PL226441B1

PL226441B1 - Vacuum furnace for heat treatment

Info

Publication number: PL226441B1
Application number: PL406043A
Authority: PL
Inventors: Józef Michalski
Original assignee: Remix Spółka Akcyjna
Priority date: 2013-11-13
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2017-07-31
Also published as: PL406043A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest piec próżniowy (1) do obróbki cieplnej. Wynalazek ma zastosowanie szczególnie przy hartowaniu wsadu (2), którym są przedmioty metalowe i części konstrukcyjne z różnych gatunków stali i stopów, przy czym możliwe jest jego zastosowanie także przy innych procesach wykorzystujących obróbkę cieplną, takich jak azotowanie, nawęglanie, itp. Piec próżniowy (1) do obróbki cieplnej ma komorę grzejną (6) umieszczoną w obudowie (9) z płaszczem wodnym (13). W cylindrycznej komorze grzejnej (6) jest mocowana podpora (14) wsadu (2) i są zamontowane elementy grzejne (15) rozmieszczone na obwodzie obrysu wsadu (2). W płaszczu (8) komory grzejnej (6) są otwierane dysze (4), gdzie dysze (4) połączone są kanałami dolotowymi (16) z otworem tylnym (11) komory grzejnej (6) kolejno poprzez luk tylny (17) komory grzejnej (6), wymiennik ciepła (7) i wentylator cyrkulacji (10) napędzany silnikiem (18), mieszczące się bezpośrednio za otworem tylnym (11) komory grzejnej (6). Przynajmniej jedna z dysz (4) wyposażona jest, w mocowaną sztywno i rozłącznie, litą lancowatą przelotową nasadkę (20) skierowaną w stronę wnętrza komory grzejnej (6). Nasadka (20) zakończona jest końcówką (21), korzystnie wymienną, w kształcie zbliżonym do bryły przestrzennej, korzystnie foremnej. Końcówka (21) jest pusta w środku, a jej ściany posiadają otwory (22) rozmieszczone sferycznie względem siebie. Nasadka (20) sięga okolic wnętrza wsadu (2) umieszczanego w komorze grzejnej (6), co pozwala na wprowadzenie strumienia gazu (3) bezpośrednio do wnętrza wsadu (2) o nietypowym ukształtowaniu bryły.The subject of the invention is a vacuum furnace (1) for heat treatment. The invention is particularly applicable to the hardening of the charge (2), which are metal objects and structural parts made of various types of steel and alloys, but it is also possible to apply it to other processes using heat treatment, such as nitriding, carburizing, etc. 1) for heat treatment has a heating chamber (6) placed in a housing (9) with a water jacket (13). In the cylindrical heating chamber (6) the support (14) of the charge (2) is mounted and the heating elements (15) are mounted around the perimeter of the charge (2). In the jacket (8) of the heating chamber (6), the nozzles (4) are opened, where the nozzles (4) are connected through the inlet channels (16) with the rear opening (11) of the heating chamber (6) successively through the rear hatch (17) of the heating chamber ( 6), a heat exchanger (7) and a circulation fan (10) driven by a motor (18), located directly behind the rear opening (11) of the heating chamber (6). At least one of the nozzles (4) is equipped with a rigid and detachable solid lance-shaped through-cap (20) directed towards the inside of the heating chamber (6). The cap (20) ends with a tip (21), preferably replaceable, in a shape similar to a spatial solid, preferably regular. The tip (21) is hollow and its walls have openings (22) spherically spaced in relation to each other. The cap (20) reaches the vicinity of the inside of the charge (2) placed in the heating chamber (6), which allows the introduction of the gas stream (3) directly into the charge (2) with an unusual shape of the solid.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest piec próżniowy do obróbki cieplnej. Wynalazek ma zastosowanie szczególnie przy hartowaniu wsadu, którym są przedmioty metalowe i części konstrukcyjne z różnych gatunków stali i stopów, przy czym możliwe jest jego zastosowanie także przy innych procesach wykorzystujących obróbkę cieplną, takich jak azotowanie, nawęglanie, itp.The subject of the invention is a vacuum furnace for heat treatment. The invention is particularly applicable to charge hardening, which are metal objects and structural parts made of various types of steel and alloys, and it is also possible to use it in other processes that use heat treatment, such as nitriding, carburizing, etc.

Znane są różne konstrukcje pieca próżniowego do obróbki cieplnej, w których wsad umieszczony wewnątrz nagrzewany jest konwekcyjnie i później poddawany opływowi strumienia gazu, gdzie dobór gazu ściśle zależy od procesu.Various designs of vacuum furnace for heat treatment are known, in which the charge placed inside is heated by convection and then subjected to a flow of gas where the gas selection is closely dependent on the process.

