CN105937017A - 一种连续式真空热处理炉 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属材料热处理的热处理炉技术领域，涉及一种连续式真空热处理炉，包括加热渗碳系统(1)、冷却系统(2)，加热渗碳系统(1)与冷却系统(2)相连，还包括装料系统(3)及抽真空系统(4)，装料系统(3)的上端与加热渗碳系统(1)相连，装料系统(3)的一侧与冷却系统(2)相连，装料系统(3)与冷却系统(2)为水平串联机构，加热渗碳系统(1)与冷却系统(2)垂直设置。本发明本技术方案服了生产过程炭黑污染加热室的问题，它包括加热渗碳室、装料室及冷却淬火室三个室，当加热渗碳室将工件渗碳完毕后，经正火后，加热至淬火温度，再转移至淬火室进行淬火冷却。

Description

一种连续式真空热处理炉

技术领域

本发明属于金属材料热处理的多室真空热处理炉技术领域，涉及一种连续式真空热处理炉。

背景技术

公开号为CN1908222A的立式双室快速高效真空离子渗碳炉，采用渗碳室和冷却室组合在一起的立室结构，底部油缸在真空离子渗碳炉内将渗碳工件由热室移至冷室进行冷却，这样可实现物料的快速冷却，且装料和取料比较方便。

除此之外，目前也有双室真空渗碳油淬炉，真空渗碳油淬炉一般由一个真空渗碳加热室和一个真空油淬冷却淬火室，一般都设计为卧式结构，依据渗碳的基本工艺：加热渗碳→冷却→正火→回火，但在实际使用过程中也存在以下问题：

(1)、所述现有设备的加热室是设计为内热室，一般有钢外框架，石墨保温毡，石墨加热棒加热体，加上通入气体装置，通电绝缘件采用高纯陶瓷件，由于在渗碳过程中很难避免一定量炭黑的产生。

(2)、所述的正火工艺是将工件加热至Ac3或Accm以上30-50℃保温一段时间后从空气中取出或喷水，喷雾、吹风的冷却工艺，其目的是使材料的晶粒细化以及碳化物分布均匀。由于现有设备的两室结构，无法实现连续生产，当加热室渗碳加热完毕后，将工件转移至冷却室淬火时，加热室的就会自然降温，将热能损失掉，要等到冷却后取出工件方能将第二炉的工件装入加热室，时间长且能耗高。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有技术的不足之处，克服了生产过程炭黑污染加热室的问题，且能够实现加热室的连续式生产。

一种连续式真空热处理炉，包括加热渗碳系统、冷却系统，所述加热渗碳系统与所述冷却系统相连，还包括装料系统及抽真空系统，所述装料系统的上端与所述加热渗碳系统相连，所述装料系统的一侧与所述冷却系统相连，所述装料系统与所述冷却系统为水平串联机构，所述加热渗碳系统与所述冷却系统垂直设置；所述物料进入装料系统后，经物料传送机构送入加热渗碳系统内进行渗碳处理，后经物料传送机构送入冷却系统内进行冷却处理；所述抽真空系统用于对所述加热渗碳系统、冷却系统及装料系统进行抽真空处理；所述加热渗碳系统与所述装料系统之间设置有水平运行门，所述冷却系统与所述装料系统设置之间设置有竖直运行门，所述水平运行门可在水平方向进行移动将所述加热渗碳系统与所述装料系统隔离，所述竖直运行门可在竖直方向进行移动将所述冷却系统与所述装料系统隔离。

本技术方案的有益效果：

(1)、本技术方案的真空渗碳热处理炉设计为三室结构，它包括加热渗碳室、装料室及冷却淬火室三个室，当加热沈渗碳室将工件渗碳完毕后，经正火后，加热至淬火温度，再转移至淬火室进行淬火冷却。

(2)、在上一轮物料完成出料并进入冷却时，可进入新的一轮物料，物料进入加热渗碳室内直接进行渗碳，利用了上一渗碳过程的温度，在冷却室冷却物料的同时加热室又实现同时加热，节约了能源，并实现了连续式生产，提高了生产效率。

