CN108103434B - 一种用于金属热处理的箱式多用炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于金属热处理的箱式多用炉，包括气氛控制系统，其将液态碳源雾化后与氮气按一定比例预混，保证了碳氮气氛的均匀性，进气管与风扇集成使得混合气流更加均匀地分布在加热室内，从而防止或减少流体碳源因过于集中的分布而产生的炉内积碳现象，节约了维修维护成本，并且利用轴承的冷却系统来充分冷却轴承，既提高了轴承的使用寿命，又能一定程度上减少穿过轴承的进气管的温度上升，减少管内积碳，同时，碳源一入加热室便在风扇的作用下迅速扩散于加热室中，提高了反应效率与均匀性，使渗碳层更加均匀分布，保证了产品的质量。

Description

一种用于金属热处理的箱式多用炉
技术领域
本发明涉及一种金属热处理设备，更具体地说，本发明涉及一种用于金属热处理的箱式多用炉。
背景技术
传统的箱式多用炉进行碳氮共渗时，多采用滴注碳源(甲醇等)的方式，但因滴注管需经过炉壁，碳源在经过炉壁的过程中升温而易产生不完全裂解造成滴注管积碳堵塞，且炉内碳氮气氛混合不均，不易保证产品质量，如为了增加渗碳层深度而增加碳源滴注量，还会产生炉内积碳的现象，造成多用炉维修、维护不便。
发明内容
本发明提供了一种用于金属热处理的箱式多用炉，其通过改进碳源和氮气的注入方式和相应管道的安装方式，改善了现有技术中所存在的碳氮共渗时碳氮混合不均，无法保证产品质量及重现率，以及炉内积碳的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种用于金属热处理的箱式多用炉，包括前室，加热室，输料系统；所述加热室与前室串联，两者间通过中门相隔；所述前室远离中门的一端设有炉门；所述前室下部为淬火的油槽；所述输料系统用于将待处理零件从炉外移动至炉内或在炉内加热室、前室、油槽间移动；
还包括气氛控制系统；所述气氛控制系统包括超声雾化器，超声雾化器上设有碳源储存槽，雾化片位于碳源储存槽底部，碳源储存槽内部还设有液位计；碳源储存槽顶部连接有碳源输出管和碳源补充管，碳源输出管上依次安装有增压泵、第一阀门和第一流量计；碳源输出管与氮气输送管和混流管通过三通连接，氮气输送管在其与三通连接端安装有第二阀门和第二流量计；混流管靠与三通连接端部处安装有扰流子；混流管通过设于炉外地面上的固定架(图中未示出)固定；混流管靠近加热室的一端连接有一部分伸入加热室的进气管，所述进气管插入混流管内且在插入段处的进气管外壁和混流管内壁之间设有呈挤压状态的耐磨密封圈；进气管位于加热室外的部分固定有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮相啮合，主动齿轮固定在电机的轴上；所述进气管伸入加热室内的一端的侧壁上设有若干喷气口，所述进气管上的喷气口与进气管插入的加热室内壁之间的管段上固定有多个耐高温的风扇扇叶，并使得风扇扇叶产生的风朝向喷气口喷出的气流；
所述进气管穿过所述加热室外壁段管外固定有轴承，轴承外固定有嵌入加热室外壁的冷却系统；所述冷却系统包括套接于轴承外的套管，套管嵌于加热室的外壁内，套管的管壁内具有圆环状的空腔，固定于套管近加热室内壁端的冷却液入口和固定于套管远离加热室内壁端的冷却液出口与所述空腔连通；冷却液出口与降温装置入口相连，降温装置出口与冷却液入口相连，所述降温装置设有冷却液补充管。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
将液态碳源雾化后与氮气按一定比例预混，保证了碳氮气氛的均匀性，进气管与风扇集成使得混合气流更加均匀地分布在加热室内，从而防止或减少流体碳源因过于集中的分布而产生的炉内积碳现象，节约了维修维护成本，并且利用轴承的冷却系统来充分冷却轴承，既提高了轴承的使用寿命，又能一定程度上减少穿过轴承的进气管的温度上升，减少管内积碳，同时，碳源一入加热室便在风扇的作用下迅速扩散于加热室中，提高了反应效率与均匀性，使渗碳层更加均匀分布，保证了产品的质量。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为一种用于金属热处理的箱式多用炉的基本结构示意图；
图2为气氛控制系统示意图；
图3为进气管与风扇整合细节图；
图4为冷却系统结构示意图；
图5为降温装置结构示意图；
图6为控制系统模块组成图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