Z wynalazku PL166232 znany jest na przykład piec próżniowy do obróbki cieplnej. Zbudowany jest z grzejnej komory umieszczonej w cylindrycznej obudowie. W komorze są zamontowane gazowe kolektory rozmieszczone równomiernie na obwodzie obrysu wsadu. Na kolektorach rozmieszczone są symetrycznie dysze. Kolektory połączone są z komorą dmuchawy, która mieści się bezpośrednio za tylną ścianą izolacyjną komory. W miejscu ich połączenia wbudowane są ruchome antykonwekcyjne przesłony, natomiast w drzwiach obudowy wbudowany jest co najmniej jeden wentylator cyrkulacji nagrzewu konwekcyjnego i chłodzenia z wirnikiem mieszczącym się w komorze. Wentylator ułatwia dojście gazu w przestrzeń wsadu i pozwala uzyskać efekt wytwarzania podciśnienia w osi wsadu, a także wspomaga odprowadzanie gazów z komory grzejnej, jednak wymaga silnika dużej mocy. Pomimo tego strumień gazu nie schładza jednakowo wsadu, szczególnie takiego o nierównomiernej bryle.From the invention PL166232, for example, a vacuum furnace for heat treatment is known. It consists of a heating chamber located in a cylindrical housing. Gas collectors are installed in the chamber, evenly distributed around the circumference of the charge. There are symmetrically arranged nozzles on the collectors. The collectors are connected to the blower chamber, which is located directly behind the rear insulating wall of the chamber. In the place of their connection, there are built-in movable anti-convection shutters, while in the enclosure door there is at least one circulation fan for convection heating and cooling with a rotor located in the chamber. The fan facilitates the gas entering the charge space and allows to obtain the effect of creating a negative pressure in the axis of the charge, and also supports the removal of gases from the heating chamber, but requires a high power engine. Nevertheless, the gas stream does not cool the charge uniformly, especially the charge with an uneven lump.

Z wynalazku PL172305 znany jest inny piec próżniowy do obróbki cieplnej. Ma on cylindryczny wkład będący jednocześnie elementem grzejnym i kolektorem gazowym, o średnicy nieco mniejszej od średnicy komory grzejnej, pozwalającej na utworzenie pomiędzy wkładem a izolowaną ścianą obudowy przestrzeni do wtłoczenia weń gazu. Wkład może być podzielony na dowolną ilość segmentów. Taki element pozwala na maksymalne wykorzystanie wnętrza cylindrycznej obudowy pieca, jednak nadal nie zapewnia poprawnego schładzania wkładu o nietypowym kształcie.Another known vacuum furnace for heat treatment is known from the PL172305 invention. It has a cylindrical insert, which is both a heating element and a gas collector, with a diameter slightly smaller than that of the heating chamber, allowing for the creation of a space between the insert and the insulated wall of the housing for forcing gas into it. The cartridge can be divided into any number of segments. Such an element allows the maximum use of the interior of the cylindrical furnace casing, but still does not ensure proper cooling of the insert with an unusual shape.

Wzór użytkowy PL53518 z kolei przedstawia piec umożliwiający intensywne, gazowe chłodzenie obrabianego wsadu. Jako zespół chłodzący ma ciśnieniowy wymiennik ciepła, zawierający poziomy, próżnioszczelny cylindryczny płaszcz zakończony z jednej strony pokrywą z zamocowanym do niej wentylatorem, zaś drugim otwartym końcem połączony ze zbiornikiem komory jarzeniowej, przy czym wewnątrz płaszcza zamocowany jest zespół rurowy składający się z pionowo usytuowanych den sitowych, połączonych rurkami dla gazu chłodzącego, a pomiędzy jednym dnem i pokrywą oraz drugim dnem i cylindrycznym ekranem izolacyjnym, usytuowanym w komorze, znajdują się kierownice gazu chłodzącego. Urządzenie kierujące ujęte jest także w wynalazku PL171610. W obu kierownice pozwalają świadomie poprowadzić strumień gazu w stronę wkładu, jednak strumień nadal nie dociera do wnętrza układu o ile ten posiada wybrania, nawierty, nisze, głębokie przetłoczenia itp.Utility model PL53518, in turn, shows a furnace that enables intensive, gas cooling of the processed charge. As a cooling unit it has a pressure heat exchanger comprising a horizontal, vacuum-tight cylindrical jacket with a cover on one side with a fan attached thereto, and with the other open end connected to the glow chamber reservoir, a tube set consisting of vertically arranged tube sheets inside the jacket. connected by pipes for cooling gas, and between one bottom and the cover and the other bottom and the cylindrical insulating screen situated in the chamber there are guides for the cooling gas. The steering device is also included in the invention PL171610. In both the vanes allow to consciously direct the gas stream towards the insert, but the stream still does not reach the inside of the system, as long as it has recesses, holes, niches, deep ribs, etc.