作为一种优选，所述加热渗碳系统包括加热渗碳炉体、设置在所述加热渗碳炉体内的钟罩式马弗罐及渗碳供气机构，所述加热渗碳炉体的内壁与所述马弗罐的外壁形成加热空间，该加热空间内设置有加热元件，该加热元件用于对所述马弗罐进行辐射加热；所述抽真空系统用于对马弗罐进行抽排气；所述马弗罐开设有气体进口和物料进口，渗碳供气机构通过气体进口直接将渗碳用气体通入所述马弗罐内。本实施例中，所述的连续式真空渗碳热处理炉解决了真空渗碳过程中所产生的炭黑污染加热室的问题，使加热系统和渗碳系统分开，阻断了渗碳过程中产生的炭黑污染加热室的问题。所述的加热渗碳室设计为立式结构，内部设置渗碳马夫罐，渗碳气体直接通入马弗罐的罐体内，加热元件在马夫罐的外部，所述的渗碳马弗罐和加热原件互不相同，完全隔离，渗碳即使产生炭黑也不会污染加热室。

作为一种优选，所述渗碳用气体为甲烷、丙烷或乙烯。

作为一种优选，所述物料传送机构设置在所述装料系统的下方，该物料传送机构包括承载台、升降杆及密封台，所述物料传送机构固定设置在支架上，所述升降杆与所述承载台及密封台固定连接；所述装料系统的底板开设有升降连接口，所述升降杆通过所述升降连接口穿过所述底板，该升降杆可沿着所述升降连接口带着所述承载台与所述密封台上下运动；升降杆向上运动直至所述承载台进入所述加热渗碳系统内，所述密封台与所述物料进口相适配，用于实现所述马弗罐的密封。在本技术方案中，通过物料传送机构实现马弗罐的装料和卸料，与此同时利用升降机构能够实现密封，且其不会对装料室进料进行干扰。

作为又一种优选，还包括升降杆旋转机构，所述升降杆旋转机构与所述升降杆的末端固定连接，所述升降杆旋转机构通过电机带动实现旋转运动，所述升降杆在所述升降杆旋转机构的带动下进行旋转运动。在本实施方式中，马夫罐设计为钟罩式，渗碳供气系统设计在马夫罐的顶部，分为多路供气，减少管道分流造成的供气不均匀问题，所述的渗碳供气系统延马弗罐圆周360度均匀布置。所述的渗碳加热室中的物料可在升降杆的的带动下进行旋转运动，使加热渗碳室的气体在供给渗碳工件时相对比较均匀，提高渗碳效果。

作为又一种优选，所述物料的旋转速度在1.5-10转/min。经过多次试验发现，在保证密封的前提下，将物料的旋转速度控制在以上数值的时候，渗碳的效果具有出乎意料的使用效果。

作为又一种优选，所述冷却系统包括冷却空间、物料支撑台，所述物料支撑台设置在所述冷却空间内，所述物料支撑台上用于安放所述物料。

作为更进一步的优选，所述冷却系统还包括风冷系统，所述风冷系统设置在所述物料支撑台的上方，通过风冷电机、叶轮及换热器对所述冷却空间进行降温处理。

作为更进一步的优选，所述冷却空间包括上冷却空间和下冷却空间，所述上冷却空间与所述下冷却空间上下设置，所述下冷却空间设置有淬火介质。

作为更进一步的优选，所述物料支撑台设置在升降料车上，所述升降料车设置有水平运行机构和垂直运行机构，所述水平运行机构和垂直运行机构可带动所述物料支撑台在水平和竖直方向上运动；所述物料支撑台可在所述升降料车的带动下在所述上冷却空间与所述下冷却空间进行位置切换。在本技术方案中，所述的物料支撑台设置在所述升降料车上，物料支撑台在升降料车的带动下进行上下和水平运动。

