CN209602620U - 高压气淬回火氮化真空炉及热处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及热处理设备技术领域，尤其是涉及一种高压气淬回火氮化真空炉及热处理系统。高压气淬回火氮化真空炉包括真空炉主体、真空机组、充气系统和冷却系统；真空机组用于对真空炉主体抽真空；充气系统包括氨气管路、氮气充气管路和氮气载气管路；氮气载气管路与氨气管路相连通，用于在氮气的承载下向真空炉主体内通入氨气以进行渗氮工艺；氮气充气管路通过冷却系统与真空炉主体相连通，用于向真空炉主体内直接通入冷却的氮气进行气淬工艺。本申请的氨气通过氮气载入真空炉内，在载入过程中不会发生分解的情况，因此不会尚失渗氮活性，渗氮效果好。

Description

高压气淬回火氮化真空炉及热处理系统

技术领域

本实用新型涉及热处理设备技术领域，尤其是涉及一种高压气淬回火氮化真空炉及热处理系统。

背景技术

气冷渗氮真空炉主要用于高温合金铸件等的表面高压气体渗氮处理，同时还具有真空回火、退火、正火等热处理功能。然而现有的气冷渗氮真空炉在引入氨气时，在渗氮温度下，氨气从储罐内排出进入钢管管道内时，会与钢管管道作用发生分解，分解为不具有活性的氮气和氢气，尚失渗氮活性，导致渗氮效果差。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种高压气淬回火氮化真空炉及包括该高压气淬回火氮化真空炉的热处理系统，以在一定程度上解决现有技术中存在的气冷渗氮真空炉在引入氨气时，氨气会在排出钢管管道的作用下会发生分解，尚失渗氮活性，导致渗氮效果差的技术问题。

本申请提供了一种高压气淬回火氮化真空炉，包括真空炉主体、真空机组、充气系统和冷却系统；

所述真空机组用于对所述真空炉主体抽真空；

所述充气系统包括氨气管路、氮气载气管路和氮气充气管路；所述氮气载气管路与所述氨气管路的进气口端相连通，用于在氮气的承载下向所述真空炉主体内通入氨气以进行渗氮工艺；所述氮气充气管路通过所述冷却系统与所述真空炉主体相连通，用于向所述真空炉主体内直接通入冷却的氮气进行气淬工艺；

所述冷却系统包括风机和热交换器，所述风机和所述热交换器位于所述真空炉主体的端部，所述氮气充气管路内的氮气通过所述风机进入所述热交换器中进行冷却，冷却后的氮气直接喷入所述真空炉主体内。

进一步地，所述真空炉主体包括炉体和炉门，所述炉体和所述炉门之间设置有密封圈；

所述炉体包括内壁和外壁，所述内壁和所述外壁围设成水冷空间，且所述内壁和所述外壁朝向所述水冷空间的一侧设置有防蚀层。

进一步地，所述炉体上设置有压力安全阀。

进一步地，所述炉体上还设置有搅拌电机，所述搅拌电机的搅拌端伸入所述水冷空间内，所述搅拌电机的驱动端位于所述水冷空间外。

进一步地，所述炉体内设置有炉床、炉床支柱和料筐，所述炉床支柱用于支撑所述炉床，所述料筐位于所述炉床上；

其中，所述炉床和所述炉床支柱的材质为高强石墨；所述料筐的材质为不锈钢。

进一步地，所述高压气淬回火氮化真空炉还包括压强控制系统，所述压强控制系统包括压力传感器和调压仪，所述压力传感器的探头位于所述炉体内，所述调压仪位于所述炉体外，且所述调压仪与所述压力传感器相连接，用于接收所述炉体内的压力信息并对所述炉体内的压力进行调节。

