CN110952061A - 一种卧式氧氮化炉 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种卧式氧氮化炉，包括外壳、隔热保护层、加热棒、内壳、氨气供应装置，所述隔热保护层设置在所述外壳与所述加热棒之间，所述内壳外侧设置有多个加热棒，所述氨气供应装置通过输气管与所述内壳连通，料框能够被放置在所述内壳底部，其特征在于，所述卧式氧氮化炉还包括输水管、电阻加热装置、滴水蒸发装置，所述电阻加热装置和所述滴水蒸发装置设置于所述内壳内部，所述输水管与所述电阻加热装置连通。本发明通过将炉体改为卧式，降低空间占用并提高进料效率，同时，氧化处理和氮化处理在同一个设备中完成，节约能源。

Description

一种卧式氧氮化炉
技术领域
本发明涉及氧氮化装备领域，尤其涉及一种卧式氧氮化炉。
背景技术
目前，模具材料在使用过程中暴露出诸多问题，例如模具材料的热熔损问题，热疲劳问题，磨损问题等。对此，国内外专家学者通过在模具材料表面进行氧氮化处理以提高模具表面硬度，形成化合物层，有效解决上述问题。目前，材料的氧氮化处理为：先对工件升温，进行渗氮处理之后再进行氧化处理。氧化过程中使用的气源为过热蒸汽，而产生过热蒸汽需要另外配备蒸汽发生器装置，设备占用面积大，且不安全。另外，目前国内的氧氮化设备均采用井式结构，设备操作难度较大，危险系数高，不易维修，装卸工件麻烦。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种集成化、操作便捷、结构简单的氧氮化炉。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有氧氮化炉设备占用空间大，需额外配备蒸汽发生装置，设备效率低下的问题，本发明通过将炉体改为卧式，降低空间占用并提高进料效率，同时，氧化处理和氮化处理在同一个设备中完成，节约能源。
为实现上述目的，本发明提供了一种卧式氧氮化炉，包括外壳、隔热保护层、加热棒、内壳、氨气供应装置、料框，所述隔热保护层设置在所述外壳与所述加热棒之间，所述内壳外侧设置有多个加热棒，所述氨气供应装置通过输气管与所述内壳连通，所述料框设置在所述内壳底部，所述卧式氧氮化炉还包括输水管、电阻加热装置、滴水蒸发装置，所述电阻加热装置和所述滴水蒸发装置设置于所述内壳内部，所述输水管与所述电阻加热装置连通。
进一步地，所述滴水蒸发装置还能够被设置在内壳底部或者侧面。
进一步地，根据卧式氧氮化炉的尺寸在内壳内部设置多个滴水蒸发装置。
进一步地，还包括风机，所述风机设置在所述内壳内。
进一步地，还包括真空泵，所述真空泵穿过所述外壳和所述隔热保护层，与所述内壳连通。
进一步地，所述内壳内壁设置有氢传感器。
进一步地，所述内壳内壁设置有氧传感器。
进一步地，所述氨气供应装置与输气管之间设置有干燥罐，所述干燥罐用于消除氮化过程中通入设备中的氨气中的水蒸气，防止水蒸气对氮化过程中的影响，氮化过程中水蒸气对氮化会产生不利影响。
进一步地，还包括蒸汽释放装置，所述蒸汽释放装置与所述滴水蒸发装置连通，蒸汽由所述滴水蒸发装置传递至所述蒸汽释放装置。
进一步地，所述蒸汽释放装置分布在所述内壳中。
进一步地，所述内壳为圆筒形。
进一步地，所述内壳为不锈钢材质。
与现有技术相比，本发明具有以下优势:
1、在本发明的卧式氧氮化炉中，用滴水蒸发装置产生氧气对材料进行氧化处理，无需在炉体外部额外设置向炉体通入氧化性气体的装置，使氧化处理与氮化处理在同一设备内完成，节约能源，减少工时。
2、卧式的氧氮化设备便于操作和维护保养，可有效降低物料进出炉难度。
3、内壳与加热装置连接，圆形内壳设计可使氧氮化区域的零件均匀受热。
4、滴水蒸发装置与蒸汽释放装置连接，蒸汽释放装置分布设置于内壳，滴水蒸发装置产生的水蒸气，通过蒸汽释放装置导入炉腔内，蒸汽释放装置根据炉腔尺寸每隔一段距离放置一组即可实现均匀分布，能够使炉内的蒸汽密度更加均匀。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的卧式氧氮化炉装置的结构示意正视图；
图2是本发明的卧式氧氮化炉装置的结构示意左视图。
