CN101245440A - 连续渗碳炉 - Google Patents

Abstract

本发明的连续渗碳炉提供炉、举升机构和多个推动器。炉具有渗碳区域和包括所述渗碳区域上游侧的第一区域和第二区域的多个区域。所述第二区域和所述第一区域沿着装载在料盘上的工件的输送方向依此次序接连地布置。所述举升机构在所述多个区域中除了最靠近输送方向上游侧的区域的某些区域将料盘降低。所述多个推动器包括第一推动器和第二推动器。所述第一推动器将所述第一区域中的料盘推到所述渗碳区域。所述第二推动器将所述第二区域中的料盘推到所述第一区域。多个推动器被布置成它们推动所述料盘的位置越是接近所述输送方向下游侧则越低。

Description

连续渗碳炉

技术领域

本发明涉及一种连续渗碳炉，该连续渗碳炉对正在包含渗碳气体的环境大气中被输送的工件，即处理对象，接连地执行包括渗碳处理的多个过程。

背景技术

对于连续渗碳炉，在炉内设有加热区域、渗碳区域、扩散区域和冷却区域等。当料盘从炉的输送入口向炉的移出口被输送时，已装载在料盘上的工件在这些区域中的每一个中受到处理。

作为用于在炉内输送工件的方法，料盘推动器方法和辊道炉床方法都是可用的。对于使用料盘推动器方法的连续渗碳炉，例如，如日本专利特开2004-10945中所公布的，最靠近上游侧的料盘从输送入口被推动器推向移出口，因而，多个料盘在被保持相互接触的同时被输送。另一方面，对于使用辊道炉床方法的连续渗碳炉，跨过炉底布置的大量炉床辊被旋转地驱动，使得料盘在这些炉床辊上方被移动。

对炉内的加热区域和渗碳区域施加相互不同等级的加热能量是必须的。另外，渗碳区域接收渗碳气体的输入。为了加强渗碳处理后工件的产品质量，必须保持每个区域中的温度和环境大气是不变的；并且，为此，已经设想出利用根据需要打开和关闭的中间门来选择性地隔离与前述接连区域之间的温差最显著的加热区域。

对于辊道炉床方法，可以通过控制炉床辊的旋转以简易的方式调节不同料盘之间的间隙。因此，使用辊道炉床方法并且在加热区域和渗碳区域之间安装了中间门的连续渗碳炉在当今被广泛应用。

然而，对于使用辊道炉床方法的连续渗碳炉，必须从外面来驱动大量炉床辊，而且相当大数量的热能被炉侧壁的热扩散浪费掉，炉床辊的轴被支撑在所述炉侧壁中。另外，必须通过循环地来回旋转炉床辊而使其摆动，以防止炉床辊由于从料盘施加到其上的载荷而偏转，以致炉床辊的驱动控制变得麻烦。此外，这些大量炉床辊的维护也变得复杂和麻烦。而且，炉的尺寸由于多个料盘之间的间隙的设置而增大。

另一方面，对于使用料盘推动器方法的连续渗碳炉，可以消除上述的辊道炉床方法的缺点；并且，通过改变推动器的行程，可以在最靠近上游侧的料盘和它前面的料盘之间设置间隙。然而，在其自身和加热区域之间设有中间门的清洗腔室存在于炉的输送入口侧，所以在前一个料盘已经被从加热区域输送到渗碳区域之前，不可能将下一个料盘送入清洗腔室，这使得送入料盘之间的时间周期较长。

另外，通过提供平面图上的推角相互正交的多个推动器，并以Z字形方式改变料盘在炉内的输送方向，可以在一对料盘通过炉时，在这对料盘之间产生间隙。然而，在这种情况下，炉在平面图上的形状不能够被做成直线形，使得装置占有的区域尺寸增大。

本发明的目的在于提供一种根据料盘推动器方法来操作的连续渗碳炉，使用该连续渗碳炉，在保持输送通道在平面图上的形状为直线的同时，其上装载了工件的料盘的输送通道被制成包括位于渗碳区域上游侧的多段，并且，使用该连续渗碳炉，通过设置在每段推动料盘的多个推动器，可以在每个正被接连地输送的料盘与下一个料盘之间建立间隙，以允许所安装的中间门的操作。