进一步地，所述冷却系统还包括变频器，所述变频器与所述风机相连接，用于启动所述风机并对所述风机调速。

进一步地，所述氨气管路与储气罐相连通，且所述氨气管路上设置有氨气压力表、流量计和控制阀。

进一步地，所述风机为高流率鼓风机。

本申请还提供了一种热处理系统，包括上述任一技术方案所述的高压气淬回火氮化真空炉。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本申请提供了一种高压气淬回火氮化真空炉，包括真空炉主体、真空机组、充气系统和冷却系统，其中真空机组与真空炉主体相连接，用于对真空炉主体内部制造真空环境，充气系统用于向真空炉内通入氮气和氨气，以对真空炉内的工件进行渗氮处理；冷却系统用于对真空炉主体内部制造冷却环境，以对真空炉内的工件进行气淬处理。

具体地，所述充气系统包括氨气管路、氮气载气管路和氮气充气管路；所述氨气管路用于向真空炉主体内充入氮气，对待处理合金铸件进行渗氮；且所述氨气管路与所述氮气载气管路相连通，氮气载气管路与氨气管道配合使用，向氨气管道内通入氮气，在氮气气氛的保护下向真空炉内通入氨气，以防止氨气在输入真空炉主体之前发生分解，因此提高了氨气的稳定性，进而提高了渗氮处理效果。

所述冷却系统包括风机和热交换器，风机能够将氮气充气管路内的氮气引入热换热器中进行冷却，冷却后喷入所述真空炉主体内，对真空炉主体内工件进行气淬处理。

综上，本申请的高压气淬回火氮化真空炉在引入氨气时，氨气通过氮气载入，在载入过程中不会发生分解的情况，因此不会尚失渗氮活性，渗氮效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的高压气淬回火氮化真空炉的真空炉主体的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的高压气淬回火氮化真空炉在第一视角下的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的高压气淬回火氮化真空炉在第二视角下的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的高压气淬回火氮化真空炉的冷却系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的高压气淬回火氮化真空炉的真空炉主体与充气系统连通的结构示意图。

附图标记：

1-真空炉主体，11-炉体，12-炉门，13-压力安全阀，14-氨气管路，15-氮气载气管路，2-真空机组，3-冷却系统，31-风机，32-热交换器，33-导流板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参照图1至图5描述根据本实用新型一些实施例的高压气淬回火氮化真空炉及包括该高压气淬回火氮化真空炉的热处理系统。

参见图1至图5所示，本申请的实施例提供了一种高压气淬回火氮化真空炉，包括真空炉主体1、真空机组2、充气系统和冷却系统，其中真空机组2与真空炉主体1相连接，用于对真空炉主体1内部制造真空环境；充气系统用于向真空炉主体1内通入氮气和氨气，完成渗氮处理；冷却系统用于对真空炉主体1内部制造冷却环境，完成气淬过程。

具体地，参见图5所示，充气系统包括氨气管路14、氮气充气管路和氮气载气管路15；氨气管路14和氮气充气管路分别用于向真空炉主体1内充入氨气和氮气，对待处理合金铸件对应进行渗氮和气淬处理；氮气载气管路15与氨气管路14相连通，与氨气管路14配合使用，向真空炉主体1内载入氨气，防止氨气在输入真空炉主体1之前在管路内发生分解。

参见图4所示，冷却系统包括风机31和热交换器32，风机31位于真空炉主体1的端部，风机31与氮气充气管路相连接，用于使氮气充气管路内的氮气经风机31引入热交换器32内，再经热交换器32冷却后喷入真空炉主体1内，对真空炉主体1内进行快速冷却，以实现对其内的待处理合金铸件进行气淬处理。

需要说明的是，渗氮处理过程和气淬处理过程是分开进行的，即在进行渗氮处理时，关闭冷却系统，真空炉升温，向真空炉主体1内载入氨气，进行渗氮；渗氮处理完成后，真空炉降温，开启冷却系统，向真空炉主体1内通入冷却氮气，进行气淬过程。

优选地，本申请的真空炉主体1为双壁水冷式结构，用于对真空炉主体1内部空间冷却，辅助真空炉主体1内的氮气冷却气氛更好的实现对待处理合金铸件进行气淬处理。

优选地，参见图4所示，为提高氮气进入热交换器32中的稳定性，在风机31和热交换器32之间还设置有导流板33，对进入热交换器32中的氮气起到导流的作用。

具体地，当需要对炉内工件快速冷却时，通过氮气充气管路先向真空炉主体1内通入0.8bar的高纯氮气，然后启动风机31；当风机31正常运转后再向炉内充入高纯氮气至6bar(最高)，此时高速气流经导流板33，通过热交换器32冷却，喷向炉内，对工件进行冷却。

