專利名稱：三通式滴注氣氛多用爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域。它是涉及中小型小批量金屬另件在中溫下進(jìn)行多種用途的小功率熱處理設(shè)備。
根據(jù)工藝要求，向熱處理爐中滴入成份、性能可以適當(dāng)控制的含碳、氮?dú)夥眨构ぜ谠摎夥罩羞M(jìn)行熱處理，能防止工件的氧化脫碳、提高工件表面硬度、耐磨性、耐疲勞強(qiáng)度等，且能改善環(huán)境與勞動(dòng)條件等優(yōu)點(diǎn)。因此，滴控氣氛熱處理作為先進(jìn)工藝，近年來(lái)在一些機(jī)械業(yè)大批量另件的熱處理中獲得廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的RJJ－25－9TG型滴控井式多用爐，就是利用這一工藝而制造的一種熱處理設(shè)備。該爐適合處理大批量工件，但卻存在耗電量大、造價(jià)高、爐罐使用壽命短等方面的問題，因此不能普遍推廣。
本實(shí)用新型的目的，旨在制造出一種適用于小批量另件，耗電量小、使用壽命長(zhǎng)、造價(jià)低、多用途的三通式滴注氣氛爐。它更適用于中小型工廠、實(shí)驗(yàn)室的零星、多品種工件的熱處理。
本實(shí)用新型主要結(jié)構(gòu)是由垂直按裝的氣化裂化器兼下爐膛及上爐膛和與它橫向連通的橫爐膛三部分復(fù)合成互為依存的三通結(jié)構(gòu)爐。三組可獨(dú)立控制的電爐絲，分布在全爐的以上三個(gè)部分。氣化裂化器位于爐的下部，是全爐進(jìn)行化學(xué)熱處理的公共氣源發(fā)生器。它是由儲(chǔ)灰缸、氣化器和雙層裂化管組成。當(dāng)爐外滴入有機(jī)滴液時(shí)，這里便產(chǎn)生含［C］［N］及［H2］為主要成分的氣氛，長(zhǎng)壽命的雙層不銹鋼裂化管［25］與上爐膛［11］組成小截面井式爐。為方便清除化學(xué)熱處理產(chǎn)生的積灰與積焦，在爐底設(shè)置一個(gè)可取下的儲(chǔ)灰缸［4］，使井式爐上下貫通，這就構(gòu)成了本實(shí)用新型的上、下及橫向三面都通的三通式結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型與已有技術(shù)相比，例如RJJ－25－9TG25w井式氣體滲碳爐，它的爐缸內(nèi)徑為300毫米，深450毫米，功率25Kw，它能處理細(xì)長(zhǎng)工件長(zhǎng)度為小于450毫米，扁片狀工件的寬度為小于300毫米，若按這一工件尺寸要求設(shè)計(jì)的本實(shí)用新型，其電爐功率僅為12Kw，其價(jià)格僅有RJJ－25－9TG的50％，因此，它具有耗電省、造價(jià)低、并具有爐罐壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。因此在用于小批量多品種工件的熱處理方面，比RJJ－25－9TG井式氣體滲碳爐要節(jié)省得多。


圖1是三通式滴注氣氛多用爐作為井式爐工作時(shí)的結(jié)構(gòu)正面剖視圖；圖2是三通式滴注氣氛多用爐作為箱式爐工作時(shí)的結(jié)構(gòu)正面剖視圖；圖3是該爐的箱式爐爐體A－A的剖面圖；圖4是該爐的井式爐爐體B－B的剖面圖。
以下結(jié)合附圖將進(jìn)一步描述本實(shí)用新型的構(gòu)造。
圖1是一個(gè)45號(hào)鋼制細(xì)長(zhǎng)工件［33］進(jìn)入三通式滴注氣氛多用爐內(nèi)碳氮共滲情況的正面剖視圖。爐底［7］、爐殼［8］固定在爐腳之上，爐底上安裝有爐底磚［32］和金屬定位塊［1］作為井式爐部份的基礎(chǔ)。雙層不銹鋼裂化管［25］與氣化器［3］焊接。裂化管［25］以鉻鎳成份不低于1G18Ni9Ti的不銹鋼管為好；其內(nèi)管內(nèi)徑可在50－－100毫米，兩管的管壁厚均在4－－6毫米為好。內(nèi)外管之間應(yīng)保持4－－6毫米的間隙，在內(nèi)管的外表面應(yīng)噴涂一層耐1050℃抗?jié)B碳釉質(zhì)涂料；在外管的外表面應(yīng)涂以抗氧化涂層，或作滲鋁處理。雙管套成同心后用不銹鋼焊條將下端與氣化器焊嚴(yán)，上下端焊成封口，不能漏氣，按這一結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制造的氣化裂化管，雖然是用普通不銹鋼管材，但它的高溫強(qiáng)度，抗蠕變、抗?jié)B碳及抗氧化等綜合性能大大提高，其連續(xù)使用壽命可達(dá)2年以上，比單層結(jié)構(gòu)裂化管或爐罐的壽命要高4－－5倍。
