真空滲碳爐及使用其的滲碳方法技術

本發明專利技術公開一種真空滲碳爐及使用其的滲碳方法，涉及金屬材料熱處理技術領域，以解決現有的滲碳爐在負壓及加壓氣冷時的密封效果不佳，且加熱元件長期使用后容易造成積碳而導致滲碳爐發生短路故障的技術問題。本發明專利技術所述的真空滲碳爐，包括：臥式雙室結構且包括爐體和爐門的真空爐主機；爐體的前室為冷卻室，中間為真空密封隔熱的閘閥，后室為加熱滲碳室；冷卻室和加熱滲碳室、爐體和爐門的法蘭凹槽之間設置有鎖圈式密封結構；鎖圈式密封結構與爐門之間設置有多個斜面自鎖且為雙氣缸啟動形式；加熱滲碳室內設置有加熱元件，其包括石墨加熱管，電源由變壓器通過銅質水冷電極、銅排或同載流量的銅質編織帶、石墨電極與石墨加熱管相連。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬材料熱處理
，特別涉及一種真空滲碳爐及使用其的滲碳方法。
技術介紹
滲碳：是對金屬表面處理的一種，采用滲碳的多為低碳鋼或低合金鋼，具體方法是將工件置入具有活性滲碳介質中，加熱到900—950℃的單相奧氏體區，保溫足夠時間后，使滲碳介質中分解出的活性碳原子滲入鋼件表層，從而獲得表層高碳，心部仍保持原有成分。這是金屬材料常見的一種熱處理工藝，它可以使滲過碳的工件表面獲得很高的硬度，提高其耐磨程度。目前，滲碳爐是新型節能周期作業式熱處理電爐，主要供鋼制零件進行氣體滲碳。實際應用中，滲碳爐主要由爐殼、爐襯、爐蓋升降機構、爐用密封風機、馬弗罐、加熱元件及電控系統等組成。具體地，爐殼由鋼板及型鋼焊接而成；爐襯由高強度超輕質節能耐火磚、硅酸鋁纖維、硅藻土保溫磚及石棉板砌筑而成；爐蓋升降機構由電機、齒輪泵等部件組成，為安全起見，在升降軸上裝設有兩個行程開關，當爐蓋上升時，下部行程開關自動切斷滲碳爐控制柜主回路電源，使加熱元件斷電停止工作，上部行程開關則限制升降軸升起的高度，以防升降抽升起過高而脫出；爐用密封風機裝在爐蓋上，供攪拌馬弗罐內的氣體并使之成分均勻，同時使爐溫趨于均勻，在爐蓋上還裝有三根工藝管通向爐膛馬弗罐內：一根套管頂端安裝三頭不銹鋼滴注器，由三頭滴注器向爐內滴注甲醇，煤油或其它有機液體，各種液體均可調節，該套管上的氨氣孔可用來向爐內輸送氨氣作碳、氮共滲之用(不滲氮時可將此管口封閉)，一根套管為取樣管，該套管上部的一管接頭可與“U”型玻璃管壓力計連接，用來監視爐馬弗罐的作用是維護爐壓，保證滲碳或碳、氮共滲的正常進行，它由耐熱鋼制成(鑄件)；加熱元件由電熱合金絲繞成螺旋狀，安裝在爐襯內壁上，并通過引出捧引出爐外，滲碳爐溫度由插入爐膛的熱電偶，通過補償導線將信號傳送給自動控溫柜，控溫柜自動控制、調節并記錄爐內的加熱溫度。然而，本申請專利技術人發現，現有的滲碳爐通常在負壓及加壓氣冷時的密封效果不佳，且加熱元件長期使用后容易造成積碳而導致滲碳爐發生短路故障。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種真空滲碳爐及使用其的滲碳方法，以解決現有的滲碳爐通常在負壓及加壓氣冷時的密封效果不佳，且加熱元件長期使用后容易造成積碳而導致滲碳爐發生短路故障的技術問題。本專利技術提供一種真空滲碳爐，包括：真空爐主機，所述真空爐主機為臥式雙室結構；所述真空爐主機包括爐體和爐門，所述爐體的前室為冷卻室，中間為真空密封隔熱的閘閥，后室為加熱滲碳室；所述爐體和所述爐門之間設置有鎖圈式密封結構，且所述鎖圈式密封結構安裝在所述爐門的法蘭凹槽中；所述冷卻室和所述加熱滲碳室也均設置有所述鎖圈式密封結構；所述鎖圈式密封結構的啟閉為雙氣缸啟動形式，且所述鎖圈式密封結構與所述爐門之間設置有多個斜面自鎖；所述加熱滲碳室內設置有加熱元件，所述加熱元件包括有石墨加熱管，電源由變壓器通過水冷電極、銅排或同載流量的銅質編織帶、石墨電極與所述石墨加熱管相連，且所述水冷電極為銅質水冷電極。