CN105063548A - 用于渗碳或碳氮共渗的加热炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加热炉，具体是一种用于渗碳或碳氮共渗的加热炉。包括炉体，设置在炉体上的入口炉门、出口炉门，入口炉门和出口炉门分别位于炉体的进料端和出料端，炉体内设置有炉气循环装置，炉体内设置有带贯通孔的隔墙，从进料端到出料端设置有多层穿过贯通孔的托辊，每层托辊分别与各自的驱动装置连接。本发明在同一炉膛内实现工件渗碳或碳氮共渗工艺，工件在棍棒上移动灵活方便，工件间无接触，不存在粘连现象，工件与工件间、工件与料盘间无渗层死角，渗层组织更加均匀，也能够实现单件工件全自动限型淬火，提高生产效率同时减少工件的变形量，降低后续工序的加工量。

Description

用于渗碳或碳氮共渗的加热炉

技术领域

本发明涉及加热炉，具体是一种用于渗碳或碳氮共渗的加热炉。

背景技术

目前诸如轴承套圈、齿套、锥齿或弧形齿轮等中小型零件在加热炉进行长周期渗碳或碳氮共渗淬火工艺时，存在着单件转移困难、工件间容易粘连，工件变形大、有的限型淬火时需要二次重复加热，能耗高等诸多问题。

例如箱式多用炉在装件时，下层工件在加热后受上层工件的压迫，容易造成粘连及变形，影响工件质量；受制于生产形式，中小工件多层转炉时只能被整体转移淬火，很实现单件的限型淬火。

推盘炉适用于中型零件，同样下层工件容易粘连，工件转移不便；使用隔盘时又增加了隔盘的加热浪费，不利于进行限型淬火转移。

转底炉虽可单件转移并与限型淬火压床配套进行限型淬火，但受其结构影响需要其他炉子进行渗碳处理，然后在转底炉上进行二次重复加热，浪费了大量能源。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种在同一炉膛内实现工件渗碳或碳氮共渗工艺，并能够实现单件工件全自动限型淬火，提高生产效率同时减少工件变形量的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，包括炉体，设置在炉体上的入口炉门、出口炉门，入口炉门和出口炉门分别位于炉体的进料端和出料端，炉体内设置有炉气循环装置，炉体内设置有带贯通孔的隔墙，从进料端到出料端设置有多层穿过贯通孔的托辊，每层托辊分别与各自的驱动装置连接。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

①在同一炉膛内实现工件渗碳或碳氮共渗工艺，工件在棍棒上移动灵活方便，工件间无接触，不存在粘连现象，工件与工件间、工件与料盘间无渗层死角，渗层组织更加均匀，也能够实现单件工件全自动限型淬火。

②炉体内设置有辊棒层，大幅减小炉长，降低设备投资成本。提高生产效率同时减少工件的变形量，降低后续工序的加工量。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

炉体的进料端依次设置有入口段和预热段，隔墙依次将炉体分为升温段、强渗段、扩散段和降温段。实现工件在同一炉膛内的预热、升温、强渗、扩散、降温等渗碳或碳氮共渗工艺。

入口段和预热段的炉膛高度相同，升温段、强渗段、扩散段和降温段的炉膛高度相同，入口段炉膛高度小于升温段炉膛高度。可以利用从升温段出来的废炉气的余热对工件进行烘干预热，并利用炉气的流动将水蒸汽带出炉外，同时最大程度削弱在开闭入口炉门时对炉内气流的影响。

驱动装置中的第一驱动装置装在炉体外与入口段前端相对应的位置，驱动装置中的第二驱动装置装在炉体外与升温段前端相对应的位置，驱动装置中的第三驱动装置装在炉体外与降温段后半部相对应的位置。

入口段和预热段之间设置有能够上下移动的密封门。当工件装炉时，关闭密封门，当工件进入入口段装炉完毕后，关闭入口炉门，打开密封门，这样可以防止炉气在工件装炉过程中大量外泄，造成资源浪费，影响工件加热质量。

炉体内的托辊层数为2～10层。据所需渗碳或碳氮共渗的工艺时间，合理设计辊棒的层数，从而大幅降低炉长，减少设备投资成本。

出口炉门通过传动装置倾斜设置在炉体的出料端，出口炉门上设置有局部出口和局部密封门。出口炉门上设置有局部出口和局部密封门，出口炉门通过传动系统可上下倾斜滑动，将开口移动至需要取出工件的辊棒层处，打开局部密封门，可方便取出工件，使在工件出料时对降温段炉气的影响降到最低，出口炉门上下移动将局出开口对准任意一层辊棒，实现任意一层工件的出料。

