CN102297583B

CN102297583B - 一种蒸汽氧化井式炉

Info

Publication number: CN102297583B
Application number: CN201110209964.3A
Authority: CN
Inventors: 徐小龙
Original assignee: ZHEJIANG CHANGXING FINE ELECTRIC FURNACE MANUFACTURE Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG CHANGXING FINE ELECTRIC FURNACE MANUFACTURE Co Ltd
Priority date: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: CN102297583A

Abstract

本发明公开了一种蒸汽氧化井式炉，包括炉壳、炉盖、置于炉壳内的炉罐以及用于加热炉罐内工件的加热机构，所述炉壳底部设有与外部蒸汽源连接的蒸汽预热机构，所述蒸汽预热机构与炉罐底部通过蒸汽放散结构相连通。在炉罐下方增加一个独立的蒸汽预热机构，蒸汽经蒸汽预热机构加热后经蒸汽放散结构分散均匀后进入炉罐内，大大降低了炉罐内的温度波动、减小了炉体内热胀冷缩现象、蒸汽管道焊接点不易脱落、蒸汽管道不易破裂；同时蒸汽能更均匀的与金属工件进行融合，氧化效果显著提高，金属工件表面氧化物致密度更好，四氧化三铁含量达到90％以上。

Description

一种蒸汽氧化井式炉

技术领域

本发明涉及一种蒸汽氧化井式炉，属于热处理设备技术领域。

背景技术

井式炉是一种周期作业式热处理设备，适用于杆类、长轴类金属构件的处理，在汽车零部件制造、模具制造等基础工业领域应用广泛。随着我国社会经济的不断发展，国内外市场对金属产品的要求不断提高，同时各成品制造商对金属构件表面硬度、构件使用寿命等要求也越来越高。因此，目前国内普通的蒸汽氧化井式炉已无法满足社会和发展的需要。

蒸汽氧化井式炉主要应用于金属构件表面氧化处理，在金属构件表面形成致密的氧化膜，以提高金属构件耐腐蚀性和表面硬度，延长其使用寿命。国内现有的蒸汽氧化井式炉工作原理为：蒸汽管道以螺旋形的方式缠绕于于炉罐外壁，蒸汽热能来源于炉罐，受热温度无法精确控制；通入炉罐内的蒸汽温度与炉罐内金属构件的加热温度有较大的差距，易产生较大的温度波动，导致金属罐体和蒸汽管道热胀冷缩，管道易破裂，管道焊接点易脱落；而且较大的温度波动及蒸汽纯度较差都较大的影响了金属构件表面氧化物的形成，氧化物含四氧化三铁的含量仅为80%，技术远远落后于国外先进水平。目前国内普通的蒸汽氧化井式炉已无法满足社会和发展的需要。

发明内容

本发明所要解决的问题就是提供一种蒸汽氧化井式炉，通过对进入炉体内的蒸汽进行独立加热，以减小蒸汽温度与金属构件加热温度之间的差距，防止温度波动带来的不利影响，具有工艺稳定，可靠性、重现性强，制品一致性、稳定性好的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种蒸汽氧化井式炉，包括炉壳、炉盖、置于炉壳内的炉罐以及用于加热炉罐内工件的加热机构，所述炉壳底部设有与外部蒸汽源连接的蒸汽预热机构，所述蒸汽预热机构与炉罐底部通过蒸汽放散结构相连通，所述炉壳对应炉罐部分的壁体上设有由硅酸铝保温棉构成的第一保温层，对应蒸汽预热机构的壁体上设有由保温砖构成的第二保温层；所述第二保温层为三层结构，内层为高铝矾土材质的保温搁砖层，外层为轻质耐火粘土材质的保温砖层，中间层为重质高铝土材质的保温砖层，所述的加热机构为均布在第一保温层上的电阻带，每个电阻带由一金属棒引出炉壳外，所述蒸汽预热机构包括呈螺旋结构的蒸汽管以及环布在蒸汽管周围的电阻丝；所述电阻丝搁置在保温搁砖层上；所述蒸汽管一端通过直线管自炉壳顶部引出并与外部蒸汽源连接，蒸汽管的另一端接入蒸汽放散结构内。