结合图1和图2，本发明提出了一种用于金属热处理的箱式多用炉，包括前室100，加热室200，输料系统300；所述加热室200与前室100串联，两者间通过中门102相隔；所述前室100远离中门102的一端设有炉门101；所述前室100下部为淬火的油槽103；所述输料系统300用于将待处理零件从炉外移动至炉内或在炉内加热室200、前室100、油槽103间移动，还包括气氛控制系统；所述气氛控制系统包括超声雾化器401，超声雾化器401上设有碳源储存槽402，雾化片403(所述雾化片为现有技术，因此在本实施例不详细描述雾化片的结构原理)位于碳源储存槽402底部，碳源储存槽402内部还设有液位计405；碳源储存槽402顶部连接有碳源输出管406和碳源补充管404，碳源输出管406上依次安装有增压泵410、第一阀门411和第一流量计412；碳源输出管406与氮气输送管407和混流管408通过三通409连接，氮气输送管407在其与三通409连接端安装有第二阀门413和第二流量计414；混流管408靠与三通409连接端部处安装有扰流子415；混流管408通过设于炉外地面上的固定架固定；混流管408靠近加热室200的一端连接有一部分伸入加热室200的进气管416，所述进气管416插入混流管408内且在插入段处的进气管416外壁和混流管408内壁之间设有呈挤压状态的耐磨密封圈417；进气管416位于加热室200外的部分固定有从动齿轮501，从动齿轮501与主动齿轮502相啮合，主动齿轮502固定在电机504的轴503上；所述进气管416伸入加热室200内的一端的侧壁上设有若干喷气口418，所述进气管416上的喷气口418与进气管416插入的加热室内壁202之间的管段上固定有多个耐高温的风扇扇叶505，并使得风扇扇叶505产生的风朝向喷气口418喷出的气流；所述进气管416穿过所述加热室外壁201段管外固定有轴承506，轴承506外固定有嵌入加热室外壁201的冷却系统600；所述冷却系统600包括套接于轴承506外的套管601，套管601嵌于加热室外壁201内，套管601的管壁内具有圆环状的空腔，固定于套管601近加热室内壁202端的冷却液入口602和固定于套管601远离加热室内壁202端的冷却液出口603与所述空腔连通；冷却液出口603与降温装置入口605相连，降温装置出口606与冷却液入口602相连，所述降温装置604设有冷却液补充管610。上述加热室外壁可以采用混凝土浇筑成型，不仅隔热，还可以将套管601以及附属管道预埋进加热室外壁内。
使用时，雾化碳源流量与氮气流量通过流量计及阀门控制，一定比例的雾化碳源和氮气在混流管408混合，经由混流管408端部连接的进气管416在加热室200内向水平喷出，喷出后的碳源在耐高温风扇的作用下扩散于加热室200内，受热裂解产生活性粒子，对工件均匀渗碳渗氮。
将液态碳源雾化后与氮气按一定比例预混，保证了碳氮气氛的均匀性，进气管与风扇集成使得混合气流更加均匀地分布在加热室内，从而防止或减少流体碳源因过于集中的分布而产生的炉内积碳现象，节约了维修维护成本，并且利用轴承的冷却系统来充分冷却轴承，既提高了轴承的使用寿命，又能一定程度上减少穿过轴承的进气管的温度上升，减少管内积碳，同时，碳源一入加热室便在风扇的作用下迅速扩散于加热室中，提高了反应效率与均匀性，使渗碳层更加均匀分布，保证了产品的质量。
优选的是，所述进气管416及固定于进气管416上的风扇扇叶505为一套或多套。多套风扇扇叶505与进气管416均匀分布于加热室顶部及侧壁，可使碳源与氮源在炉内分散更均匀。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求选用其它布置方式。
优选的是，所述降温装置604还包括喷头607、风机608、接收槽609；所述降温装置入口605端部与喷头607相连，喷头607安装方向使液体竖直向下喷入接收槽609，风机608固定于喷头607与接收槽609之间的侧面，并使风向垂直于液体流动方向，接收槽609底端连接有降温装置出口606，接收槽609顶端侧壁设有冷却液补充管610。采用这种方案提高了冷却液降温效率，有利于冷却系统的正常运转。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求选用其它降温装置。
优选的是，所述输料系统300将待处理零件运输至炉门101之前需经过三维扫描装置，所述三维扫描装置连接有图像处理系统，可以进行超限报警及表面积计算。采用这种方案可有效防止因零件过载或未装整齐而造成零件与炉体之间的撞击，并且通过计算零件的表面积有利于控制系统优化控制，有效的减少各批次零件渗碳层深度及质量间的误差。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求选用其它监测设备。
