專(zhuān)利名稱：一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝。
背景技術(shù)：
為了大批量生產(chǎn)齒輪等的化學(xué)熱處理，熱處理加工企業(yè)一般都采用貫通式連續(xù)作業(yè)氣體滲碳爐生產(chǎn)。工件裝在料盤(pán)上，料盤(pán)由進(jìn)料端依次排列至出料端，每隔一定時(shí)間例如 30分、45分或60分，由推桿機(jī)構(gòu)將料盤(pán)向前推進(jìn)一步。工件在爐中進(jìn)行滲碳，按料盤(pán)數(shù)及滲層深度與滲碳速度來(lái)決定推料周期的時(shí)間。按步進(jìn)式推料方式至出料端。出爐后即可進(jìn)行淬火。需要壓淬時(shí)則由機(jī)械手自料盤(pán)上取出，傳統(tǒng)采用的連續(xù)式滲碳流水生產(chǎn)線示意方框圖如圖1所示。生產(chǎn)線由預(yù)氧化爐、連續(xù)式氣體滲碳爐、淬火油槽、機(jī)械手、淬火壓床等組成。料盤(pán)上的工件流動(dòng)靠推拉料機(jī)械設(shè)備及電氣控制設(shè)備自動(dòng)或手動(dòng)運(yùn)行。滲碳爐按滲碳工藝過(guò)程劃分為5個(gè)獨(dú)立工作區(qū)，各區(qū)功能有所不同，由于I-V區(qū)均系一個(gè)貫通的爐膛，各區(qū)之間不可能設(shè)置隔墻，阻斷料盤(pán)的連續(xù)推進(jìn)。這就造成了兩個(gè)區(qū)域之間爐氣碳勢(shì)相互干擾，爐膛中部分滲碳乏氣需由前后兩個(gè)排氣口排出點(diǎn)燃燒掉，以免造成污染。這就造成各區(qū)碳勢(shì)Cp難以準(zhǔn)確控制。更為有害的是由IV、V兩區(qū)Cp設(shè)定值很低， III區(qū)具有較高碳勢(shì)Cp的氣體流入后必需打入空氣才能將Cp降至較低的設(shè)定值，這就造成滲碳表面形成黑色組織，其硬度降至標(biāo)準(zhǔn)最低值HRC58或更低，導(dǎo)致該齒輪產(chǎn)生早期磨損及疲勞破壞，壽命大幅下降。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服貫通式連續(xù)作業(yè)氣體滲碳爐所存在的區(qū)域之間爐氣碳勢(shì)相互干擾，爐膛中部滲碳乏氣需由前后兩個(gè)排氣口排出點(diǎn)燃燒掉，以免造成污染，各區(qū)碳勢(shì)Cp難以準(zhǔn)確控制，滲碳表面形成黑色組織，導(dǎo)致該工件產(chǎn)生早期磨損及疲勞破壞，壽命大幅下降等問(wèn)題我們發(fā)明了雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，將貫通式稀土滲碳連續(xù)爐爐膛建設(shè)成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，第二爐膛為滲層組織控制爐膛。第一爐膛分為I、II、III區(qū)，第二爐膛分為IV、V區(qū)，兩個(gè)爐膛之間通過(guò)閘門(mén)聯(lián)通或隔斷，利用橫向推料機(jī)構(gòu)將III區(qū)的料盤(pán)推向IV區(qū)。各區(qū)采用的基本工藝特征參數(shù)如下第一爐膛1區(qū)860-880 °C，Cp 不控，II 區(qū)920 °C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區(qū) 9300C XCpl. 30-1. 4% ；第二爐膛JV 區(qū)880—890°C XCpl. 1-1. 2% ；V g :860-840°C XCpO. 9-1. 0%o推料周期25-27分鐘。
第一爐膛其進(jìn)料端與預(yù)氧化爐連接，第二爐膛其出料端與機(jī)械化淬火油槽及機(jī)械手和淬火壓床相連。兩個(gè)爐膛之間通過(guò)閘門(mén)相通，閘門(mén)的另一個(gè)作用是將兩個(gè)爐膛的爐氣隔斷，以便根據(jù)功能需要調(diào)整各自的溫度與碳勢(shì)。本發(fā)明一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝的優(yōu)點(diǎn)為1、使?jié)B碳速度顯著提高與西方工業(yè)國(guó)傳統(tǒng)滲碳工藝相比，可提高滲碳速度30 %以上，與國(guó)內(nèi)相比，可提高滲碳速度20 30%。稀土與碳共滲時(shí)，不僅使?jié)B劑分解速度快，凈化工件表面，增大固氣界面反應(yīng)速度，從而使活性碳原子[C]擴(kuò)散系數(shù)D提高50%。使工藝推料周期縮短，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)能降耗減排效果十分顯著。2、改變工藝條件使?jié)B層組織更好，性能及壽命大幅提高經(jīng)過(guò)大量研究與生產(chǎn)應(yīng)用證明，使用雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，嚴(yán)格按著本發(fā)明所列工藝操作條件進(jìn)行操作，通過(guò)閘門(mén)將兩個(gè)爐膛的爐氣隔斷，以便根據(jù)功能需要調(diào)整各自的溫度與碳勢(shì)。由于各自獨(dú)立，對(duì)于IV、V區(qū)碳勢(shì)的調(diào)整無(wú)須采用常規(guī)滲碳打空氣的方法進(jìn)行，從而避免了產(chǎn)生有害的黑色組織。并可準(zhǔn)確控制IV、V區(qū)的溫度與碳勢(shì)。 