在本技术方案中，所述的冷却系统能够对渗碳后的物料进行淬火处理，物料能够根据实际情况的需求，在同一个冷却室内选择气淬和油淬或是二者的结合，一室实现两用，提高了冷却室的使用范围，与此同时，本冷却室当然也可以作为正火处理室或是普通的物料周转空间进行使用，其使用范围大，且其通过升降机构和水平机构能够实现进料、出料及上下冷却空间的切换，极大程度的提高了设备的使用率，且降低了设备的占用面积。

作为更进一步的优选，所述冷却系统还包括淬火介质搅拌系统，该淬火介质搅拌系统设置在所述下冷却空间内，所述淬火介质搅拌系统用于对淬火介质进行搅拌处理。淬火介质搅拌系统能够对下冷却空间内的介质进行搅拌，提高油淬的效果，提高物料的热处理效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的技术方案，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，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实施例的整体示意图。

图2为加热渗碳系统的结构示意图。

图3为升降杆的结构示意图。

图4为冷却系统的结构示意图。

图5为冷却系统内的风冷系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地说明。

实施例

图1为本实施例的整体示意图；图2为加热渗碳系统的结构示意图；图3为升降杆的结构示意图；图4为冷却系统的结构示意图；图5为冷却系统内的风冷系统的结构示意图。如图1、图2、图3、图4及图5所示，本实施例中提供的是一种连续式真空热处理炉，包括加热渗碳系统1、冷却系统2，所述加热渗碳系统1与所述冷却系统2相连，还包括装料系统3及抽真空系统4，所述装料系统3的上端与所述加热渗碳系统1相连，所述装料系统3的一侧与所述冷却系统2相连，所述装料系统3与所述冷却系统2为水平串联机构，所述加热渗碳系统1与所述冷却系统2垂直设置；所述物料8进入装料系统3后，经物料传送机构5送入加热渗碳系统1内进行渗碳处理，后经物料传送机构5送入冷却系统2内进行冷却处理；所述抽真空系统4用于对所述加热渗碳系统1、冷却系统2及装料系统3进行抽真空处理；所述加热渗碳系统1与所述装料系统3之间设置有水平运行门60，所述冷却系统2与所述装料系统3设置之间设置有竖直运行门61，所述水平运行门60可在水平方向进行移动将所述加热渗碳系统1与所述装料系统3隔离，所述竖直运行门61可在竖直方向进行移动将所述冷却系统2与所述装料系统3隔离。

如图2所示，其中，所述加热渗碳系统1包括加热渗碳炉体10、设置在所述加热渗碳炉体10内的钟罩式马弗罐11及渗碳供气机构12，所述加热渗碳炉体10的内壁与所述马弗罐11的外壁形成加热空间13，该加热空间13内设置有加热元件14，该加热元件14用于对所述马弗罐11进行辐射加热；所述抽真空系统4用于对马弗罐11进行抽排气；所述马弗罐11开设有气体进口110和物料进口111，渗碳供气机构12通过气体进口110直接将渗碳用气体通入所述马弗罐11内。

其中，所述渗碳用气体为N2气体或N2+H2之混合气体。

如图3所示，其中，所述物料传送机构5设置在所述装料系统3的下方，该物料传送机构5包括承载台50、升降杆51及密封台52，所述物料传送机构5固定设置在支架7上，所述升降杆51与所述承载台50及密封台52固定连接；所述装料系统3的底板30开设有升降连接口31，所述升降杆51通过所述升降连接口31穿过所述底板30，该升降杆51可沿着所述升降连接口31带着所述承载台50与所述密封台52上下运动；升降杆51向上运动直至所述承载台50进入所述加热渗碳系统1内，所述密封台52与所述物料进口111相适配，用于实现所述马弗罐11的密封。

其中，还包括升降杆旋转机构53，所述升降杆旋转机构53与所述升降杆51的末端固定连接，所述升降杆旋转机构53通过电机54带动实现旋转运动，所述升降杆51在所述升降杆旋转机构53的带动下进行旋转运动。