實際應用時，所述爐體為雙壁水冷結構。其中，所述爐體的內壁采用304不銹鋼制造、外壁采用優質碳素鋼板焊接而成。具體地，位于所述冷卻室的所述爐體的內壁涂刷有防蝕劑。進一步地，所述爐體上設置有照明燈，且所述照明燈位于所述冷卻室內。更進一步地，位于所述加熱滲碳室的所述爐體的內壁噴射有耐高溫漆。實際應用時，所述加熱滲碳室設置有隔熱層。其中，所述隔熱層包括碳氈層和復合硬氈層。具體地，所述隔熱層上還設置有隔熱屏。進一步地，所述隔熱屏為固化硬石墨氈。更進一步地，所述爐體上設置有加強筋板，且所述加強筋板位于所述加熱滲碳室處。再進一步地，所述爐體和所述爐門通過鉸鏈連接，且所述鉸鏈的主軸兩端裝設有軸承。實際應用時，所述爐體與所述爐門之間設置有爐門調節機構。其中，所述爐體包括爐殼和設置在所述爐殼內的爐膽，所述爐膽的底部設置有滾輪，所述爐殼內設置有與所述滾輪匹配的導軌。具體地，所述爐門上設置有觀察窗。進一步地，所述真空爐主機還包括爐體支架，所述爐體支架位于所述爐體的底部。更進一步地，所述石墨加熱管沿所述隔熱層均勻分布。再進一步地，所述加熱滲碳室內還設置有料臺，所述料臺由石墨爐床、石墨支柱和鑲嵌在所述石墨爐床上的陶瓷隔條構成。實際應用時，所述真空滲碳爐還包括：油冷卻系統，所述油冷卻系統包括：雙壁水冷淬火油槽、油攪拌裝置和油加熱器；所述油攪拌裝置包括：減速電機、葉輪、轉向器、密封通道和導流板；所述油加熱器設置在所述雙壁水冷淬火油槽的底部，且所述油加熱器由電加熱管構成；所述油冷卻系統由封閉式冷卻塔通過控制獨立的油箱水冷壁的水流量以實現油溫控制。其中，所述油冷卻系統還包括：水平送取料機構和油淬火升降機構；具體地，所述水平送取料機構通過滑線軸承實現料件的進出；進一步地，所述油淬火升降機構設置有張緊輪。實際應用時，所述油冷卻系統還包括：風機組件；所述風機組件包括：高速離心式鼓風機、高流率葉輪、高效全銅制熱交換器和導流風箱。其中，所述導流風箱直接將氣流吹向熱工件。具體地，所述爐體的破氣口安裝有消音器。實際應用時，所述真空滲碳爐還包括：真空系統；所述真空系統包括：真空主機、真空閥門、真空管路及真空測量組件；所述真空主機由三級四泵組件構成，所述三級四泵組件包括：維持泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵；所述擴散泵配置有獨立冷阱，所述旋片泵與所述羅茨泵之間、所述羅茨泵與所述擴散泵之間均設置有所述真空測量組件；所述真空閥門為氣動高真空擋板閥，所述啟動高真空擋板閥與控制器連接，且聯動互鎖；所述真空測量組件由數顯電阻真空計和規管構成，所述數顯電阻真空計能夠實現測量過程中的量程自動轉換和超程保護，并具有設定控制功能、數據輸出功能及故障報警功能。其中，所述真空主機的極限真空度為8.0×10－4Pa。具體地，所述爐體和所述擴散泵之間設置有過濾裝置和炭黑收集裝置。實際應用時，所述真空滲碳爐還包括：回沖氣體系統；所述回沖氣體系統包括：充氣機構、壓強調節機構和安全閥；所述充氣機構包括：大通徑快充閥、微調閥、質量流量計和充氣閥門；所述壓強調節機構包括：壓力傳感器和調節儀；加熱時，所述回沖氣體系統能夠對所述真空滲碳爐內的真空度進行調節和控制；冷卻時，根據所述壓力傳感器的反饋使所述充氣閥門開啟，冷卻氣體進入所述真空滲碳爐內。其中，所述壓強調節機構能夠具有分壓功能和緩沖功能。實際應用時，所述真空滲碳爐還包括：滲碳系統；所述滲碳系統包括：滲碳氣供給機構和滲碳控制機構；所述滲碳氣供給機構包括：多路送氣機構、流量調節閥、流量計、電磁閥和噴嘴；所述多路送氣機構包括：載氣支路、滲碳氣支路和氨氣支路，所述載氣支路、所述滲碳氣支路和所述氨氣支路上均依次設置有所述流量調節閥、所述流量計、所述電磁閥和所述噴嘴；所述滲碳系統能夠對滲碳氣體溫度、滲碳氣體時間、滲碳氣體壓力和滲碳氣體流量進行控制。