CN106834631B - 真空淬火管式炉及淬火方法 - Google Patents

真空淬火管式炉及淬火方法 Download PDF

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Abstract

一种真空淬火管式炉及淬火方法，真空淬火管式炉包括高温炉体、炉管和电热元件、第一真空法兰、第二真空法兰、第一管堵、第二管堵、装有淬火介质的淬火池、载样杆、载样坩埚等，本发明具有炉体造价低、能耗低、操作简便、使用和维护方便的特点。

Description

真空淬火管式炉及淬火方法
技术领域
本发明涉及热处理，特别是一种真空淬火管式炉及淬火方法。
背景技术
淬火是材料热处理的一种常用工艺，是将金属或合金等工件在高温下所具有的状态以过冷、过饱和状态固定至室温，或使基体转变成晶体结构与高温状态不同的亚稳态的热处理形式，具体操作通常是将工件加热到所需温度并恒温一段时间，随即将工件浸入淬冷介质中迅速冷却的热处理工艺，常用的淬冷介质有水、无机盐溶液、矿物油等。金属或合金工件经过淬火处理后可以大幅度提高硬度及其耐磨性，因而广泛应用于齿轮、磨具等精密工件。另外，一些特殊性能的材料经过淬火后，可以获得其物理和化学性质上的特殊性能，比如不锈钢经淬火后可以提高其耐腐蚀性、永磁钢经淬火后可以增强其铁磁性，钢化玻璃经淬火后可以提高其强度等。但是，金属或合金工件高温下容易氧化，因此，金属或合金工件在淬火过程中通常需要真空条件或是惰性气氛保护。中国专利CN104451065B、CN103627863B、CN203419959U公开的高温淬火炉其结构都非常精密，都具有在真空和惰性气氛条件下淬火的双重功效，但是这些大型真空淬火炉造价昂贵、能耗高、操作使用步骤繁琐，这就限制了这些淬火炉的使用范围。中国专利CN203653616U公开了一种淬火管式炉，该管式炉采取立式结构，但是该款淬火管式炉真空度不高，影响样品在真空条件下的淬火效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种真空淬火管式炉及淬火方法，解决了样品在真空和惰性气氛条件下的淬火需求。具有炉体造价低、能耗低、操作简便、使用和维护方便的特点。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案如下：
一种真空淬火管式炉，包括高温炉体，该高温炉体内安装炉管和电热元件，所述的炉管的中间部分被所述的电热元件包裹形成加热区，炉管的两端分别由第一真空法兰和第二真空法兰密封；其特点在于：
在所述炉管内部靠近所述的电热元件的两外缘分别放置第一管堵和第二管堵，在所述的第一管堵和第二管堵之外形成管式炉冷区，在第二管堵和第二真空法兰之间的炉管底部设置装有淬火介质的淬火池；
所述的第二管堵的上部有一大半圆锥孔供半圆锥台插入放置；所述的半圆锥台有轴心通孔，所述的第一真空法兰的中心有通气孔，所述的第二真空法兰具有中心孔、通气孔和密封圈；
一载样杆由连成一体的前段、中段和后段构成，前段的前端固定一载样坩埚，载样杆前段的直径略大于所述的轴心通孔的内径，载样杆中段和后段的直径与所述的轴心通孔的内径相同；所述的载样杆中段和后段依次贯穿所述的轴心通孔、第二真空法兰的中心孔、伸出所述的管式炉外，第二真空法兰连接处有密封圈密封，所述载样杆后段内部设有循环冷却水的通道，进水口和出水口位于所述的载样杆的尾端；所述载样杆后段外侧连接自动控制装置，以控制载样杆前进、后退或旋转所需角度；
所述的通气孔用于抽真空和根据淬火过程中工艺要求通入所需气体。
利用上述真空淬火管式炉对样品进行淬火的方法，包括以下步骤：
1)将所述的炉管的内部清洗、擦拭、烘干以后，将第一管堵和第二管堵放置在炉管的内部靠近电热元件的边缘处；
2)将装有一定体积淬火介质的淬火池放置在第二管堵和第二真空法兰之间的炉管底部；
3)将所述的载样杆的后段依次穿过所述的半圆锥台的轴心通孔，使所述的半圆锥台较小的一端靠近所述的载样坩埚，抵住载样杆前段直径较粗处，将实验样品放在载样坩埚中，载样杆后段穿过第二真空法兰的中心孔，调节载样杆的位置，使载样坩埚处于所述的电热元件的加热区，所述的半圆锥台恰好插入第二管堵的大半圆锥孔之中，使第二真空法兰恰好卡住炉管的管口，固定第一真空法兰和第二真空法兰，将载样杆后段连接在自动控制装置上；