附图标号1：1-水箱，2-流量控制阀，3-外壳，4-隔热保护层，5-加热棒，6-内壳，7-电阻加热装置，8-滴水蒸发装置，9-输水管，10-氢传感器，11-输气管，12-氧传感器，13-流量计，14-风机，15-料框，16-蒸汽释放装置，17-真空泵，18-干燥罐，19-氨气供应装置，20-蒸汽输送管道，21-加热棒放置区，22-小挡盖，23-轴，24-活动门，25-挡盖，26-叶轮，27-导流罩，28-支架，29-料框支架，30-支撑件。
具体实施方式
实施例一
如图1和图2所示，一种卧式氧氮化炉包括外壳3、隔热保护层4、加热棒5和内壳6，隔热保护层4设置在外壳3与加热棒5之间，内壳6为圆筒形，内壳6外侧设置有多个加热棒5，加热棒5设置在加热棒放置区21；料框15能够被放置在内壳6底部，风机14设置在内壳6内。氢传感器10和有氧传感器12设置于内壳6内层；风机14包括挡盖25、叶轮26和导流罩27，挡盖25、叶轮26和导流罩27依次连接。内壳6底部设置有支架28，用于支撑料框支架29，料框15设置在料框支架29顶部。
该卧式氧氮化炉还包括氨气供应装置19、输气管11、干燥罐18、电阻加热装置7、滴水蒸发装置8、蒸汽释放装置16和蒸汽输送管道20，该氨气供应装置19通过输气管11与内壳6连通，氨气供应装置19与输气管11之间设置有干燥罐18，输气管11设置有流量计13，该流量计13能够用于观测输气管的流量。电阻加热装置7和滴水蒸发装置8设置于内壳6内部，输水管9与电阻加热装置7连通。蒸汽释放装置16与滴水蒸发装置8通过蒸汽输送管道20连通，蒸汽由滴水蒸发装置8传递至蒸汽释放装置16，蒸汽释放装置16分布在内壳6内部，蒸汽释放装置16能够被设置在内壳顶部、底部或侧面，如图1所示，一种典型的设置方式为，在料框15位置对应的内壳6周向均匀设置多个蒸汽释放装置16，优选地，如图1所示，等距设置四个蒸汽释放装置16。
该卧式氧氮化炉还包括真空泵17，真空泵17穿过外壳3和隔热保护层4，与内壳6连通。
该卧式氧氮化炉的炉门还包括小挡盖22、轴23和活动门24，小挡盖22通过轴23与活动门24连接，该活动门24移动时能够通过轴23带动小挡盖22移动，小挡盖22设置于两个支撑件30之间，与支撑件30紧密配合，其主要目的是为了保证炉门结合位置的密封性。
实施例二
一种卧式氧氮化炉包括外壳3、隔热保护层4、加热棒5、内壳6，隔热保护层4设置在外壳3与加热棒5之间，内壳6为圆筒形，内壳6外侧设置有多个加热棒5，加热棒5设置在加热棒放置区21；料框15能够被放置在内壳6底部，风机14设置在内壳6内。氢传感器10设置于内壳6内层；风机14包括挡盖25、叶轮26和导流罩27，挡盖25、叶轮26和导流罩27依次连接。内壳6底部设置有支架28，用于支撑料框支架29，料框15设置在料框支架29顶部。
该卧式氧氮化炉还包括氨气供应装置19、输气管11、干燥罐18、电阻加热装置7、滴水蒸发装置8、蒸汽释放装置16和蒸汽输送管道20，该氨气供应装置19通过输气管11与内壳6连通，氨气供应装置19与输气管11之间设置有干燥罐18，输气管11设置有流量计13，该流量计13能够用于观测输气管的流量。电阻加热装置7和滴水蒸发装置8设置于内壳6内部，输水管9与电阻加热装置7连通。蒸汽释放装置16与滴水蒸发装置8通过蒸汽输送管道20连通，蒸汽由滴水蒸发装置8传递至蒸汽释放装置16，蒸汽释放装置16分布在内壳6内部，蒸汽释放装置16能够被设置在内壳顶部、底部或侧面，如图1所示，一种典型的设置方式为，在料框15位置对应的内壳6周向均匀设置多个蒸汽释放装置16，优选地，如图1所示，等距设置四个蒸汽释放装置16。
该卧式氧氮化炉还包括真空泵17，真空泵17穿过外壳3和隔热保护层4，与内壳6连通。
该卧式氧氮化炉还包括小挡盖22、轴23和活动门24，小挡盖22通过轴23与活动门24连接，该活动门24移动时能够通过轴23带动小挡盖22移动，小挡盖22设置于两个支撑件30之间，与支撑件30紧密配合。
本实施例中只采用氢传感器，用于测量渗氮处理过程中的氨气分解率以及氧化处理过程中的水分解率。其他与实施例一相同。
实施例三
本实施例为一种卧式氧氮化炉的控制方法，其特点在于实现材料的氮化和氧化处理在同一设备内完成。
炉子的典型运行过程如下:
步骤S0，初始条件下设定为活动门24关闭。
