CN110004277B - 一种高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及真空热处理技术，提出一种高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉及使用方法。该三室真空炉包括气淬室、加热室和盐浴室三部分；气淬室、加热室和盐浴室顺次连接；气淬室主要是在真空或充惰性气体环境下对加热工件进行渗碳处理，加热室主要对工件进行加热或预热，温度达到900℃以上，然后进入盐浴室进行，盐浴处理。三室机构分体式设置，方便维修、保养，可以满足不同热处理工艺需求。水平送取料机构采用双速电机实现(慢‑快‑慢)动作平稳，启停速度快，运送工件时间短。本发明能完成真空盐浴等温淬火、真空高压气淬、真空低压渗碳等多种工艺。其主要功能可以实现高压气淬和盐浴等温淬火。
Description
技术领域
本发明涉及真空热处理技术，尤其涉及一种高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉。
背景技术
盐浴炉指用熔融盐液作为加热介质，将工件浸入盐液内加热的工业炉(能通过金属电极在盐液中加热)。
目前的盐浴炉都是非真空小型的炉子，加热坩埚里放置的工件体积小，空间有限，盐液中只有加热装置，无搅拌功能，并且现有技术都不是在真空环境中进行，盐液加热后有挥发物质对空气污染比较严重。
单一炉型不能做多种工艺一起进行，使得一些由特殊要求的部件不能一次性达到工艺要求。
有鉴于此，本发明的盐浴炉含有三个功能室区，能有效的节省工艺切换时间，提高生产效率，减少空气污染。
发明内容
本发明为一种高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉要解决的技术问题是提供一种加热速度快，热效率高，节能降耗的盐浴炉。
一种高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉，包括：气淬室、加热室和盐浴室三部分；气淬室、加热室和盐浴室顺次连接；
气淬室包括气淬风冷系统、工件运行结构、气淬测温热偶、气淬照明结构、气淬观察窗口、安全阀组件、真空检测规管、锁紧圈气缸组件、炉门B固定机构；气淬风冷系统和气淬测温热偶安装在气淬室上端，两者配合控制气淬室温度；气淬照明结构设置于气淬室内，用于观察气淬室内状态提供光源；气淬观察窗口设置于气淬室端的炉门B上，炉门B通过炉门B固定机构与气淬室主体连接；安全阀组件、真空检测规管和锁紧圈气缸组件均布置于气淬室主体上，用于调节气淬室内压力；工件运行结构由水平送取料机构与升降机构组成，通过双速电机驱动水平与垂直运动，通过滑线轴承使料件在进出气淬室运行平稳；该传送机构的结构简单，动作少，所以故障率低、操作维修简单。实现动作，取料收回过程时间小于15s。
加热室包括中间隔热门、热室壳体、加热室测温组件、框架、隔热层、加热元件、料台；加热室通过两侧设置的中间隔热门分别控制与气淬室和盐浴室的联通状态；中间隔热门为插板式，包括隔热门闸板、隔热层、气缸带动的四连杆机构、导向轨和减震装置；隔热门闸板内设置隔热层，由气缸带动的四连杆机构控制其沿导向轨上下运动，减震装置用于减少隔热门闸板运动过程中的震动；
盐浴室主要由盐浴观察窗口、盐浴炉门、压力表座结构、料框、抓取机构、盐浴测温组件、盐浴搅拌机构、盐浴加热元件、盐浴槽风冷系统、盐浴槽、水平运行机构组成；盐浴观察窗口设置在盐浴炉门A上用于观察炉内的情况变化；盐浴炉门设置在盐浴室的一侧，形状为圆形；压力表座结构用于安装压力表，测量盐浴室内的压强；料框用于安装工件，工件的长度一般小于800mm；水平运行机构用于在三室真空炉内水平运送料框和工件；抓取机构设置于盐浴室上端，能够上下移动，用于抓取料框和工件，浸入盐液内；盐浴测温组件用于通过温度表检测盐液温度并有报警功能；盐浴搅拌机构设置于盐浴室底部，用于搅拌盐浴槽内的硝盐；提高等温淬火的温度均匀性，并提高工件的淬火质量。盐浴加热元件设置于盐浴槽内部，采用电加热辐射管加热浴槽内的硝盐；盐浴槽风冷系统设置于盐浴槽上，采用换热器进行盐浴室内的冷却。