4)连接真空机组，循环冷却水管和气管，抽真空、通入所需气氛或是保持真空条件、通入循环冷却水，按照工艺要求设置升温、恒温程序，对实验样品进行高温处理；
5)待实验样品高温处理后，启动自动控制装置将所述的载样杆后退，使载样坩埚处于淬火池的正上方，启动自动控制装置使载样杆旋转180°，让实验样品落于所述的淬火池中；
6)关炉，待温度降至常温后，关气、关冷却水，拆开第一真空法兰和第二真空法兰，取出载样杆和淬火池，将实验样品从淬火池中取出。
本发明的有益效果是：
1.第二管堵加工出大半圆锥孔和半圆锥台，相互插入紧密对接，除了可以起到减少热区的能量损失以外，还可以和真空法兰一起起到支撑载样杆的目的；
2.半圆锥台底部的弦与水平面平行，与圆台相比，增大了圆台底部与管式炉炉管底部的距离，可以起到增大淬火池高度以增大淬火池体积的作用；
3.载样杆前段直径大于所述的轴心通孔的内径，在启动自动控制程序将载样杆后退的过程中，可有效防止半圆锥台滑动，以免半圆锥台滑动后与载样坩埚接触污染实验样品；
4.载样杆后段设有水冷系统可以通入循环冷却水冷却，可以有效防止载样杆后段因温度过高导致密封圈老化变硬后漏气而影响淬火效果；
5.本发明真空淬火炉造价低、能耗低、操作简便、使用和维护方便。
附图说明
图1是本发明真空淬火管式炉实施例高温恒温状态的剖视图；
图2是本发明真空淬火管式炉实施例淬火时的剖视图；
图3是本发明载样杆主视图；
图4是本发明载样杆循环水冷结构剖视图；
图5是本发明第二管堵各部分示意图，其中a为具有大半圆锥孔(72)的第二管堵的正视图，b为图a的侧视图，c为半圆锥台(71)及轴心通孔(73)正视图，d为图c的侧剖视图；
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征更易于被本领域科技人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
先请参阅图1、图2，图1是本发明真空淬火管式炉实施例高温恒温状态的剖视图，图2是本发明真空淬火管式炉实施例淬火时的剖视图，由图可见，本发明真空淬火管式炉，包括高温炉体1，该高温炉体1内安装炉管2和电热元件3，所述的炉管2的中间部分被所述的电热元件3包裹形成加热区，炉管2的两端分别由第一真空法兰4和第二真空法兰5密封；
在所述炉管2内部靠近所述的电热元件3的两外缘分别放置第一管堵6和第二管堵7，在所述的第一管堵6和第二管堵7之外形成管式炉冷区，在第二管堵7和第二真空法兰5之间的炉管底部设置装有淬火介质的淬火池10；
参见图5，所述的第二管堵7的上部有一大半圆锥孔72供半圆锥台71插入放置；所述的半圆锥台71有轴心通孔73，所述的第一真空法兰4的中心有通气孔41，所述的第二真空法兰5具有中心孔和通气孔51和密封圈52；
参见图3，一载样杆9由连成一体的前段92、中段93和后段94构成，前段92的前端固定一载样坩埚91，载样杆前段92的直径略大于所述的轴心通孔73的内径，载样杆中段93和后段94的直径与所述的轴心通孔73的内径相同；所述的载样杆9中段93和后段94依次贯穿所述的轴心通孔73、第二真空法兰5的中心孔、伸出所述的管式炉2外，第二真空法兰5连接处有密封圈52密封，所述载样杆后段94内部设有循环冷却水的通道，进水口95和出水口96位于所述的载样杆9的尾端(参见图4)；所述载样杆后段94连接自动控制装置8，以控制载样杆9前进、后退或旋转所需角度；
所述的通气孔41和通气孔51用于抽真空和根据淬火过程中工艺要求通入所需气体；
利用本发明真空淬火管式炉进行淬火的方法如下：
1)将所述的炉管2的内部清洗、擦拭、烘干以后，将第一管堵6和第二管堵7放置在炉管2的内部靠近电热元件3的边缘处；
2)将装有一定体积淬火介质的淬火池10放置在第二管堵7和第二真空法兰5之间的炉管2的底部；
3)将所述的载样杆的后段94依次穿过所述的半圆锥台71的轴心通孔73，使所述的半圆锥台71较小的一端靠近所述的载样坩埚91，抵住载样杆前段92直径较粗处，将实验样品放在载样坩埚91中，载样杆后段94穿过第二真空法兰5的中心孔，调节载样杆9的位置，使载样坩埚91处于所述的电热元件3的加热区，所述的半圆锥台71恰好插入第二管堵7的大半圆锥孔72之中，使第二真空法兰5恰好卡住炉管2的管口，固定第一真空法兰4和第二真空法兰5，将载样杆后段94连接在自动控制装置8上；
