CN204874711U - 一种精益管材的制备装置及精益管材 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种精益管材的制备装置，其特征在于：其包括热处理炉，所述热处理炉内设有一气氛搅拌系统，热处理炉底部连接一抽真空系统，热处理炉上部连接气体输入装置，在该气体输入装置的输气管中设有电磁阀，在该热处理炉的上盖与炉体连接处设有一气体密封环装置；所述气体密封环装置连接一气氛泄露检测系统。本实用新型还公开了一种精益管材。精益管材具有完整、均匀的氮扩散层、铁氮合金层、表面氧化层，铁氮合金层使精益管拥有优异的抵抗700度氧化气氛，抵抗大气腐蚀的性能，致密均匀的表面氧化层具有优良的耐磨性和机械强度。

Description

一种精益管材的制备装置及精益管材

技术领域

本实用新型涉及精益管的技术领域，具体涉及一种精益管材的制备装置及精益管材。

背景技术

市场现有精益管也称为覆塑管，是用带有塑料塑脂涂层的铁基体覆塑而成。由于外层是塑料，耐磨性能差、装饰性能一般，易变色、不环保、强度较差，使用过程中也容易擦伤。

并且传统的渗氮工艺无法一次性大批量生产具有完整均匀渗层的精益管，当一次性放入过多的铁基体管材到热处理炉中，由于热处理炉内的温度及气体分布不均，导致铁基体管材无法形成完整均匀的渗层，并且热处理炉的气密性不好，在抽真空或者反应过程中，外界空气极易进入到炉中，影响炉内反应环境，直接导致生产出来的精益管渗层不完整、抗蚀性弱、成本高、不能密装，不适合规模化生产。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型公开的一种精益管材的制备装置及精益管材。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种精益管材的制备装置，其特征在于：其包括热处理炉，所述热处理炉内设有一气氛搅拌系统，热处理炉底部连接一抽真空系统，热处理炉上部连接气体输入装置，在该气体输入装置的输气管中设有电磁阀，在该热处理炉的上盖与炉体连接处设有一气体密封环装置，该气体密封环装置主动阻止外界空气进入到炉内；所述气体密封环装置连接一气氛泄露检测系统，该气氛泄露检测系统实时监测气体密封环装置的气密性并及时反向补偿气体密封环装置内气体。

所述气体密封环装置包括一气体密封环，该气体密封环包括上法兰环及下法兰环，上法兰环与热处理炉上盖连接，下法兰环与热处理炉炉体连接，所述上法兰环与下法兰环之间形成一环形气体密封室，所述上法兰环与下法兰环之间还设有环形的胶质密封圈。

所述气氛泄露检测系统包括内罐及与内罐连通的外罐，在内罐与外罐之间填充液体，在外罐侧设有液位观察柱，所述内罐上部与气体密封环出气开口连通。

所述气氛搅拌系统包括一设置在热处理炉上盖底部的搅拌风扇。

一种应用上述制备装置制造的精益管材，通过制备装置制造的精益管材包括由内至外依次紧密配合设置的铁基体层、氮扩散层、铁氮合金层、表面氧化层。

所述氮扩散层的厚度为25-40微米。

所述铁基体层的厚度为10-20微米。

本实用新型的优点在于：本实用新型的气氛搅拌系统的搅拌风扇使炉内形成旋流，旋流使得炉内气氛及温度达到均匀状态，保证密装夹具中铁基体管材在均匀的气氛及温度环境下与氨气充分反应，形成完整、均匀的氮扩散层、铁氮合金层。

抽真空系统与管路电磁封闭系统的协同工作，抽真空系统定时抽取炉内反应后的氨废气，以保证新的氨气进入并与管材充分反应；在抽真空时，关闭管路电磁封闭系统的电磁阀，阻止进气管路上其他开关或部件有可能出现的空气在抽真空的作用下流入，保证炉内的气氛完全与空气隔绝。

气体密封环装置与气氛泄露检测系统协同工作，保证炉内气氛与炉外空气绝对隔绝，并且一旦气体密封环装置发生气体泄漏，气氛泄露检测系统及时反向补偿气体密封环装置内气体，保证炉内的气氛完全与空气隔绝，并能实时观察到气体密封环装置的密封情况。