以便生產(chǎn)出稀土滲碳標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化滲碳組織，即滲層過(guò)共析區(qū)特別是表層碳化物K呈細(xì)小彌散顆粒狀；其基體為隱晶狀超細(xì)馬氏體；過(guò)共析、共析及亞共析區(qū)各占1/3。在滲層的過(guò)共析區(qū)奧氏體晶體內(nèi)與晶界均能同時(shí)沉淀析出細(xì)小彌散顆粒狀碳化物K，從而避免了原傳統(tǒng)工藝只沿晶界特別是三角晶界析出不合格粗大碳化物K。使?jié)B碳表層獲得細(xì)小彌散碳化物K，大大提高了載重車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒輪付的表面硬度與耐磨性，避免因表面硬度太低所引起的早期磨損，疲勞壽命短這一重大關(guān)鍵問(wèn)題。性能強(qiáng)度與韌性同步提高，大大提高工件的疲勞抗力與承載能力，將使工件的使用壽命超過(guò)西方產(chǎn)品水平。3、提高了爐氣的碳勢(shì)控制精度，減少了相互干擾，使工藝參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整變得簡(jiǎn)單容易，工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性大大提高。不僅使?jié)B碳周期進(jìn)一步縮短，提高工效可達(dá)到30%，而且容易獲得最佳金相組織，從而保證了產(chǎn)品使用壽命達(dá)到最好水平。


圖1連續(xù)滲碳爐工件滲碳淬火流程2雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖及工藝參數(shù)
具體實(shí)施例方式一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，將貫通式稀土滲碳連續(xù)爐爐膛建設(shè)成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，第二爐膛為滲層組織控制爐膛。兩個(gè)爐膛之間通過(guò)閘門(mén)聯(lián)通或隔斷。第一爐膛分為I、II、III區(qū)，第二爐膛分為IV、V區(qū)，利用橫向推料機(jī)構(gòu)將III區(qū)的料盤(pán)推向IV區(qū)。第二爐膛原IV區(qū)料盤(pán)推向V區(qū)，V區(qū)料盤(pán)推出第二爐膛進(jìn)行滲碳后的處理。閘門(mén)將第一爐膛和第二爐膛隔斷。利用縱向推料機(jī)構(gòu)將新料盤(pán)和原I、II區(qū)料盤(pán)推向I、II、III區(qū)。根據(jù)功能需要調(diào)整各自的溫度與碳勢(shì)，按確定的各區(qū)工藝參數(shù)進(jìn)行滲碳。 達(dá)到規(guī)定的時(shí)間后，打開(kāi)閘門(mén)將第一爐膛和第二爐膛聯(lián)通，利用橫向推料機(jī)構(gòu)將III區(qū)的料盤(pán)推向IV區(qū)。如此重復(fù)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作。
各區(qū)采用的基本工藝特征參數(shù)如下第一爐膛1區(qū)860—880°C，Cp 不控；II 區(qū)920°C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區(qū) 9300C XCpl. 30-1. 4% ；第二爐膛JV 區(qū)880—890°C XCpl. 1-1. 2% ；V g :860-840°C XCpO. 9-1. 0%o推料周期25-27分鐘。應(yīng)用實(shí)例1 哈爾濱市某公司有一臺(tái)50Kw推桿式雙排連續(xù)式氣體滲碳爐，爐盤(pán)尺寸Xmm，盤(pán)數(shù)為MX 2共48個(gè)，采用氮甲醇作為保護(hù)氣，丙烷為滲碳?xì)?，?zhuān)業(yè)處理載重車(chē)后橋齒輪。該爐與常規(guī)雙排氣體滲碳爐完全相同，只是料盤(pán)數(shù)略多，由44盤(pán)增加至48盤(pán)，原工藝的溫度、碳勢(shì)分配如下I 區(qū)820 V，II 區(qū)910 V XCpO. 70 % ；III 區(qū)930 V XCpl. 15 % ;IV 區(qū) 9000C XCpl. 0% ;V 區(qū)860°C XCpO. 80%。處理載重車(chē)后橋M475螺旋盆角齒輪，推料周期37分鐘，齒輪層深1. 80-1. 90mm。 金相組織碳化物K 0-2級(jí)；馬氏體M、殘奧A'均在3-5級(jí)；黑色組織25-35 μ m。采用稀土滲碳后，采用了高溫高碳勢(shì)滲碳工藝?；竟に噮?shù)如下I 區(qū)860 V，II 區(qū)920 V XCpl. 150 % ；III 區(qū)930 V XCpl. 30 % ;IV 區(qū) 9000C XCpl. 15% ；V g 860°C XCpl. 0% 推料周期30 分鐘；滲層深度為 1. 90-2. OOmm0 較原工藝縮短推料周期7分鐘，提高工效23% ；并且金相組織有明顯改善。產(chǎn)品的黑色組織< 15 μ m，碳化物KS 3級(jí)，馬氏體M、殘奧A'均由原3_5級(jí)降至3級(jí)，有明顯的細(xì)化效果。由于貫通爐各區(qū)Cp相互干擾，欲獲得最佳金相組織調(diào)試甚為困難，只有在嚴(yán)格工藝操作下方能達(dá)到。