化炉和氧化炉均为外热式坩埚电阻炉，其特征在于，所述氮化炉的排气口与所述氧化炉的进气口通过第一风机和第一管道相通连接；所述氧化炉的出气口通过第二风机和第二管道与所述废气净化处理装置连，氮化炉中的气体进入氧化炉内后经废气净化处理装置净化处理后排放。
6.如权利要求5所述的一种氮碳氧复合处理装置，其特征在于，所述第一管道上设有用于对由氮化炉排气口排出的气体进行脱尘处理的烟气除尘装置，该烟气除尘装置的进气口与所述氮化炉的排气口连通，其出气口与所述氧化炉的进气口连通。
7.如权利要求5所述的一种氮碳氧复合处理装置，其特征在于，所述第二管道上设有用于对氧化炉内排出的气体进行脱尘处理的烟气除尘装置，该烟气除尘装置的进气口与所述氧化炉的排气口连通，其出气口与所述废气净化处理装置连通。
8.如权利要求6或7所述的一种氮碳氧复合处理装置，其特征在于，所述烟气除尘装置整体为一具有空腔结构的除尘室，该除尘室前、后两侧面分别开设有进气口和出气口，进气口与出气口之间倾斜设置有烟尘挡板，气体经进气口进入除尘室后沿着烟尘挡板流动后由出气口排出。
9.如权利要求5所述的一种氮碳氧复合处理装置，其特征在于，所述第一管道和第二管道上分别还设有旋转式风道，该旋转式风道包括相通连接的固定管道和可旋转管道；所述固定管道的一端与所述氮化炉或氧化炉的排气口相通连接，其另一端与所述可旋转管道的一端转动连接，该可旋转管道的另一端与相应烟气除尘装置的进气口连通。
10.如权利要求5所述的一种氮碳氧复合处理装置，其特征在于，所述废气净化处理装置包括第一吸收塔、第二吸收塔和抽风风机，该抽风风机设置在第一吸收塔和第二吸收塔之间，所述第一吸收塔与所述第二风机相通。
【文档编号】C23C8/34GK104004985SQ201410243622
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】叶玉芳 申请人:浙江尚鼎工业炉有限公司