通过精益管材的制备装置制造的精益管材，其在铁基体管材上由内向外形成4层结构，分别是铁基体层、氮扩散层、铁氮合金层、表面氧化层，该铁氮合金层使精益管拥有优异的抵抗700度氧化气氛，抵抗大气腐蚀的性能，致密均匀的表面氧化层具有优良的耐磨性和机械强度，装饰性也得到一定程度的提高。而且，只有当炉内反应气氛与空气完全隔绝，才能使得精益管形成完整、均匀的氮扩散层、铁氮合金层、表面氧化层。

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1为本实施例制备装置的整体结构示意图；

图2为图1中气氛搅拌系统的俯视结构示意图；

图3为制备装置的气体密封环装置与气氛泄露检测系统的结构原理图；

图4为制备装置的气体密封环截面结构示意图。

图5为精益管材的剖面结构示意图。

图中：1.热处理炉，11.上盖，2.气氛搅拌系统，21.搅拌风扇，3.抽真空系统，4.气体输入装置，41.电磁阀，5.气体密封环装置，51.气体密封环，52.上法兰环，53.下法兰环，54.环形气体密封室，55.胶质密封圈，6.气氛泄露检测系统，61.内罐，62.外罐，63.观察柱，7.精益管材，71.铁基体层，72.氮扩散层，73.铁氮合金层，74.表面氧化层。

具体实施方式

实施例，参见图1～图5，本实用新型提供的精益管材的制备装置，其包括热处理炉1，所述热处理炉内设有一气氛搅拌系统2，所述气氛搅拌系统2包括一设置在热处理炉上盖11底部的搅拌风扇21，热处理炉1底部连接一抽真空系统3，热处理炉1上部连接气体输入装置4，在该气体输入装置4的输气管中设有电磁阀41，在该热处理炉1的上盖11与炉体连接处设有一气体密封环装置5，该气体密封环装置5主动阻止外界空气进入到炉内；所述气体密封环装置5连接一气氛泄露检测系统6，该气氛泄露检测系统6实时监测气体密封环装置5的气密性并及时反向补偿气体密封环装置5内气体。

气氛搅拌系统2的搅拌风扇21使炉内形成旋流，旋流使得炉内气氛及温度达到均匀状态，保证密装夹具中铁基体管材在均匀的气氛及温度环境下与氨气充分反应，形成完整、均匀的氮扩散层72、铁氮合金层73。

抽真空系统3与管路电磁封闭系统协同工作，抽真空系统3定时抽取炉内反应后的氨废气，以保证新的氨气进入并与管材充分反应；在抽真空时，由于抽真空的力量往往达十多吨，普通进气管的管路中的开关或其他部件无法长期承受该力量而出现泄漏问题，因此，关闭管路电磁封闭系统的靠近热处理炉1的电磁阀41，防止进气管路上其他开关或部件有可能出现的空气在抽真空的作用下流入，保证炉内的气氛完全与空气隔绝。

所述气体密封环装置5包括一气体密封环51，该气体密封环51包括上法兰环52及下法兰环53，上法兰环52与热处理炉1上盖11连接，下法兰环53与热处理炉1炉体连接，所述上法兰环52与下法兰环53之间形成一环形气体密封室54，所述上法兰环52与下法兰环53之间，位于环形气体密封室54外侧还设有环形的胶质密封圈55，该胶质密封圈55的内壁与环形气体密封室54有接触部分。所述气体密封环51进气开口通入高压保护气体氨气，气体密封环51出气开口与气氛泄露检测系统6连通，所述气体密封环51内保护气体压力大于外界大气压力，气体密封环51内的环形气体密封室54形成正压，气体密封环51外形成负压。所述气氛泄露检测系统6包括内罐61及与内罐61连通的外罐62，在内罐61与外罐62之间填充液体，在外罐62侧设有液位观察柱63，所述内罐61上部与气体密封环51出气开口连通。

气体密封环51、气氛泄露检测系统6协同工作的具体工作原理，参见图3，正常情况下，气体密封环51通入高压保护气体，气体密封环51内的环形气体密封室54形成正压，气体密封环51外形成负压，胶质密封圈55被高压保护气体向外挤压，使得胶质密封圈55紧密贴合在上法兰环52与下法兰环53之间，外界空气无法进入到气体密封环51内，实现了第一层面的空气隔绝效果；环形气体密封室54内保护气体压力大于外界压力，与环形气体密封室54连通的气氛泄露检测系统6的内罐61液体在保护气体的压力下排于与外罐62之间的空间，使外罐62液体液面上升。