步骤S1，放气阀(图中未示出)打开，平衡氧氮化炉与炉外压力后，打开活动门24，用叉车将装有材料的料框放置于内壳6底部用于氮氧化的区域，关闭活动门24，转到步骤S2。
步骤S2，启动真空泵17，抽出内壳6内的气体至炉内气压小于100Pa，该过程保持真空泵为运作状态，真空泵是变频的，可根据设定的压力变换频率，当实际压力小于设定压力时真空泵自动降低转速或停止运作，当实际压力高于设定压力时，真空泵自动启动，转到步骤S3。
步骤S3，启动电阻加热装置7，将炉内温度(即内壳内部温度)升至表面氮化所需温度后打开氨气供应装置19，氨气通过干燥罐18，保持干燥罐内压力在0.05-1.5MPa，并实时通过氢传感器10探测氨分解率，转到步骤S4。
步骤S4，完成渗氮处理过程后，打开风机14吹扫氨气并使材料降温至氧化处理温度范围内，转到步骤S5。
步骤S5，启动真空泵17，使内壳内部气压小于100Pa，该过程保持真空泵为运作状态，转到步骤S6。
步骤S6，打开流量控制阀2，水从水箱1经过输水管9滴落在不锈钢的滴水蒸发装置8，水滴气化形成水蒸气，水蒸气通过管道输送至蒸汽释放装置16，蒸汽释放装置16将一定流量的蒸汽释放至内壳内部的炉内，对材料表面进行氧化，氧传感器12实时监测氧含量，转到步骤S7。
步骤S7，完成氧化工艺后，关闭流量控制阀2，启动真空泵17，向炉壁(内壳6的外壁)通入循环冷却水，转到步骤S8。
步骤S8，材料温度降温至80℃以下后，打开放气阀，通入空气，平衡氧氮化炉内与炉外压力，转到步骤S9。
步骤S9，打开活动门24，用叉车取出料框15，关闭活动门24，并对内壳6内部抽真空。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种卧式氧氮化炉，包括外壳(3)、隔热保护层(4)、加热棒(5)、内壳(6)、氨气供应装置(19)，所述隔热保护层(4)设置在所述外壳(3)与所述加热棒(5)之间，所述内壳(6)外侧设置有多个加热棒(5)，所述氨气供应装置(19)通过输气管(11)与所述内壳(6)连通，料框(15)能够被放置在所述内壳(6)底部，其特征在于，所述卧式氧氮化炉还包括输水管(9)、电阻加热装置(7)、滴水蒸发装置(8)，所述电阻加热装置(7)和所述滴水蒸发装置(8)设置于所述内壳(6)内部，所述输水管(9)与所述电阻加热装置(7)连通。
2.根据权利要求1所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，还包括风机(14)，所述风机(14)设置在所述内壳(6)内。
3.根据权利要求1所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，还包括真空泵(17)，所述真空泵(17)穿过所述外壳(3)和所述隔热保护层(4)，与所述内壳(6)连通。
4.根据权利要求1所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，所述内壳(6)内壁设置有氢传感器(10)。
5.根据权利要求4所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，所述内壳(6)内壁设置有氧传感器(12)。
6.根据权利要求1所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，所述氨气供应装置(19)与输气管(11)之间设置有干燥罐(18)。
7.根据权利要求1所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，还包括蒸汽释放装置(16)，所述蒸汽释放装置(16)与所述滴水蒸发装置(8)连通，蒸汽由所述滴水蒸发装置(8)传递至所述蒸汽释放装置(16)。
8.根据权利要求1所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，所述蒸汽释放装置(16)分布在所述内壳(6)中。
9.根据权利要求1所述的一种卧式氧氮化炉，其特征在于，所述内壳(6)为圆筒形。
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