发明内容

本发明的连续渗碳炉提供炉、举升机构和多个推动器。所述炉具有渗碳区域和包括所述渗碳区域上游侧的第一区域和第二区域的多个区域。所述第二区域和所述第一区域沿着装载在料盘上的工件的输送方向依此次序接连地布置。所述举升机构在所述多个区域中除了最靠近输送方向上的上游侧的区域的某些区域将料盘降低。所述多个推动器包括第一推动器和第二推动器。所述第一推动器将所述第一区域中的料盘推到所述渗碳区域。所述第二推动器将所述第二区域中的料盘推到所述第一区域。所述多个推动器被布置成它们推动所述料盘的位置越是接近所述输送方向下游侧则越低。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的连续渗碳炉的平面剖视图；

图2是该连续渗碳炉的侧面剖视图；和

图3A至3E是用于说明该连续渗碳炉的主要部分的操作的示意性侧面横截面视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图使用具体的术语对本发明的实施例进行描述。图1是示出了根据本发明的一个实施例的连续渗碳炉的一个示例的平面剖视图。图2是该连续渗碳炉的侧面剖视图。

该连续渗碳炉100在装载到料盘上的工件沿着输送通道的输送期间对这些工件连续执行例如预处理、加热处理、渗碳处理、扩散处理、冷却处理和淬火处理，所述输送通道被制成平面图上为直线的形状。该连续渗碳炉100是使用混合方法的连续渗碳炉，并通过料盘推动器方法输送装载了大量工件的料盘经受预处理、加热处理、渗碳处理和扩散处理，然后通过辊道炉床方法输送这些料盘经受冷却处理和淬火处理。该连续渗碳炉100包括炉主体1、举升机构2、推动器3和4、中间门5至8、引入门9、辊道炉床10、淬火装置11和移出装置12。

炉主体1为权利要求中的“炉”，在平面图中，炉主体1被制成约为恒定宽度的长方形，沿着箭头符号X所示的料盘200的输送方向延伸。清洗腔室21、加热腔室22、渗碳区域23、扩散区域24和冷却区域25沿着箭头符号X的方向依次布置在炉主体1中。清洗腔室21和加热腔室22对应于权利要求中的“多个区域”。

在本示例中，在清洗腔室21中，约400℃的热在已经与外界空气隔离的环境大气中被施加于装载在料盘200上的工件，并随即执行诸如脱脂处理等的预处理。清洗腔室21不被认为受上面所述限制；只要可对清洗腔室21替换其中的环境大气，任何构造都是可以接受的。

在加热腔室22中，工件在诸如RX气体或类似气体的载气的环境大气中，在约900℃下经受初步热施加。

在渗碳区域23中，诸如RX气体或类似气体的载气和诸如碳氢化合物气体或类似气体的浓缩气体被供应，渗碳处理通过在渗碳气体的环境大气中在约930℃至950℃下将热施加于工件而执行。

在扩散区域24中，扩散处理被执行，以将由渗碳处理加载到每个工件表面上的碳扩散到工件的内部。

在冷却区域25中，工件被冷却并浸至约850℃的温度，该温度是淬火处理开始前的温度。

举升机构2布置在加热腔室22中，其包括举升台31和升降缸32，举升台31构成加热腔室22的底表面的一部分。

通过使用升降缸32(由液压驱动)升高和降低举升台31，该举升机构2向下移动料盘200的输送通道。举升机构2还可使用气动系统或电机驱动系统升高和降低举升台31。

清洗腔室21的底表面高于渗碳区域23及后面区域的底表面。与从引入台13到清洗腔室21内部的输送通道相比，从渗碳区域23向前的料盘200的通道较低，使得炉主体1中的输送通道被构造成两段，即上段和下段。

在加热腔室22中，举升机构2使将从料盘200的上段输送通道被移到下段输送通道的料盘200降低。

推动器3和4是权利要求中的“多个推动器”。推动器3是权利要求中的“第一推动器”，其在箭头符号X的方向上将料盘200从引入台13推到清洗腔室21，并从清洗腔室21推到加热腔室22。推动器4是权利要求中的“第二推动器”，其在箭头符号X的方向上将料盘22从加热腔室22推到渗碳区域23。

中间门5至8是权利要求中的“多个中间门”。中间门5在清洗腔室2 1和加热腔室22之间打开和关闭。中间门6在加热腔室22和渗碳区域23之间打开和关闭。中间门7在扩散区域24和冷却区域25之间打开和关闭。中间门8在冷却区域25和淬火装置11之间打开和关闭。引入门9打开和关闭清洗腔室21的输送入口21A。

由于这些中间门5和6，因而可以选择性地相互隔离清洗腔室21和加热腔室22，以及加热腔室22和渗碳区域23。因此，可以保持清洗腔室21、加热腔室22和渗碳区域23中的环境大气和温度相互不同。

