CN102373403A - 双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘 - Google Patents
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Abstract
双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,它涉及双排稀土渗碳炉渗碳介质流量盘。它解决了碳势控制精度低,容易造成工件的内氧化,工件表面容易出现非马氏体组织,降低工件的使用寿命,浪费渗碳介质,成本高的问题。本发明由气体管路和渗碳介质滴注管路组成,气体管路和渗碳介质滴注管路上设有电磁阀、气体和液体流量计。本发明具有碳势控制精度高,不易产生炭黑,运行成本低,可节省甲醇和醋酸乙酯,降低渗碳介质成本10~20%,提高了齿轮表面的硬度2~3HRC,减小了齿轮的变形,提高了从动螺旋伞齿轮的压淬品质,延长了齿轮的使用寿命的优点,并且解决了氨气及甲酰胺渗碳介质管路易于泄漏弊病。
Description
技术领域
本发明涉及双排渗碳炉流量盘。具体涉及双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘。
背景技术
目前,现有双排渗碳炉流量盘中渗碳介质采用手动滴注方式时,碳势控制的方式是向炉膛内输入空气。在流量盘上,II区、III区、IV区、V区和保温室的区段的空气管路系统上,各安装一个电磁阀,在双排渗碳炉的流量盘上,空气由流量盘的空气支线经内螺纹旋塞阀、空气流量计、电磁阀和球阀与旁通管路汇合成一根管路,在流量盘各区段的上方与相应区段的管线相连,进入炉膛的各区段。由氧探头碳势自动控制系统输入一个信号,打开电磁阀向炉膛内输送空气,通过控制电磁阀打开的时间达到控制炉膛碳势的目的,这种单一依靠向炉膛内输送空气进行碳势控制的方式,存在碳势控制精度低,容易造成工件的内氧化,工件表面容易出现非马氏体组织,降低了工件的使用寿命;而且流量盘的滴注管是紫铜管,管端冲成喇叭口,依靠带内锥孔的螺母和具有外锥面的接头连接密封,密封效果差,氨气及渗碳介质易泄漏和成本高的问题。
发明内容
本发明为了解决现有的流量盘碳势控制精度低,容易造成工件的内氧化,工件表面容易出现非马氏体组织,降低工件的使用寿命,氨气及渗碳介质易泄漏和成本高的问题,提供了一种双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,使单一的滴注方式改变成滴注和氮气+甲醇、丙烷气、稀土甲醇的两种渗碳方式,解决该问题的具体技术方案如下:
本发明的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,由压缩空气管路、丙烷管路、氮气管路、氨气管路、甲醇管路、稀土甲醇管路、醋酸乙酯或丙酮管路、甲酰胺管路、稀土甲醇流量计、甲醇流量计、丙烷流量计、氮气流量计、氨气流量计、醋酸乙酯或丙酮流量计、甲酰胺流量计、空气流量计、电磁阀、不锈钢电磁阀、球阀、不锈钢球阀、内螺纹旋塞阀和焊接式氨阀组成,在压缩空气管路上设有压缩空气支路,在丙烷管路上设有丙烷支路,在氮气管路上设有氮气支路,在氨气管路上设有氨气支路,在甲醇管路上设有甲醇支路,在稀土甲醇管路上设有稀土甲醇支路,在醋酸乙酯或丙酮管路上设有醋酸乙酯或丙酮支路,在甲酰胺管路上设有甲酰胺支路,空气流量计设在压缩空气支路上,丙烷流量计设在丙烷支路上,氮气流量计设在氮气支路上,氨气流量计设在氨气支路上,甲醇流量计设在甲醇支路上,稀土甲醇流量计设在稀土甲醇支路上,醋酸乙酯或丙酮流量计设在醋酸乙酯或丙酮支路上,甲酰胺流量计设在甲酰胺