CN101275214B - 连续渗碳炉 - Google Patents

Abstract

本发明包括炉、多个托盘、推动器装置和推拉装置。所述炉包括：渗碳区域，在该渗碳区域中，在料盘沿输送方向的输送过程中，对装载在料盘上的工件执行渗碳处理；和在渗碳区域的上游侧沿着输送方向接连地布置的多个区域。和被安装在多个托盘的每一个上的装载了工件的料盘一起，这些托盘沿着直线输送方向是可移动的，所述托盘的数量与所述多个区域的数量相同。推动器装置沿着输送方向推动料盘。而推拉装置除了沿着输送方向向前一起推动所述多个托盘之外，还将所述多个托盘中的一个拉回到所述多个区域中的每一个内。

Description

连续渗碳炉

技术领域

本发明涉及一种连续渗碳炉，该连续渗碳炉在包含渗碳气体的环境大气中对正在被输送的工件接连地执行包括渗碳过程的多个过程。

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，已经构思出利用根据需要打开和关闭的中间门，来选择性地隔离加热区域，所述加热区域与前述接连区域之间的温差最显著。

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该料盘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，可以在保持输送通道在平面图上的形状为直线的同时，将中间门安装在多个区域中的接连的区域之间，所述多个区域接连地设置在渗碳区域的上游侧。

发明内容

本发明包括炉、多个托盘、推动器装置和推拉装置。所述炉包括：渗碳区域，在该渗碳区域中，在料盘沿输送方向的输送过程中，对装载在料盘上的工件执行渗碳处理；和在渗碳区域的上游侧沿着输送方向接连地布置的多个区域。与被安装在多个托盘的每一个上的装载了工件的料盘一起，这些托盘沿着直线输送方向是可移动的，所述托盘的数量与区域的数量相同。推动器装置沿着输送方向推动料盘。而推拉装置除了沿着输送方向向前一起推动所述多个托盘之外，还将所述多个托盘中的一个拉回到所述多个区域中的每一个内。

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；

图3是设于该连续渗碳炉的推拉装置的侧视图；

图4A至图4D是为了说明该连续渗碳炉主要部分的操作的示意性侧面横截面视图。

具体实施方式

图1是示出了根据本发明的一个实施例的连续渗碳炉的示例的平面剖视图。而图2是该连续渗碳炉的侧面剖视图。

该连续渗碳炉100在装载到每个料盘上的工件沿着输送通道的输送过程中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、推动器装置2、推拉装置3、中间门4至8、移出门9、辊道炉床10、淬火装置11、移出装置12和托盘装置13。

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。引入腔室20、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的方向依所述次序布置在炉主体1中。引入腔室20、清洗腔室21和加热腔室22对应于权利要求中的“多个区域”。

在引入腔室20中，布置了料盘200，该料盘200上装载了即将经受渗碳处理的工件。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，并且随即执行诸如去油处理等的预处理。

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。

在渗透区域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℃下将热施加于每个工件而执行。

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每个工件的内部。

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。

托盘装置13由三个托盘131至133以及导轨134组成。托盘131至托盘133的每一个在输送方向X上的长度大约与料盘200的长度相等。托盘131至托盘133的每一个都是可独立移动的。导轨134从引入腔室20连续地延伸穿过清洗腔室21和加热腔室22至渗碳区域23的一部分，其纵向方向与输送方向X平行。导轨124调节托盘131至托盘133的移动方向。即，托盘131至托盘133在被导轨134引导的同时，沿着输送方向X被来回移动。

推动器装置2在箭头符号X的方向一起推动安装在托盘131至托盘133上的一共三个料盘200。

推拉装置3布置在推动器装置2下方。该推拉装置3除了在输送方向X一起推动托盘131至133之外，还将托盘131至托盘133的每一个穿过加热腔室22和清洗腔室21拉回至引入腔室20。

中间门4至6是权利要求中的多个中间门。中间门5在清洗腔室21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。而中间门4打开和关闭引入腔室20和清洗腔室21之间的输送入口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，该电机使这些多个炉床辊10A转动。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，这些辊的轴被附图中未示出的轴承支撑。电机的旋转被传递到这些炉床辊10A的每个的一个端部。

淬火装置11包括举升机构42和油箱43。举升机构42包括可上下移动的举升台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内的的输送表面。移出门52选择性地打开和关闭该移出装置12的移出口12A。