优选地，冷却过程中的氮气可替换为氩气等惰性气体。

优选地，热交换器32采用不锈钢高效热交换器，进出水接口采用大口径，以保证通过足够用量的水流，从而保证快速冷却。

需要说明的是，本申请实施例的真空机组2由罗茨泵、机械泵和装设在抽空管道上的真空挡板阀、压差阀、柔性连接件及其它附件组成；极限真空度可满足技术指标的要求。且真空机组2所配阀门均为电/气自动程序控制，且联动互锁，断电时阀门自动关闭以保护炉内压力状态。

此外，本申请的真空炉还包括真空测量系统，真空测量系统由数显真空计、真空规管组成。真空规管安装方式可采用快卸法兰插拔式结构，拆装方便。

综上，本申请的高压气淬回火氮化真空炉在引入氨气时，氨气通过氮气载入，在载入过程中不会发生分解的情况，因此不会尚失渗氮活性，渗氮效果好。

在本申请的一个实施例中，优选地，参见图2所示，真空炉主体1包括炉体11和炉门12，炉体11和炉门12之间设置有密封圈；

炉体11包括内壁和外壁，内壁和外壁围设成水冷空间，且内壁和外壁朝向水冷空间的一侧设置有防蚀层。

在该实施例中，真空炉主体1包括炉体11和炉门12，且炉体11和炉门12之间设置有密封圈。优选地，炉体11与炉门12之间的密封设计为锁圈双向密封，密封圈安装于炉门12法兰的凹槽中，采用特制的“唇型”密封圈，可以保证真空炉在负压和高压气冷时的密封。锁圈的启闭为气缸驱动，自动开启和锁紧；炉门12锁圈与炉门12之间采用多个斜面自锁，安全可靠；炉门12上设计有观察窗。炉门12的开、闭均由操作按键的方式完成。

炉体11包括内壁和外壁，外壁采用优质碳钢制造，内壁采用优质耐高压碳钢制造，额定承压为6bar。内外壁之间有夹缝形成水冷空间，内通冷却水，炉体11前端与炉体11法兰相连接，后端与封头相连接，在炉体11的后端留有与风机相连接的法兰接口；在炉体11下部设有炉体11支架，以便摆放炉体11。

此外，炉壳内壁经特殊处理，可保证炉室内壳和所有暴露于真空环境的材料在整个温度、气氛及真空环境下可靠工作。炉体11水冷外壳涂刷相应的防蚀剂，使之具有较好的防锈蚀能力。

在本申请的一个实施例中，优选地，为保证炉体11的安全性，炉体11上设置有压力安全阀13。

在本申请的一个实施例中，优选地，炉体11上还设置有搅拌电机，搅拌电机的搅拌端伸入水冷空间内，搅拌电机的驱动端位于水冷空间外。

在该实施例中，炉体11上还设置有搅拌电机，搅拌电机的搅拌端伸入水冷空间内，用于提高低温时的作用效率及炉温均匀性，也可提高实现氮化工艺时的氮化效率。

优选地，搅拌电机由变频器驱动，搅拌速度可调。

在本申请的一个实施例中，优选地，炉体11内设置有炉床、炉床支柱和料筐，炉床支柱用于支撑炉床，料筐位于炉床上；

炉床和炉床支柱的材质为高强石墨；料筐的材质为不锈钢。

在该实施例中，炉体11内设置有炉床、炉床支柱和料筐，炉床支柱用于支撑炉床，料筐位于炉床上，用于放置工件。炉床和炉床支柱采用高强石墨，料筐为不锈钢材料，保证在高温下的承载强度要求，具有使用安全可靠，耐高温寿命长的特性。