4)连接真空机组，循环冷却水管和气管，抽真空、通入所需气氛或是保持真空条件、通入循环冷却水，按照工艺要求设置升温、恒温程序，对实验样品进行高温处理；
5)待实验样品高温处理后，启动自动控制装置8将所述的载样杆9后退，使载样坩埚91处于淬火池10的正上方，启动自动控制装置8使载样杆9旋转180°，让实验样品落于所述的淬火池10中；
6)关炉，待温度降至常温后，关气、关冷却水，拆开第一真空法兰4和第二真空法兰5，取出载样杆9和淬火池10，将实验样品从淬火池10中取出。
实验表明，本发明具有炉体造价低、能耗低、操作简便、使用和维护方便的特点。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的权利范围。显而易见，本领域技术人员所做出的对所述实施方式任何相关联的更改或变更，都不会超出本发明的构思和所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.一种真空淬火管式炉对样品进行淬火的方法，所述的真空淬火管式炉，包括高温炉体(1)，该高温炉体(1)内安装炉管(2)和电热元件(3)，所述的炉管(2)的中间部分被所述的电热元件(3)包裹形成加热区，炉管(2)的两端分别由第一真空法兰(4)和第二真空法兰(5)密封；在所述炉管(2)内部靠近所述的电热元件(3)的两外缘分别放置第一管堵(6)和第二管堵(7)，在所述的第一管堵(6)和第二管堵(7)之外形成管式炉冷区，在第二管堵(7)和第二真空法兰(5)之间的炉管底部设置装有淬火介质的淬火池(10)；所述的第二管堵(7)的上部有一大半圆锥孔(72)供半圆锥台(71)插入放置；所述的半圆锥台(71)有轴心通孔(73)，所述的第一真空法兰(4)的中心有第一通气孔(41)，所述的第二真空法兰(5)具有中心孔和第二通气孔(51)和密封圈(52)；一载样杆(9)由连成一体的前段(92)、中段(93)和后段(94)构成，前段(92)的前端固定一载样坩埚(91)，载样杆前段(92)的直径略大于所述的轴心通孔(73)的内径，载样杆中段(93)和后段(94)的直径与所述的轴心通孔(73)的内径相同；所述的载样杆(9)的后段(94)依次贯穿所述的轴心通孔(73)、第二真空法兰(5)的中心孔、伸出所述的炉管(2)外，第二真空法兰(5)连接处有密封圈(52)密封，所述载样杆后段(94)内部设有循环冷却水的通道，进水口(95)和出水口(96)位于所述的载样杆(9)的尾端；所述载样杆后段(94)连接自动控制装置(8)，以控制载样杆(9)前进、后退或旋转所需角度；所述的第一通气孔(41)和第二通气孔(51)用于抽真空和根据淬火过程中工艺要求通入所需气体；其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将所述的炉管(2)的内部清洗、擦拭、烘干以后，将第一管堵(6)和第二管堵(7)放置在炉管(2)的内部靠近电热元件(3)的边缘处；
2)将装有一定体积淬火介质的淬火池(10)放置在第二管堵(7)和第二真空法兰(5)之间的炉管(2)底部；
3)将所述的载样杆的后段(94)依次穿过所述的半圆锥台(71)的轴心通孔(73)，使所述的半圆锥台(71)较小的一端靠近所述的载样坩埚(91)，抵住载样杆前段(92)直径较粗处，将实验样品放在载样坩埚(91)中，载样杆后段(94)穿过第二真空法兰(5)的中心孔，调节载样杆(9)的位置，使载样坩埚(91)处于所述的电热元件(3)的加热区，所述的半圆锥台(71)恰好插入第二管堵(7)的大半圆锥孔(72)之中，使第二真空法兰(5)恰好卡住炉管(2)的管口，固定第一真空法兰(4)和第二真空法兰(5)，将载样杆后段(94)连接在自动控制装置(8)上；
4)连接真空机组，循环冷却水管和气管，抽真空、通入所需气氛或是保持真空条件、通入循环冷却水，按照工艺要求设置升温、恒温程序，对实验样品进行高温处理；
5)待实验样品高温处理后，启动自动控制装置(8)将所述的载样杆(9)后退，使载样坩埚(91)处于淬火池(10)的正上方，启动自动控制装置(8)使载样杆(9)旋转180°，让实验样品落于所述的淬火池(10)中；
6)关炉，待温度降至常温后，关气、关冷却水，拆开第一真空法兰(4)和第二真空法兰(5)，取出载样杆(9)和淬火池(10)，将实验样品从淬火池(10)中取出。
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