CN202279855U

CN202279855U - 快速冷却式氮化炉

Info

Publication number: CN202279855U
Application number: CN2011203986334U
Authority: CN
Inventors: 刘斌
Original assignee: C&U Group Ltd
Current assignee: C&U Group Ltd
Priority date: 2011-10-19
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-06-20
Anticipated expiration: 2021-10-19

Abstract

本实用新型提供了一种快速冷却式氮化炉，包括炉胆、炉壳、炉盖和炉底；炉胆位于炉壳内，炉底位于炉壳底部，炉盖位于炉壳上部，用于封闭炉胆；所述炉胆内设置有一材料为1Cr18Ni9Ti的不锈钢管，所述不锈钢管沿炉胆内壁呈螺旋形均匀缠绕，并与炉胆内壁固定连接；所述不锈钢管上分布有小孔。本实用新型采用不锈钢管绕制而成的螺旋状结构作为冷却装置，同时在炉壳上还设置出气口，用于排出蒸汽，加快冷却速度。该氮化炉在轴承保持架的氮化冷却过程中可以有效的使工件快速降温至出炉温度，减少了轴承保持架出现心部脉状分布的氮化物现象，有效的减少了轴承保持架在工作过程出现的断裂现象。

Description

快速冷却式氮化炉

技术领域

本实用新型属于热处理技术领域，具体涉及一种用于对轴承保持架进行氮化处理的快速冷却式氮化炉。

背景技术

氮化处理是利用氨在一定温度下（500-600℃）所分解的活性氮原子向钢的表面层渗透扩散而形成铁氮合金，从而改变钢件表面机械性能（增强耐磨性，增加硬度，提高耐蚀性等）和物理、化学性质。氮化共有三个过程：（1）随着温度的升高，氨的分解程度加大，生成活性氮原子。（2）钢表面吸收氮原子，先溶解形成氮在Q-Fe 中的饱和固溶体，然后再形成氮化物。（3）氮从表面饱和层向钢内层深处进行扩散，形成一定深度的氮化层。

利用氮化炉对零件进行氮化处理的过程一般分为升温、保温和冷却三个过程。升温过程中把氨气瓶中的氨气经过减压阀，通过氨柜（氨气干燥柜）通入氮化炉内。当氮化炉内达到要求温度时，氮化过程就进入了保温阶段。根据氮化工艺规范，调节氨气流量，保持温度和分解率的正确和稳定。保温结束、停电降温时，必须继续通氨气，保持炉罐有一定的正压，防止空气进入使零件表面产生氧化色。对于一般零件，当罐内温度降到450 ℃ 以下时，可将炉门打开加速冷却。对变形要求较严的零件，可随炉冷却。

普通的轴承保持架氮化炉冷却过程采用的是随炉冷却，但在冷却过程中经常会在轴承保持架的心部产生较多的呈脉状分布的氮化物。脉状分布氮化物的存在，使得轴承保持架工作时的疲劳强度下降，同时增加了其脆性，严重者导致保持架断裂、卡死后至轴承失效。

发明内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种带有冷却装置的快速冷却式氮化炉，该氮化炉的使用能够大大减少轴承保持架心部呈脉状分布的氮化物。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种快速冷却式氮化炉，包括炉胆、炉壳、炉盖和炉底；炉胆位于炉壳内，炉底位于炉壳底部，炉盖位于炉壳上部，用于封闭炉胆；

其特征在于，所述炉胆内设置有一材料为1Cr18Ni9Ti的不锈钢管，所述不锈钢管沿炉胆内壁呈螺旋形均匀缠绕，并与炉胆内壁固定连接；所述不锈钢管上分布有小孔。

进一步的，所述小孔在不锈钢管上均匀分布。

进一步的，所述小孔的轴线与所述不锈钢管的轴线之间的夹角为45度。

进一步的，所述炉盖上设有出气口。

本实用新型采用不锈钢管绕制成的螺旋状结构作为冷却装置，在轴承保持架的氮化冷却过程中，该冷却装置可以有效的使工件快速降温至出炉温度（180℃）。本实用新型还通过在炉盖上设置出气口，用于热量蒸发，从而进一步的加快了冷却速度。本实用新型所述的氮化炉采用冷却装置加快冷却过程，减少了轴承保持架出现心部脉状分布的氮化物现象，有效的减少了轴承保持架在工作过程出现的断裂现象。氮化炉内的残余氨气可以经真空泵抽至密封水箱处理后排出，不造成大气污染，节能环保。