Stąd najlepszym, jednak bardzo skomplikowanym mechanicznie, rozwiązaniem wydaje się być to ujęte w wynalazku PL156044. Rozwiązanie z dookólnym chłodzeniem wsadu zapewnia równomierność prędkości chłodzenia niezależnie od kształtu i rodzaju obrabianych cieplnie wsadów. Gaz chłodzący dostarczany jest przez dysze kolektora w ten sposób, że schładzana komora z wsadem podzielona jest na dwie części przegrodą przechodzącą przez oś symetrii komory, natomiast każda z tych części podzielona jest na co najmniej dwie strefy, przednią i tylną, przegrodami prostopadłymi do osi symetrii komory, przy czym dla większej ilości przegród pomiędzy wskazanymi strefami znajdują się strefy środkowe, gdzie dowolna strefa jest styczna do płaszcza komory. Gaz może być dozowany do konkretnych stref i jednocześnie lub zamiennie do konkretnych części. Pozwala to na precyzyjne dozowanie zimna w zależności od potrzeby, kształtu i rodzaju schładzanego wsadu. Dopływ gazu sterowany jest układem mikroprocesorowym na podstawie sygnałów z czujników lub termoregulatorów.Hence, the best, but mechanically very complicated, solution seems to be the one included in the invention PL156044. The solution with omni-directional cooling of the charge ensures uniform cooling speed, regardless of the shape and type of heat treated charges. The cooling gas is supplied through the nozzles of the collector in such a way that the cooled chamber with the charge is divided into two parts by a partition passing through the axis of symmetry of the chamber, while each of these parts is divided into at least two zones, front and rear, by partitions perpendicular to the axis of symmetry chambers, and for a greater number of partitions between the indicated zones there are middle zones, where any zone is tangent to the chamber mantle. Gas can be dosed to specific zones and simultaneously or alternatively to specific parts. This allows for precise dosing of cold depending on the need, shape and type of charge being cooled. The gas supply is controlled by a microprocessor based on signals from sensors or thermoregulators.

Gaz w przedstawionych, znanych rozwiązaniach wtłaczany jest dyszami lub szczelinami umieszczonymi w elementach znajdujących się w bezpośredniej bliskości płaszcza wewnętrznego pieca, od wewnętrznej jego strony, bądź to bezpośrednio umieszczonymi w płaszczu. Może być także kierowany w innym niż prostopadły do płaszcza kierunku. Jednak każdorazowo gaz kierowany jest od strony zewnętrznej względem środka komory do wnętrza komory, najczęściej także wzdłuż komory. Rozwiązania konstrukcyjne to umożliwiające nie należą do korzystnych dla obrabianego cieplnie wsadu.In the presented, known solutions, the gas is forced through nozzles or slots placed in elements located in the immediate vicinity of the inner shell of the furnace, from its inner side, or directly placed in the shell. It can also be directed in a direction other than perpendicular to the mantle. However, in each case the gas is directed from the outside of the inside of the chamber to the inside of the chamber, most often also along the length of the chamber. Design solutions for this are not beneficial for the heat-treated charge.

Odstępstwem od tej reguły jest rozwiązanie ujęte w wynalazku JP3875322. Rozwiązanie to wskazuje możliwość cieplnej obróbki materiału mocowanego w cylindrycznej komorze na wielu poziomach. Piec jest wyposażony w grzejnik na zewnętrznej stronie obwodowej komory, a materiał przeznaczony do obróbki jest zamontowany na wielu poziomach na podstawie nośnej. Piec posiada takżeA deviation from this rule is the solution included in the invention JP3875322. This solution indicates the possibility of thermal treatment of the material fixed in the cylindrical chamber on many levels. The furnace is equipped with a heater on the outer peripheral side of the chamber and the material to be processed is mounted on a plurality of levels on a support base. The stove also has