在本申请的一个实施例中，优选地，高压气淬回火氮化真空炉还包括压强控制系统，压强控制系统包括压力传感器和调压仪，压力传感器的探头位于炉体11内，调压仪位于炉体11外，且调压仪与压力传感器相连接，用于接收炉体11内的压力信息并对炉体11内的压力进行调节。

在该实施例中，对真空炉主体1内部冷却时，需要对炉内压强进行调控，因此本申请设置压强控制系统，压强控制系统包括压力传感器和调压仪，压力传感器的探头位于炉体11内，用于检测炉体11内压力。调压仪位于炉体11外，且调压仪与压力传感器相连接，用于接收炉体11内的压力信息，并根据压力信息调节真空机组2的抽真空度，从而对炉体11内的压力进行调节。

在本申请的一个实施例中，优选地，冷却系统还包括变频器，变频器与风机31相连接，用于启动风机并对风机31调速。

在该实施例中，通过变频器对风机31进行变频调速，可实现氮气的快速冷却。

在本申请的一个实施例中，优选地，氨气管路14与储气罐相连通，且氨气管路14上设置有氨气压力表、流量计和控制阀。

在该实施例中，氨气管路14与储气罐相连通，且氨气管路14上设置有氨气压力表、流量计和控制阀，在控制阀的充、放气调控下，氨气管路14可对真空炉实现以下脉动充气方式：按一定的周期，使炉内气氛压力在一定范围内波动，可以改善渗层质量的目的。

在本申请的一个实施例中，优选地，风机31为高流率鼓风机。

在该实施例中，风机31采用高流率鼓风机，高流率鼓风机可产生高效气流，以提高冷却速度。

本申请还提供了一种热处理系统，包括上述实施例的高压气淬回火氮化真空炉。由于热处理系统包括高压气淬回火氮化真空炉，因而具有高压气淬回火氮化真空炉的全部有益效果，在此不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，包括真空炉主体、真空机组、充气系统和冷却系统；

所述真空机组用于对所述真空炉主体抽真空；

所述充气系统包括氨气管路、氮气载气管路和氮气充气管路；所述氮气载气管路与所述氨气管路的进气口端相连通，用于在氮气的承载下向所述真空炉主体内通入氨气以进行渗氮工艺；所述氮气充气管路通过所述冷却系统与所述真空炉主体相连通，用于向所述真空炉主体内直接通入冷却的氮气进行气淬工艺；

所述冷却系统包括风机和热交换器，所述风机和所述热交换器位于所述真空炉主体的端部，所述氮气充气管路内的氮气通过所述风机进入所述热交换器中进行冷却，冷却后的氮气直接喷入所述真空炉主体内。

2.根据权利要求1所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，所述真空炉主体包括炉体和炉门，所述炉体和所述炉门之间设置有密封圈；

所述炉体包括内壁和外壁，所述内壁和所述外壁围设成水冷空间，且所述内壁和所述外壁朝向所述水冷空间的一侧均设置有防蚀层。

3.根据权利要求2所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，所述炉体上设置有压力安全阀。

4.根据权利要求2所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，所述炉体上还设置有搅拌电机，所述搅拌电机的搅拌端伸入所述水冷空间内，所述搅拌电机的驱动端位于所述水冷空间外。

5.根据权利要求2所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，所述炉体内设置有炉床、炉床支柱和料筐，所述炉床支柱用于支撑所述炉床，所述料筐位于所述炉床上。

6.根据权利要求2所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，还包括压强控制系统，所述压强控制系统包括压力传感器和调压仪，所述压力传感器的探头位于所述炉体内，所述调压仪位于所述炉体外，且所述调压仪与所述压力传感器相连接，用于接收所述炉体内的压力信息并对所述炉体内的压力进行调节。

7.根据权利要求1所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，所述冷却系统还包括变频器，所述变频器与所述风机相连接，用于启动所述风机并对所述风机调速。

8.根据权利要求1所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，所述氨气管路与储气罐相连通，且所述氨气管路上设置有氨气压力表、流量计和控制阀。

9.根据权利要求1所述的高压气淬回火氮化真空炉，其特征在于，所述风机为高流率鼓风机。

10.一种热处理系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的高压气淬回火氮化真空炉。