CN1033840A - 用于金属工件热处理的真空炉 - Google Patents

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Abstract

若将热导体设计成管子，使气孔朝向炉子内部安 装并通过电绝缘块与冷却气体配给装置连接，就可以 在真空炉中用惰性气体对金属工件进行快速加热和 快速冷却。

Description

本发明涉及一种用于金属工件热处理的真空炉，该真空炉有一个圆柱形压力炉罩，其中有一个被轴向排列的热导体包围並装有热绝缘层的炉料室，以及一个气体冷却装置，依靠该装置使冷却气体可以经排气口，穿过炉料室，再经过热交换器。这种真空炉尤其适用于对各种钢号所制的所有类型的工具和零件进行淬火。在某些情况下，它们也可以用于其它的热处理，例如退火和焊接。
同类型的真空炉已在德国专利说明书2，839，807和2，844，843中做了描述。它们主要包括一个圆柱形压力炉罩，其中有一个由热绝缘壁封闭並由加热元件加热的炉料室和一个气体冷却装置。在炉料室内将工具和零件在真空下加热到奥氏体温度，为了淬火，在压力下将冷的惰性气体在炉中循环。在这种情况下冷却气体以高速流向热炉料，从炉料上吸收热能再经过其冷却的热交换器並被送回炉料室。按照德国专利说明书2，839，807所述，冷却气体是经排气口进入炉料室的，排气口是连接在分开的轴向排列的送气管上的。这种设计的缺点是炉子中送气管材料和制造的消耗高。送气管与排气口必须由耐高温材料构成。德国专利说明书2，844，843中使用的鼓风机有一个缺点，即冷却气体在很大程度上只是沿着热炉料表面流动而不能透到炉料的内部。
从德国公开说明书1，919，493中可知，为了在室温至大约750℃之间的温度范围内加快对炉料的加热，依靠鼓风机使炉中的惰性气体循环，这样除辐射之外还产生对流。然而，即使在这种情况之下，热导体与炉料之间的热交换也不是最佳的。
因此本发明的目的是设计一种用于金属工件热处理的真空炉，该真空炉有一个圆柱形压力炉罩，其中有一个被轴向排列的热导体包围並装有热绝缘层的炉料室和一个气体冷却装置，依靠它使冷却气体可以经排气口，穿过炉料室，再经过热交换器。这种真空炉能确保尽可能迅速和均匀地冷却热的炉料，它具有最简单的结构並能尽可能快的加热。
按照本发明，这一目的这样可以达到：将热导体设计成管子並使气孔朝向炉料室并用电绝缘块连接到冷却气体配给装置上。
冷却气体配给装置最好装一台鼓风机，它迫使冷却气体穿过加热管並从炉料室中再将其抽出。
此外，如果在冷却气体配给装置区域内给热绝缘层的壁上开一个可封闭的开口，会有更多的优点。结果，在炉料加热期间，加热气流可保持在炉子内部，同时分流给热交换器。
对于昂贵的冷却气体来说，给炉子装一个冷却气体循环系统同样是很有利的。
图1和图2图示了本发明真空炉典型实例的纵剖面图，图1模拟炉子直到大约750℃的加热态，图2模拟冷却态。
该炉子包括一个圆柱形压力炉罩（1），炉罩的一个端面为炉门（2），通过炉门可给炉子装料与出料。炉料室（3）由圆柱管形式的热绝缘层（4）围在外面，它由热绝缘材料组成，並且在端面装有合适的壁，其中至少有一个壁（5）是活动的。热绝缘层（4）屏蔽炉料室（3）防止热量向外辐射，这样只损失很少的能量。在热绝缘层（4）的内侧，设计成加热管並且气孔（7）朝向炉料室（3）的导电导热体（6）都围绕炉料室（3）呈轴向排列。这些加热管（6）壁厚比如1至3毫米，内径比如40至150毫米。气孔（7）的直径是这样选定的，即一根加热管上气孔面积的总和与管子内径的面积相当。用电绝缘块（8）将加热管（6）固定在冷却气体配给装置（9）上，该冷却气体配给装置在压力炉罩中与炉门（2）对应的一面装有驱动马达（10）和鼓风机（11）。靠近冷却气体配给装置（9）的热绝缘层（4）的壁上开一个靠滑块（13）可以封闭与开启的开口（12）。在压力炉罩（1）与热绝缘层（4）之间装有水冷热交换管（14）。
当炉料室（3）加料（比如工具）之后，用惰性气体充满炉料室並加热。滑块（13）打开热绝缘层中的开口（12）（图1），这样惰性气体在鼓风机（11）的驱动下进入加热管（6）並由此通过分布在整个加热管上的气孔（7）进入炉料室（3），再通过热绝缘层中的开口（12）返回鼓风机（11）。当惰性气体经过加热管（6）被送入后，它急速地接受后者的温度，这对于在暗辐射范围内靠热气体对炉料快速並均匀的加热是很重要的。对着炉料的直射热气流具有使炉料（包括其内部）受到均匀加热的效果。这种在保护气体下的加热操作直到大约750℃均可采用。在必须加热直到大约1300℃的硬化处理情况下，那末要从炉内清除惰性气体，进一步加热只靠热辐射来完成，在此温度范围内这是很有效的。
为了对加热的炉料淬火，将开口（12）关闭，在压力下使炉子充满冷的惰性气体。在此过程中，将热绝缘层（4）的壁（5）搬离圆柱形管，因此产生一个间隙，使炉料室（3）与压力罩（1）和热绝缘层（4）之间的空间连接起来（图2）。冷却气体被鼓风机（11）驱动经过冷的加热管（6）以高速进入炉料室（3），由此再经热交换管（14）返回到冷却气体配给装置（9）而完成循环。用合适的高气压和高气流速度的惰性气体，用本发明真空炉所达到的淬火强度可与油浴淬火相比。结果是与前述不同的钢号也可以用气冷淬火和硬化。
同时作为送气管的加热管（6）最好含有碳纤维-增强碳。决定产生热量的加热管的导电横截面与决定气流量的加热管内径必须相匹配。加热元件与送气管的合并给制造这种炉子的技术带来显著的简化。
如果使用昂贵的惰性气体淬火，使其循环是很有利的。为此目的，在淬火操作完成之后用压气机将冷却气体从炉子内部抽出並送入高压储存器中，以便进一步使用。

Claims (4)

1、用于金属工件热处理的真空炉，它有一个圆柱形的压力炉罩，其中有一个被轴向排列的热导体包围並装有热绝缘层的炉料室和一个气体冷却装置，依靠它冷却气体可以经排气口，穿过炉料室，再经过热交换器，其特征在于热导体(6)设计成管子，使气孔朝向炉料室来安装並通过电绝缘块(8)连接到冷却气体配给装置上。
2、按照权利要求1的真空炉，其特征在于冷却气体配给装置（9）装有一台鼓风机（11）。
3、按照权利要求1和2的真空炉，其特征在于在气体冷却配给装置（9）区域内热绝缘层（4）的壁开有一个可封闭的开口（12）。
4、按照权利要求1至3的真空炉，其特征在于装有一个用于冷却气体的循环系统。
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