PL 226 441 B1 podgrzewacz o podwójnym cylindrze, wewnętrznym i zewnętrznym, które są połączone szeregowo tak, że przechodzą przez środek materiału przeznaczonego do obróbki. Podgrzewacz jest używany także jako rura wlotowa i wylotowa strumienia gazu. Otwory wylotowe strumienia gazu znajdują się na wielu poziomach w zewnętrznym cylindrze w odstępach równych kątowi 90° na każdym poziomie. Gaz wdmuchiwany w górnym końcu wewnętrznego cylindra jest dostarczany promieniowo do otworów wylotowych zewnętrznego cylindra i wtłaczany jest do komory, skąd po jej otwarciu uchodzi. Gaz wtłaczany jest do komory w regularnych odstępach w linii osi komory, przy czym kierowany jest od osi komory do jej płaszcza na całej długości komory.A heater with double inner and outer cylinders that are connected in series to pass through the center of the material to be processed. The preheater is also used as an inlet and outlet pipe for a gas stream. The gas flow exit holes are located at multiple levels in the outer cylinder at 90 ° intervals on each level. The gas blown at the upper end of the inner cylinder is supplied radially to the outlet openings of the outer cylinder and is forced into the chamber from where it exits when opened. Gas is forced into the chamber at regular intervals along the axis of the chamber, and is directed from the axis of the chamber to its jacket along the entire length of the chamber.

Wcześniejsze rozwiązania, za wyjątkiem ujawnienia dozującego gaz z podziałem na strefy i jednocześnie lub zamiennie strony, nie zapewniają dużej jednorodności chłodzenia wsadu. Szczególnie ma to znaczenie dla wsadów o nietypowym, niesymetrycznym kształcie, a także dla wsadów o zróżnicowanej grubości ścian lub o nierównomiernych przekrojach.The prior art solutions, except for disclosing the dosing gas by zones and simultaneous or alternately sides, do not ensure a high uniformity of the cooling of the charge. This is especially important for loads with an unusual, asymmetrical shape, as well as for loads with different wall thicknesses or uneven cross-sections.

Niestety, nawet rozwiązanie dzielące przestrzeń wewnątrz komory ma liczne niedogodności. Jest skomplikowane technicznie, wymaga szeregu kierownic przepływu i skomplikowanego sterowania. Z kolei rozwiązanie jedynie z nadmuchem odśrodkowym powiela wady innych rozwiązań z nadmuchem ku środkowi komory, przy czym dodatkowo z trwale mocowanym podgrzewaczem umieszczonym w osi pieca nie nadaje się do obróbki wsadu o znacznych gabarytach, nawet przy dużej nieregularności tego wsadu.Unfortunately, even the space dividing solution inside the chamber has numerous disadvantages. It is technically complex, requiring a series of flow directors and sophisticated controls. On the other hand, the solution with centrifugal blowing only duplicates the disadvantages of other solutions with blowing towards the center of the chamber, while additionally with a permanently mounted heater located in the axis of the furnace, it is not suitable for processing a charge of large dimensions, even with large irregularities of this charge.

Celem rozwiązania według wynalazku jest uzyskanie konstrukcji zapewniającej możliwość równomiernego schłodzenia całej struktury wsadu, szczególnie tego o nierównomiernej, niesymetrycznej strukturze przestrzennej, o licznych wnękach, wycięciach lub przepustach. Celem jest także uzyskanie tego bez generowania miejsc przechłodzonych w strukturze wsadu, przy jednoczesnym wykorzystaniu możliwie najprostszej i nieskomplikowanej konstrukcji.The object of the solution according to the invention is to obtain a structure ensuring the possibility of uniform cooling of the entire structure of the charge, especially the one with an uneven, asymmetrical spatial structure, with numerous recesses, cutouts or passages. The aim is also to achieve this without generating supercooled spots in the charge structure, while using the simplest and uncomplicated design possible.

