CN101457284B - 降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉，包括炉体和控制装置；其特征在于：炉体内有炉衬，炉衬内是炉膛；在炉膛内设置有产生热量的加热器，在炉膛内设置耐热钢制作的炉罐，炉罐内设置有耐热钢制作的装料筐；在炉罐上设置有炉盖，炉盖能封闭炉膛的开口；保护气体输送管道向炉罐、装料筐内通入保护气体，保护气体包括防止零件被氧化的气体和能与零件表层的碳反应的气体。本发明的脱碳热处理炉，能对碳钢零件在保护气氛下进行脱碳处理，降低碳钢零件表层的碳含量，降低其表面硬度，使工件具有良好的加工性能、优良的延展性和韧性；使用方便，操作容易。

Description

降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉

技术领域

本发明涉及一种对工件进行热处理的高温热处理炉，尤其是降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉。

背景技术

对工件进行热处理时，由于温度较高(钢件的热处理温度通常达到700～900℃，铝合金件温度稍低)，通常都要采取措施防止工件表面被氧化和脱碳，以防降低工件的理化性能。但是，在某些特殊应用领域，比如军事领域、精密仪器制造领域等，对钢件的性能提出特别的要求，要求其表面加工性能优良、韧性好等，就需要对钢件(主要是低碳钢)进行脱碳处理，降低其表面硬度，使工件表面具有良好的加工性能、优良的延展性和韧性等，以符合工艺要求。现有技术中，更多的是如何防止工件在热处理过程中表面被氧化和脱碳，而很少有关于对工件表层进行脱碳处理的报道，有关对工件表层进行脱碳处理的热处理炉没有见到。

发明内容

本发明针对现有技术中基本上没有对工件表层进行脱碳处理的脱碳热处理炉的不足，提供一种在热处理过程中能防止工件表层无氧化、能降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉。

本发明的技术方案：降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉，包括炉体和控制装置；其特征在于：炉体内有炉衬，炉衬内是炉膛；在炉膛内设置有加热器，加热器在控制装置控制下产生热量；在炉膛内设置耐热钢制作的炉罐，炉罐内设置有耐热钢制作的装料筐；在炉罐上设置有炉盖，炉盖能封闭炉膛的开口；保护气体输送管道向炉罐、装料筐内通入保护气体，保护气体包括防止零件被氧化的气体和能与零件表层的碳反应的气体。

进一步的特征在于：在炉盖上或在炉膛内设置有通风机。

所述的保护气体是N₂、H2和CO₂三种，分别通入炉罐内。

本发明的降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉，具有如下特点：

1、能对碳钢零件在保护气氛下进行脱碳处理，降低碳钢零件表层的碳含量，降低其表面硬度，使工件具有良好的加工性能、优良的延展性和韧性。

2、使用方便，操作容易。

附图说明

图1是本发明热处理炉结构示意图；

图2是图1的A-A向半剖视图；

图3是加热器(件5)结构图；

图4是装料框(件7)结构图。

图中，1-炉体，2-控制装置，3-炉衬，4-炉膛，5-加热器，6-炉罐，7-装料框，8-框垫，9-炉盖，10-通风机，11-炉盖移动装置，12-保护气体输送管道，14-地坑，15-通气孔；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

如图2、2、3中，本发明的降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉，包括炉体1和控制装置2，炉体1的外壳用型钢及钢板焊接而成，为常见的园柱形、矩形等，壳内采用节能超轻质耐火砖、耐火纤维及保温材料砌筑成炉衬3，炉衬3是节能复合炉衬，炉衬3内是中空的炉膛4，炉膛4通常是圆形(根据需要也可制作为椭圆型、矩形等)。在炉体1内设置加热器5，图中所示在炉膛4内设置加热器5，加热器5在控制装置2控制下产生热量，加热炉膛4，将炉膛4以及待处理零件的温度升高到工艺要求的温度；加热器5可以用电加热、可燃气体加热、煤加热等加热方式，附图中的加热器5是电阻丝，通电后产生热量，具体采用高电阻电热合金丝(0Cr21Al6Nb)绕制成螺旋状安放在炉膛周围(见图3)。控制装置2采用现有技术，在此不作详述。