辊道炉床10包括多个炉床辊10A，和在附图中未示出的电机，该电机对这些多个炉床辊10A提供转动能量。这些多个炉床辊10A以大约相等的间距布置，以构成从扩散区域24的下游侧部分经过冷却区域25到淬火装置11的上游侧部分的底表面。这些炉床辊10A的每一个的两端部分都穿过炉主体1的侧壁，以暴露在外面，并且被附图中未示出的轴承可旋转地支撑。电机的旋转被传递到每个炉床辊10A的一个端部。

淬火装置11包括出口门41、举升机构42和油箱43。出口门41在淬火装置11和移出装置12之间打开和关闭。举升机构42包括能够被自由升降的举升台42B，举升台42B包括多个辊42A。已经被送入冷却区域25的料盘200安装在该举升台42B上。油箱43布置在料盘200的输送通道下方，其存储淬火油。举升机构42使其上安装了料盘200的举升台42B降低，并将料盘200浸入油箱43中。装载到料盘200上的工件从而被淬火油突然冷却。

移出装置12包括多个辊51，和移出门52。这些多个辊51构成料盘200在移出装置12内的输送表面。移出门52控制该移出装置12的移出出口12A的打开和关闭。

图3A至3E是用于说明根据本发明的一个实施例的连续渗碳炉的主要部分的操作的示意性侧面横截面视图。在下文中，将仅仅集中说明在用于将料盘200送入清洗腔室21、加热腔室22和渗碳腔室23的处理期间与中间门5和6以及引入门9有关的操作；对其它门的操作的说明将被省略。

在料盘200被送入之前，中间门5至8和引入门9位于其关闭位置，使得输送通道在这些门被布置的位置被中断。另外，出于安全方面的考虑，举升机构2等待在其位置，且举升台31被降低。

在其上装载了大量工件的第一料盘200A已经被安装到引入台13上后，如图3A中所示，引入门9被移到其打开位置，使得输送入口21A被打开，且料盘200A在箭头符号X的方向被推动器3推动。因而，料盘200A从引入台13被送入清洗腔室21。在料盘200A已经被送入清洗腔室21后，引入门9被移到其关闭位置，使得清洗腔室21被关闭。脱脂处理被执行，在该脱脂处理中，装载在料盘200A上的工件在与外界环境隔离的环境大气内被加热到预定温度，从而烧掉粘附于工件表面的油、脂等。

在该脱脂处理已经完成后，如图3B中所示，在举升机构2将举升台31移到其上部位置并将其停在该处的同时，中间门5被移到其打开位置，使得清洗腔室21和加热腔室22连通在一起，然后料盘200A在箭头符号X的方向被推动器3推动。因此，料盘200A从清洗腔室21被送入加热腔室22，并被安装到举升台31上。在料盘200A因此被送入加热腔室22内后，中间门5被移到其关闭位置，清洗腔室21和加热腔室22之间的连通因而被中断。装载在料盘200A上的工件然后通过热的施加而经受预热处理，以在载气的环境大气内被加热到预定温度。

在对装载在第一料盘200A上的工件正在执行预热处理的同时，第二料盘200B被安装到引入台13上，引入门9被移到其打开位置，以打开输送入口21A，且料盘200B在箭头符号X的方向上被推动器3推动。因此，料盘200B从引入台13被带入清洗腔室21。在料盘200B已经被送入清洗腔室21后，引入门9被移到其关闭位置，使得清洗腔室21被关闭。装载在料盘200A上的工件然后在与外界大气隔离的环境大气内，在指定温度下通过热施加而经受脱脂处理。

如图3C中所示，举升台31与料盘200A一起被保持降低到其向下的位置，直到对装载在料盘200A上的工件的预热处理已经完成为止。

当对装载在料盘200A上的工件的预热处理已经完成后，如图3D中所示，中间门6被移动到其打开位置，使得加热腔室22和渗碳区域23连通在一起，料盘200A然后在箭头符号X的方向上被推动器4推动。因此，料盘200A从加热腔室22被送入渗碳区域23。在料盘200A已经被送入渗碳区域23内后，中间门6被移到其关闭位置，使得加热腔室22和渗碳区域23相互隔离。然后，在渗碳气体的环境大气内，通过热施加对装载在料盘200上的工件执行渗碳处理，以将工件升高到预定温度。

在已经将料盘200A送入渗碳区域23内后，中间门6被移到其关闭位置(参照图3E)。通过以上所述，完成将料盘200送入渗碳区域23的处理的一个循环。

随后，在执行如图3B至图3D所示的操作、且料盘200B从加热腔室22被送入渗碳区域23内时，这时，料盘200A在箭头符号X的方向上在渗碳区域23内被料盘200B推动，并被移动。并且，当重复图3B至图3E中所示的操作时，由于处于相互接触的状态，渗碳区域23和扩散区域24中的多个料盘200在箭头符号X的方向被移动。