Piec próżniowy do obróbki cieplnej według wynalazku zawiera komorę grzejną umieszczoną w obudowie z płaszczem wodnym. W komorze grzejnej znajduje się podpora wsadu oraz elementy grzejne rozmieszczone na obwodzie obrysu wsadu. W płaszczu komory umieszczone są otwierane dysze, przy czym dysze połączone są kanałami dolotowymi z otworem tylnym komory grzejnej kolejno poprzez luk tylny komory grzejnej, wymiennik ciepła i wentylator cyrkulacji z silnikiem, mieszczące się bezpośrednio za otworem tylnym komory grzejnej. Od strony przedniej komora grzejna wyposażona jest w drzwi stanowiące po zamknięciu ciągłość jej płaszcza. Wynalazek charakteryzuje się tym, że przynajmniej jedna z dysz wyposażona jest w mocowaną sztywno i rozłącznie, oraz skierowaną w stronę wnętrza komory grzejnej, litą przelotową nasadkę w formie lancy. Nasadka zakończona jest wymienną końcówką, w kształcie bryły foremnej lub obrotowej. Końcówka jest pusta w środku, a jej ściany posiadają otwory rozmieszczone przestrzennie względem siebie. Przekrój poprzeczny luku tylnego komory grzejnej odpowiada przekrojowi poprzecznemu wymiennika ciepła, a ten odpowiada powierzchni czołowej wentylatora cyrkulacji. Nasadka sięga okolic wnętrza wsadu umieszczanego w komorze grzejnej, co pozwala na wprowadzenie strumienia gazu bezpośrednio do wnętrza wsadu.The vacuum heat treatment furnace according to the invention comprises a heating chamber housed in a water-jacketed housing. In the heating chamber there is a charge support and heating elements located on the circumference of the charge outline. Openable nozzles are located in the chamber jacket, with the nozzles connected by inlet ducts to the rear opening of the heating chamber, successively through the rear hatch of the heating chamber, heat exchanger and circulation fan with the motor, located directly behind the rear opening of the heating chamber. On the front side, the heating chamber is equipped with a door which, when closed, forms the continuity of its mantle. The invention is characterized in that at least one of the nozzles is equipped with a rigidly and detachably attached, and directed towards the interior of the heating chamber, a solid through cap in the form of a lance. The cap is finished with a replaceable tip, in the shape of a regular or rotating body. The end piece is hollow and its walls have holes spaced apart in relation to each other. The cross-section of the rear hatch of the heating chamber corresponds to that of the heat exchanger, which corresponds to the face of the circulation fan. The cap reaches around the inside of the charge placed in the heating chamber, which allows the gas stream to be introduced directly into the interior of the charge.

Dowolna dysza i jednocześnie lub zamiennie końcówka osadzona na nasadce może być wyposażona w rozpraszacz strumienia gazu, a wtedy rozpraszacz może mieć formę przesłony ustawionej w linii dyszy albo otworu końcówki. Rozpraszacz może mieć formę perlatora osadzonego na ujściu dyszy albo otworu, przy czym perlator może mieć wtedy przynajmniej jeden dzielnik strumienia gazu i ustawiony jest pod kątem do osi dyszy albo do osi otworu. Ujście dyszy albo nasadki może być zakończone spiralnie. Ujście dyszy albo nasadki może być w przekroju poprzecznym szersze niż przekrój poprzeczny odpowiednio dyszy albo nasadki. Końcówka nasadki może mieć kształt kuli, sześcianu lub czworościanu foremnego. Końcówka może mieć co najmniej cztery otwory. Dysza i jednocześnie lub zamiennie nasadka dyszy mogą być usytuowane względem osi komory grzejnej z przesunięciem albo pod kątem większym niż 0° a mniejszym niż 90°. Nasadka i jednocześnie lub zamiennie dysza mogą być łukowate. Rozłączne mocowanie nasadki na dyszy może być typu gwintowego, śrubowego albo zatrzaskowego, a dysze otwierane mogą być siłownikami, najlepiej wtedy niezależnie.Any nozzle and simultaneously or alternatively the tip mounted on the cap may be equipped with a gas stream diffuser, and then the diffuser may take the form of a shutter aligned with the nozzle or a tip opening. The diffuser may be in the form of an aerator mounted at the mouth of the nozzle or an opening, the aerator then having at least one gas flow divider and oriented at an angle to the axis of the nozzle or to the axis of the opening. The mouth of the nozzle or cap may terminate in a spiral. The mouth of the nozzle or cap may be wider in cross-section than that of the nozzle or cap, respectively. The tip of the cap can be shaped like a sphere, a cube, or a regular tetrahedron. The tip may have at least four holes. The nozzle and simultaneously or alternatively the nozzle cap may be positioned with respect to the axis of the heating chamber with an offset or at an angle greater than 0 ° and less than 90 °. The cap and simultaneously or alternatively the nozzle may be arcuate. The detachable attachment of the cap to the nozzle may be of the threaded, screw or snap type, and the nozzles to be opened may be actuators, preferably then independently.

