CN204405471U - 一种渗碳炉钢箔定碳保护阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种渗碳炉钢箔定碳保护阀，它包括球阀开关、水冷氮气保护室和定碳杆，所述水冷氮气保护室的一端通过连接件与球阀开关连接，所述定碳杆安装有定碳钢箔的一端伸入水冷氮气保护室中与球阀开关相对的一端，所述定碳杆通过密封连接总成与水冷氮气保护室的端部密封连接，所述球阀开关的内径大于定碳杆的最大外径。该保护阀中采用冷却介质实现渗碳后高温钢箔的快速冷却，氮气起到对高碳含量钢箔冷却过程中的保护作用，同时实现了在冷却过程中冷却室的密封，从而实现了渗碳炉钢箔定碳时的快速无氧化冷却，保证钢箔渗碳后称重的准确性，从而精确、实际的反映出高温气氛炉内气氛碳势，减少了渗碳工件的批量性质量问题。

Description

一种渗碳炉钢箔定碳保护阀

技术领域

本实用新型涉及的是一种渗碳炉钢箔定碳保护阀，属于炉气碳势的测量技术领域。

背景技术

渗碳：钢件在渗碳介质中加热和保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量和一定碳浓度梯度的工艺。

气氛碳势：渗碳时为保证活性碳原子能够渗入工件表面，而建立的具有一定压力和碳浓度的气氛。

钢箔定碳：渗碳时为测量渗碳炉内实际气氛碳势，采用称量钢箔渗碳前后重量，通过公式来计算炉内气氛碳势。

活性碳原子：渗碳过程中具有足够能量能够渗入到工件表面的碳原子。

为准确测定气氛式渗碳炉炉内气氛碳势值，目前渗碳炉采用钢铂定碳法测定碳势值。该方法通过钢箔渗碳前后称重来计算炉内碳势值，然后与渗碳炉工控机采集到的炉内碳势信号值对比，以及时校正渗碳介质往炉内的滴加量。该种方法在测定中存在一定的误差，由于钢箔高温渗碳后在出炉瞬间极易氧化，影响后续的称重测定，给操作者和技术人员带来严重的误区。目前测定气氛式渗碳炉内气氛碳势采用方法有间接法和直接法。间接法有红外仪法，氧探头法，电阻法等。为真实测定气氛渗碳炉中气氛碳势高低，目前多采用直接法—钢箔定碳法。

钢箔定碳装置包括取样器和保护管，取样器应能固定钢箔，保证钢箔顺利放入和取出。保护管是钢箔顺利进出炉和渗碳后快速冷却的管道。在整个操作过程中必须保证炉体不漏气，尤其是钢箔进出炉体内部的管道，要保证钢箔处于碳势气氛中，冷却过程要迅速，防止氧化。钢箔渗碳在冷却过程中的氧化问题一直困扰着现场操作人员及技术人员。

在冷却过程中，基于目前的炉体密封性，钢箔定碳装置很难保证钢箔在渗碳过程中不被氧化。目前，当钢箔定碳装置的取样器伸入到炉体内部时，由于取样器的存在，造成渗碳过程中无法实现保护管入口处的密封。渗碳完毕取出钢箔冷却时，钢箔仅能在伸出炉体200-300mm的保护管中冷却。保护管没有冷却装置及保护气氛，从而容易使外界空气冲入保护管内，造成高碳含量的钢箔表面氧化而“发蓝”或“发黑”。氧化造成钢箔渗碳后称重不准确，无法真实的反应气氛炉内碳势情况，给操作者及技术人员带来误区，甚者造成炉次批量性质量问题，这就是现有技术所存在的不足之处。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种渗碳炉钢箔定碳保护阀，该保护阀可以保证钢箔高温渗碳后快速冷却、且不被氧化，准确真实的反应炉内气氛碳势。

本方案是通过如下技术措施来实现的：该渗碳炉钢箔定碳保护阀包括球阀开关、水冷氮气保护室和定碳杆，所述水冷氮气保护室的一端通过连接件与球阀开关连接，所述定碳杆安装有定碳钢箔的一端伸入水冷氮气保护室中与球阀开关相对的一端，所述定碳杆通过密封连接总成与水冷氮气保护室的端部密封连接，所述球阀开关的内径大于定碳杆的最大外径。