炉体的进料端的一侧设置有装料台，装料台上设置有送料托辊，装料台下方装有水平移动装置和升降装置，出料端的一侧设置有出料台，出料台与装料台结构相同。可实现任意一层辊棒上的工件的单独进料和出料，便于实现工件的自动限型淬火。

第一驱动装置中的第一快慢速驱动电机与第一主动链轮同轴连接，第一主动链轮通过第一链条与第一从动链轮连接，第一从动链轮置于炉体外与预热段的中部相对应的位置；第二驱动装置中的慢速驱动电机与第二主动链轮同轴连接，第二主动链轮通过第二链条与第二从动链轮连接，第二从动链轮置于炉体外与降温段中部相对应的位置；第三驱动装置中的第二快慢速驱动电机与第三主动链轮同轴连接，第三主动链轮通过第三链条与第三从动链轮连接，第三从动链轮置于炉体外与降温段尾部相对应的位置。第一快慢速切换电机，实现工件快速转炉与慢速炉内移动；慢速电机，实现工件在炉内的不同热处理工艺；降温段后半部每层托辊设置第二快慢速切换电机，先将工件慢速移动到快速棍棒上，然后快转出炉，减少转移时间。

第一快慢速驱动电机、慢速驱动电机和第二快慢速驱动电机设置的个数分别与托辊的层数相适应。不同的托辊层通过不同的快慢速电机进行驱动，利于工件的分层进出。

驱动装置包括设置在入口段和预热段的第一快慢速切换电机、设置在升温段、强渗段、扩散段和降温段前半部的慢速电机、设置在降温段后半部的第二快慢速切换电机。

附图说明

图1是本发明实施例结构示意图。

图2是图1中A的局部放大图。

图3是图1中B的局部放大图。

图4是不同托辊层与电机连接结构示意图。

图中：装料台1、送料托辊101、水平驱动电机102、升降装置103、水平驱动主动链轮104、水平驱动从动链轮105、送料托辊106、气缸107，入口炉门2、入口段201、预热段202、升温段203、强渗段204、扩散段205、降温段206、贯通孔211、密封门212、循环风扇213、隔墙214、出口炉门3、局部出口301、局部密封门302、传动装置303、出料台4、第一主动链轮5、第一从动链轮6、炉体7、第二主动链轮8、第二从动链轮9、第三主动链轮10、第三从动链轮11、第三链条12、第二链条13、第一链条14、第一快慢速驱动电机15、工件16、托辊17。

本实施例中，炉体7上设置有的入口炉门2和出口炉门3，入口炉门2和出口炉门3分别位于炉体7的进料端和出料端，炉体7内设置有炉气循环装置：循环风扇213。炉体7内升温段203、强渗段204、扩散段205和降温段206设置有循环风扇213，炉气在每段区域内独自循环，互相干扰小。

炉体7内设置有带贯通孔211的隔墙214，隔墙214依次将炉体7内的空间分置成：升温段203、强渗段204、扩展段205、降温段206。从进料端到出料端设置有多层（本实施例共三层）穿过贯通孔211的托辊17，每层托辊17分别与各自的驱动装置连接。

炉体7的进料端依次设置有入口段201和预热段202。入口段201和预热段202的炉膛高度相同，升温段203、强渗段204、扩散段205和降温段206的炉膛高度相同，入口段201炉膛高度小于升温段203炉膛高度。入口段201和预热段202的炉膛高度远小于升温段203、强渗段204、扩散段205和降温段206的炉膛高度的，可以利用从升温段203出来的废炉气的余热对工件16进行烘干预热，并利用炉气的流动将水蒸汽带出炉外，同时最大程度削弱在开闭入口炉门时对炉内气流的影响，同时也实现了工件16在同一炉膛内的预热、升温、强渗、扩散、降温等渗碳或碳氮共渗工艺。

驱动装置中的第一驱动装置装在炉体7外与入口段201前端相对应的位置，第一驱动装置中的第一快慢速驱动电机15与第一主动链轮5同轴连接，第一主动链轮5通过第一链条14与第一从动链轮6连接，第一从动链轮6置于炉体7外与预热段202的中部相对应的位置。

第一主动链轮5和第一从动链轮6之间装有与第一链条14动配合的第一中间链轮，第一主动链轮5轴上、第一从动链轮6轴上和第一中间链轮轴上分别装有托辊17，托辊17用于承载工件16。

驱动装置中的第二驱动装置装在炉体7外与升温段203前端相对应的位置，第二驱动装置中的慢速电机与第二主动链轮8同轴连接，第二主动链轮轴8上装有托辊，第二主动链轮8通过第二链条13与第二从动链轮9连接，第二从动链轮9轴上装有托辊，第二主动链轮8与第二从动链轮9两者之间装有与第二链条13动配合的第二中间链轮，第二中间链的轴上也装有托辊，第二从动链轮9置于炉体7外与降温段206中部相对应的位置。