Wskazane opcjonalne elementy pozwalają dostarczyć strumień gazu w najbliższe otoczenie wsadu tak, aby nie ulegał on nadmiernemu punktowemu przechłodzeniu lub nasyceniu w przypadku procesu odmiennego od hartowania. Opcjonalnie, ujście dyszy albo nasadki zakończone spiralnie może powodować zawirowanie strumienia gazu. Opcjonalnie, ujście dyszy albo nasadki w przekroju poprzecznym szersze niż przekrój poprzeczny, odpowiednio, dyszy albo nasadki skutkować może spowolnieniem wypływu strumienia gazu bez szkody dla jego przepływu objętościowego lub nawet może zwiększyć ten strumień. Opcjonalnie, końcówka nasadki w kształcie kuli, sześcianu łub czworo4The indicated optional elements allow the gas stream to be delivered to the immediate vicinity of the charge so that it does not undergo excessive point subcooling or saturation in the case of a process other than quenching. Optionally, the exit of the nozzle or cap at the end of the spiral may cause the gas stream to swirl. Optionally, the orifice of the nozzle or cap is wider in cross-section than that of the nozzle or cap, respectively, may result in slowing the outflow of the gas flow without detriment to its volumetric flow or even increase the flow. Optional ball, cube or quadruple end cap

PL 226 441 B1 ścianu foremnego w najlepszy sposób zapewnia promieniste rozchodzenie się strumienia gazu bezpośrednio w centrum komory grzejnej, w otoczeniu i bliskości wnętrza wsadu o nietypowym kształcie. Opcjonalnie, dysza i jednocześnie lub zamiennie nasadka dyszy usytuowane względem osi komory grzejnej z przesunięciem albo pod kątem większym niż 0° a mniejszym niż 90° pozwala połączyć wszelkie pozytywne funkcje, na których oprzeć można korzystne działanie opływającego strumienia gazu. Ten sam efekt uzyskać można, gdy nasadka i jednocześnie lub zamiennie dysza są korzystnie łukowate.The design of the regular wall is best provided for the radial propagation of the gas stream directly in the center of the heating chamber, in the vicinity of and close to the interior of the charge of unusual shape. Optionally, the nozzle and simultaneously or alternatively the nozzle cap positioned with respect to the axis of the heating chamber with an offset or at an angle greater than 0 ° and less than 90 ° combine all the positive functions on which the beneficial effect of the flowing gas stream can be based. The same effect can be obtained when the cap and simultaneously or alternatively the nozzle are preferably arcuate.

Przykładowe rozwiązanie ukazane jest na rysunku, który przedstawia pionowy płaszczyznowy przekrój pieca próżniowego w widoku schematycznym.An exemplary solution is shown in the drawing, which shows a vertical plane cross-section of a vacuum furnace in a schematic view.

Przykładowy piec próżniowy 1 do obróbki cieplnej zawiera komorę grzejną 6 umieszczoną w obudowie 9 z płaszczem wodnym 13. W cylindrycznej komorze grzejnej 6 znajduje się podpora 14 wsadu 2 oraz elementy grzejne 15 rozmieszczone na obwodzie obrysu wsadu 2. W płaszczu 8 komory grzejnej 6 umieszczone są otwierane dysze 4, przy czym dysze 4 połączone są kanałami dolotowymi 16 z otworem tylnym 11 komory grzejnej 6 kolejno poprzez luk tylny 17 komory grzejnej 6, wymiennik ciepła 7 i wentylator cyrkulacji 10 z silnikiem 18, mieszczące się bezpośrednio za otworem tylnym 11 komory grzejnej 6. Od strony przedniej komora grzejna 6 wyposażona jest w drzwi 19 stanowiące po zamknięciu ciągłość jej płaszcza 8. Dwie z dysz 4 wyposażone są w mocowaną sztywno i rozłącznie litą przelotową nasadkę 20 w formie lancy, skierowaną w stronę wnętrza komory grzejnej 6. Nasadka 20 zakończona jest końcówką 21 niewymienną w kształcie sześcianu. Końcówka 21 jest pusta w środku, a jej ściany posiadają otwory 22 rozmieszczone przestrzennie względem siebie. Nasadka 20 sięga okolic wnętrza wsadu umieszczanego w komorze grzejnej 6, co pozwala na wprowadzenie strumienia gazu bezpośrednio do wnętrza wsadu 2. Przekrój poprzeczny luku tylnego 17 komory grzejnej 6 odpowiada przekrojowi poprzecznemu wymiennika ciepła 7 oraz powierzchni czołowej wentylatora cyrkulacji 10.An exemplary vacuum furnace 1 for heat treatment includes a heating chamber 6 placed in a housing 9 with a water jacket 13. In the cylindrical heating chamber 6 there is a support 14 of the charge 2 and heating elements 15 distributed around the outline of the charge 2. In the jacket 8, the heating chamber 6 is placed. openable nozzles 4, with nozzles 4 connected by inlet channels 16 to the rear opening 11 of the heating chamber 6, successively through the rear hatch 17 of the heating chamber 6, heat exchanger 7 and circulation fan 10 with the motor 18, located directly behind the rear opening 11 of the heating chamber 6 On the front side, the heating chamber 6 is equipped with a door 19 which, when closed, forms the continuity of its shell 8. Two of the nozzles 4 are equipped with a rigidly and detachably mounted solid through cap 20 in the form of a lance, directed towards the inside of the heating chamber 6. Cap 20 finished. it is a non-cube-shaped terminal 21. The end piece 21 is hollow and its walls have openings 22 spaced apart from each other. The cap 20 reaches around the interior of the charge placed in the heating chamber 6, which allows the gas stream to be introduced directly into the interior of the charge 2. The cross section of the rear hatch 17 of the heating chamber 6 corresponds to the cross section of the heat exchanger 7 and the face of the circulation fan 10.