通过在加热腔室22中设置举升机构2，料盘200的输送通道被构造成两段，即上段和下段，这样，在从引入台13穿过清洗腔室21到加热腔室22的上段输送通道上，料盘200被上段推动器3推动，而在从加热腔室22到渗碳区域23的下段输送通道上，料盘200被下段推动器4推动。根据该结构，可以在输送通道中渗碳区域23上游侧，在每对正被输送的料盘200之间建立适当的间隙，以安装中间门6。

如果输送通道中渗碳区域23上游侧的清洗腔室21和加热腔室22布置在可以被中间门5和6相互隔离的状态，还可以在渗碳区域23内使多个料盘200相互接触地被输送。并且，可以在缩短炉的总长并保持其占据的区域紧凑的同时，以统一的方式对大量工件在清洗腔室中执行预处理，在加热腔室中22中执行预热处理，以及在渗碳区域中执行渗碳处理。

尽管在上面描述的实施例中，清洗腔室21和加热腔室22布置在输送通道中渗碳区域23的上游侧，但本发明不限于在这两个区域执行这种处理；这两个区域是执行其它类型处理的区域也是可以接受的。另外，设置三个或更多区域以相似的方式实施本发明也是可以的。在这种情况下，与区域数量相同的推动器将被布置在上段和下段中，将对除最靠近上游侧的区域以外的每个区域设置举升机构，并且，与多个区域数量相同的输送通道段将被作为上段和下段被提供。

应当理解的是，在本发明的实施例的上述说明中，所有的特征以示例的方式示出，而不应被认为限定本发明。本发明的范围不由上面描述的实施例的任何特征限定，而仅由所附权利要求的范围限定。另外，权利要求中的要素的等同物和其合法和合适范围内的变化形式，也被认为包含在本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种连续渗碳炉，包括：

炉，所述炉包括：渗碳区域，在所述渗碳区域中，在料盘沿着输送方向的输送期间，对装载在所述料盘上的工件执行渗碳处理；和包括所述渗碳区域上游侧的第一区域和第二区域的多个区域，所述第二区域和所述第一区域在所述输送方向上依此次序接连布置；

至少一个举升机构，所述至少一个举升机构在所述多个区域中除了最靠近所述输送方向上的所述上游侧的区域的一些区域中使料盘降低；和

多个推动器，所述多个推进器包括第一推动器和第二推动器，所述第一推动器将所述第一区域中的料盘推到所述渗碳区域，所述第二推动器将所述第二区域中的料盘推到所述第一区域，并且所述多个推动器被布置成它们推动所述料盘的位置越是接近所述输送方向的所述下游侧则越低。

2.根据权利要求1所述的连续渗碳炉，还包括多个中间门，所述多个中间门在所述多个区域的相邻区域之间，以及在所述多个区域中最下游侧的区域和所述渗碳区域之间选择性地打开和关闭。

3.根据权利要求1所述的连续渗碳炉，其中：

所述第一区域是加热腔室，工件在所述加热腔室中被加热到预热温度，所述预热温度低于所述渗碳处理期间的渗碳温度；

所述第二区域是清洗腔室，所述清洗腔室与外界大气隔离；

所述第一推动器将料盘从所述加热腔室输送到所述渗碳区域；

布置成高于所述第一推动器的所述第二推动器将料盘引入所述清洗腔室，并将料盘从所述清洗腔室输送到所述加热腔室；以及

所述举升机构布置在所述加热腔室中，并在其内向下降低料盘。

4.根据权利要求2所述的连续渗碳炉，其中：

所述第一区域是加热腔室，工件在所述加热腔室中被加热到预热温度，所述预热温度低于所述渗碳处理期间的渗碳温度；

所述第二区域是清洗腔室，所述清洗腔室与外界大气隔离；

所述第一推动器将料盘从所述加热腔室输送到所述渗碳区域；

布置成高于所述第一推动器的所述第二推动器将料盘引入所述清洗腔室，并将料盘从所述清洗腔室输送到所述加热腔室；以及

所述举升机构布置在所述加热腔室中，并在其内向下降低料盘。

5.根据权利要求3所述的连续渗碳炉，其中，在所述清洗腔室中对装载在料盘上的工件执行预处理。

6.根据权利要求4所述的连续渗碳炉，其中，在所述清洗腔室中对装载在料盘上的工件执行预处理。

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