專利名稱：降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對工件進(jìn)行熱處理的高溫?zé)崽幚頎t，尤其是降低工 件表層碳含量的脫碳熱處理爐。
背景技術(shù)：
對工件進(jìn)行熱處理時，由于溫度較高(鋼件的熱處理溫度通常達(dá)到
700~900°C，鋁合金件溫度稍低)，通常都要采取措施防止工件表面被氧化和 脫碳，以防降低工件的理化性能。但是，在某些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，比如軍事領(lǐng) 域、精密儀器制造領(lǐng)域等，對鋼件的性能提出特別的要求，要求其表面加工 性能優(yōu)良、韌性好等，就需要對鋼件(主要是低碳鋼)進(jìn)行脫碳處理，降低 其表面硬度，使工件表面具有良好的加工性能、優(yōu)良的延展性和韌性等，以 符合工藝要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，更多的是如何防止工件在熱處理過程中表面被 氧化和脫碳，而很少有關(guān)于對工件表層進(jìn)行脫碳處理的報(bào)道，有關(guān)對工件表 層進(jìn)行脫碳處理的熱處理爐沒有見到。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)中基本上沒有對工件表層進(jìn)行脫碳處理的脫碳 熱處理爐的不足，提供一種在熱處理過程中能防止工件表層無氧化、能降低 工件表層碳含量的脫碳熱處理爐。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，包括爐體和控制裝置；其特征在于爐體內(nèi)有爐襯，爐襯內(nèi)是爐膛；在爐膛內(nèi)設(shè)置 有加熱器，加熱器在控制裝置控制下產(chǎn)生熱量；在爐膛內(nèi)設(shè)置耐熱鋼制作的 爐罐，爐罐內(nèi)設(shè)置有耐熱鋼制作的裝料筐；在爐罐上設(shè)置有爐蓋，爐蓋能封 閉爐膛的開口；保護(hù)氣體輸送管道向爐罐、裝料筐內(nèi)通入保護(hù)氣體，保護(hù)氣 體包括防止零件被氧化的氣體和能與零件表層的碳反應(yīng)的氣體。 進(jìn)一步的特征在于在爐蓋上或在爐膛內(nèi)設(shè)置有通風(fēng)機(jī)。 所述的保護(hù)氣體是N2、 H2和C02三種，分別通入爐罐內(nèi)。 本實(shí)用新型的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，具有如下特點(diǎn)-
1、 能對碳鋼零件在保護(hù)氣氛下進(jìn)行脫碳處理，降低碳鋼零件表層的碳含 量，降低其表面硬度，使工件具有良好的加工性能、優(yōu)良的延展性和韌性。
2、 使用方便，操作容易。


圖1是本實(shí)用新型熱處理爐結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1的A—A向半剖視圖； 圖3是加熱器(件5)結(jié)構(gòu)圖； 圖4是裝料框(件7)結(jié)構(gòu)圖。
圖中，l一爐體，2—控制裝置，3—爐襯，4一爐膛，5—加熱器，6—爐 罐，7—裝料框，8—框墊，9一爐蓋，IO—通風(fēng)機(jī)，ll一爐蓋移動裝置，12—
保護(hù)氣體輸送管道，14一地坑，15—通氣孔；
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明
如圖2、 2、 3中，本實(shí)用新型的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐， 包括爐體1和控制裝置2，爐體1的外殼用型鋼及鋼板焊接而成，為常見的園 柱形、矩形等，殼內(nèi)采用節(jié)能超輕質(zhì)耐火磚、耐火纖維及保溫材料砌筑成爐