驱动装置中的第三驱动装置装在炉体7外与降温段206后半部相对应的位置；第三驱动装置中的第二快慢速驱动电机与第三主动链轮10同轴连接，第二主动链轮10轴上装有托辊，

第三主动链轮10通过第三链条12与第三从动链轮11连接，第三从动链轮11轴上装有托辊，第三主动链轮10与第三从动链轮11两者之间装有与第三链条12动配合的第三中间链轮，第三中间链轮上装有托辊，第三从动链轮11置于炉体7外与降温段206尾部相对应的位置。

炉体7内从进料端到出料端水平设置有3层贯通隔墙的托辊17，托辊17采用分层分段独立驱动，每层托辊17的入口段201和预热段202设置第一快慢速切换电机15，升温段203、强渗段204、扩散段205和降温段206前半部设置慢速电机，降温段206后半部设置第二快慢速切换电机，入口段201每层托辊17设置第一快慢速切换电机15，实现工件16快速转炉与慢速炉内移动，预热段202、升温段203、强渗段204、扩散段205和降温段206前半部每层辊棒设置慢速电机，实现工件16在炉内的不同热处理工艺；降温段206后半部每层托辊17设置第二快慢速切换电机，先将工件16慢速移动到快速托辊17上，然后快转出炉，减少转移时间，多层托辊17布置，分层分段独立驱动的设计，工件16在以单件、单排或多排的形式在托棍17上连续移动，工件16间无接触，不存在粘连现象，工作效率和热处理质量大大提高。

入口段201和预热段202之间设置有能够上下移动的密封门212。当工件16装炉时，关闭密封门212，当工件16进入入口段201装炉完毕后，关闭入口炉门2，打开密封门212，这样可以防止炉气在工件16装炉过程中大量外泄，造成资源浪费，影响工件16加热质量。

出口炉门3通过传动装置303（采用链条）倾斜设置在炉体7的出料端，出口炉门3上设置有局部出口301和局部密封门302。局部密封门302上的开口滑动至需要进出炉的工件层位置，用于工件16的进出炉，有效阻止了炉气的外泄，同时避免外界空气进入炉内，节约了能源，提高了工件16加热效率。

出口炉门3通过传动装置在炉体7出料端的密封腔内滑动,密封腔呈倾斜状态设置在炉体7内，利用出口炉门3门体自重力压紧在密封腔的斜面上，使其四周达到密封状态。

局部出口301的开口大小为炉口大小的1/4～1/3，在开启出口门时最大程度减少炉气的外泄，避免外界空气进入炉内。

出口炉门3为完全密封式结构，与炉口配合处设置有密封圈，炉门上设置有气缸压紧装置，使炉口达到全部密封。

出口炉门3所贴合的炉体7的外壁呈环状槽结构，环状槽结构上套装有冷却装置；减小炉口受温度影响出现的变形，并保持密封性。

传动装置303为链条传动结构，通过链条拉动局部密封门302在密封腔内移动至所需出件位置。

将局部出口301移动至需要取出工件16的托辊17层处，打开局部密封门302，可方便取出工件16，避免炉气与外界气体形成对流，出口炉门3用于不出炉时的密封。使在工件16出料时对降温段206炉气的影响降到最低，出口炉门3上下移动可对准任意一层托辊16，实现任意一层工件16的出料。

炉体7的进料端的一侧设置有装料台1，装料台1上设置有送料托辊106，装料台1下方装有水平移动装置和升降装置103，出料端的一侧设置有出料台4，出料台4与装料台结构相同：也同样设置有水平移动装置和升降装置。水平移动装置由安装在装料台1的支架上的水平驱动电机102、水平驱动主动链轮104和水平驱动从动链轮105以及气缸107等组成，水平驱动电机102的输出轴带动中心链轮旋转，中心链轮的旋转通过链条带动水平驱动主动链轮104和水平驱动从动链轮105进行旋转，从而带动送料托辊106转动，将工件16慢慢向炉体7的进料端靠近的同时，气缸107（或采用液压缸）将装料台1向前运送，使送料托辊106与炉体7内的托辊17对接。

升降装置103采用升降机带动装料台1进行升降，以方便工件16对准不同的托辊层，能够实现对不同层的工件16进行装炉操作。

热处理过程中，在入口段201和预热段202，来自于升温段203的废炉气与工件16移动方向相反，利用废弃的余热对工件16进行烘干预热，并利用炉气的流动将水蒸汽带出炉外，由于在这两个工作段的炉膛高度低且距离较长，因此外界的气流在装炉时不易对加热炉内部炉膛产生影响。