优选的是，还包括控制系统，所述控制系统包括触控显示屏、信息采集模块，信息处理模块，控制模块；所述信息采集模块将所述触控显示屏输入的参数和各传感器传输来的数据输送至信息处理模块，所述信息处理模块将整理后的信息显示到所述触控显示屏上，并发出指令给所述控制模块，所述控制模块接收指令后控制相应的设备完成所需动作。采用这种方案具有降低人工成本，提高热处理程序重现率，稳定产品质量的优势。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求选用其它控制调节方式。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种用于金属热处理的箱式多用炉，包括前室(100)，加热室(200)，输料系统(300)；所述加热室(200)与前室(100)串联，两者间通过中门(102)相隔；所述前室(100)远离中门(102)的一端设有炉门(101)；所述前室(100)下部为淬火的油槽(103)；所述输料系统(300)用于将待处理零件从炉外移动至炉内或在炉内加热室(200)、前室(100)、油槽(103)间移动，其特征在于：
还包括气氛控制系统；所述气氛控制系统包括超声雾化器(401)，超声雾化器(401)上设有碳源储存槽(402)，雾化片(403)位于碳源储存槽(402)底部，碳源储存槽(402)内部还设有液位计(405)；碳源储存槽(402)顶部连接有碳源输出管(406)和碳源补充管(404)，碳源输出管(406)上依次安装有增压泵(410)、第一阀门(411)和第一流量计(412)；碳源输出管(406)与氮气输送管(407)和混流管(408)通过三通(409)连接，氮气输送管(407)在其与三通(409)连接端安装有第二阀门(413)和第二流量计(414)；混流管(408)靠与三通(409)连接端部处安装有扰流子(415)；混流管(408)通过设于炉外地面上的固定架固定；混流管(408)靠近加热室(200)的一端连接有一部分伸入加热室(200)的进气管(416)，所述进气管(416)插入混流管(408)内且在插入段处的进气管(416)外壁和混流管(408)内壁之间设有呈挤压状态的耐磨密封圈(417)；进气管(416)位于加热室(200)外的部分固定有从动齿轮(501)，从动齿轮(501)与主动齿轮(502)相啮合，主动齿轮(502)固定在电机(504)的轴(503)上；所述进气管(416)伸入加热室(200)内的一端的侧壁上设有若干喷气口(418)，所述进气管(416)上的喷气口(418)与进气管(416)插入的加热室内壁(202)之间的管段上固定有多个耐高温的风扇扇叶(505)，并使得风扇扇叶(505)产生的风朝向喷气口(418)喷出的气流；
所述进气管(416)穿过所述加热室外壁(201)段管外固定有轴承(506)，轴承(506)外固定有嵌入加热室外壁(201)的冷却系统(600)；所述冷却系统(600)包括套接于轴承(506)外的套管(601)，套管(601)嵌于加热室外壁(201)内，套管(601)的管壁内具有圆环状的空腔，固定于套管(601)近加热室内壁(202)端的冷却液入口(602)和固定于套管(601)远离加热室内壁(202)端的冷却液出口(603)与所述空腔连通；冷却液出口(603)与降温装置入口(605)相连，降温装置出口(606)与冷却液入口(602)相连，所述降温装置(604)设有冷却液补充管(610)。
2.如权利要求1所述的一种用于金属热处理的箱式多用炉，其特征在于：所述进气管(416)及固定于进气管(416)上的风扇扇叶(505)为一套或多套。
3.如权利要求2所述的一种用于金属热处理的箱式多用炉，其特征在于：所述降温装置(604)还包括喷头(607)、风机(608)、接收槽(609)；所述降温装置入口(605)端部与喷头(607)相连，喷头(607)安装方向使液体竖直向下喷入接收槽(609)，风机(608)固定于喷头(607)与接收槽(609)之间的侧面，并使风向垂直于液体流动方向，接收槽(609)底端连接有降温装置出口(606)，接收槽(609)顶端侧壁设有冷却液补充管(610)。
4.如权利要求2或3所述的一种用于金属热处理的箱式多用炉，其特征在于：所述输料系统(300)将待处理零件运输至炉门(101)之前需经过三维扫描装置，所述三维扫描装置连接有图像处理系统，可以进行超限报警及表面积计算。
5.如权利要求4所述的一种用于金属热处理的箱式多用炉，其特征在于：还包括控制系统，所述控制系统包括触控显示屏、信息采集模块，信息处理模块，控制模块；所述信息采集模块将所述触控显示屏输入的参数和各传感器传输来的数据输送至信息处理模块，所述信息处理模块将整理后的信息显示到所述触控显示屏上，并发出指令给所述控制模块，所述控制模块接收指令后控制相应的设备完成所需动作。
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