在炉膛4内设置炉罐6，炉罐6的材料是耐热钢(Cr25Ni20Si2材质)，能在工艺要求的温度下保护合适的强度和刚度。炉罐6内设置有耐热钢制作的装料筐7，具体制作时装料筐7与炉罐6同材质，待处理的零件经人工清洗后，放在装料筐7内装入炉罐进行热处理。为了稳固安装的需要，可在装料筐7下面设置一个框垫8，方便装料筐7的吊运和稳固，根据需要可将多个装料筐7上下重叠放置。在炉罐6上设置有炉盖9，并由手轮压紧装置压紧在炉罐6上。炉盖9同时也能封闭炉膛4的开口，防止炉膛4的热量通过开口散发到炉外、防止炉外的气体进入炉膛4内。为使被处理工件均匀地加热，在炉盖9上设置有通风机10，或在炉膛4内设置通风机10，启动通风机10用来搅拌炉罐内气体，使其强制循环达到温度均匀的目的，保证热处理的温度均匀性。由于炉盖9温度高，而且人工搬转很不方便，可以设置一套炉盖移动装置11与炉盖9连接，以移动、搬转炉盖9；具体的炉盖移动装置11由蜗轮蜗杆机构组成，控制炉盖9的升降；而且可在炉盖移动装置11的升降轴上装有限位开关，以控制升降机构的行程，防止丝杆脱出蜗轮蜗杆减速器发生意外。通风机10、炉盖移动装置11与控制装置2连接，其启动、关闭等受控制装置2的控制，在此不作详述。

为了防止待处理的零件在高温下被氧化，以及达到脱碳的目的，设置一套保护气体输送管道12穿过炉膛4进入炉罐6内，向炉罐6、装料筐7内通入保护气体，包围在待处理的零件的四周。保护气体至少包括防止零件被氧化的气体和能与零件表层的碳反应的气体，如N₂和CO₂两种，或N₂、H₂、CO₂三种等，按照工艺要求分别通入炉罐6内；如通入前述三神气体，通常需要设置三根管道，分别输送前述三种不同的保护气体。N₂(或其他的惰性气体)主要起到保护的作用，将炉膛4和炉罐6内的空气驱敢出去，防止空气中的氧气与高温的零件接触而被氧化，CO₂能起到脱碳作用，在高温下与零件表面的碳原子发生反应，使零件表面的碳原子从零件表面脱离，起到脱碳作用。H2主要是防止在脱碳过程中工件表面不被氧化，保护气体输送管道12的通断控制、分别应通入的时间点和数量等，可以参照现有技术，由具体的工艺参数决定和控制，在此不作详述。

为了便于生产车间的布置，可在生产车间的合适位置设置一个或多个地坑14，将炉体1设置在该地坑14内，再将炉罐6(连同装料框7、零件和炉盖9)等装入炉体1内，进行热处理。

图4的装料框7，由耐热钢制作，在其侧面上设置有一个以上的多个通气孔15，图中的通气孔15密密设置在装料框7侧面上，保证N₂、CO₂两种气体或N₂、H₂、CO₂三种保护气体能完全包围在待处理零件的四周，起到脱碳、防氧化的作用。

上述的热处理炉，能够实现脱碳、防氧化的作用，作为一套完整的热处理设备，通常应该设置冷却工位，将达到加热、保温工艺要求后的炉罐6(连同装料框7、零件和炉盖9)移动到冷却工位进行冷却。在冷却过程中，炉盖9应一直紧密盖在炉罐6上，同样要向炉罐6内通入防氧化的保护气体，至少要通入N₂和H₂两种，防止工件被氧化。为了加快冷却降温效果，可在冷却工位设置抽风冷却装置与炉罐6连接，将炉罐6内的热气体抽出。根据需要，准备两个或两个以上的炉罐6，一个处于加热、保温阶段，另一个处于冷却阶段，相互交替使用，能有效提高本发明热处理设备的处理能力。为了防止高温对相关部件的损害，可在炉体1内或其表面上设置相应的冷却水管道系统，对相关部件进行冷却降温。上述的抽风冷却装置、冷却水管道系统等都可以采用现有技术，在此不作进一步的说明。

Claims (2)

1.降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉，包括炉体(1)和控制装置(2)；其特征在于：炉体(1)内有炉衬(3)，炉衬(3)内是炉膛(4)；在炉体(1)内设置有加热器(5)，加热器(5)在控制装置(2)控制下产生热量；在炉膛(4)内设置耐热钢制作的炉罐(6)，炉罐(6)内设置有耐热钢制作的装料筐(7)，在装料框(7)的侧面上设置有一个以上的通气孔(15)；在炉罐(6)上设置有炉盖(9)，炉盖(9)能封闭炉膛(4)的开口，设置炉盖移动装置(11)与炉盖(9)连接，以移动炉盖(9)；炉罐(6)连同炉盖(9)能从炉膛(4)内移开；保护气体输送管道(12)向炉罐(6)、装料筐(7)内通入保护气体，保护气体包括防止零件被氧化的气体N₂或H₂，以及能与零件表层的碳反应的气体CO₂。

2.根据权利要求1所述的降低工件表层碳含量的脱碳热处理炉，其特征在于：在炉盖(9)上或在炉膛(4)内设置有通风机(10)。

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