CN105331780B - 低温保护气氛脱脂退火炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种低温保护气氛脱脂退火炉，其包括：脱脂脱蜡室、退火室和水冷室，脱脂脱蜡室的出口与所述退火室的入口连通；退火室的出口与水冷室的入口连通。脱脂脱蜡室用于对输送至其内的工件进行脱脂脱蜡工艺处理，脱脂脱蜡室包括设置于脱脂脱蜡室内的燃烧气嘴，脱脂脱蜡室内形成氧化性潮湿气氛，天然气通过燃烧气嘴在脱脂脱蜡室内燃烧提供热量，工件蒸出的蜡脂被完全燃烧，经脱脂脱蜡室的排气口排出；退火室用于对完成脱脂脱蜡工艺后的工件在保护气氛下进行保温工艺处理；水冷室用于将完成保温工艺后的工件进行冷却处理。与现有技术相比，本发明不仅可以实现快速脱脂脱蜡工艺，而且还实现了在保护气氛下低温退火的工艺要求。

Description

低温保护气氛脱脂退火炉

【技术领域】

本发明涉及热处理技术领域，特别设计一种低温保护气氛脱脂退火炉。

【背景技术】

目前，市场上绝大部分脱脂脱蜡炉是在干燥的还原性气氛下缓慢加热，处理温度维持在700～900℃，处理时间为15～30min，工件和炉内有大量的废蜡与烟灰残留，无法满足快速脱脂脱蜡的技术要求。

另外，通常氢气的安全使用温度为570℃，这也决定了使用氢气作为保护气氛的热处理设备的热处理温度必须高于570℃。例如，以氢气、氮气组成的保护气氛退火炉的工作温度通常高于氢气在空气中最低燃点(101.325kPa)570℃，显然，这无法满足工件在以氢气、氮气组成的保护气氛下的低温退火要求。

因此，有必要提出一种改进的方案来解决上述技术问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供低温保护气氛脱脂退火炉及工艺，其不仅可以实现快速脱脂脱蜡工艺，而且还实现了在以氢气和氮气组成的保护气氛下低温退火的工艺要求。

为了解决上述问题，本发明提供一种低温保护气氛脱脂退火炉，其包括：脱脂脱蜡室、退火室和水冷室，所述脱脂脱蜡室的出口与所述退火室的入口连通；所述退火室的出口与所述水冷室的入口连通。所述脱脂脱蜡室用于对输送至其内的工件进行脱脂脱蜡工艺处理，所述脱脂脱蜡室包括设置于所述脱脂脱蜡室内的燃烧气嘴，脱脂脱蜡室内形成氧化性潮湿气氛，天然气通过燃烧气嘴在脱脂脱蜡室内燃烧提供热量，工件蒸出的蜡脂被完全燃烧，经脱脂脱蜡室的排气口排出；所述退火室用于对完成脱脂脱蜡工艺后的工件在保护气氛下进行保温工艺处理；所述水冷室用于将完成保温工艺后的工件进行冷却处理。

进一步的，所述脱脂脱蜡室的气氛温度大于600℃；所述脱脂脱蜡室内的工件温度小于600℃；所述退火室包括退火室外壳、加热器和设置于退火室外壳内的马弗，所述马弗内充有还原性保护气体，加热器对马弗罐加热，工件在马弗罐内移动，所述退火室的保温温度控制在570℃以下。

进一步的，所述脱脂脱蜡室还包括温控热电偶，所述温控热电偶用于对所述脱脂脱蜡室内的气氛温度进行控制，并将气氛温度设置在600～700℃之间的一个定值；通过设置承载工件的网带的速度，确保工件在整个脱脂脱蜡的过程中的自身温度不超过600℃。

进一步的，所述低温保护气氛脱脂退火炉还包括氢气泄露检测装置和氮气吹扫装置，所述氢气泄露检测装置通过设置于所述退火室上的马弗泄露氢气检测口对位于退火室外壳和马弗之间的气体进行氢气浓度检测，若检测到泄露到马弗外的氢气达到设定浓度，则显示报警并启动氮气吹扫装置，通过炉内氮气吹扫进口，向炉内通入氮气，直到报警提示消除，炉内通入的氮气通过退火室的排气接口排出。