支路,在每个压缩空气支路上设有内螺纹旋塞阀,与内螺纹旋塞阀并联设置一个电磁阀和内螺纹旋塞阀,在每个丙烷支路上设有内螺纹旋塞阀,与内螺纹旋塞阀并联设置一个电磁阀和内螺纹旋塞阀,在每个氮气支路上设有球阀,在每个氨气支路上设有焊接式氨阀,与焊接式氨阀并联设置一个不锈钢电磁阀和焊接式氨阀,压缩空气管路与丙烷气体管路经转换法兰盘B连接,甲醇管路、稀土甲醇管路和醋酸乙酯或丙酮管路上分别设有不锈钢球阀;甲酰胺管路上设有焊接式氨阀,在每个渗碳介质支路上设有不锈钢球阀,不锈钢球阀与流量计之间采用直通管接头连接,不锈钢球阀的上端与直通管接头的下端连接,直通管接头呈外锥面的上端与冲成喇叭口形的渗碳介质滴注管的喇叭口对接,在渗碳介质滴注管的喇叭口的外壁上套有内锥孔的管套,具有内锥孔的管套与直通管接头由螺母紧固,氨气和甲酰胺管路均采用不锈钢材料,管路连接采用焊接式三通管接头、焊接式直角管接头、焊接式直通管接头和焊接式氨阀采用焊接方式连接,其它管路连接均采用螺纹方式连接。
稀土渗碳高新技术是解决螺旋伞齿轮付早期疲劳磨损失效最有效的途径之一,是提高螺旋伞齿轮付化学热处理工艺水平的关键环节。“稀土渗碳技术”是指在渗碳温度下能将原子半径比铁大40%的稀土原子渗入到钢的表面,数十个ppm的微量稀土原子渗入到钢的表层后,起到了微合金化的作用,它能有效地成为第二相(碳化物)沉淀析出的核心,进而沉淀析出细小弥散颗粒状碳化物。这些弥散的颗粒状碳化物将障碍奥氏体向马氏体切变长大,迫使马氏体转变为(超)细化马氏体组织,这种(超)细马氏体组织具有很高的强度和韧性,作为基体上分布细小弥散颗粒状碳化物又具有很高的耐磨性,这就是稀土渗碳后获得的最佳金相显微组织,这种最佳金相显微组织具有较高的接触疲劳和弯曲疲劳强度,以及较高的硬度和抗粘着磨损特性,从而使齿轮的使用寿命有较大幅度的提高。同时,由于稀土原子的渗入,也增加了基体组织中的缺陷密度,促进碳原子在固相中的扩散速度。因此在相同的渗碳温度下,稀土渗碳较常规工艺可提高渗碳速度15~30%。在相同的渗碳速度的条件下渗碳温度可降低40~60℃,这样齿轮的变形可大幅降低,设备的使用寿命也相应大幅增加。
本发明的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘的优点:一、采用氮气+甲醇+稀土甲醇为载气,丙烷气为富化气,氨气为碳氮共渗介质的渗碳介质是比较理想的,碳势控制精度高,不易产生炭黑,运行成本低,可节省大量的甲醇和醋酸乙酯(或丙酮),降低渗碳介质成本10~20%;二、采用稀土渗碳技术,提高了齿轮表面的硬度2~3HRC,减小了齿轮的变形,提高了从动螺旋伞齿轮的压淬品质,延长了齿轮的使用寿命;三、当采用氮气+甲醇+丙烷作为渗碳介质时,在操作过程中如果管路系统发生故障时,可由双排稀土渗碳炉的流量盘及时转换到滴注系统上,不影响渗碳炉的正常运行;四、在双排稀土渗碳炉运行当中,如果设备发生故障而在短时间内又不能排除故障的情况下,可以通过双排稀土渗碳炉的流量盘系统及时转换到氮气管路上,利用氮气冲洗炉膛内易燃气氛,维持双排稀土渗碳炉膛内的正压,避免爆炸、火灾等恶性事故的发生,从而保证了人员、设备和安全生产,提高了产品质量。
附图说明
