CN1014078B - 采用连续式炉对金属工件进行热处理的设备 - Google Patents

Abstract

本发明为应用一连续式直通炉或连续式炉对金属件进行热处理的方法。该炉至少有两个带有炉门的处理室，工件将周期地进入到处理室中，至少有一个处理室可对工件进行不规则地运送，故工件可在处理室中停留不同的时间。处理后被送出。该设备特点是，在几个处理室的炉室中，温度和(或)气氛是不同的，每一个炉室都有一进料门和出料门。每个处理室(2、3)是按圆形周期炉设计的。它装有按周期转动的炉底。操作炉门中的一个是与邻近处理室(3)相隔的隔门。

Description

本发明属于用连续式炉对金属工件进行热处理的方法。该炉至少有两个连续式处理室，内中依次通过工件，并对多个工件进行热处理，各室都装有操作炉门，各工件周期地通过此炉门并进入处理室中。在处理室中进行热处理之后，工件即再次移动，最终被送出。本发明还涉及进行上述热处理的设备，特别是它可在保护气氛中对金属工件进行二段渗碳，它的几个处理室中的每一个都可具有不同的温度和（或）炉气，各个炉室都安装有可进入和送出工件的炉门。在具有高碳势的第一个处理室中，多进行过度渗碳，在第二个处理室中进行扩散-脱碳处理，这样就达到了最终规定的渗碳深度值。

到目前为止，大家知道的是连续式直通炉。这类炉子有一个缺点，即各个工件的处理时间是不可变的。进入炉子中的各个工件，将按一预定的时间间隔，按一不可变的顺序送出炉外。由此可见，这类连续式炉的用途是有限的，它们适合于处理大量相同的工件。对它们必须进行无差别的或相同的处理。

另外，大家对用于金属工件热处理的旋转炉底炉也是了解的。通过一进料炉门进入炉中并放置于一环形炉底的工件，连续地按一定的旋转方向并沿一很长的路径经过炉子。在处理过程结束之后，仍按同进料一样的顺序将工件送出炉门（美国专利4    412    813）。因此，这类旋转炉底炉仍是按已知的连续式原理使用的，即全部工件在各个处理站（处理室）的停留时间是相同的。这种已知的旋转炉底炉还有另一缺点，即炉室并不分区，也不会使各区的碳势不同，这样，在实际应用中，例如渗碳，旋转炉底炉最大仅能达到0.6mm的渗碳层。因此，不能获得更 深的渗碳层，即便能获得，也极不经济。签于上述情况，本发明提出了这样的目标，即发展一种金属工件的热处理方法和开始时提到的那种形式的连续炉。这样便可以避免上面所述的缺点，并能同时处理工艺不同和（或）时间不同的工件，特别是可按二段方式进行渗碳，而渗碳层深又不同的工件，从而能充分地利用炉子的处理能力。由于可同时处理大小、尺寸和数量不同的工件，因此炉子便具有广泛的用途。

为了实现上述目标，本发明在热处理方法方面建议，至少在一个处理室中，工件的移动是不规则的，即工件的停留时间可不同。停留之后即从一个或多个处理室中送出。为达到此目标，下面提出实现本发明所述处理方法的有关设备。此设备有2个按圆形周期炉设计的处理室，并带有可旋转的炉底。按本发明的一个实施方案，各操作炉门至少可打开45°，最好是180°。炉门中的一个是与相邻处理室隔开的隔门。

本发明的要点是，为了能以不相同的时间处理那些要求进行不同的处理工艺和处理时间的工件，因而设计出一连续式炉，该炉能将处理完毕的工件以与进料的时间顺序不同的另一种时间顺序送出工件。这样，就须在至少一个处理室中使工件的移动是不均等的，即将工件按不同的时间处理完毕之后，才从所在的处理室中送出。

因此就有可能在一个处理室中，按普通的方式，即以不变的顺序，也即以相同的时间移动各工件。而在其前或后面的另一个处理室，则多设计成一个可在二个相反方向运动的储料室。工件在其中的气氛中进行热处理。此储料室中有多个可放置工件的位置。为了进料和送料，这些位置可在操作炉门前移动。装料时间、处理时间以及卸料时间可按一规定的热处理程序进行控制。这种储料室可有一直排或几个直排的储料位置。根据本发明的另一实施方案，采用的是一旋转炉底炉。它是按圆形周期炉设计的，有一个按周期可在一方向及其相反方向转动的炉底，其装料周期是规则的或是不规则的，它构成处理室。炉底的旋转方向可 以任意选定并取决于，何处是空位或何处停放一待卸工件。通常的情况是，通过热处理和卸料的自动控制系统实现炉底的不规则周身运动。然而，在处理大量相同的工件时，也可调节成规则的周期运动。

为了能以二段渗碳工艺经济地获得最高达1.8mm的渗碳层深度，按照本发明的一个设计提出以下建议，将炉室设计成双圆形周期炉，其第一个炉室用于进行高碳势渗碳，第二个炉室则用于进行低碳势的扩散。所设计的炉室是二单独的圆形周期炉，通过一隔门彼此隔开。进料炉门和卸料炉门最好在一个轴线上。为了扩大其灵活性，按圆形周期炉设计的其他炉室，可如同行星那样连接在第一个和（或）第二个炉室上。特别在这种情况下，即一方面需对汽车零件，如齿轮，发动机件进行单个的处理，另一方向还需对散件，如螺栓、螺母进行热处理。这时，将本发明按连续式炉设计的旋转炉底炉与在装料部位和卸料部位处的连续式直通炉结合起来是相宜的。可将它们各按加热室或均热室使用。在终端通常连接一个淬火室。