襯3，爐襯3是節(jié)能復(fù)合爐襯，爐襯3內(nèi)是中空的爐膛4，爐膛4通常是圓形 (根據(jù)需要也可制作為橢圓型、矩形等)。在爐體1內(nèi)設(shè)置加熱器5，圖中所 示在爐膛4內(nèi)設(shè)置加熱器5，加熱器5在控制裝置2控制下產(chǎn)生熱量，加熱爐 膛4，將爐膛4以及待處理零件的溫度升高到工藝要求的溫度；加熱器5可以 用電加熱、可燃?xì)怏w加熱、煤加熱等加熱方式，附圖中的加熱器5是電阻絲， 通電后產(chǎn)生熱量，具體采用高電阻電熱合金絲(0Cr21A16Nb)繞制成螺旋狀 安放在爐膛周圍(見圖3)。控制裝置2采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不作詳述。
在爐膛4內(nèi)設(shè)置爐罐6，爐罐6的材料是耐熱鋼(Cr25Ni20Si2材質(zhì))， 能在工藝要求的溫度下保護(hù)合適的強(qiáng)度和剛度。爐罐6內(nèi)設(shè)置有耐熱鋼制作 的裝料筐7，具體制作時裝料筐7與爐罐6同材質(zhì)，待處理的零件經(jīng)人工清洗 后，放在裝料筐7內(nèi)裝入爐罐進(jìn)行熱處理。為了穩(wěn)固安裝的需要，可在裝料 筐7下面設(shè)置一個框墊8，方便裝料筐7的吊運(yùn)和穩(wěn)固，根據(jù)需要可將多個裝 料筐7上下重疊放置。在爐罐6上設(shè)置有爐蓋9，并由手輪壓緊裝置壓緊在爐 罐6上。爐蓋9同時也能封閉爐膛4的開口，防止?fàn)t膛4的熱量通過開口散 發(fā)到爐外、防止?fàn)t外的氣體進(jìn)入爐膛4內(nèi)。為使被處理工件均勻地加熱，在 爐蓋9上設(shè)置有通風(fēng)機(jī)10，或在爐膛4內(nèi)設(shè)置通風(fēng)機(jī)10，啟動通風(fēng)機(jī)10用 來攪拌爐罐內(nèi)氣體，使其強(qiáng)制循環(huán)達(dá)到溫度均勻的目的，保證熱處理的溫度 均勻性。由于爐蓋9溫度高，而且人工搬轉(zhuǎn)很不方便，可以設(shè)置一套爐蓋移動裝置11與爐蓋9連接，以移動、搬轉(zhuǎn)爐蓋9;具體的爐蓋移動裝置ll由蝸 輪蝸桿機(jī)構(gòu)組成，控制爐蓋9的升降；而且可在爐蓋移動裝置11的升降軸上 裝有限位開關(guān)，以控制升降機(jī)構(gòu)的行程，防止絲桿脫出蝸輪蝸桿減速器發(fā)生 意外。通風(fēng)機(jī)IO、爐蓋移動裝置11與控制裝置2連接，其啟動、關(guān)閉等受控
制裝置2的控制，在此不作詳述。
為了防止待處理的零件在高溫下被氧化，以及達(dá)到脫碳的目的，設(shè)置一 套保護(hù)氣體輸送管道12穿過爐膛4進(jìn)入爐罐6內(nèi)，向爐罐6、裝料筐7內(nèi)通 入保護(hù)氣體，包圍在待處理的零件的四周。保護(hù)氣體至少包括防止零件被氧
化的氣體和能與零件表層的碳反應(yīng)的氣體，如N2和C02兩種，或N2、H2、C02
三種等，按照工藝要求分別通入爐罐6內(nèi)；如通入前述三種氣體，通常需要 設(shè)置三根管道，分別輸送前述三種不同的保護(hù)氣體。N2 (或其他的惰性氣體) 主要起到保護(hù)的作用，將爐膛4和爐罐6內(nèi)的空氣驅(qū)敢出去，防止空氣中的 氧氣與高溫的零件接觸而被氧化，C02能起到脫碳作用，在高溫下與零件表 面的碳原子發(fā)生反應(yīng)，使零件表面的碳原子從零件表面脫離，起到脫碳作用。 H2主要是防止在脫碳過程中工件表面不被氧化，保護(hù)氣體輸送管道12的通斷 控制、分別應(yīng)通入的時間點(diǎn)和數(shù)量等，可以參照現(xiàn)有技術(shù)，由具體的工藝參 數(shù)決定和控制，在此不作詳述。
為了便于生產(chǎn)車間的布置，可在生產(chǎn)車間的合適位置設(shè)置一個或多個地 坑14，將爐體1設(shè)置在該地坑14內(nèi)，再將爐罐6 (連同裝料框7、零件和爐
蓋9)等裝入爐體1內(nèi)，進(jìn)行熱處理。
圖4的裝料框7，由耐熱鋼制作，在其側(cè)面上設(shè)置有一個以上的多個通氣 孔15，圖中的通氣孔15密密設(shè)置在裝料框7側(cè)面上，保證N2、 H2、 C02三種保護(hù)氣體能完全包圍在待處理零件的四周，起到脫碳、防氧化的作用。
上述的熱處理爐，能夠?qū)崿F(xiàn)脫碳、防氧化的作用，作為一套完整的熱處 理設(shè)備，通常應(yīng)該設(shè)置冷卻工位，將達(dá)到加熱、保溫工藝要求后的爐罐6 (連 同裝料框7、零件和爐蓋9)移動到冷卻工位進(jìn)行冷卻。在冷卻過程中，爐蓋