图1是本发明流量盘的原理图,图2是流量盘的安装结构示意图,图3是图2的左视图,图4是图1、图2中C部不锈钢球阀3-44与流量计3-9、3-10、3-14之间连接结构的放大图,图5是图2中氨气管路与甲酰胺管路的连接图,图6是焊接式三通管接头的结构示意图,图7是焊接式直角管接头的结构示意图,图8是焊接式直通管接头的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一:结合图1、图2、图3、图4、图5描述本实施方式。本实施方式由压缩空气管路3-1、丙烷管路3-2、氮气管路3-3、氨气管路3-4、甲醇管路3-5、稀土甲醇管路3-6、醋酸乙酯或丙酮管路3-7、甲酰胺管路3-8、稀土甲醇流量计3-9、甲醇流量计3-10、丙烷流量计3-11、氮气流量计3-12、氨气流量计3-13、醋酸乙酯或丙酮流量计3-14、甲酰胺流量计3-15、空气流量计3-16、电磁阀3-17、不锈钢电磁阀3-28、球阀3-18、不锈钢球阀3-44、内螺纹旋塞阀3-19和焊接式氨阀3-29组成,在压缩空气管路3-1上设有压缩空气支路3-20,在丙烷管路3-2上设有丙烷支路3-21,在氮气管路3-3上设有氮气支路3-22,在氨气管路3-4上设有氨气支路3-23,在甲醇管路3-5上设有甲醇支路3-24,在稀土甲醇管路3-6上设有稀土甲醇支路3-25,在醋酸乙酯或丙酮管路3-7上设有醋酸乙酯或丙酮支路3-26,在甲酰胺管路3-8上设有甲酰胺支路3-27,空气流量计3-16设在压缩空气支路3-20上,丙烷流量计3-11设在丙烷支路3-21上,氮气流量计3-12设在氮气支路3-22上,氨气流量计3-13设在氨气支路3-23上,甲醇流量计3-10设在甲醇支路3-24上,稀土甲醇流量计3-9设在稀土甲醇支路3-25上,醋酸乙酯或丙酮流量计3-14设在醋酸乙酯或丙酮支路3-26上,甲酰胺流量计3-15设在甲酰胺支路3-27,在每个压缩空气支路3-20上设有内螺纹旋塞阀3-19,与内螺纹旋塞阀3-19并联设置一个电磁阀3-17和内螺纹旋塞阀3-19,在每个丙烷支路3-21上设有内螺纹旋塞阀3-19,与内螺纹旋塞阀3-19并联设置一个电磁阀3-17和内螺纹旋塞阀3-19,在每个氮气支路3-22上设有球阀3-18,在每个氨气支路3-23上设有焊接式氨阀3-29,与焊接式氨阀3-29并联设置一个不锈钢电磁阀3-28和焊接式氨阀3-29(见图5);压缩空气管路3-1与丙烷气体管路3-2经转换法兰盘B连接,在正常渗碳过程中,转换法兰盘B处于封闭状态,当烧碳黑时关闭丙烷气体管路3-2,此时转换法兰盘B处于开通状态,压缩空气管路3-1与丙烷气体管路3-2连通,向炉内输送空气,甲醇管路3-5、稀土甲醇管路3-6和醋酸乙酯或丙酮管路3-7上分别设有不锈钢球阀3-44,甲酰胺管路3-8上设有焊接式氨阀3-29,在每个渗碳介质支路上设有不锈钢球阀3-44,不锈钢球阀3-44与流量计3-9、3-10、3-14之间采用直通管接头3-40连接,不锈钢球阀3-44的上端与直通管接头3-40的下端连接,直通管接头3-40呈外锥面的上端与冲成喇叭口形的渗碳介质滴注管3-41(渗碳介质滴注管采用紫铜管)的喇叭口对接,在渗碳介质滴注管3-41的喇叭口的外壁上套上具有内锥孔的管套3-42,具有内锥孔的管套3-42与上端呈外锥面的直通管接头3-40由螺母3-43紧固(见图4),氨气和甲酰胺管路均采用不锈钢材料,管路连接采用焊接式三通管接头3-45、焊接式直角管接头3-46、焊接式直通管接头3-47和焊接式氨阀3-29采用焊接方式连接,其它管路连接均采用螺纹方式连接。
具体实施方式二:结合图5、图6描述本实施方式。本实施方式所述的焊接式三通管接头3-45,由钢管3-45-1、接管3-45-2、螺母3-45-3、O形密封圈3-45-4、A型三通接头体3-45-5组成,接管3-45-2的一端与钢管3-45-1焊接,在接管3-45-2的另一端与A型三通接头体3-45-5的相邻的一端之间设有O形密封圈3-45-4,接管3-45-2的另一端与A型三通接头体3-45-5由螺母3-45-3连接。
