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
技術領域：
本實用新型涉及一種對工件進行熱處理的高溫熱處理爐，尤其是降低工 件表層碳含量的脫碳熱處理爐。
背景技術：
對工件進行熱處理時，由于溫度較高(鋼件的熱處理溫度通常達到
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，在某些特殊應用領域，比如軍事領 域、精密儀器制造領域等，對鋼件的性能提出特別的要求，要求其表面加工 性能優良、韌性好等，就需要對鋼件(主要是低碳鋼)進行脫碳處理，降低 其表面硬度，使工件表面具有良好的加工性能、優良的延展性和韌性等，以 符合工藝要求。現有技術中，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，而很少有關于對工件表層進行脫碳處理的報道，有關對工件表 層進行脫碳處理的熱處理爐沒有見到。
發明內容
本實用新型針對現有技術中基本上沒有對工件表層進行脫碳處理的脫碳 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。
本實用新型的技術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；其特征在于爐體內有爐襯，爐襯內是爐膛；在爐膛內設置 有加熱器，加熱器在控制裝置控制下產生熱量；在爐膛內設置耐熱鋼制作的 爐罐，爐罐內設置有耐熱鋼制作的裝料筐；在爐罐上設置有爐蓋，爐蓋能封 閉爐膛的開口；保護氣體輸送管道向爐罐、裝料筐內通入保護氣體，保護氣 體包括防止零件被氧化的氣體和能與零件表層的碳反應的氣體。 進一步的特征在于在爐蓋上或在爐膛內設置有通風機。 所述的保護氣體是N2、 H2和C02三種，分別通入爐罐內。 本實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-
1、 能對碳鋼零件在保護氣氛下進行脫碳處理，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、優良的延展性和韌性。
2、 使用方便，操作容易。
圖1是本實用新型熱處理爐結構示意圖； 圖2是圖1的A—A向半剖視圖； 圖3是加熱器(件5)結構圖； 圖4是裝料框(件7)結構圖。
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—通風機，ll一爐蓋移動裝置，12—
保護氣體輸送管道，14一地坑，15—通氣孔；
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明
如圖2、 2、 3中，本實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，殼內采用節能超輕質耐火磚、耐火纖維及保溫材料砌筑成爐
襯3，爐襯3是節能復合爐襯，爐襯3內是中空的爐膛4，爐膛4通常是圓形 (根據需要也可制作為橢圓型、矩形等)。在爐體1內設置加熱器5，圖中所 示在爐膛4內設置加熱器5，加熱器5在控制裝置2控制下產生熱量，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、可燃氣體加熱、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采用現有技術，在此不作詳述。
在爐膛4內設置爐罐6，爐罐6的材料是耐熱鋼(Cr25Ni20Si2材質)， 能在工藝要求的溫度下保護合適的強度和剛度。爐罐6內設置有耐熱鋼制作 的裝料筐7，具體制作時裝料筐7與爐罐6同材質，待處理的零件經人工清洗 后，放在裝料筐7內裝入爐罐進行熱處理。為了穩固安裝的需要，可在裝料 筐7下面設置一個框墊8，方便裝料筐7的吊運和穩固，根據需要可將多個裝 料筐7上下重疊放置。在爐罐6上設置有爐蓋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，防止爐膛4的熱量通過開口散 發到爐外、防止爐外的氣體進入爐膛4內。為使被處理工件均勻地加熱，在 爐蓋9上設置有通風機10，或在爐膛4內設置通風機10，啟動通風機10用 來攪拌爐罐內氣體，使其強制循環達到溫度均勻的目的，保證熱處理的溫度 均勻性。由于爐蓋9溫度高，而且人工搬轉很不方便，可以設置一套爐蓋移動裝置11與爐蓋9連接，以移動、搬轉爐蓋9;具體的爐蓋移動裝置ll由蝸 輪蝸桿機構組成，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，以控制升降機構的行程，防止絲桿脫出蝸輪蝸桿減速器發生 意外。通風機IO、爐蓋移動裝置11與控制裝置2連接，其啟動、關閉等受控
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，以及達到脫碳的目的，設置一 套保護氣體輸送管道12穿過爐膛4進入爐罐6內，向爐罐6、裝料筐7內通 入保護氣體，包圍在待處理的零件的四周。保護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；如通入前述三種氣體，通常需要 設置三根管道，分別輸送前述三種不同的保護氣體。N2 (或其他的惰性氣體) 主要起到保護的作用，將爐膛4和爐罐6內的空氣驅敢出去，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 面的碳原子發生反應，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，保護氣體輸送管道12的通斷 控制、分別應通入的時間點和數量等，可以參照現有技術，由具體的工藝參 數決定和控制，在此不作詳述。
為了便于生產車間的布置，可在生產車間的合適位置設置一個或多個地 坑14，將爐體1設置在該地坑14內，再將爐罐6 (連同裝料框7、零件和爐
蓋9)等裝入爐體1內，進行熱處理。
圖4的裝料框7，由耐熱鋼制作，在其側面上設置有一個以上的多個通氣 孔15，圖中的通氣孔15密密設置在裝料框7側面上，保證N2、 H2、 C02三種保護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，能夠實現脫碳、防氧化的作用，作為一套完整的熱處 理設備，通常應該設置冷卻工位，將達到加熱、保溫工藝要求后的爐罐6 (連 同裝料框7、零件和爐蓋9)移動到冷卻工位進行冷卻。在冷卻過程中，爐蓋
9應一直緊密蓋在爐罐6上，同樣要向爐罐6內通入防氧化的保護氣體，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 工位設置抽風冷卻裝置與爐罐6連接，將爐罐6內的熱氣體抽出。根據需要， 準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，能有效提高本實用新型熱處理設備的處理能力。為了防 止高溫對相關部件的損害，可在爐體l內或其表面上設置相應的冷卻水管道 系統，對相關部件進行冷卻降溫。上述的抽風冷卻裝置、冷卻水管道系統等 都可以采用現有技術，在此不作進一步的說明。
權利要求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內有爐襯(3)，爐襯(3)內是爐膛(4)；在爐體(1)內設置有加熱器(5)，加熱器(5)在控制裝置(2)控制下產生熱量；在爐膛(4)內設置耐熱鋼制作的爐罐(6)，爐罐(6)內設置有耐熱鋼制作的裝料筐(7)；在爐罐(6)上設置有爐蓋(9)，爐蓋(9)能封閉爐膛(4)的開口；保護氣體輸送管道(12)向爐罐(6)、裝料筐(7)內通入保護氣體，保護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的氣體。
2、 根據權利要求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)內設置有通風機(10)。
3、 根據權利要求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氣體是N2和C02兩種，分別通入爐罐(6)內。
4、 根據權利要求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氣體是N2、 Eb、 C02三種，分別通入爐罐(6)內。
5、 根據權利要求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的側面上設置有一個以上的通氣孔(15)。
6、 根據權利要求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的側面上設置有一個以上的通氣孔(15)。
7、 根據權利要求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；其特征在于爐體內有爐襯，爐襯內是爐膛；在爐膛內設置有產生熱量的加熱器，在爐膛內設置耐熱鋼制作的爐罐，爐罐內設置有耐熱鋼制作的裝料筐；在爐罐上設置有爐蓋，爐蓋能封閉爐膛的開口；保護氣體輸送管道向爐罐、裝料筐內通入保護氣體，保護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的氣體。本實用新型的脫碳熱處理爐，能對碳鋼零件在保護氣氛下進行脫碳處理，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 優先權日2008年12月30日
發明者成華興 申請人:重慶飛達電爐有限公司