进一步的，所述马弗内的还原性保护气体包括氮气和氢气；所述还原性保护气体经由退火室尾部的炉内氢气、氮气通入接口通入所述马弗内，使保护气氛的流动方向与工件的移动方向相反；在退火室与脱脂脱蜡室连接处设置有检测压差的差压变送器接口。

进一步的，所述水冷室通有氮气，以防止工件被氧化，同时形成一定的压强，以阻挡退火室内的氢气从水冷室溢出；水冷室的末端设置有氧气检查设备，检查水冷室内气氛中的氧分子含量。

进一步的，所述水冷室包括依次连接于其入口和出口之间的第一级水冷室、第二级水冷室和第三级水冷室。其中，第一水冷室单元内腔放置有托架，网带承载着工件在托架上移动；在第二级水冷室和第三级水冷室中，网带承载着工件在第二级水冷室和第三级水冷室的内腔内移动。

进一步的，所述低温保护气氛脱脂退火炉还包括风冷室，工件经过水冷室到达风冷室，风冷室内的循环风垂直于工件前进方向，以冷却工件。

进一步的，所述脱脂脱蜡室的出口与退火室的入口通过法兰连接，在马弗的入口处安装有氮气吹扫管和氧气检查装置，所述氧气检查装置用于检查马弗的入口处是否有氧气，若检查到有氧气，则启动氮气吹扫装置，通过氮气吹扫管通入氮气。

进一步的，低温保护气氛脱脂退火炉还包括设置在脱脂脱蜡室的入口外侧的引火烧嘴和设置于所述引火烧嘴上方的排烟罩，经由后部的退火室通入到脱脂脱蜡室内的氢气在脱脂脱蜡室内燃烧，剩余没被燃烧的氢气从脱脂脱蜡室的入口排出，经由引火烧嘴烧除，废气经由设置在所述引火烧嘴上方的排烟罩排出。

与现有技术相比，本发明可以实现粉末冶金件的快速脱脂脱蜡，同时工件表面与炉内无废蜡与烟灰残留，工件保持着光亮；并且将氢气在热处理退火领域的使用温度从高于570℃降低到570℃以下，开创拓宽了氢气在热处理领域的使用范围。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1示出了本发明在一个实施例中的低温保护气氛脱脂退火炉的结构示意图；

图2示出了本发明中的脱脂脱蜡室在一个实施例中的结构示意图；

图3(a)示出了本发明中的退火室在一个实施例中的结构示意图，其显示了内部的马弗结构；

图3(b)为示出了本发明中的退火室在一个实施例中的外部轮廓图，其显示了退火室外壳的轮廓；

图4示出了本发明中的脱脂脱蜡室和退火室的连接部在一个实施例中的结构示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

请参考图1所示，其为本发明在一个实施例中的低温保护气氛脱脂退火炉的结构示意图。图1所示的低温保护气氛脱脂退火炉包括进料架110、脱脂脱蜡室120、退火室130、水冷室140、风冷室150和出料架160。所述进料架110位于所述脱脂脱蜡室120入口的前端；所述脱脂脱蜡室120的出口与所述退火室130的入口连通；所述退火室130的出口与所述水冷室140的入口连通；所述水冷室140的出口与所述风冷室150的入口连通；所述出料架160位于所述风冷室150的后端。

所述进料架110用于将工件输送至所述脱脂脱蜡室120，具体的，工件由网带承载着经进料架110进入到所述脱脂脱蜡室120。

所述脱脂脱蜡室120用于对输送至其内的工件进行脱脂脱蜡工艺处理。请参考图2所示，其为图1中的脱脂脱蜡室在一个实施例中的结构示意图。图2所示的脱脂脱蜡室6包括燃烧嘴5和温控热电偶8。