一旦当气体密封环51失压，环形气体密封室54出现空气泄漏时，罐内液体落差压力将内罐61气体逆向排放，反向补偿到环形气体密封室54中，实现了第二层面的空气隔绝效果；而环形气体密封室54出现泄漏的情况有两种，第一种为空气从外界进入到环形气体密封室54中，空气被环形气体密封室54通入的保护气体带走并从气氛泄露检测系统6中排出；第二种为环形气体密封室54中保护气体泄漏到热处理炉1中，而保护气体为氨气，与炉内的反应气体一样，因此对炉内的气氛无影响。

本实施例例还提供的精益管材，通过制备装置制造的精益管材7包括由内至外依次紧密配合设置的铁基体层71、氮扩散层72、铁氮合金层73、表面氧化层74。

所述氮扩散层72的厚度为25-40微米。所述铁基体层71的厚度为10-20微米。

本实施例还提供的精益管材制备方法，其包括以下步骤：

(1)将铁基体管材进行表面抛光处理，使其达到表面活化的程度；并去除铁基体管材表面的油污、沙眼；

(2)将铁基体管材排列到密装夹具中，将该密装夹具放入到热处理炉1中加温，加温到炉内温度达600～700度时通入氨气和二氧化碳，铁基体管材与氨气进行反应；

在加温的过程以及反应过程的同时气氛搅拌系统2设置在上盖11底部的搅拌风扇21同步工作；具体地、在加温的过程中，启动气氛搅拌系统2的搅拌风扇21，搅拌风扇21运动形成的旋流使得热处理炉1内壁的加热丝所产生的热气在炉内快速流动并达到均匀状态，每个铁基体管材在相同的炉内气温环境下快速达到设定温度；通入氨气和二氧化碳后，炉内的氨气及二氧化碳气体在搅拌风扇21的旋流作用下快速流动，气体在炉内均匀地分布到密装夹具内的每个铁基体管材四周；

(3)待步骤(2)中炉内铁基体管材与氨气反应完毕后，关闭管路电磁封闭系统的输送气体管路中的电磁阀41，启动抽真空系统3，抽走炉内的废气，抽真空完毕后打开路电磁封闭系统的输送气体管路中的电磁阀41，输入新的氨气；

(4)不断重复步骤(3)，使炉内铁基体管材与氨气反应时间达3～5小时，使得铁基体管材表面形成完整、均匀的氮扩散层及铁氮合金层；

(5)降低炉内温度至550～580度，降低氨气及二氧化碳流量于炉内管材进行反应，使铁基体管材表面形成致密氧化层；

(6)取出铁基体管材，进行表面抛光，使铁基体管材呈现亮光色表面。

本实用新型并不限于上述实施方式，采用与本实用新型上述实施例相同或近似装置或结构，而得到的其他用于精益管材的制备装置及精益管，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种精益管材的制备装置，其特征在于：其包括热处理炉，所述热处理炉内设有一气氛搅拌系统，热处理炉底部连接一抽真空系统，热处理炉上部连接气体输入装置，在该气体输入装置的输气管中设有电磁阀，在该热处理炉的上盖与炉体连接处设有一气体密封环装置；所述气体密封环装置连接一气氛泄露检测系统。

2.根据权利要求1所述的精益管材的制备装置，其特征在于：所述气体密封环装置包括一气体密封环，该气体密封环包括上法兰环及下法兰环，上法兰环与热处理炉上盖连接，下法兰环与热处理炉炉体连接，所述上法兰环与下法兰环之间形成一环形气体密封室，所述上法兰环与下法兰环之间还设有环形的胶质密封圈。

3.根据权利要求1所述的精益管材的制备装置，其特征在于：所述气氛泄露检测系统包括内罐及与内罐连通的外罐，在内罐与外罐之间填充液体，在外罐侧设有液位观察柱，所述内罐上部与气体密封环出气开口连通。

4.根据权利要求1所述的精益管材的制备装置，其特征在于：所述气氛搅拌系统包括一设置在热处理炉上盖底部的搅拌风扇。

5.一种应用权利要求1～4之一所述制备装置制造的精益管材，其特征在于：通过制备装置制造的精益管材包括由内至外依次紧密配合设置的铁基体层、氮扩散层、铁氮合金层、表面氧化层。

6.根据权利要求5所述的精益管材，其特征在于：所述氮扩散层的厚度为25-40微米。

7.根据权利要求5所述的精益管材，其特征在于：所述铁基体层的厚度为10-20微米。