其中，所述噴嘴連接有氣缸，所述氣缸用于帶動所述噴嘴伸縮移動。具體地，所述噴嘴為球形噴頭。進一步地，所述噴嘴均勻分布在待處理工件的周圍。更進一步地，所述載氣支路中通有氮氣。更進一步地，所述滲碳氣之路中通有乙炔。再進一步地，所述滲碳系統還包括：碳黑收集機構，所述碳黑收集機構用于收集過滲時產生的炭黑。實際應用時，所述真空滲碳爐還包括：自動清理機構，所述自動清理機構用于清除絕緣件上的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種真空滲碳爐，其特征在于，包括：真空爐主機，所述真空爐主機為臥式雙室結構；所述真空爐主機包括爐體和爐門，所述爐體的前室為冷卻室，中間為真空密封隔熱的閘閥，后室為加熱滲碳室；所述爐體和所述爐門之間設置有鎖圈式密封結構，且所述鎖圈式密封結構安裝在所述爐門的法蘭凹槽中；所述冷卻室和所述加熱滲碳室也均設置有所述鎖圈式密封結構；所述鎖圈式密封結構的啟閉為雙氣缸啟動形式，且所述鎖圈式密封結構與所述爐門之間設置有多個斜面自鎖；所述加熱滲碳室內設置有加熱元件，所述加熱元件包括有石墨加熱管，電源由變壓器通過水冷電極、銅排或同載流量的銅質編織帶、石墨電極與所述石墨加熱管相連，且所述水冷電極為銅質水冷電極。

【技術特征摘要】
1.一種真空滲碳爐，其特征在于，包括：真空爐主機，所述真空爐主機為臥式雙室結構；所述真空爐主機包括爐體和爐門，所述爐體的前室為冷卻室，中間為真空密封隔熱的閘閥，后室為加熱滲碳室；所述爐體和所述爐門之間設置有鎖圈式密封結構，且所述鎖圈式密封結構安裝在所述爐門的法蘭凹槽中；所述冷卻室和所述加熱滲碳室也均設置有所述鎖圈式密封結構；所述鎖圈式密封結構的啟閉為雙氣缸啟動形式，且所述鎖圈式密封結構與所述爐門之間設置有多個斜面自鎖；所述加熱滲碳室內設置有加熱元件，所述加熱元件包括有石墨加熱管，電源由變壓器通過水冷電極、銅排或同載流量的銅質編織帶、石墨電極與所述石墨加熱管相連，且所述水冷電極為銅質水冷電極。2.根據權利要求1所述的真空滲碳爐，其特征在于，還包括：油冷卻系統，所述油冷卻系統包括：雙壁水冷淬火油槽、油攪拌裝置和油加熱器；所述油攪拌裝置包括：減速電機、葉輪、轉向器、密封通道和導流板；所述油加熱器設置在所述雙壁水冷淬火油槽的底部，且所述油加熱器由電加熱管構成；所述油冷卻系統由封閉式冷卻塔通過控制獨立的油箱水冷壁的水流量以實現油溫控制。3.根據權利要求2所述的真空滲碳爐，其特征在于，所述油冷卻系統還包括：水平送取料機構和油淬火升降機構；所述水平送取料機構通過滑線軸承實現料件的進出；所述油淬火升降機構設置有張緊輪。4.根據權利要求1所述的真空滲碳爐，其特征在于，還包括：真空系統；所述真空系統包括：真空主機、真空閥門、真空管路及真空測量組件；所述真空主機由三級四泵組件構成，所述三級四泵組件包括：維持泵、旋片泵、羅茨泵和擴散泵；所述擴散泵配置有獨立冷阱，所述旋片泵與所述羅茨泵之間、所述羅茨泵與所述擴散泵之間均設置有所述真空測量組件；所述真空閥門為氣動高真空擋板閥，所述啟動高真空擋板閥與控制器連接，且聯動互鎖；所述真空測量組件由數顯電阻真空計和規管構成，所述數顯電阻真空計能夠實現測量過程中的量程自動轉換和超程保護，并具有設定控制功能、數據輸出功能及故障報警功能。5.根據權利要求1所述的真空滲碳爐，其特征在于，還包括：回沖氣體系統；所述回沖氣體系統包括：充氣機構、壓強調節機構和安全閥；所述充氣機構包括：大通徑快充閥、微調閥、質量流量計和充氣閥門；所述壓強調節機構包括：壓力傳感器和調節儀；加熱時，所述回沖...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王昊杰，王昭東，何小華，潘強，孟磊，左懿，田勇，李勇，
申請(專利權)人：東北大學，上海昱臻熱工科技有限公司，
類型：發明
國別省市：遼寧;21