上述水冷氮气保护室包括外层的冷却腔和内层的氮气腔，所述冷却腔上设置有与其相通的介质管接头，所述氮气腔上设置有与其相通的氮气管接头。

上述冷却腔内的冷却介质为水。

上述密封连接总成包括通过螺纹连接的螺母盖接头和螺母盖，所述螺母盖接头与水冷氮气保护室的一端固定连接，所述螺母盖套装在定碳杆上并与定碳杆螺纹连接。

上述定碳杆上还设置有与螺母盖配合的锁紧件。

上述锁紧件为带有手柄的锁紧螺母。

上述连接件为球阀开关接头，所述球阀开关接头与球阀开关螺纹连接。

上述球阀开关与球阀开关接头之间设置有密封垫。

上述定碳杆上位于螺母盖与锁紧件之间的一段上套装有筒垫片，与之对应，所述定碳杆位于螺母盖接头与螺母盖之间的一段上套装有铜垫片和耐高温硅胶密封垫。

上述定碳杆上设置有刻度区。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该渗碳炉钢箔定碳保护阀中，由于钢箔在高温渗碳后具有较高的碳含量，易氧化，该保护阀中采用冷却介质实现渗碳后高温钢箔的快速冷却，氮气起到对高碳含量钢箔冷却过程中的保护作用，同时实现了在冷却过程中冷却室的密封，从而实现了渗碳炉钢箔定碳时的快速无氧化冷却，保证钢箔渗碳后称重的准确性，从而精确、实际的反映出高温气氛炉内气氛碳势，减少了渗碳工件的批量性质量问题。由此可见，本实用新型与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式的结构示意图。

图2为图1中水冷氮气保护室的结构示意图。

图3为图1中球阀开关的结构示意图。

图4为图1中定碳杆的结构示意图。

图5为图1中锁紧螺母的结构示意图。

图6为密封连接总成的结构示意图。

图中，1-球阀开关，2-密封垫，3-球阀开关接头，4-水冷氮气保护室，5-氮气管接头，6-定碳钢箔，7-介质管接头，8-紧固螺栓，9-螺母盖接头，10-螺母盖，11-铜垫片，12-耐高温硅胶密封垫，13-铜垫片，14-锁紧螺母，15-定碳杆，16-刻度区，17-冷却腔，18-氮气腔。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

一种渗碳炉钢箔定碳保护阀。如图所示，它包括与气氛渗碳炉保护管对接的球阀开关1、与球阀开关1对接的水冷氮气保护室4和夹持定碳钢箔6的定碳杆15，定碳钢箔6通过紧固螺栓8与定碳杆15的端部固定连接。所述水冷氮气保护室4的一端通过连接件与球阀开关1连接，该连接件为球阀开关接头3，所述球阀开关接头3与球阀开关1螺纹连接，球阀开关1与球阀开关接头3之间设置有密封垫2。所述定碳杆15安装有定碳钢箔6的一端伸入水冷氮气保护室4中与球阀开关1相对的一端，所述定碳杆15通过密封连接总成与水冷氮气保护室4的端部密封连接，所述球阀开关1的内径大于定碳杆15的最大外径，所述定碳杆15上设置有刻度区16，该刻度区16可以深入炉膛。

其中，所述水冷氮气保护室4包括外层的冷却腔17和内层的氮气腔18，所述冷却腔17上设置有与其相通的介质管接头7，冷却腔17内的冷却介质为冷却水，冷却水可以通过介质管接头7进行循环，所述氮气腔18上设置有与其相通的氮气管接头5。渗碳后的高温高碳定碳钢箔6在水冷氮气保护室4中的保护气氛氮气及冷却水的冷却下实现快速无氧化冷却，冷却时氮气腔18要密封，氮气腔18外围由冷却腔17包围。冷却腔17内通冷却水，氮气腔18通高压氮气，定碳钢箔6在氮气腔18内快速无氧化冷却。定碳钢箔6渗碳时，球阀开关1打开，定碳钢箔6抽回冷却时，球阀开关1关闭；球阀开关1的制作材料为耐热钢，紧固螺栓8及定碳杆15的材质均为耐高温防渗碳钢。