在这种炉子中，有可能对要求有不同渗碳层深度的工件同时进行处理。例如，可在第一个处理室中（进行高碳势渗碳），同时装入要求有0.5mm和1.2mm渗碳层深度的工件。根据两种炉料的处理时间要求不同，可按相应的时间差别用计算机进行控制，以使工件通过隔门进入第二个室（扩散室）中。同时，控制炉子的旋转方向以使其运动的途经最短。使用了计算机以控制整个炉子。它可按规定的处理温度控制碳势以及对渗碳和扩散时间进行控制，同时还可根据炉子的能力调整装料过程。

本发明的细节、特点和优点可以通过下面的附图说明进行了解。此图所示为一采用保护气对金属工件进行多级热处理的连续式炉，它的两个处理室是按照本发明提出的方案设计的圆形周期炉，它有可周期地进行旋转的炉底。

按工件的移动方向，炉子的各部分依次布置如下：

加热室1，为一直通式加热炉，

渗碳室2，为一圆形周期炉，

扩散室3，为一圆形周期炉，

均热室4，为一直通式加热炉，

5为一淬火室。

各炉室构成一连续式炉，可以用保护气对工件进行二段渗碳。工件放置于一铁条6上或一支架上，或放于一料筐中，并通过一进料室7进入炉内。进料室7装有一进料门8。进料室7是加热室1的一部分，它使加热室与外界空气隔绝。在把通向加热室1的隔门9关闭之后，即可进料。

加热室1在打开隔门9之后，可通过一推料气缸10装料。热处理工件按处理周期通过加热室1，同时在一种不渗碳的、不产生碳黑的气氛中，从830℃加热到900℃的渗碳温度。加热室1是按直通式炉设计的，其中装有一电加热装置并分成二加热区（未示出）。采用富甲烷燃气和空气作为保护气。

在图中所示的加热室1的左端处装有一卸料装置11，为一链式装置。在打开隔门12之后，该装置可将位于该处的热处理件送入与加热室连通的渗碳室2中。加热室2设计成圆形周期式炉。它有一回转炉底13，可按规定在两个方向上转动，有18个放料位置。根据工件处理时间的要求，该炉底可有规则地和无规则地、由计算机进行控制地在一个或相反的转动方向上进行转动。为了能以高碳势进行渗碳，可借助在4个加热区装置的加热元件，将渗碳室2加热到900℃。可采用富甲烷气和添加气体保护气。工件在渗碳气中需要处理的时间是由规定的渗碳层深决定的。渗碳气不得产生碳黑。在达到规定的时间之后，旋转炉底13上的工件即旋转到卸料部位。在此处，一通向扩散室3的隔门14即打开。一链式推料装置15即将工件推至该室中。此室设计成一 较小的圆形周期炉。

扩散室3有6个放工件的位置，借助于加热元件（未示出）将处理温度调节在900℃，其中采用富甲烷气/添加气+空气作保护气。由工件的停留时间确定扩散时间。以计算机控制工件在室3中的停留时间。然后，通过向左或向右转动炉底，将工件沿最短的路径送至卸料部位。在该处，在打开一隔门16之后，借助于链条17将工件送至均热室4之中。

均热室4是按一直通式炉设计的。它分成二加热区（加热元件未示出），可以将工件加热到规定的温度，例如淬火温度850℃。可采用富甲烷气/添加气+空气作为保护气。

在均热室4中将工件加热到淬火温度，其中的保护气碳势为工件外表层的含碳量。为了能在直通式炉中运送工件，还安装有一推料气缸18。工件在降温并在淬火温度均热之后，图中所示的二工件中的一件即到达右右侧的卸料位置。或者可通过一内部安装的链条驱动器沿图示的点划线方向将工件运送至淬火室5油淬火槽的一个升降平台上，或者通过一炉门卸料。

借助所述的炉子，可根据工件的材料、形状、大小及数量对各种工件进行二段渗碳处理。这样，就将直通式炉本身的优点（自动驱动、高的加热速度）与移动工件位置具有高度灵活性的旋转炉底的优点结合起来。

图示标号

1    加热室

2    渗碳室

3    扩散室

4    均热室

5    淬火室

6    铁架

7    进料室

8    进料炉门

9    隔门

10    推料气缸

11    链式装置

12    隔门

13    旋转炉底

14    隔门

15    链式装置

16    隔门

17    链条

18    推料气缸

19    链式驱动装置

20    卸料门

Claims (5)

1、对金属工件进行热处理的，尤其是在保护气体下对金属工件进行二级(二段)渗碳处理的设备，该设备包含至少两个可让工件相继通过的具有不同温度和/或炉气氛的处理室，用于对多个工件的热处理，处理室有进料门和出料门，其特征在于，两个处理室(2，3)是具有可周期转动的炉底的圆形周期炉，其中的一个操作炉门是与相邻处理室(3)相隔的隔门(14)，这些圆形周期炉按行星方式布置，在装料一侧和卸料一侧各装有一个直通式炉(连续式加热炉)，作为加热室(1)和均热室(4)，均热室(4)上最好接装一个淬火室(5)。

2、按照权利要求1所述的设备，其特征在于，操作炉门相互之间至少错开45°。

3、按照权利1或2所述的设备，其特征在于，其它的圆形周期炉式处理室按行星方式与第一个和/或第二个处理室（2，3）连接。

4、按照权利要求1或2中所述的设备，其特征在于，第一个处理室（2）用作渗碳室，第二个处理室（3）用作扩散室。

5、按照权利要求3所述的设备，其特征在于，第一处理室（2）用作渗碳室，第二个处理室（3）用作扩散室。

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