氣化管［3］的外圍焊有4塊防轉(zhuǎn)動(dòng)的固定塊［2］，固定塊［2］與爐底磚［32］固定。氣化器［3］與進(jìn)液管［10］相通，嘴部焊接嚴(yán)密，不能滲漏。儲(chǔ)灰缸［4］的外螺絲與氣化器［3］的內(nèi)螺絲相配連接，儲(chǔ)灰缸外圈與氣化器內(nèi)圈的間隙形成一環(huán)曹氣化溝，這里溫度受爐絲［26］和裂化器［25］傳熱的影響可高達(dá)600℃。滴液受重力作用下落，流進(jìn)高溫溝內(nèi)而迅速氣化，上升進(jìn)入裂化管的高溫區(qū)后，含Ni不銹鋼起到催化劑的作用，使氣體裂化，供滲［C］、［N］之需，還產(chǎn)生部分保護(hù)氣體如H2，防止工件氧化脫皮。由管底部產(chǎn)生的氣氛成螺旋狀邊旋轉(zhuǎn)邊上升，使開始時(shí)爐管內(nèi)空氣能在幾分鐘內(nèi)掃除干凈，而無(wú)須借用其它外力的作用。成螺旋形旋轉(zhuǎn)著在裂化管內(nèi)上升的含［C］和［N］的裂化氣氛，它能均勻的與吊掛著的工件接觸，而無(wú)須借用風(fēng)扇的攪拌作用。旋轉(zhuǎn)上升的裂化氣氛，碰到由Ni不銹鋼板制成的分流板［37］后，進(jìn)一步裂化，并將裂化氣氛均勻的導(dǎo)向橫爐膛［24］內(nèi)，對(duì)扁片形工件作表面擴(kuò)滲。
滴注液在氣化與裂化的長(zhǎng)期工作過程中產(chǎn)生的積灰和積焦、一部分沉積在裂化管的內(nèi)壁上，一部分下落管底，影響工作。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一個(gè)可拆卸的儲(chǔ)灰缸結(jié)構(gòu)，它又是氣化器的底部，當(dāng)爐子工作一定天數(shù)后，可將底門［5］打開，用特制套筒板手將儲(chǔ)灰缸［4］擰下清洗干凈，并擦凈裂化管內(nèi)壁，以此保持氣化裂化管的裂化效率。為了保持氣化器的溫度，平時(shí)應(yīng)將底門［5］繞底門軸［6］轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置。
為防止?fàn)t絲R1［26］的漏電，在外絲磚［27］與園包絲磚［28］的下端設(shè)有絕緣磚［30］，在園包磚［28］與爐殼［8］之間有爐襯［29］及保溫棉［31］，以確保有良好的保溫性能，高溫爐絲繞成螺旋狀后再坎放入外絲磚的溝槽內(nèi)，外層再放入園包磚［28］，以防爐絲在垂直狀態(tài)下的脫落。供裂化管［25］加熱絲R1的電壓為U1，上爐膛［11］外表面有能放爐絲R2［12］的外溝槽，上爐膛包絲磚［39］將爐絲R2［12］包住，并由電壓U2供加熱。上爐膛上面有保溫磚［14］。爐殼［19］又可作為爐臺(tái)面。細(xì)長(zhǎng)工件從上爐口法蘭［13］處進(jìn)出，法蘭上有保持爐氣壓的上蓋［15］，其中心有一小孔供廢氣火苗的外冒，上蓋［15］與爐口法蘭［17］可繞上蓋軸［16］轉(zhuǎn)動(dòng)。橫爐膛［24］的兩側(cè)有多條放爐絲的水平溝，爐絲R3［20］由U3輸入供電加熱。本爐的發(fā)熱體R1、R2、R3的直徑以大于2毫米的OCr25Al5鐵鉻鋁或Ni80Cr20鎳鉻合金為好。外絲磚［27］、上爐膛［11］和橫爐膛［24］必須制成獨(dú)立的三部分，以利獨(dú)立加熱，并以采用導(dǎo)熱良好的SiC材質(zhì)為好。上爐膛［11］和橫爐膛［24］各應(yīng)鑄成整體磚，要有良好的氣密性。并在這兩個(gè)爐膛的內(nèi)表面涂一層耐火瓷漆，加熱后這層瓷漆轉(zhuǎn)變成釉，可以蓋沒耐火磚表面所有孔洞而阻止?jié)B碳?xì)怏w的滲入。