在图2所示的实施例中，工件被网带承载着，经过被提升一定开口高度的提升门3进入脱脂脱蜡室内。网带在托架上移动，在脱脂脱蜡室6内部依靠碳化硅支撑7实现对拖架的支撑。一定量的天然气通入设置于所述脱脂脱蜡室内的燃烧嘴5，大量的空气通入脱脂脱蜡室6内，脱脂脱蜡室6形成氧化性潮湿气氛，天然气通过燃烧嘴5在脱脂脱蜡室内充分燃烧提供热量，以实现工件的快速脱脂脱蜡功能，同时，工件蒸出的蜡脂被完全燃烧，经脱脂脱蜡室的排气口排出。同时，经由后部的退火室通入到脱脂脱蜡室内的氢气也在脱脂脱蜡室内参与燃烧反应，剩余没有被燃烧的氢气从所述脱脂脱蜡室的入口排出，并由设置于所述脱脂脱蜡室的入口外侧的引火烧嘴2烧除，废气经由设置于所述引火烧嘴2上方的排烟罩1排出。

在整个脱脂脱蜡过程中，工件的温度始终被控制在600℃以下；脱脂脱蜡室的室内气氛温度维持在600℃以上。图2所示的实施例中，在整个脱脂脱蜡过程中，所述温控热电偶8用于对所述脱脂脱蜡室内的气氛温度进行实时在线控制，并将气氛温度设置在600～700℃之间的一个定值；通过设置承载工件的网带的速度，确保工件在整个脱脂脱蜡的过程中的自身温度不超过500℃。脱脂脱蜡室6内由符合欧洲MSDS和COSHH标准的非致癌等级的保温材料4砌成。

由于本发明在脱脂脱蜡室形成氧化性潮湿气氛，利用燃气烧嘴燃烧天然气提供热量，实现工件的快速脱脂脱蜡功能，并且工件蒸出的蜡脂被完全燃烧，经脱脂脱蜡室的排气口排出，因此，可以实现工件的快速脱脂脱蜡，且工件表面与炉内无废蜡、烟灰残留。

工件在所述脱脂脱蜡室120完成脱脂脱蜡工艺后，进入所述退火室130。

所述退火室130用于对完成脱脂脱蜡工艺后的工件在保护气氛下进行保温工艺处理。请参考图3(a)和图3(b)所示，其中，图3(a)为图1中的退火室在一个实施例中的结构示意图，其显示了内部的马弗结构；图3(b)为图1中的退火室在一个实施例中的外部轮廓图，其显示了退火室外壳的轮廓。所述退火室包括退火室外壳310、加热器(未标示)和套设于所述退火室外壳310内的马弗320，在退火室内的保温阶段，向所述马弗320内持续不断的通入氢气和氮气，以形成还原性保护气氛，可以有效的防止出现工件在高温状态下被氧化的现象；由加热器对马弗加热，为工件的保温工艺提供热量来源，工件可以在马弗内移动。所述退火室的保温温度可以控制在570℃以下，比如，其保温温度可以控制为500℃-570℃之间的一个定值。

在图3(a)所示的实施例中，所述退火室沿其入口至出口方向分为四个区，每个区采用温控热电偶和防爆热电偶对温度进行控制；在图3(b)中，温控热电偶分别为12、14、16和17，防爆热电偶为21、22、23和24。在一个实施例中，加热器在马弗外部的上下方向对马弗进行加热，这种加热方式可以避免热量对工件的直接辐射，温度均匀性得到有效的保证。需要说明的是，本发明的退火室也可分为3个、5个等多个区域，进行温度控制。

在图3(b)所示的实施例中，经由退火室尾部(即退火室130靠近水冷室140的部分)的炉内氢气、氮气通入接口26将保护气氛通入所述马弗内，使保护气氛的流动方向与工件的移动方向相反。实际处理工件过程中，由氢气浓度检测装置(未图示)通过设置于所述退火室上的马弗内气体取样口25对马弗内气体成分进行实时监控，确保氢气在保护气氛混合气中的含量低于一预定值，比如，该预定值为25％。为了检测马弗是否存在氢气泄露到退火室内部以及监测泄露氢气的浓度，由氢气泄露检测装置(未图示)通过设置于所述退火室上的马弗泄露氢气检测口13和15对位于退火室外壳310和马弗之间的气体进行氢气浓度实时检测。