所述密封连接总成包括通过螺纹连接的螺母盖接头9和螺母盖10，所述螺母盖接头9与水冷氮气保护室4的一端固定连接，所述螺母盖10套装在定碳杆15上并与定碳杆15螺纹连接。定碳杆15上还设置有与螺母盖10配合的锁紧件，该锁紧件为带有手柄的锁紧螺母14，锁紧螺母14套在定碳杆15上并与定碳杆15螺纹连接。定碳杆15上位于螺母盖10与锁紧件之间的一段上套装有铜垫片13，与之对应，所述定碳杆15位于螺母盖接头9与螺母盖10之间的一段上套装有起密封作用的铜垫片11和耐高温硅胶密封垫12。工作时，锁紧螺母14通过旋转拧紧将铜垫片11、耐高温硅胶密封垫12、铜垫片13和螺母盖10压紧密封。这种密封连接结构实现了定碳钢箔6在冷却过程中处于充满氮气的水冷氮气保护室4中，并保证定碳钢箔6在冷却时无空气进入水冷氮气保护室4。

工作时，将水冷氮气保护室4通过球阀开关接头3与球阀开关1螺纹连接，然后，将球阀开关1与渗碳炉体上的保护管通过螺纹连接，依次将铜垫片11、耐高温硅胶密封垫12、螺母盖10、铜垫片13安装在定碳杆15上，最后通过螺纹连接与水冷氮气保护室4相连，将保护氮气进出回路管接到氮气管接头5上，冷却水管进出回路接到介质管接头7上。

定碳钢箔6渗碳时，定碳钢箔6夹持在定碳杆15上，定碳杆15伸入到气氛炉体中，伸入深度由定碳杆15上的刻度区16读取，具体来说，测定碳势时，将夹持定碳钢箔6的定碳杆15通过水冷氮气保护室4、球阀开关1、炉体上的保护管深入到炉体内部约100-200mm，拧紧螺母盖10，安装上锁紧螺母14，旋转锁紧螺母14，锁紧螺母14压紧铜垫片13，使铜垫片13紧贴在螺母盖10上起到密封作用。定碳钢箔6在渗碳时不需保护氮气，防止高压氮气通过保护管进入炉体稀释炉内气氛。

渗碳完毕冷却时，先打开高压氮气和冷却水，迅速抽出定碳杆15到指定刻度位置，此时，定碳杆15位于水冷氮气保护室4内，关闭球阀开关1，同时，再次拧紧锁紧螺母14，在水冷氮气保护室4内冷却3-5min，实现高温高碳定碳钢箔6的快速无氧化冷却，然后，依次关闭保护氮气和冷却水，拧开螺母盖10，抽出定碳杆15，卸下定碳钢箔6进行称重，计算炉内气氛碳势。

该保护阀安装在炉体定碳孔处，解决了气氛渗碳炉在钢箔定碳时的氧化问题，保证定碳钢箔6高温渗碳后快速冷却、且不被氧化，能够准确真实的反映炉内气氛碳势。

本实用新型中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本实用新型并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本实用新型的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：它包括球阀开关、水冷氮气保护室和定碳杆，所述水冷氮气保护室的一端通过连接件与球阀开关连接，所述定碳杆安装有定碳钢箔的一端伸入水冷氮气保护室中与球阀开关相对的一端，所述定碳杆通过密封连接总成与水冷氮气保护室的端部密封连接，所述球阀开关的内径大于定碳杆的最大外径。

2.根据权利要求1所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述水冷氮气保护室包括外层的冷却腔和内层的氮气腔，所述冷却腔上设置有与其相通的介质管接头，所述氮气腔上设置有与其相通的氮气管接头。

3.根据权利要求2所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述冷却腔内的冷却介质为水。

4.根据权利要求1或2所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述密封连接总成包括通过螺纹连接的螺母盖接头和螺母盖，所述螺母盖接头与水冷氮气保护室的一端固定连接，所述螺母盖套装在定碳杆上并与定碳杆螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述定碳杆上还设置有与螺母盖配合的锁紧件。

6.根据权利要求5所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述锁紧件为带有手柄的锁紧螺母。

7.根据权利要求4所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述连接件为球阀开关接头，所述球阀开关接头与球阀开关螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述球阀开关与球阀开关接头之间设置有密封垫。

9.根据权利要求5所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述定碳杆上位于螺母盖与锁紧件之间的一段上套装有铜垫片，与之对应，所述定碳杆位于螺母盖接头与螺母盖之间的一段上套装有铜垫片和耐高温硅胶密封垫。

10.根据权利要求4所述的渗碳炉钢箔定碳保护阀，其特征是：所述定碳杆上设置有刻度区。