进一步的，所述蒸汽管为双螺旋结构。双螺旋结构的蒸汽管，蒸汽的预热时间更长，使蒸汽能在蒸汽预热机构内更加充分的加热，提高蒸汽纯度。

进一步的，所述蒸汽放散结构包括连接在炉罐底部的蒸汽放散室，所述蒸汽放散室顶部与炉罐底壁间设有盖板，盖板上分布数个蒸汽扩散孔使炉罐与蒸汽放散室相连通。

进一步的，所述蒸汽放散室内设有与蒸汽管接入端相对应的弧形挡板。预热后的蒸汽通入蒸汽放散室内，通过弧形挡板的阻挡作用使蒸汽在内部均匀扩散，防止蒸汽直接从盖板的蒸汽扩散孔进入炉罐内，提高炉罐内蒸汽的均匀度。

进一步的，所述炉罐内设有底部开口的导风筒，所述导风筒侧壁与炉罐侧壁之间留有循环风道，导风筒的上端设有与炉盖连接的挡风板，挡风板上开有通风口；所述炉盖顶部设有密封电机，通风口上方设有由密封电机驱动风机叶轮；炉壳上插装有与炉罐相连通的抽真空管、保护气管、蒸汽输送管、冷却水管及控温电偶。加热机构加热工件的同时，密封电机驱动风机叶轮转动使炉罐内产生对流，炉罐内温度均匀升温，同时对炉罐内抽真空，通入氮气及蒸汽对炉罐内进行吹扫；风机叶轮生的热风经循环风道进入导风筒内，再被导风筒顶部的风机叶轮吸出，从而形成导风筒内外的热风循环，提高导风筒内工件加热温度的均匀性。

进一步的，所述炉盖内通过冲压封头固定有两个绝热箱。提高炉盖强度以及炉盖的密封性与绝热性。

进一步的，还包括有炉盖提升装置，所述炉盖提升装置包括固定在炉壳侧壁的轴承座与轴承滑套，轴承座与轴承滑套上转接有转轴；转轴上端连接有提升架，提升架上设有升降气缸、链轮及绕接在链轮上的滚子链，滚子链一端连接炉盖，另一端连接升降气缸；炉壳侧壁还设有驱动转轴转动的转向气缸。

本发明的有益效果：

1、在炉罐下方增加一个独立的蒸汽预热机构，蒸汽经蒸汽预热机构加热后经蒸汽放散结构分散均匀后进入炉罐内，大大降低了炉罐内的温度波动、减小了炉体内热胀冷缩现象、蒸汽管道焊接点不易脱落、蒸汽管道不易破裂；同时蒸汽能更均匀的与金属工件进行融合，氧化效果显著提高，金属工件表面氧化物致密度更好，四氧化三铁含量达到90%以上；

2、蒸汽在经过蒸汽预热机构加热后，温度可达650-800℃，基本与炉罐内的金属工件加热温度保持一致，蒸汽纯度大大增加，氧化效果更好；

3、利用本发明来进行金属工件的热处理，具有工艺稳定，可靠性、重现性强，制品一致性、稳定性高的优点；操作安全简便，可迅速替代原有产品抢占市场制高点。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为蒸汽放散结构中盖板的结构示意图；

图4为图1的俯视图。

具体实施方式

参照图1，本发明为一种蒸汽氧化井式炉，包括炉壳1、炉盖2、置于炉壳1内的炉罐3以及用于加热炉罐3内工件的加热机构，所述炉壳1底部设有与外部蒸汽源连接的蒸汽预热机构4，所述蒸汽预热机构4与炉罐3底部通过蒸汽放散结构5相连通。