对马弗泄露氢气的检测非常重要，其原因在于：本发明中，退火室130的保温温度被设置为570℃以下，例如500℃-570℃，低于氢气在空气中最低燃烧点(101.325kPa)570℃，这样泄露的氢气就不能自燃，无法从肉眼上判断出炉内马弗是否出现氢气泄露，一旦逸出到炉外，是十分危险的。若氢气泄漏检测装置通过马弗泄露氢气检测口13和15检测到泄露到马弗外的氢气达到一定的浓度，就会显示报警，同时启动氮气吹扫装置(未图示)，通过炉内氮气吹扫进口17向退火室内通入氮气，直到报警提示消除。炉内通入的氮气通过排气接口11排出。由于需要确保马弗内为还原性保护气氛，实时动态监测退火室27和脱脂脱蜡室6连接处的压差就变得很重要，在退火室27与脱脂脱蜡室6连接处的差压变送器接口20起着监测压差的作用。整个退火室27分为上下半部，两部分通过螺栓连接，取消了传统网带式热处理炉的炉体+上盖的设计。这种一分为二、螺栓连接的设计极大的有利于生产组装、开炉维修。

请参考图4所示，其为在一个实施例中，图1中的脱脂脱蜡室和退火室的连接部的结构示意图。在图4所示的实施例中，所述脱脂脱蜡室6的出口与退火室27的入口通过法兰28连接，并且在马弗的入口处安装有氮气吹扫管9和氧气检查装置10。由于脱脂脱蜡室内为氧化性潮湿气氛，为了防止氧化性气体进入退火室的马弗内，在脱脂脱蜡室6与退火室27连接处安装氧气检测装置10，一旦检测出有氧气，立即启动氮气吹扫装置，通过氮气吹扫管9通入氮气，以达到隔绝氧化性气体进入退火室的马弗内的目的。网带在马弗内部的托架29上移动，避免马弗与网带的直接接触，提高马弗的使用寿命。

请继续参考图1所示，工件在退火室130完成保温工艺后，进入所述水冷室140。

所述水冷室140用于将完成保温工艺后的工件冷却至常温。所述水冷室包括水冷室本体和设置在水冷室本体外的冷却水循环装置，水冷室内持续通入氮气，以防止工件被氧化，同时形成一定的压强，以有效的阻挡退火室内的氢气从水冷室溢出。

在图1所示的实施例中，所述水冷室140包括依次连接于水冷室入口和出口之间的第一级水冷室142、第二级水冷室144和第三级水冷室146。所述水冷室140分为三室两类，其中，紧紧衔接于退火室130后的第一级水冷室142的内腔内放置有托物架，网带承载着工件在托物架上移动，第一级水冷室142的腔内气体被腔外持续不断通入的冷却水冷却，得到冷却的气体包裹着工件，完成对工件的第一道冷却工序；连接着第一道水冷室142的第二道水冷室144和连接着第二道水冷室144的第三道水冷室146采用的是网带直接在内腔内移动，内腔被腔外的冷却水冷却，由冷却后的内腔完成对工件的第二道冷却工序(即快速冷却)。另外，在水冷室140的末端设置有氧气检查设备(未图示)，检查水冷室内气氛中的氧分子含量。

工件经过水冷室140到达风冷室150，风冷室150内的循环风垂直于工件前进方向，强力吹过工件，实现对工件的冷却。工件温度降至常温，经出料架160实现工件的卸料，同时，在出料架部分加装有物料提示报警装置(未图示)。

本发明中，在整个脱脂脱蜡过程中，工件的温度始终控制在600℃以下，室内气氛的温度维持在600℃以上。脱脂脱蜡室120与退火室130加热分开，气氛相通，采用气体密封与检测手段实现工件在以氢气、氮气组成的保护气氛的退火区段570℃以下的低温退火功能，突破了氢气在低于570℃下应用于热处理领域，满足了工件在以氢气、氮气组成的保护气氛下的低温退火要求。本发明的整套设备符合欧洲EN746工业热处理设备常规安全要求,为在低于570℃下使用氢气提供了保证。