如图4所示，其中，所述冷却系统2包括冷却空间20、物料支撑台21，所述物料支撑台21设置在所述冷却空间20内，所述物料支撑台21上用于安放所述物料8。其中，所述冷却系统2还包括风冷系统22，所述风冷系统22设置在所述物料支撑台21的上方，通过风冷电机23、叶轮24及换热器25对所述冷却空间20进行降温处理。其中，所述冷却空间20包括上冷却空间201和下冷却空间202，所述上冷却空间201与所述下冷却空间202上下设置，所述下冷却空间202设置有淬火介质。其中，所述物料支撑台21设置在升降料车26上，所述升降料车26设置有水平运行机构和垂直运行机构，所述水平运行机构和垂直运行机构可带动所述物料支撑台21在水平和竖直方向上运动；所述物料支撑台21可在所述升降料车26的带动下在所述上冷却空间201与所述下冷却空间202进行位置切换。

在实际的使用过程中，该升降料车26需与所述升降杆51进行配合使用，即所述的水平运行机构和垂直运行机构；将物料由装料系统3送入冷却空间202时，升降杆51降至中位，冷却空间202内的水平运行机构进入，再将升降杆51降至低位，物料落在水平运行机构上，退回水平运行机构至冷却空间202内进行冷却淬火处理；在此时可启动垂直运行机构实现淬火。所述的水平和垂直运行机构是一个常规的运行机构，由电机、减速机、链轮等组成，在这里不再详述。当然在此过程中，不管是渗碳、正火或加热完毕后的淬火接料均是采用此机构和原理进行接料。

其中，所述冷却系统2还包括淬火介质搅拌系统27，该淬火介质搅拌系统27设置在所述下冷却空间202内，所述淬火介质搅拌系统27用于对淬火介质进行搅拌处理。

如图1所示，所述的装料系统3的部分机构在地面9以下部分，在此不再赘述。

本实施方式的工作流程：

如图1所示，物料放在料框内进入装料系统中，将物料安置在所述承载台50上，升降杆51向上运动直至密封台52与所述物料进口111配合连接使马弗罐处于密封状态，物料在加热渗碳系统1内进行加热渗碳处理，渗碳处理结束后；升降杆51向下运动，冷却系统2内的升降料车26水平移动将物料送入所述冷却空间20内进行冷却处理，冷却可以在上冷却空间201和下冷却空间202之间进行位置切换，保证淬火的实际使用效果；此时可将新一轮的物料经物料传送机构5送入渗碳加热系统1内进行渗碳处理；当冷却空间20内的物料完成淬火冷却处理后，可直接经升降料车26由冷却空间的冷却系统排出口28移出，完成一轮真空热处理。

所述冷却空间202在进行冷却淬火时，可通入氮气作为保护气体进行淬火处理。

当然在实际的使用过程中，可在装料系统3的完成正火处理，装料系统3内可设置风冷系统完成正火处理，在此实施方式中便不再描述。

实际使用过程中，物料在进入所述装料系统3之前，需通过水平运行门60将隔开装料系统3和加热渗碳系统2以使马弗罐11的无氧状态，防止高温进入产生不安全因素。抽真空系统4包括将上述设备的整个系统进行抽真空处理的抽真空机组，包括对装料系统3、加热空间13及冷却空间20的抽真空处理，当然也包括对马弗罐11的抽真空处理。在实际生产使用过程中，在通入渗碳用气体前其罐内的极限真空度应小于20Par。

当然，本机构也可用于渗碳处理，将渗碳用气体调整为N2、或N2和H2的混合气体，可通过调整加热温度和加热的时间完成渗碳处理。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前后”、“左右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