具体实施方式三:结合图5、图7描述本实施方式。本实施方式所述的焊接式直角管接头3-46,由钢管3-46-1、接管3-46-2、螺母3-46-3、O形密封圈3-46-4、A型直角接头体3-46-5组成,接管3-46-2的一端与钢管3-46-1焊接,在接管3-46-2的另一端与A型直角接头体3-46-5的相邻的一端之间设有O形密封圈3-46-4,接管3-46-2的另一端与A型直角接头体3-46-5由螺母3-46-3连接。
具体实施方式四:结合图5、图8描述本实施方式。本实施方式所述的焊接式直通管接头3-47,由钢管3-47-1、接管3-47-2、螺母3-47-3、O形密封圈3-47-4、A型直通接头体3-47-5组成,接管3-47-2的一端与钢管3-47-1焊接,在接管3-47-2的另一端与A型直通接头体3-47-5的相邻处设有O形密封圈3-47-4,接管3-47-2的另一端与A型直通接头体3-47-5由螺母3-47-3连接。
以上结构密封性能好,解决了氨气和甲酰胺渗碳介质的泄漏。
具体实施方式五:结合图1、图2描述本实施方式。本实施方式的甲醇管路3-5、稀土甲醇管路3-6、醋酸乙酯或丙酮管路3-7和甲酰胺管路3-8分别与甲醇、稀土甲醇、醋酸乙酯或丙酮和甲酰胺储罐连接。
具体实施方式六:结合图1、图2描述本实施方式。本实施方式所述的电磁阀3-17采用VG15 RO2NT160型号,不锈钢电磁阀3-28采用ZIXZKT120型号,球阀3-18采用Q11F-16T型号,不锈钢球阀3-44采用Q11F-16P型号,内螺纹旋塞阀3-19采用X13W-10T型号,焊接式氨阀3-29采用J61F-25型号。
具体实施方式七:结合图1、图2描述本实施方式。本实施方式的渗碳炉的加热区(I区)与氮气和甲醇管路连通;均热区(II区)与氮气、甲醇、稀土甲醇、醋酸乙酯或丙酮和丙烷管路连通;渗碳区(III区)与氮气、甲醇、稀土甲醇、醋酸乙酯或丙酮和丙烷管路连通;扩散区(IV区)与氮气、甲醇、稀土甲醇、醋酸乙酯或丙酮、压缩空气和丙烷管路连通;降温淬火区(V区)与氮气、甲醇、醋酸乙酯或丙酮、甲酰胺、压缩空气、丙烷和氮气管路连通;保温室为从动螺旋伞齿轮等待压力淬火区,与氮气、甲醇、醋酸乙酯或丙酮、甲酰胺、丙烷和氨气管路连通。
氮气作为载气,是一种环保、经济的天然资源,目前,国外大量应用于热处理工艺。氮气是将空气经空压机压缩,经冷干机干燥除水,送入中空纤维膜制氮机中,运用中空纤维膜分离技术制取的,其纯度为99.5%以上,高压的氮气通过三道减压装置,变成4~5KPa的氮气,经由DN50无缝钢管进入流量盘,再通过DN25的各区段的支路上的流量计与各区段相应的丙烷气和空气汇集一起进入炉膛的各个区段。
丙烷气是在丙烷减压间内,由4个50Kg的丙烷储罐并联,经二道减压系统减至0.1MPa后输送到DN50的无缝钢管的主干管路上,进而输送到DN25分支路上,再经过一道减压系统将其压力由0.1MPa减至4~5KPa连接至流量盘上,再通过DN15的各区段的支路上的流量计,在流量盘各区段的上方与相应区段的氮气DN25支路相连,进入炉膛的各区段。
压缩空气是由制氮间的压缩空气的主干管路上分支出DN25的支路,经除水、减压,由1.25MPa减压至0.6MPa后,进入0.5M3的压缩空气储罐,输送到热处理车间DN25的压缩空气的主干管路上,又经减压至4~5KPa送至流量盘上压缩空气的主干管路上,再经各区段DN15的支路上的流量计在流量盘各区段的上方与各区段相应的DN25氮气支路相连,进入炉膛各区段。
氨气是在滴注间内,由2个250Kg的氨气罐并联,经二道减压系统减至0.1MPa输送到DN32不锈钢管车间的主干管路上,又由DN15不锈钢管支路经过第三道减压装置减至4~5KPa连接到流量盘V区和保温室区段的氨气主干路上,再经第V区和保温室区段支路上的各自氨气流量计,在流量盘第V区和保温室区段的上方,与各自相应区段内的DN25氮气支路相连,通往炉膛第V区和保温室。
