[发明专利]用于在常压炉中的高压气体淬火的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及在处理气如气体渗碳剂存在下循环和净化淬火气例如氦气的方法和设备，用于与常压炉一起对元件进行处理。

背景技术

常规而言，元件例如钢制元件的淬火或处理通常需要进行热处理然后用流体例如油进行快速淬火处理。使用油的方法会造成安全事故和环境污染。将油暴露于900℃的温度会引起油的挥发和/或氧化。氧化的油表明油发生了降解，必须从淬火浴过滤出去或通过更换油来除去。无论在哪种情况下，氧化的油和废油都代表着需要丢弃或部分循环废物流。一般地，油残留在从淬火油浴中取出的处理过的元件上。在把元件拿持和移动到清洗区域的过程中，油易于由元件上滴下。使用油淬火的方法会引起着火、打滑/摔倒以及其它事故。涂有废淬火油的元件在运送或机械加工之前需要另外的清洗步骤。此外，用油淬火会使元件严重扭曲。为解决用油做淬火介质所造成的这些问题，已使用气体例如氦气来冷却已在炉中加热的元件。

美国专利5,158,625公开了通过使制品在与被处理的制品接触的循环气体介质中淬火来对制品进行热处理的方法。淬火气用换热器进行冷却，该换热器是以氦气用作淬火气的类型，并以存储压力储存在缓冲容器中。在淬火操作的最后，将氦气从处理室中排出，在最终阶段采用泵，直至达到最初的真空。通过与机械滤器连接的压缩机将排出的氦气升压至净化压力，并将处于该压力下的氦送往净化器以除去杂质，然后输送之，如有必要，可在缓冲容器中再压缩之后再输送。

美国专利5,938,866公开了用气体混合物处理元件的设备，该混合物包含主要的第一轻气体和次要量的比第一气体重的第二气体。该设备有进行处理的处理室以及浓缩和净化装置，气体混合物在该装置中进行浓缩和净化以提高第一气体的浓度。处理室包含提供在处理室的上部的出口部件和配置用来使气体混合物向上运动并通过出口部件流出的装置。

美国专利4,867,808公开了对金属加工件进行热处理的方法，该方法是先在真空加热炉中将加工件加热，然后在高于常压的冷却气中在冷却气循环的情况下进行淬火。

美国专利5,173,524公开了快速气体淬火方法，其中通过让氦气和另一种惰性气体的惰性气体混合物在湍流条件下流过制品来提高被加热至高温的制品的冷却速度。

发明内容

本发明的一个目的是提供在常压热处理炉系统中循环淬火气的方法。

本发明的另一个目的是提供在常压渗碳炉系统中循环淬火气例如氦气的方法。

本发明的一个目的是提供一种设备，它用于在常压炉中对元件进行气体处理，并具有采用循环淬火气对从常压炉取出的元件进行淬火的装置。

本发明的另一个目的是提供方法和设备，其有效地提供用于在常压渗碳炉中循环淬火气例如氦气的装置，淬火气在渗碳炉中保持在与待处理元件所需的淬火气氛一致的淬火气氛下。

本发明涉及在常压热处理炉中对元件进行热处理的方法，包含以下步骤：

(a)在常压炉中用被加热到处理元件所需温度的处理气如吸热气体来处理元件；

(b)将含有处理气的热处理过的元件送入淬火室；

(c)将淬火气进料到淬火室以与处理过的元件进行接触并与处理气混合；

(d)将步骤(c)的淬火气和处理气的混合物进料到气体回收室，在其中分离淬火气和处理气以提供净化的淬火气和处理气；

(e)将步骤(d)的净化的淬火气送回淬火室，从而有效地将淬火气循环回淬火室；和

(f)由气体淬火室取出冷却的处理过的元件。

如果证明炉能耐受淬火压力则可以去掉淬火室，因而步骤(b)、(c)、(e)和(f)中提到的淬火室将指的是本发明新方法的步骤(a)中所说的炉。