炉壳1对应炉罐3部分的壁体上设有由硅酸铝保温棉构成的第一保温层11，对应蒸汽预热机构4的壁体上设有由保温砖构成的第二保温层12；所述第二保温层12为三层结构，内层121为高铝矾土材质的保温搁砖层，外层123为轻质耐火粘土材质的保温砖层，中间层122为重质高铝土材质的保温砖层。采用两种不同材质的保温层，第一保温层11主要是在工件加热时对工件起到保温作用，第二保温层12主要是为蒸汽预热提供保温功能，同时还对第一保温层11起到了支撑作用；提高了井式炉的整体保温效果。

加热机构为均布在第一保温层11上的电阻带8，每个电阻带8由一金属棒引出炉壳1外。

蒸汽预热机构4包括呈螺旋结构的蒸汽管41以及环布在蒸汽管41周围的电阻丝43；所述电阻丝43搁置在保温搁砖层上；所述蒸汽管41一端通过直线管42自炉壳1顶部引出并与外部蒸汽源连接，蒸汽管41的另一端接入蒸汽放散结构5内；蒸汽管41采用双螺旋结构，双螺旋结构的蒸汽管41，蒸汽的预热时间更长，使蒸汽能在蒸汽预热机构4内更加充分的加热，提高蒸汽纯度。

参照图2、3，蒸汽放散结构5包括连接在炉罐3底部的蒸汽放散室51，所述蒸汽放散室51顶部与炉罐3底壁间设有盖板52，盖板52上分布数个蒸汽扩散孔521使炉罐3与蒸汽放散室51相连通。蒸汽放散室51内设有与蒸汽管41接入端相对应的弧形挡板53。预热后的蒸汽通入蒸汽放散室51内，通过弧形挡板53的阻挡作用使蒸汽在内部均匀扩散，防止蒸汽直接从盖板52的蒸汽扩散孔521进入炉罐3内，提高炉罐3内蒸汽的均匀度。

炉罐3内设有底部开口的导风筒6，所述导风筒6侧壁与炉罐3侧壁之间留有循环风道62，导风筒6的上端设有与炉盖2连接的挡风板61，挡风板61上开有通风口611；所述炉盖2顶部设有密封电机63，通风口611上方设有由密封电机63驱动风机叶轮64；炉壳1上插装有与炉罐3相连通的抽真空管13、保护气管14、蒸汽输送管15、冷却水管16及控温电偶17。加热机构加热工件的同时，密封电机63驱动风机叶轮64转动使炉罐3内产生对流，炉罐3内温度均匀升温，同时对炉罐3内抽真空，通入氮气及蒸汽对炉罐3内进行吹扫；风机叶轮64生的热风经循环风道62进入导风筒6内，再被导风筒6顶部的风机叶轮64吸出，从而形成导风筒6内外的热风循环，提高导风筒6内工件加热温度的均匀性；在炉盖2内通过冲压封头21固定有两个绝热箱22，提高炉盖2强度以及炉盖2的密封性与绝热性。

参照图1、4，本发明还具有一个炉盖提升装置，包括固定在炉壳1侧壁的轴承座71与轴承滑套72，轴承座71与轴承滑套72上转接有转轴73；转轴73上端连接有提升架74，提升架74上设有升降气缸75、链轮76及绕接在链轮76上的滚子链77，滚子链77一端连接炉盖2，另一端连接升降气缸75；炉壳1侧壁还设有驱动转轴73转动的转向气缸78。

工作原理：操作人员将需要进行氧化处理的金属工件放置到炉罐3底部的搁料架上，通过转向气缸78推动转轴73使炉盖2转至炉罐3正上方，再通过升降气缸75将炉盖2放下盖在炉罐3上。