氨气是一种具有极强腐蚀性的气体,并且能挥发出极刺激性的气味,对人体的危害极大,所以在使用氨气时,密封性要好,防止氨气的泄漏。
双排稀土渗碳炉流量盘碳势控制的方式采用两种方式,一是双排稀土渗碳炉II区和III区碳势控制是靠控制通入这两个区富化气丙烷的量来达到的。在丙烷的供气管路上并联一个电磁阀,见图1、图2,由氧探头碳势自动控制系统输入一个信号,通过II区、III区丙烷气管路上电磁阀通断时间来达到控制II区、III区碳势的目的。IV区和V区碳势的控制是靠控制这二个区段富化气丙烷的量和控制这二个区段空气的通入量来达到的,见图1、图2。依靠这种双重碳势控制的方式使其碳势控制精度得到了提高,节约了渗碳介质,使热处理成本相对得到降低,渗碳气氛活性好,提高了渗碳速度,因此是经济型的碳势控制方式。
Claims (9)
1.双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,它由压缩空气管路(3-1)、丙烷管路(3-2)、氮气管路(3-3)、氨气管路(3-4)、甲醇管路(3-5)、稀土甲醇管路(3-6)、醋酸乙酯或丙酮管路(3-7)、甲酰胺管路(3-8)、稀土甲醇流量计(3-9)、甲醇流量计(3-10)、丙烷流量计(3-11)、氮气流量计(3-12)、氨气流量计(3-13)、醋酸乙酯或丙酮流量计(3-14)、甲酰胺流量计(3-15)、空气流量计(3-16)、电磁阀(3-17)、不锈钢电磁阀(3-28)、球阀(3-18)、不锈钢球阀(3-44)、内螺纹旋塞阀(3-19)和焊接式氨阀(3-29)组成,其特征在于在压缩空气管路(3-1)上设有压缩空气支路(3-20),在丙烷管路(3-2)上设有丙烷支路(3-21),在氮气管路(3-3)上设有氮气支路(3-22),在氨气管路(3-4)上设有氨气支路(3-23),在甲醇管路(3-5)上设有甲醇支路(3-24),在稀土甲醇管路(3-6)上设有稀土甲醇支路(3-25),在醋酸乙酯或丙酮管路(3-7)上设有醋酸乙酯或丙酮支路(3-26),在甲酰胺管路(3-8)上设有甲酰胺支路(3-27),空气流量计(3-16)设在压缩空气支路(3-20)上,丙烷流量计(3-11)设在丙烷支路(3-21)上,氮气流量计(3-12)设在氮气支路(3-22)上,氨气流量计(3-13)设在氨气支路(3-23)上,甲醇流量计(3-10)设在甲醇支路(3-24)上,稀土甲醇流量计(3-9)设在稀土甲醇支路(3-25)上,醋酸乙酯或丙酮流量计(3-14)设在醋酸乙酯或丙酮支路(3-26)上,甲酰胺流量计(3-15)设在甲酰胺支路(3-27),在每个压缩空气支路(3-20)上设有内螺纹旋塞阀(3-19),与内螺纹旋塞阀(3-19)并联设置一个电磁阀(3-17)和内螺纹旋塞阀(3-19),在每个丙烷支路(3-21)上设有内螺纹旋塞阀(3-19),与内螺纹旋塞阀(3-19)并联设置一个电磁阀(3-17)和内螺纹旋塞阀(3-19),在每个氮气支路(3-22)上设有球阀(3-18),在每个氨气支路(3-23)上设有焊接式氨阀(3-29),与焊接式氨阀(3-29)并联设置一个不锈钢电磁阀(3-28)和焊接式氨阀(3-29),压缩空气管路(3-1)与丙烷气体管路(3-2)经转换法兰盘B连接,甲醇管路(3-5)、稀土甲醇管路(3-6)和醋酸乙酯或丙酮管路(3-7)上分别设有不锈钢球阀(3-44),甲酰胺管路(3-8)上设有焊接式氨阀(3-29),在每个渗碳介质支路上设有不锈钢球阀(3-44),不锈钢球阀(3-44)与流量计(3-