需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (8)

1.一种低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，其包括：脱脂脱蜡室、退火室和水冷室，所述脱脂脱蜡室的出口与所述退火室的入口连通；所述退火室的出口与所述水冷室的入口连通，

所述脱脂脱蜡室用于对输送至其内的工件进行脱脂脱蜡工艺处理，所述脱脂脱蜡室包括设置于所述脱脂脱蜡室内的燃烧气嘴，脱脂脱蜡室内形成氧化性潮湿气氛，天然气通过燃烧气嘴在脱脂脱蜡室内燃烧提供热量，工件蒸出的蜡脂被完全燃烧，经脱脂脱蜡室的排气口排出；

所述退火室用于对完成脱脂脱蜡工艺后的工件在保护气氛下进行保温工艺处理；

所述水冷室用于将完成保温工艺后的工件进行冷却处理，

所述脱脂脱蜡室还包括温控热电偶，所述温控热电偶用于对所述脱脂脱蜡室内的气氛温度进行控制，并将气氛温度设置在600～700℃之间的一个定值；所述脱脂脱蜡室内的工件温度小于600℃；

所述退火室包括退火室外壳、加热器和设置于退火室外壳内的马弗，所述马弗内充有还原性保护气体，加热器对马弗罐加热，工件在马弗罐内移动，所述退火室的保温温度控制在570℃以下，

所述马弗内的还原性保护气体包括氮气和氢气；

所述低温保护气氛脱脂退火炉还包括氢气泄露检测装置和氮气吹扫装置，

所述氢气泄露检测装置通过设置于所述退火室上的马弗泄露氢气检测口对位于退火室外壳和马弗之间的气体进行氢气浓度检测，若检测到泄露到马弗外的氢气达到设定浓度，则显示报警并启动氮气吹扫装置，通过炉内氮气吹扫进口，向炉内通入氮气，直到报警提示消除，炉内通入的氮气通过退火室的排气接口排出。

2.根据权利要求1所述的低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，通过设置承载工件的网带的速度，确保工件在整个脱脂脱蜡的过程中的自身温度不超过600℃。

3.根据权利要求1所述的低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，

所述还原性保护气体经由退火室尾部的炉内氢气、氮气通入接口通入所述马弗内，使保护气氛的流动方向与工件的移动方向相反；

在退火室与脱脂脱蜡室连接处设置有检测压差的差压变送器接口。

4.根据权利要求1所述的低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，

所述水冷室通有氮气，以防止工件被氧化，同时形成一定的压强，以阻挡退火室内的氢气从水冷室溢出；

水冷室的末端设置有氧气检查设备，检查水冷室内气氛中的氧分子含量。

5.根据权利要求4所述的低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，

所述水冷室包括依次连接于其入口和出口之间的第一级水冷室、第二级水冷室和第三级水冷室，

其中，第一水冷室单元内腔放置有托架，网带承载着工件在托架上移动；

在第二级水冷室和第三级水冷室中，网带承载着工件在第二级水冷室和第三级水冷室的内腔内移动。

6.根据权利要求4所述的低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，

所述低温保护气氛脱脂退火炉还包括风冷室，工件经过水冷室到达风冷室，风冷室内的循环风垂直于工件前进方向，以冷却工件。

7.根据权利要求1所述的低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，

所述脱脂脱蜡室的出口与退火室的入口通过法兰连接，在马弗的入口处安装有氮气吹扫管和氧气检查装置，

所述氧气检查装置用于检查马弗的入口处是否有氧气，若检查到有氧气，则启动氮气吹扫装置，通过氮气吹扫管通入氮气。

8.根据权利要求1所述的低温保护气氛脱脂退火炉，其特征在于，其还包括设置在脱脂脱蜡室的入口外侧的引火烧嘴和设置于所述引火烧嘴上方的排烟罩，

经由后部的退火室通入到脱脂脱蜡室内的氢气在脱脂脱蜡室内燃烧，剩余没被燃烧的氢气从脱脂脱蜡室的入口排出，经由引火烧嘴烧除，废气经由设置在所述引火烧嘴上方的排烟罩排出。