对炉内的电阻带通电加热金属工件，开启密封电机63使风机叶轮64转动使炉罐3内产生对流，炉罐3内温度均匀升温，同时对炉罐3内抽真空，通入氮气及蒸汽对炉罐3内进行吹扫；最后结束抽真空工作，炉罐3内压力保持-0.1Mpa左右。

当金属工件加热至850℃左右时，蒸汽管41通入蒸汽，蒸汽经过双螺旋结构的蒸汽管41时，炉内底部的蒸汽预热机构4工作，对蒸汽加热至850℃，再进入蒸汽放散室51，经过蒸汽放散室51内盖板52上的蒸汽扩散孔521均匀进入炉罐3内，在风机叶轮64的作用下进行对流，使炉罐3内充满高温蒸汽，使工件表面均匀的进行氧化工艺处理。

氧化工艺处理结束后，冲入氮气并排出剩余蒸汽，在炉罐3内温度冷却到300℃左右时可以进行开炉。升降气缸75将炉盖2升起，而后通转向气缸78反向推动转轴73将炉盖2旋转90°，操作人员可以取出炉内金属工件。

除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims

1.一种蒸汽氧化井式炉，包括炉壳（1）、炉盖（2）、置于炉壳（1）内的炉罐（3）以及用于加热炉罐（3）内工件的加热机构，所述炉壳（1）底部设有与外部蒸汽源连接的蒸汽预热机构（4），所述蒸汽预热机构（4）与炉罐（3）底部通过蒸汽放散结构（5）相连通，所述炉壳（1）对应炉罐（3）部分的壁体上设有由硅酸铝保温棉构成的第一保温层（11），对应蒸汽预热机构（4）的壁体上设有由保温砖构成的第二保温层（12）；所述第二保温层（12）为三层结构，内层（121）为高铝矾土材质的保温搁砖层，外层（123）为轻质耐火粘土材质的保温砖层，中间（122）层为重质高铝土材质的保温砖层，所述的加热机构为均布在第一保温层（11）上的电阻带（8），每个电阻带（8）由一金属棒引出炉壳（1）外，其特征在于：所述蒸汽预热机构（4）包括呈螺旋结构的蒸汽管（41）以及环布在蒸汽管（41）周围的电阻丝（43）；所述电阻丝（43）搁置在保温搁砖层上；所述蒸汽管（41）一端通过直线管（42）自炉壳（1）顶部引出并与外部蒸汽源连接，蒸汽管（41）的另一端接入蒸汽放散结构（5）内。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽氧化井式炉，其特征在于：所述蒸汽管（41）为双螺旋结构。

3.根据权利要求1所述的一种蒸汽氧化井式炉，其特征在于：所述蒸汽放散结构（5）包括连接在炉罐（3）底部的蒸汽放散室（51），所述蒸汽放散室（51）顶部与炉罐（3）底壁间设有盖板（52），盖板（52）上分布数个蒸汽扩散孔（521）使炉罐（3）与蒸汽放散室（51）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种蒸汽氧化井式炉，其特征在于：所述蒸汽放散室（51）内设有与蒸汽管（41）接入端相对应的弧形挡板（53）。

5.根据权利要求1所述的一种蒸汽氧化井式炉，其特征在于：所述炉罐（3）内设有底部开口的导风筒（6），所述导风筒（6）侧壁与炉罐（3）侧壁之间留有循环风道（62），导风筒（6）的上端设有与炉盖（2）连接的挡风板（61），挡风板（61）上开有通风口（611）；所述炉盖（2）顶部设有密封电机（63），通风口（611）上方设有由密封电机（63）驱动风机叶轮（64）；炉壳（1）上插装有与炉罐（3）相连通的抽真空管（13）、保护气管（14）、蒸汽输送管（15）、冷却水管（16）及控温电偶（17）。

6.根据权利要求5所述的一种蒸汽氧化井式炉，其特征在于：所述炉盖（2）内通过冲压封头（21）固定有两个绝热箱（22）。