9)、(3-10)、(3-14)之间采用直通管接头(3-40)连接,不锈钢球阀(3-44)的上端与直通管接头(3-40)的下端连接,直通管(3-40)呈外锥面的上端与冲成喇叭口形的渗碳介质滴注管(3-41)的喇叭口对接,在渗碳介质滴注管(3-41)的喇叭口的外壁上套有内锥孔的管套(3-42),具有内锥孔的管套(3-42)与直通管接头(3-40)由螺母(3-43)紧固,氨气和甲酰胺管路均采用不锈钢材料,管路连接采用焊接式三通管接头(3-45)、焊接式直角管接头(3-46)、焊接式直通管接头(3-47)和焊接式氨阀3-29采用焊接方式连接,其它管路连接均采用螺纹方式连接。
2.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于所述的焊接式三通管接头(3-45),由钢管(3-45-1)、接管(3-45-2)、螺母(3-45-3)、O形密封圈(3-45-4)和A型三通接头体(3-45-5)组成,接管(3-45-2)的一端与钢管(3-45-1)焊接,在接管(3-45-2)的另一端与A型三通接头体(3-45-5)的相邻的一端之间设有O形密封圈(3-45-4),接管(3-45-2)的另一端与A型三通接头体(3-45-5)由螺母(3-45-3)连接。
3.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于所述的焊接式直角管接头(3-46),由钢管(3-46-1)、接管(3-46-2)、螺母(3-46-3)、O形密封圈(3-46-4)、A型直角接头体(3-46-5)组成,接管(3-46-2)的一端与钢管(3-46-1)焊接,在接管(3-46-2)的另一端与A型直角接头体(3-46-5)的相邻的一端之间设有O形密封圈(3-46-4),接管(3-46-2)的另一端与A型直角接头体(3-46-5)由螺母(3-46-3)连接。
4.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于所述的焊接式直通管接头(3-47),由钢管(3-47-1)、接管(3-47-2)、螺母(3-47-3)、O形密封圈(3-47-4)、A型直通接头体(3-47-5)组成,接管(3-47-2)的一端与钢管(3-47-1)焊接,在接管(3-47-2)的另一端与A型直通接头体(3-47-5)的相邻处设有O形密封圈(3-47-4),接管(3-47-2)的另一端与A型直通接头体(3-47-5)由螺母(3-47-3)连接。
5.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于所述的电磁阀(3-17)采用VG15RO2NT160型号,不锈钢电磁阀(3-28)采用ZIXZKT120型号。
6.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于所述的球阀(3-18)采用Q11F-16T型号,不锈钢球阀(3-44)采用Q11F-16P型号。
7.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于所述的内螺纹旋塞阀(3-19)采用X13W-10T型号。
8.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于焊接式氨阀(3-29)采用J61F-25型号。
9.根据权利要求1所述的双排稀土连续气体渗碳炉渗碳介质流量盘,其特征在于所述的渗碳介质滴注管采用紫铜管。
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