当然在本技术方案中，本领域的技术人员应当理解的是，术语“一”应理解为“至少一个”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种连续式真空热处理炉，包括加热渗碳系统(1)、冷却系统(2)，所述加热渗碳系统(1)与所述冷却系统(2)相连，其特征在于：还包括装料系统(3)及抽真空系统(4)，所述装料系统(3)的上端与所述加热渗碳系统(1)相连，所述装料系统(3)的一侧与所述冷却系统(2)相连，所述装料系统(3)与所述冷却系统(2)为水平串联机构，所述加热渗碳系统(1)与所述冷却系统(2)垂直设置；物料(8)进入装料系统(3)后，经物料传送机构(5)送入加热渗碳系统(1)内进行渗碳处理，后经物料传送机构(5)送入冷却系统(2)内进行冷却处理；所述抽真空系统(4)用于对所述加热渗碳系统(1)、冷却系统(2)及装料系统(3)进行抽真空处理；所述加热渗碳系统(1)与所述装料系统(3)之间设置有水平运行门(60)，所述冷却系统(2)与所述装料系统(3)设置之间设置有竖直运行门(61)，所述水平运行门(60)可在水平方向进行移动将所述加热渗碳系统(1)与所述装料系统(3)隔离，所述竖直运行门(61)可在竖直方向进行移动将所述冷却系统(2)与所述装料系统(3)隔离。

2.如权利要求1所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述加热渗碳系统(1)包括加热渗碳炉体(10)、设置在所述加热渗碳炉体(10)内的钟罩式马弗罐(11)及渗碳供气机构(12)，所述加热渗碳炉体(10)的内壁与所述马弗罐(11)的外壁形成加热空间(13)，该加热空间(13)内设置有加热元件(14)，该加热元件(14)用于对所述马弗罐(11)进行辐射加热；所述抽真空系统(4)用于对马弗罐(11)进行抽排气；所述马弗罐(11)开设有气体进口(110)和物料进口(111)，渗碳供气机构(12)通过气体进口(110)直接将渗碳用气体通入所述马弗罐(11)内。

3.如权利要求2所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述渗碳用气体为甲烷、丙烷或乙烯。

4.如权利要求2所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述物料传送机构(5)设置在所述装料系统(3)的下方，该物料传送机构(5)包括承载台(50)、升降杆(51)及密封台(52)，所述物料传送机构(5)固定设置在支架(7)上，所述升降杆(51)与所述承载台(50)及密封台(52)固定连接；所述装料系统(3)的底板(30)开设有升降连接口(31)，所述升降杆(51)通过所述升降连接口(31)穿过所述底板(30)，该升降杆(51)可沿着所述升降连接口(31)带着所述承载台(50)与所述密封台(52)上下运动；升降杆(51)向上运动直至所述承载台(50)进入所述加热渗碳系统(1)内，所述密封台(52)与所述物料进口(111)相适配，用于实现所述马弗罐(11)的密封。

5.如权利要求4所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：还包括升降杆旋转机构(53)，所述升降杆旋转机构(53)与所述升降杆(51)的末端固定连接，所述升降杆旋转机构(53)通过电机(54)带动实现旋转运动，所述升降杆(51)在所述升降杆旋转机构(53)的带动下进行旋转运动。

6.如权利要求1所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述冷却系统(2)包括冷却空间(20)、物料支撑台(21)，所述物料支撑台(21)设置在所述冷却空间(20)内，所述物料支撑台(21)上用于安放所述物料(8)。

7.如权利要求6所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述冷却系统(2)还包括风冷系统(22)，所述风冷系统(22)设置在所述物料支撑台(21)的上方，通过风冷电机(23)、叶轮(24)及换热器(25)对所述冷却空间(20)进行降温处理。

8.如权利要求6所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述冷却空间(20)包括上冷却空间(201)和下冷却空间(202)，所述上冷却空间(201)与所述下冷却空间(202)上下设置，所述下冷却空间(202)设置有淬火介质。

9.如权利要求8所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述物料支撑台(21)设置在升降料车(26)上，所述升降料车(26)设置有水平运行机构和垂直运行机构，所述水平运行机构和垂直运行机构可带动所述物料支撑台(21)在水平和竖直方向上运动；所述物料支撑台(21)可在所述升降料车(26)的带动下在所述上冷却空间(201)与所述下冷却空间(202)进行位置切换。

10.如权利要求8所述的一种连续式真空热处理炉，其特征在于：所述冷却系统(2)还包括淬火介质搅拌系统(27)，该淬火介质搅拌系统(27)设置在所述下冷却空间(202)内，所述淬火介质搅拌系统(27)用于对淬火介质进行搅拌处理。