Końcówka 21 osadzona na nasadce 20 jest wyposażona w rozpraszacz 23 strumienia gazu 3, a rozpraszacz 23 ma formę przesłony ustawionej w linii otworu 22 końcówki 21. Ujście dyszy 4 z nasadką 20 jest zakończone wewnątrz spiralnie, co powoduje zawirowanie strumienia gazu 3. Ujście dysz 4 na drzwiach 19 jest w przekroju poprzecznym szersze niż przekrój poprzeczny dyszy 4. Nasadka 20 dyszy 4 jest umieszczona względem osi komory grzejnej 6 pod kątem i jednocześnie jest łukowata. Końcówka 21 ma sześć otworów rozmieszczonych po jednym w różnych jej ścianach. Rozłączne mocowanie nasadki 20 na dyszy 4 jest typu gwintowego, a dysze 4 otwierane są siłownikami, niezależnie jedna od drugiej.The tip 21 mounted on the cap 20 is equipped with a diffuser 23 of the gas stream 3, and the diffuser 23 has the form of a diaphragm aligned with the opening 22 of the tip 21. The mouth of the nozzle 4 with the cap 20 ends in a spiral, which causes the gas stream to swirl 3. The mouth of the nozzles 4 on the door 19, it is wider in cross-section than that of the nozzle 4. The nozzle cap 20 of the nozzle 4 is arranged at an angle with respect to the axis of the heating chamber 6 and at the same time is arcuate. The tip 21 has six holes arranged one in each of its different faces. The detachable attachment of the cap 20 to the nozzle 4 is of the threaded type, and the nozzles 4 are actuated independently of one another.

Wynalazek działa następująco. Obrabiany wsad 2 umieszczony jest wewnątrz komory grzejnej 6 na podporach 14 wsadu 2. Na dwie dysze 4 nakręcane są nasadki 20 tak, aby sześcienne końcówki 21 znajdowały się wewnątrz nieregularności wsadu 2 po dwóch jego stronach. Cykl rozpoczyna się w chwili odessania atmosfery z komory grzejnej 6 i osiągnięcia odpowiedniego poziomu ciśnienia w okolicy 0,09 mbar. W tym momencie uruchomione zostają elementy grzejne 15 wewnątrz płaszcza 8 komory grzejnej 6. Temperatura płaszcza wodnego 13 utrzymywana jest na poziomie pomiędzy 50°C a 100°C. Po wygrzaniu wsadu 2 w żądanej temperaturze (do 1300°C) rozpoczyna się proces hartowania. Uruchomiony zostaje wymiennik ciepła 7 za lukiem 17 komory grzejnej 6, dopuszczany jest gaz 3 - azot, oraz zostaje uruchomiony silnik 18 wewnętrznego wentylatora cyrkulacji 10. Rozpoczyna się proces cyrkulacji azotu poprzez dysze 4, kanały dolotowe 16 i wymiennik ciepła 7. Wsad 2 jest schładzany z optymalną prędkością. Maksymalne ciśnienie gazu 3 w tym momencie wynosi 10 bar abs. Po procesie hartowania otwierane są drzwi 19, wykręcane są nasadki 20 z końcówkami 21, a wsad 2 jest wyjmowany. Inną możliwością jest osadzenie nasadek 20 z końcówkami 21 na stałe, przed manipulowaniem wsadem 2, na dyszach 4 tak, by nie kolidowały podczas manipulowania wsadem 2, natomiast ich zmiana związana jest jedynie ze zmianą typu wsadu 2.The invention works as follows. The processed charge 2 is placed inside the heating chamber 6 on the supports 14 of the charge 2. The caps 20 are screwed onto the two nozzles 4 so that the cubic tips 21 are inside the irregularities of the charge 2 on its two sides. The cycle begins as soon as the atmosphere is sucked from the heating chamber 6 and the appropriate pressure level around 0.09 mbar is reached. At this point, the heating elements 15 inside the jacket 8 of the heating chamber 6 are activated. The temperature of the water jacket 13 is kept between 50 ° C and 100 ° C. After heating the charge 2 at the desired temperature (up to 1300 ° C), the hardening process begins. The heat exchanger 7 is started behind the hatch 17 of the heating chamber 6, gas 3 - nitrogen is admitted, and the engine 18 of the internal circulation fan 10 is started. The process of nitrogen circulation begins through nozzles 4, inlet channels 16 and heat exchanger 7. The charge 2 is cooled down with optimal speed. The maximum gas pressure 3 at this point is 10 bar abs. After the tempering process, the door 19 is opened, the caps 20 with the tips 21 are unscrewed, and the charge 2 is taken out. Another possibility is to place the caps 20 with the tips 21 permanently, before handling the charge 2, on the nozzles 4 so that they do not interfere with the handling of the charge 2, while their change is related only to the change of the type of charge 2.