图3是设于上述连续渗碳炉的推拉装置3的侧视图。该推拉装置3包括链条31。该链条31与链轮32啮合。沿着输送方向X和返回方向X′，链条31在被附图中未示出的由电机转动的链齿32的作用下，沿着引导装置31A往复地来回移动。

凸出件33和钩34固定于链条31。凸出件33面向输送方向X，并接触最靠近输送方向X上游侧的托盘133的上游侧端部。钩34被连接成在输送方向X上在比凸出件33的装配位置更下游的位置能够通过支架37自由地枢转。在钩34穿过链条31的区域的下方，凸轮件36A至36C被布置在固定的位置(在图3中，凸轮件36B和36C没有出现)。

当钩34的端部不接触凸轮件36A至36C中的任何一个时，这时钩34处于能够从图3中由单点划虚线示出的其中间位置自由转动的状态。另一方面，当钩34的下端部在输送方向X的运动中开始接触凸轮件36A至36C中的一个时，这时钩34在顺时针方向旋转，并变为处于图3中由双点划虚线示出的其收回位置；而当钩34的下端部在返回方向X′的运动中开始接触凸轮件36A至36C中的一个时，这时钩34在逆时针方向旋转，并变为处于图3中由实线示出的其接触位置。该钩34和凸轮件36A至36C对应于权利要求中的“钩机构”。

止动件35设于支架37。该止动件35限制钩34在顺时针方向的枢转范围。该止动件35被布置成使得当钩34的下端部在输送方向的运动中接触凸轮件36A至36C中的一个时，在该止动件35和钩34之间留有一定间隙。这是为了允许链31在一定范围内向上或向下运动。

当链条31在输送方向X上向前运动时，这时，首先是凸出件33接触最靠近上游侧的托盘133的上游侧。当链条31在输送方向X上的向前运动继续进行时，通过托盘133接触托盘132，以及托盘132接触托盘131，三个托盘131至133作为一个单元全部沿着输送方向一起运动。并且，尽管在该向前运动过程中，钩34接连地接触凸轮件36C至36A，钩34在其中间位置和其收回位置之间枢转，但钩34不对托盘131至133的向前运动施加任何影响。

并且，当链条在与输送方向X相反的反向X′上被向后移动时，由于钩34的下端开始接触凸轮件36A，因此钩34被转动到其接触位置，其上端开始接触托盘131，使得托盘131至133在反向X′上被微微移动。并且，当链条31继续其在反向X′上的移动时，钩34的下端随后停止接触凸轮件36A，使得钩34的上端在顺时针方向枢转并停止接触托盘131。

此时，托盘131至133在反向X′上的移动停止。另外，当链条31在反向X′上的移动继续进行时，钩34的下端开始接触凸轮件36B，使得钩34在逆时针方向转动，其上端由此开始接触托盘131上游侧的托盘132。

因此，托盘132和133沿反向X′的移动继续进行。并且，与链条31的反向运动过程中钩34经过凸轮件36C时的方式相同，在托盘132和133的反向运动被暂时停止后，仅有托盘133沿反向X′的反向移动继续进行。

通过分别在加热腔室22和渗碳区域23的下方且之间、在清洗腔室21和加热腔室22的下方且之间，以及在引入腔室20和清洗腔室21的下方且之间布置凸轮件36A至36C，在链条31的反向移动中，可以分别在加热腔室22内、在清洗腔室21内，以及在引入腔室20内停止托盘131至133。

图4A至图4D是为了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，仅集中说明用于将料盘200送入引入腔室20、清洗腔室21、加热腔室22和渗碳区域23的处理期间与中间门4至6有关的操作；对其它门的操作的说明将被省略。

如图4A所示，在料盘200A从加热腔室22被送入渗碳区域23之前，保持如下状态，即，料盘200A至200C在分别安装在托盘131至133的状态下分别容纳在加热腔室22、清洗腔室21和引入腔室20中。中间门4至6位于其关闭位置，从而在其被布置的位置将输送通道切断。

当已经完成装载在料盘200A上的工件的预加热处理，且料盘200A被从加热腔室22送入渗碳区域23时，这时，如图4B所示，中间门4至6被移到其打开位置(即，被升起)，托盘133沿着输送方向X被推拉装置3推动。并且，通过托盘133接触托盘132，以及托盘132接触托盘131，所有三个托盘131至133沿着输送方向X被一起输送。该移动继续进行，直至料盘200A接触停在渗碳腔室23内的最靠近上游侧的料盘200。