进一步地，上述中间隔热门和热室壳体皆采用整体封盖隔热框结构，均用耐高温材料Cr25Ni20焊成刚性整体外框架内铺设隔热材料制成，使用氟橡胶圈密封；中间隔热门和热室壳体之间增设安全销，检修维护时使用。
进一步地，上述盐浴室内的水平运行机构的水平伸缩长度能够延伸到气淬室，用于输送或提取料框和工件。
进一步地，上述盐浴槽的法兰接口采用全氟材质密封圈，物料升降及隔热门的箱座用采用轴用密封圈密封，盐液搅拌的位置采用磁力耦合密封装置，利用磁场带动轴旋转，连接端依然采用全氟或者硅橡胶密封。
进一步地，上述盐浴槽风冷系统双层气冷型结构，进气口设置于盐浴槽下部，逸气口设置于盐浴槽上部，用气冷却提高安全性，尤其对于硝酸盐，冷却功能必不可少。
上述高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉的使用方法，根据具体工艺需求，选用工件进入气淬室、加热室和盐浴室的条件和顺序；不同工艺流程中水平运行机构的运动状态为：水平运行机构输送或提取料框和工件到气淬室，在加热室内打开叉子，将料框和工件置于料台上，并退出加热室，关闭两侧中间隔热门，进行加热；加热后，水平运行机构取出料框和工件进入盐浴室，抓取机构获取料框和工件，水平运行机构的叉子打开，抓取机构携带料框和工件浸入下方盐浴内。
上述工件先进入气淬室，气淬室中充入惰性气体，进行加压到标准大气压强；然后转入加热室，进行高温淬火温度870℃～1050℃，最后进入盐浴，等温盐浴，温度为180℃～320℃；盐浴室内的硝盐为硝酸钾和亚硝酸钠质量比是45～55％。
硝盐可进行的多点高精度温度测量控制，加热速度快，温度均匀。盐浴室具有的盐浴淬火机构，能够模拟大气压下的盐浴工况。针对硝盐挥发物，采用环保型的排放装置。特殊高温涂料，防硝盐腐蚀。
本发明的有益效果为：三室真空炉，气淬室主要是在真空或充惰性气体环境下对加热工件进行渗碳处理，加热室主要对工件进行加热或预热，温度达到900℃以上，然后进入盐浴室进行，盐浴处理。三室机构分体式设置，方便维修、保养，可以满足不同热处理工艺需求。水平送取料机构采用双速电机实现(慢-快-慢)动作平稳，启停速度快，运送工件时间短。本发明能完成真空盐浴等温淬火、真空高压气淬、真空低压渗碳等多种工艺。其主要功能可以实现高压气淬和盐浴等温淬火。
附图说明
图1为高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉正面示意图。
图2为高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉端面示意图。
图中：1盐浴观察窗口；2盐浴炉门A；3锁紧圈；4压力表座结构；5料框；6抓取机构；7间隔热门；8热室壳体；9加热室测组件；10气淬风冷系统；11工件运行结构；12气淬测温热偶；13气淬照明结构；14气淬观察窗口；15加热室；16盐浴测温组件；17盐浴搅拌机构；18盐浴加热元件；19盐浴槽风冷系统；20盐浴槽；21水平运行机构；22安全阀组件；23真空检测规管；24锁紧圈气缸组件；25炉门B固定机构。
具体实施方式
如图1所示一种高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉，包括：气淬室、加热室和盐浴室三部分；气淬室、加热室和盐浴室顺次连接；