9應(yīng)一直緊密蓋在爐罐6上，同樣要向爐罐6內(nèi)通入防氧化的保護(hù)氣體，至少 要通入N2和H2兩種，防止工件被氧化。為了加快冷卻降溫效果，可在冷卻 工位設(shè)置抽風(fēng)冷卻裝置與爐罐6連接，將爐罐6內(nèi)的熱氣體抽出。根據(jù)需要， 準(zhǔn)備兩個或兩個以上的爐罐6， 一個處于加熱、保溫階段，另一個處于冷卻階 段，相互交替使用，能有效提高本實(shí)用新型熱處理設(shè)備的處理能力。為了防 止高溫對相關(guān)部件的損害，可在爐體l內(nèi)或其表面上設(shè)置相應(yīng)的冷卻水管道 系統(tǒng)，對相關(guān)部件進(jìn)行冷卻降溫。上述的抽風(fēng)冷卻裝置、冷卻水管道系統(tǒng)等 都可以采用現(xiàn)有技術(shù)，在此不作進(jìn)一步的說明。
權(quán)利要求1、降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，包括爐體(1)和控制裝置(2)；其特征在于爐體1內(nèi)有爐襯(3)，爐襯(3)內(nèi)是爐膛(4)；在爐體(1)內(nèi)設(shè)置有加熱器(5)，加熱器(5)在控制裝置(2)控制下產(chǎn)生熱量；在爐膛(4)內(nèi)設(shè)置耐熱鋼制作的爐罐(6)，爐罐(6)內(nèi)設(shè)置有耐熱鋼制作的裝料筐(7)；在爐罐(6)上設(shè)置有爐蓋(9)，爐蓋(9)能封閉爐膛(4)的開口；保護(hù)氣體輸送管道(12)向爐罐(6)、裝料筐(7)內(nèi)通入保護(hù)氣體，保護(hù)氣體包括防止零件被氧化的氣體和能與零件表層的碳反應(yīng)的氣體。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，其特征 在于在爐蓋(9)上或在爐膛(4)內(nèi)設(shè)置有通風(fēng)機(jī)(10)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，其 特征在于所述的保護(hù)氣體是N2和C02兩種，分別通入爐罐(6)內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，其 特征在于所述的保護(hù)氣體是N2、 Eb、 C02三種，分別通入爐罐(6)內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，其特征 在于在裝料框7的側(cè)面上設(shè)置有一個以上的通氣孔(15)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，其特征 在于在裝料框7的側(cè)面上設(shè)置有一個以上的通氣孔(15)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，其 特征在于設(shè)置爐蓋移動裝置(11)與爐蓋(9)連接，以移動爐蓋(9)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了降低工件表層碳含量的脫碳熱處理爐，包括爐體和控制裝置；其特征在于爐體內(nèi)有爐襯，爐襯內(nèi)是爐膛；在爐膛內(nèi)設(shè)置有產(chǎn)生熱量的加熱器，在爐膛內(nèi)設(shè)置耐熱鋼制作的爐罐，爐罐內(nèi)設(shè)置有耐熱鋼制作的裝料筐；在爐罐上設(shè)置有爐蓋，爐蓋能封閉爐膛的開口；保護(hù)氣體輸送管道向爐罐、裝料筐內(nèi)通入保護(hù)氣體，保護(hù)氣體包括防止零件被氧化的氣體和能與零件表層的碳反應(yīng)的氣體。本實(shí)用新型的脫碳熱處理爐，能對碳鋼零件在保護(hù)氣氛下進(jìn)行脫碳處理，降低碳鋼零件表層的碳含量，降低其表面硬度，使工件具有良好的加工性能、優(yōu)良的延展性和韌性；使用方便，操作容易。
文檔編號C21D9/00GK201325984SQ20082023854
公開日2009年10月14日 申請日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者成華興 申請人:重慶飛達(dá)電爐有限公司