應(yīng)用實(shí)例2 與應(yīng)用實(shí)例1同一單位，按雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝要求，由于把I、II、III區(qū)作為第一爐膛，主要采用高溫高碳勢(shì)專(zhuān)門(mén)用于提高滲速，且碳勢(shì)Cp 容易精確控制，因而可為后續(xù)IV、V區(qū)組織調(diào)試打下良好基礎(chǔ)。把IV、V區(qū)組成第二爐膛，專(zhuān)門(mén)對(duì)滲層組織進(jìn)行控制，由于碳勢(shì)Cp控制精確，不受其它因素干擾，可以輕而易舉的調(diào)試， 即可獲得最佳金相組織，并且能長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)。所采用的基本工藝參數(shù)如下第一爐膛1區(qū)860-880 °C，Cp 不控 II 區(qū)920 "C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區(qū) 9300C XCpl. 30-1. 4% ；第二爐膛JV 區(qū)880—890°C XCpl. 1-1. 2%;V 區(qū)860—840°C XCpO. 9-1. 0%o推料周期25-27分鐘；滲層深度為1. 85-2. 20mm。金相組織黑色組織無(wú)，過(guò)共析+共析層深度占總滲層70%。過(guò)共析區(qū)碳化物呈細(xì)小彌散顆粒狀分布，外表層最大粒度直徑小于等于ι μ m,并且碳化物級(jí)別可在0-3級(jí)范圍內(nèi)可調(diào)，馬氏體形貌在400倍顯微鏡下觀察呈隱晶狀，800倍下呈細(xì)馬氏體或超細(xì)馬氏體。表面硬度HRC63-64 ；由于組織細(xì)化與超細(xì)化，殘奧少且分散度高，不易鑒別。由此可見(jiàn)雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝的發(fā)明，提高了爐氣的碳勢(shì)控制精度，減少了相互干擾，使工藝參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整變得簡(jiǎn)單容易，工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性大大提高。不僅使?jié)B碳周期進(jìn)一步縮短，提高工效可達(dá)到30%，而且容易獲得最佳金相組織，從而保證了產(chǎn)品使用壽命達(dá)到最好水平。
權(quán)利要求
1.一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，其特征在于將稀土滲碳連續(xù)爐爐膛建設(shè)成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，第二爐膛為滲層組織控制爐膛。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，其特征在于第一爐膛分為I、II、III區(qū)，第二爐膛分為IV、V區(qū)，兩個(gè)爐膛之間通過(guò)閘門(mén)聯(lián)通或隔斷，利用橫向推料機(jī)構(gòu)將III區(qū)的料盤(pán)推向IV區(qū)。
3.一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，其特征在于各區(qū)采用的基本工藝特征參數(shù)如下第一爐膛1 區(qū)860-880 °C，Cp 不控；II 區(qū)920 "C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區(qū) 9300C XCpl. 30-1. 40%。第二爐膛:IV 區(qū):880-8900C XCpl. 1-1. 2% ；V 區(qū)860—840°C XCpO. 9-1. 0%o
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，其特征在于推料周期25-27分鐘。
全文摘要
一種雙爐膛式連續(xù)稀土滲碳設(shè)備及其工藝，將貫通式稀土滲碳連續(xù)爐建成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，分為I、II、III區(qū)，第二爐膛為滲層組織控制爐膛，分為IV、V區(qū)。兩個(gè)爐膛之間通過(guò)閘門(mén)聯(lián)通或隔斷，利用橫向推料機(jī)構(gòu)將III區(qū)的料盤(pán)推向IV區(qū)。各區(qū)的基本工藝操作參數(shù)如下第一爐膛I區(qū)860-880℃，Cp不控，II區(qū)920℃XCp1.20-1.25％；III區(qū)930℃XCp1.30-1.4％。第二爐膛IV880-890℃XCp1.1-1.2％；V區(qū)860-840℃XCp0.9-1.0％。由于提高了爐氣的碳勢(shì)控制精度，減少了相互干擾，使工藝參數(shù)的設(shè)置與調(diào)整變得簡(jiǎn)單容易，工藝運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性大大提高。不僅使?jié)B碳周期進(jìn)一步縮短，提高工效30％以上，而且容易獲得最佳金相組織，從而提高了產(chǎn)品的使用壽命。
文檔編號(hào)C23C8/22GK102191451SQ20111009721
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉志儒, 劉成友, 呂軍成, 唐宏偉, 張國(guó)良, 王佰昕, 王德欣, 王鴻春, 閆牧夫 申請(qǐng)人:哈爾濱意鋒稀土材料開(kāi)發(fā)有限公司