气淬室包括气淬风冷系统10、工件运行结构11、气淬测温热偶12、气淬照明结构13、气淬观察窗口14、安全阀组件22、真空检测规管23、锁紧圈气缸组件24、炉门B固定机构25；气淬风冷系统10和气淬测温热偶12安装在气淬室上端，两者配合控制气淬室温度；气淬照明结构13设置于气淬室内，用于观察气淬室内状态提供光源；气淬观察窗口14设置于气淬室端的炉门B上，炉门B通过炉门B固定机构25与气淬室主体连接；安全阀组件22、真空检测规管23和锁紧圈气缸组件24均布置于气淬室主体上，用于调节气淬室内压力；工件运行结构11由水平送取料机构与升降机构组成，通过双速电机驱动水平与垂直运动，通过滑线轴承使料件在进出气淬室运行平稳；
加热室15包括中间隔热门7、热室壳体8、加热室测温组件9、框架、隔热层、加热元件、料台；加热室通过两侧设置的中间隔热门7分别控制与气淬室和盐浴室的联通状态；中间隔热门7为插板式，包括隔热门闸板、隔热层、气缸带动的四连杆机构、导向轨和减震装置；隔热门闸板内设置隔热层，由气缸带动的四连杆机构控制其沿导向轨上下运动，减震装置用于减少隔热门闸板运动过程中的震动；
盐浴室主要由盐浴观察窗口1、盐浴炉门A2、压力表座结构4、料框5、抓取机构6、盐浴测温组件16、盐浴搅拌机构17、盐浴加热元件18、盐浴槽风冷系统19、盐浴槽20、水平运行机构21组成；盐浴观察窗口1设置在盐浴炉门A2上用于观察炉内的情况变化；盐浴炉门2设置在盐浴室的一侧；压力表座结构4用于安装压力表，测量盐浴室内的压强；料框5用于安装工件；水平运行机构21用于在三室真空炉内水平运送料框和工件；抓取机构设置于盐浴室上端，能够上下移动，用于抓取料框和工件，浸入盐液内；盐浴测温组件16用于通过温度表检测盐液温度并有报警功能；盐浴搅拌机构17设置于盐浴室底部，用于搅拌盐浴槽20内的硝盐；盐浴加热元件18设置于盐浴槽内部，采用电加热辐射管加热浴槽内的硝盐；盐浴槽风冷系统19设置于盐浴槽上，采用换热器进行盐浴室内的冷却。
物料从气淬室通过水平运行机构，运到加热室加热，抽真空加热到900℃，气体回填打开盐浴室隔热门，张叉并叉机构取出物料进入到盐浴室，关闭隔热门。盐浴室抽真空，将含70％的NaNO2+KNO3盐的混合物放入中温盐浴炉中加热，当盐浴加热到淬火温度后，物料下降到盐浴槽内，与此同时缓慢开启搅拌器直至恒速，搅拌时间持续时间约1小时，物料在盐液等温淬火约1小时，物料提升起来落在张叉并叉机构上，盐浴室气体回填打开炉门，炉外料车取出物料完成一次等温淬火；如果实现高压气淬，则物料从加热室加热后，又气淬室运行机构取回到气淬室，开通风冷换热系统，进行气冷，冷却后，气体回填打开气淬室炉门，取出物料。
Claims (7)
1.一种高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉，其特征在于，包括：气淬室、加热室和盐浴室三部分；气淬室、加热室和盐浴室顺次连接；
气淬室包括气淬风冷系统(10)、工件运行结构(11)、气淬测温热偶(12)、气淬照明结构(13)、气淬观察窗口(14)、安全阀组件(22)、真空检测规管(23)、锁紧圈气缸组件(24)、炉门B固定机构(25)；气淬风冷系统(10)和气淬测温热偶(12)安装在气淬室上端，两者配合控制气淬室温度；气淬照明结构(13)设置于气淬室内，用于观察气淬室内状态提供光源；气淬观察窗口(14)设置于气淬室端的炉门B上，炉门B通过炉门B固定机构(25)与气淬室主体连接；安全阀组件(22)、真空检测规管(23)和锁紧圈气缸组件(24)均布置于气淬室主体上，用于调节气淬室内压力；工件运行结构(11)由水平送取料机构与升降机构组成，通过双速电机驱动水平与垂直运动，通过滑线轴承使料件在进出气淬室运行平稳；