接下来，如图4C中所示，料盘200A至200C使用推动器装置2被沿着输送方向X推动。此时，推动器装置2仅将料盘200A至200C推过一个料盘200的长度。因此，料盘200A到达渗碳区域23内最靠近其上游侧的位置。另外，料盘200B和200C分别从托盘132上和133上被转移到托盘131上和132上。

随后，如图4D中所示，使用推拉装置3，托盘131至133沿着反向X′一起移动。并且，由于如图3中所示的钩34和凸轮件36A至36C的操作，在将托盘131和132依次停在加热腔室22内和清洗腔室21内的同时，推拉装置3将托盘133拉回到引入腔室20内。此时，中间门6、中间门5和中间门4依所述次序关闭。由于没有料盘200安装在已经回到引入腔室20内的托盘133上，所以可以将下一个料盘200安装在该托盘133上。

由于上面描述的处理，在继续构建平面图上为直线形状的炉1的同时，可以通过使用中间门4至6，将布置在渗碳区域23上游侧的多个区域相互隔离开。

即使借助允许输送通道中的渗碳区域23上游侧的清洗腔室21和加热腔室22相互隔离开的状态的这种结构，在渗碳区域23内使多个料盘200相互接触地被输送仍然是可以的。因此，在缩短炉的总长并因而使炉占据的区域更紧凑的同时，可以以统一的方式对大量工件在清洗腔室21中执行预处理，在加热腔室22中执行预热处理，以及在渗碳区域23中执行渗碳处理。

尽管在上面描述的实施例中，引入腔室20、清洗腔室21和加热腔室22布置在输送通道中的渗碳区域23上游侧，但本发明不被认为限于在这三个类型的区域中执行处理；在这三个区域执行其它类型的处理也是可以接受的。另外，也可以在以这种方式布置了四个或更多区域的情况下，以与上面所描述的相似的方式实施本发明。此外，如上述实施例中的包围引入腔室20的外围并不是绝对必须的；将该引入腔室20朝外面敞开也是可以接受的。

另外，通过将推动器装置2制成链条，可以缩短该连续渗碳炉100在输送方向X上的总长。此外，通过将推拉装置3制成杆，可以有望减少装置的总体成本。

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，而仅由权利要求的范围限定。另外，权利要求中的元件的等同物，以及在其合法且合适的范围内的变型，同样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；和在所述渗碳区域的上游侧沿着所述输送方向接连地布置的多个区域；

多个托盘，所述托盘在数量上与所述多个区域相同，在所述多个托盘的每个上安装了一个所述料盘，并且所述多个托盘可在单个平面内沿着所述输送方向来回移动；

推动器装置，所述推动器装置沿着所述输送方向推动所述料盘；和

推拉装置，所述推拉装置在沿着所述输送方向向前一起推动所述多个托盘的过程中，也将所述多个托盘中的每一个分别朝着与所述输送方向相反的方向拉回到所述多个区域中的每一个内。

2.根据权利要求1所述的连续渗碳炉，还包括多个中间门，所述多个中间门分别在所述多个区域的每个相邻的对之间，以及在所述多个区域中的最下游侧的一个区域和所述渗碳区域之间选择性地打开或关闭。

3.根据权利要求2所述的连续渗碳炉，其中：

所述多个区域沿着所述输送方向按以下次序布置：引入腔室，在输送开始前，所述料盘在所述引入腔室中等待；清洗腔室，所述料盘在所述清洗腔室中与外部空气隔离；和加热腔室，这些工件在所述加热腔室中被加热到低于所述渗碳处理期间的渗碳温度的预热温度；以及

所述多个托盘由三个托盘组成，在所述三个托盘上安装了三个料盘，所述三个料盘将分别被布置在所述引入腔室、所述清洗腔室和所述加热腔室中。

4.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这些工件执行预处理。

5.根据权利要求1所述的连续渗碳炉，其中，所述推拉装置包括：凸出件，当所述多个托盘被沿所述输送方向移动时，所述凸出件朝所述输送方向下游侧接触所述多个托盘中沿所述输送方向最靠近上游侧的那个托盘；和钩机构，当所述多个托盘沿与所述输送方向相反的方向移动时，所述钩机构在所述多个区域之间的每个边界位置相继地转换其与所述多个托盘中更靠近所述输送方向的所述上游侧的下一个托盘的接合。

6.根据权利要求1所述的连续渗碳炉，其中，所述推拉装置被构造为链条。

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