在升温段203由于存在来自于强渗段的少量的富化气，仅需要在滴注口通入氮气，随着工件的缓慢移动，工件16被逐步加热至适合渗碳或碳氮共渗的温度。

工件16在强渗段204保持适合渗碳或碳氮共渗的温度，同时根据工艺要求通入保护气和富化气进行渗碳或碳氮共渗。

工件16在扩散段205继续保持适合渗碳或碳氮共渗的温度，同时降低富化气的通入量，使渗入工件的碳或碳、氮扩散，从而使渗层组织均匀。

工件16在降温段206根据工艺要求降温至适合淬火的温度，根据工艺要求通入保护气和富化气。

工件16在同一炉膛内的连续移动经过不同的工艺阶段，实现了渗碳或碳氮共渗工艺，由于工件16是单层在托辊1上滚动，因此没有工件与工件间、工件与料盘间的渗层死角，使渗层组织更加均匀。

由于托辊17间不存在较厚的中门，隔墙214的贯通孔211处的托辊17与其它位置托辊17间距相同，托辊17间距小，80mm直径以上工件16（不装料盘）可直接通过。

工作步骤如下：

工件装炉：升降装置103将装料台1提升或下降至与待装层托辊17等高处，入口炉门2打开，水平移动装置将工件16移入炉内，使送料托辊106与炉内托辊对接；托辊17快转将工件16运送至入口段201，装料台1移出炉体，入口炉门2关闭，完成装炉。

工件炉内工作：打开密封门212，入口段201托辊与炉内托辊以等速慢转，使工件16进入炉内，工件在炉内完成加热、渗碳或碳氮共渗以及降温等工艺。

工件出炉：当检测光栅检测到工件16已经到达降温段206后半部快速托辊17上时，出口炉门3移动，使局部出口301达到相应出料托辊层位置，局部密封门302打开。出料台4上的第二升降装置将出料托辊提升或下降至与待出料层托辊等高处，第二水平移动装置将出料托辊移入炉内，使其托辊与炉内托辊对接，托辊快转，将工件16传送至出料台的出料托辊上，出料台4的出料托辊移出加热炉后，局部密封门302马上关闭，保持炉内气氛。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，包括炉体，设置在炉体上的入口炉门、出口炉门，入口炉门和出口炉门分别位于炉体的进料端和出料端，炉体内设置有炉气循环装置，其特征在于：炉体内设置有带贯通孔的隔墙，从进料端到出料端设置有多层穿过贯通孔的托辊，每层托辊分别与各自的驱动装置连接。

2.根据权利要求1所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：炉体的进料端依次设置有入口段和预热段，隔墙依次将炉体分为升温段、强渗段、扩散段和降温段。

3.根据权利要求2所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：入口段和预热段的炉膛高度相同，升温段、强渗段、扩散段和降温段的炉膛高度相同，入口段炉膛高度小于升温段炉膛高度。

4.根据权利要求1所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：驱动装置中的第一驱动装置装在炉体外与入口段前端相对应的位置，驱动装置中的第二驱动装置装在炉体外与升温段前端相对应的位置，驱动装置中的第三驱动装置装在炉体外与降温段后半部相对应的位置。

5.根据权利要求2所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：入口段和预热段之间设置有能够上下移动的密封门。

6.根据权利要求1所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：炉体内的托辊层数为2～10层。

7.根据权利要求1所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：出口炉门通过传动装置倾斜设置在炉体的出料端，出口炉门上设置有局部出口和局部密封门。

8.根据权利要求1所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：炉体的进料端的一侧设置有装料台，装料台上设置有送料托辊，装料台下方装有水平移动装置和升降装置，出料端的一侧设置有出料台，出料台与装料台结构相同。

9.根据权利要求4所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：第一驱动装置中的第一快慢速驱动电机与第一主动链轮同轴连接，第一主动链轮通过第一链条与第一从动链轮连接，第一从动链轮置于炉体外与预热段的中部相对应的位置；第二驱动装置中的慢速电机与第二主动链轮同轴连接，第二主动链轮通过第二链条与第二从动链轮连接，第二从动链轮置于炉体外与降温段中部相对应的位置；第三驱动装置中的第二快慢速驱动电机与第三主动链轮同轴连接，第三主动链轮通过第三链条与第三从动链轮连接，第三从动链轮置于炉体外与降温段尾部相对应的位置。

10.根据权利要求9所述的用于渗碳或碳氮共渗的加热炉，其特征在于：第一驱动电机、第二驱动电机和第三驱动电机设置的个数分别与托辊的层数相适应。