通常需要熱處理的各種機(jī)械另件，可歸納為細(xì)長(zhǎng)形狀和扁片形狀兩大類。本爐在對(duì)細(xì)長(zhǎng)件熱處理時(shí)，可只給R1、R2的電熱絲加熱，使包含裂化器的井式爐升溫，處于橫爐膛兩側(cè)的電熱絲R3此時(shí)應(yīng)切斷電源U3、并在橫爐膛的里端放上橫門塞［18］，以防爐氣和熱量的外溢，此時(shí)本電爐已改成井式爐使用了。將R1、R2通電約2小時(shí)后，井式爐溫度達(dá)到850℃并保持恒溫。此后可將如乙醇與三乙醇胺的混合液從進(jìn)液管［10］滴入，每分鐘約100滴滴入爐內(nèi)，爐口點(diǎn)燃經(jīng)2分鐘后，爐內(nèi)空氣已被排出，工件［33］用鐵絲綁好后，用工件掛鉤［13］將它吊入爐中部，將上蓋［15］蓋好，此后開始碳氮共滲，滴液經(jīng)氣化裂化向工件接觸，［C］、［N］原子滲入工件表面，經(jīng)一定時(shí)間，停滴液后即可將工件吊出，直接垂直地緩慢放入冷卻油池內(nèi)淬火。由于共滲后，工件表面含碳氮量高，淬火后的表面硬度可達(dá)HRC60左右，其心部卻不硬，因此有較好的韌性。由于共滲時(shí)滴注裂化產(chǎn)生大量H2，因此工件表面不產(chǎn)生氧化皮，只呈現(xiàn)如發(fā)蘭的黑色，有利于工件保存時(shí)的抗腐蝕要求。
如果需要處理的是園片狀工件(如齒輪、凸輪等)，可將橫門塞［18］取出，將工件［34］放入橫爐膛［24］內(nèi)，然后用螺母［35］將分流板［37］固定在上門塞［9］上，用吊鉤［36］吊入爐口。上門塞是用耐火材料制成；分流板是含Ni不銹鋼制成，它能使已裂化的爐氣進(jìn)一步裂化，并使氣流均勻。此時(shí)上爐口法蘭及上蓋已轉(zhuǎn)動(dòng)離開了爐口。工件及上門塞放好后，再將橫爐門［21］關(guān)好關(guān)嚴(yán)不使漏氣，并將橫爐門［22］轉(zhuǎn)到下方，將爐氣點(diǎn)燃排氣，根據(jù)火苗的大小就可以判定爐內(nèi)壓力。由于工件及爐室較大，滴液可增大到140滴／分左右，按工藝要求經(jīng)一定時(shí)間后，停止滴液，工件取出進(jìn)行直接淬火。
如果片狀工件不要求化學(xué)熱處理，可將螺母［35］和分流板［37］取下，并將裂化管［25］的上口用耐火磚堵住，并按照工件工藝要求可只開R3的電熱，或給R2R3同時(shí)加熱，此時(shí)該電爐已變成普通箱式爐了。
上述三種熱處理的操作表明，爐絲R2［12］和上爐膛［11］是本爐的共用爐體。計(jì)算和實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)用新型按工件形狀類型設(shè)計(jì)的爐膛加熱室，取得了盡可能小的加熱室空間，這對(duì)零星及小批量多品種的生產(chǎn)會(huì)有顯著的節(jié)電效果。
權(quán)利要求1.一種三通式滴注氣氛多用爐，其特征在于是由垂直按裝的氣化裂化器上爐膛[11]和與它橫向相連的橫爐膛[24]復(fù)合成互為依存的三通結(jié)構(gòu)爐。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通式滴注氣氛多用爐，其特征在于裂化加熱室上爐膛及橫爐膛各自配備獨(dú)立可控的發(fā)熱元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三通式滴注氣氛多用爐，其特征在于所述的氣化裂化器是由儲(chǔ)灰缸［4］、氣化器［3］和雙層裂化管［25］構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三通式滴注氣氛多用爐，其特征在于所述的雙層裂化管［25］的內(nèi)管與外管之間要保持一定尺寸的間隙，上端與下端悍成密封，其用材為含鎳無(wú)縫鋼管。
專利摘要一種三通式滴注氣氛多用爐，屬于金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，它是涉及中小型小批量金屬零件在中溫下進(jìn)行多種用途的小功率熱處理設(shè)備。它是由氣化裂化器上爐膛和與它橫向相連的橫爐膛組成。它具有耗電省、耗氣省、造價(jià)低、爐罐壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，適用于小批量多品種工件的熱處理。
文檔編號(hào)F27B1/04GK2041026SQ8820834
公開日1989年7月12日 申請(qǐng)日期1988年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1988年7月18日
發(fā)明者李昌銓, 李學(xué)鋒 申請(qǐng)人:李昌銓