附图说明

图1为本实用新型所述的快速冷却式氮化炉的结构图；

图中各标号的含义如下: 1-炉胆，2-炉壳，3-炉盖，4-炉底，5-加热元件，6-液压升降式机构，7-热电偶，8-不锈钢管，9-出气口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型提供了一种快速冷却式氮化炉，其包括炉胆1、炉壳2、炉盖3和炉底4。其中炉壳2为钢板和型钢焊接结构，炉壳2四周均焊有筋板以承受抽真空时所承受的大气压力，保护炉壳2内的耐火材料和发热元件等。炉胆1位于炉壳2内，其为氮化反应的反应室。炉壳2与炉胆1之间设置有加热元件5，用于对炉胆1进行加热。炉盖3位于炉壳2上部，用于封闭炉胆1。炉盖3可升降，炉盖3的升降由一液压升降式机构6来控制，炉盖3上还设置有热电偶7，炉盖3与炉胆1和炉壳2之间均密封。炉底4位于炉壳2的底部，起到密封炉壳2的作用，炉底4同时也具有耐热和隔热等功能。

本实用新型所述的炉胆1内设置有一材料为1Cr18Ni9Ti的不锈钢管8，不锈钢管8上分布有小孔。不锈钢管8沿炉胆1的内壁呈螺旋形均匀缠绕（类似于弹簧结构），并与炉胆1固定连接。其可以与炉胆1焊接在一起，做成一体式结构。冷却过程开始时，向不锈钢管8内通入一定压力的氮气，氮气再通过不锈钢管8上的小孔喷出，将炉胆1内工件的热量带走，从而可以实现快速冷却。

不锈钢管8上的小孔若均匀分布在不锈钢管8上可以更好的起到快速冷却的效果。不锈钢管8上的小孔的位置对冷却过程有一定影响，小孔的轴线与不锈钢管8的轴线之间可以存在夹角，当夹角为45度时，冷却效果较好。

本实施例中的炉盖3上设有出气口9，出气口9在冷却过程开始时打开，可以排出冷却过程中的热蒸汽，加速冷却速度。出气口9可以为两个。

本实施例中的快速冷却式氮化炉采用外径为Φ30mm，壁厚为Φ8mm不锈钢管（1Cr18Ni9Ti）绕制成有4个圆圈的螺旋状结构，并与炉胆焊接在一起。同时，不锈钢管上每隔1~3cm有一个45度的Φ1mm的小孔，炉盖上设有两个出气口。

采用本实施例中的氮化炉对轴承保持架进行氮化处理的过程如下：

（1）将工件放入炉胆内，关闭炉盖；

（2）对炉胆抽真空，使炉胆内达到一定的真空度；

（3）向炉胆内充入高纯氨气，并接通加热装置对工件进行加热；

（4）炉胆内温度到达设定温度后，向炉内通入氨气；

（5）到达氮化温度后，进行脉冲渗氮，完成氮化反应；

（6）停止加热，对炉胆抽真空，充入高压氮气；

（7）快速冷却过程开始，高压氮气通过不锈钢管上的小孔喷出，同时打开炉盖上的出气口；

（8）冷却到设定温度后，取出工件。

采用本实施例中的氮化炉对轴承保持架进行氮化处理后，轴承保持架心部的脉状分布的氮化物大大降低，在所有失效件中属于此类情况的比例由原来的30％下降为5％，显著降低了轴承保持架的制造成本。

本实用新型不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据本实用新型公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本实用新型，因此，凡是采用本实用新型的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本实用新型保护的范围。

Claims

1.一种快速冷却式氮化炉，包括炉胆、炉壳、炉盖和炉底；炉胆位于炉壳内，炉底位于炉壳底部，炉盖位于炉壳上部，用于封闭炉胆；

2.根据权利要求1所述的快速冷却式氮化炉，其特征在于，所述小孔在不锈钢管上均匀分布。

3.根据权利要求1所述的快速冷却式氮化炉，其特征在于，所述小孔的轴线与所述不锈钢管的轴线之间的夹角为45度。

4.根据权利要求1所述的快速冷却式氮化炉，其特征在于，所述炉盖上设有出气口。