Claims

Patent claims

1. Vacuum furnace for heat treatment, containing a heating chamber placed in a water jacket housing, in which the charge support and heating elements are located around the circumference of the charge outline, and the chamber jacket is equipped with openable nozzles, the nozzles connected by channels inlet ports with the rear heating chamber opening successively through the rear heating chamber hatch, the heat exchanger and the fan

Of the circulation with the motor, located directly behind the rear opening of the heating chamber, while on the front side the heating chamber is equipped with a door which, when closed, forms the continuity of its shell, characterized in that at least one of the nozzles (4) is equipped with a rigidly mounted and detachably and towards the inside of the heating chamber (6), a solid through cap (20) in the form of a lance, ending with a replaceable tip (21) in the shape of a regular or rotating body, the tip (21) being hollow and its the walls have openings (22) spaced apart from each other, while the cross-section of the rear hatch (17) of the heating chamber (6) corresponds to the cross-section of the heat exchanger (7) and corresponds to the face of the circulation fan (10).

2. Vacuum heat treatment furnace according to claim 1, The method of claim 1, characterized in that any nozzle (4) and / or tip (21) fitted to the cap (20) is provided with a gas flow diffuser (23) (3).

3. Vacuum heat treatment furnace according to claim 1, A device according to claim 2, characterized in that the diffuser (23) has the form of a shutter aligned with the nozzle (4) or the opening (22) of the tip (21).

4. Vacuum heat treatment furnace according to claim 1, 2 or claim A device according to claim 3, characterized in that the diffuser (23) has the form of an aerator mounted on the mouth of the nozzle (4) or an opening (22), the aerator having at least one gas flow divider (3) and positioned at an angle to the axis of the nozzle (4) or hole axis (22).

5. Vacuum heat treatment furnace according to any one of the preceding claims. A process as claimed in any one of claims 1 to 4, characterized in that the mouth of the nozzle (4) or cap (20) terminates in a spiral.

6. Vacuum heat treatment furnace according to any one of the preceding claims. A process according to any of the claims 1-5, characterized in that the mouth of the nozzle (4) or the cap (20) is wider in cross-section than that of the nozzle (4) or cap (20), respectively.

7. Vacuum heat treatment furnace as in any one of claims 1-7. A method according to any of the claims 1-4, characterized in that the tip (21) has the shape of a sphere, a cube or a regular tetrahedron.

8. Vacuum heat treatment furnace according to any one of the preceding claims. The tip (21) is provided with at least four holes (22).

9. Vacuum heat treatment furnace according to any one of the preceding claims. A method according to any of the claims 1-6, characterized in that the nozzle (4) and / or the nozzle cap (20) (4) are positioned with respect to the axis of the heating chamber (6) with an offset or an angle greater than 0 ° and less than 90 °.

10. Vacuum heat treatment furnace according to any one of the preceding claims. A method as claimed in any one of 1-6, 9, characterized in that the cap (20) and / or the nozzle (4) are arcuate.

11. Vacuum heat treatment furnace as in claim 11; The method of claim 1, characterized in that the detachable attachment of the cap (20) to the nozzle (4) is of the threaded, screw or snap type.