加热室(15)包括中间隔热门(7)、热室壳体(8)、加热室测温组件(9)、框架、隔热层、加热元件、料台；加热室通过两侧设置的中间隔热门(7)分别控制与气淬室和盐浴室的联通状态；中间隔热门(7)为插板式，包括隔热门闸板、隔热层、气缸带动的四连杆机构、导向轨和减震装置；隔热门闸板内设置隔热层，由气缸带动的四连杆机构控制其沿导向轨上下运动，减震装置用于减少隔热门闸板运动过程中的震动；
盐浴室主要由盐浴观察窗口(1)、盐浴炉门A(2)、压力表座结构(4)、料框(5)、抓取机构(6)、盐浴测温组件(16)、盐浴搅拌机构(17)、盐浴加热元件(18)、盐浴槽风冷系统(19)、盐浴槽(20)、水平运行机构(21)组成；盐浴观察窗口(1)设置在盐浴炉门A(2)上用于观察炉内的情况变化；盐浴炉门A(2)设置在盐浴室的一侧；压力表座结构(4)用于安装压力表，测量盐浴室内的压强；料框(5)用于安装工件；水平运行机构(21)用于在三室真空炉内水平运送料框和工件；抓取机构设置于盐浴室上端，能够上下移动，用于抓取料框和工件，浸入盐液内；盐浴测温组件(16)用于通过温度表检测盐液温度并有报警功能；盐浴搅拌机构(17)设置于盐浴室底部，用于搅拌盐浴槽(20)内的硝盐；盐浴加热元件(18)设置于盐浴槽内部，采用电加热辐射管加热浴槽内的硝盐；盐浴槽风冷系统(19)设置于盐浴槽上，采用换热器进行盐浴室内的冷却。
2.根据权利要求1所述的高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉，其特征在于，中间隔热门(7)和热室壳体(8)皆采用整体封盖隔热框结构，均用耐高温材料Cr25Ni20焊成刚性整体外框架内铺设隔热材料制成，使用氟橡胶圈密封；中间隔热门(7)和热室壳体(8)之间增设安全销，检修维护时使用。
3.根据权利要求1或2所述的高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉，其特征在于，盐浴室内的水平运行机构(21)的水平伸缩长度能够延伸到气淬室，用于输送或提取料框和工件。
4.根据权利要求1或2所述的高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉，其特征在于，盐浴槽(20)的法兰接口采用全氟材质密封圈，物料升降及隔热门的箱座用采用轴用密封圈密封，盐液搅拌的位置采用磁力耦合密封装置，利用磁场带动轴旋转，连接端采用全氟或者硅橡胶密封。
5.根据权利要求1或2所述的高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉，其特征在于，盐浴槽风冷系统(19)双层气冷型结构，进气口设置于盐浴槽下部，逸气口设置于盐浴槽上部，用气冷却提高安全性。
6.采用权利要求1-5任一所述高压气淬盐浴等温淬火三室真空炉的使用方法，其特征在于，根据具体工艺需求，选用工件进入气淬室、加热室和盐浴室的条件和顺序；不同工艺流程中水平运行机构(21)的运动状态为：水平运行机构(21)输送或提取料框和工件到气淬室，在加热室内打开叉子，将料框和工件置于料台上，并退出加热室，关闭两侧中间隔热门，进行加热；加热后，水平运行机构(21)取出料框和工件进入盐浴室，抓取机构(6)获取料框和工件，水平运行机构的叉子打开，抓取机构(6)携带料框和工件浸入下方盐浴内。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，工件先进入气淬室，气淬室中充入惰性气体，进行加压到标准大气压强；然后转入加热室，进行高温淬火温度870℃～1050℃，最后进入盐浴等温盐浴，温度为180℃～320℃；盐浴室内的硝盐为硝酸钾和亚硝酸钠质量比是45～55％。
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