[发明专利]一种分子共振化学热处理炉

说明书

技术领域

本发明涉及化学热处理领域，尤其涉及化学热处理炉技术领域。

背景技术

将金属或合金工件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入工件的表面，从而改变表面层的化学成分、组织和性能。这种热处理工艺称为化学热处理。为了实现该工艺，因此需要该工艺所需的设备-化学热处理炉，如气体渗氮炉、氮-碳共渗炉、碳-氮共渗炉、渗碳炉、渗金属炉等。并且这类炉大多可一炉多用。至今，国内外所用化学热处理炉主要由渗罐、加热组件(电热丝)、炉体(包括炉壳、保温层、耐火砖层)等构成。这种传统化学热处理炉的主要缺点是能耗大，如炉子最高温度为700℃，炉堂尺寸为φ950×1220mm的炉子，所需功率约为75KW。另一缺点是升温速度慢，如上述75KW渗氮炉，空炉升温要达到渗氮温度(550℃)最少需3小时。炉子重，如该炉约5吨，在能源紧缺的今天，需要大大节约能源。为克服当今化学热处理炉存在耗电大、升温速度慢和炉子重的缺点，本发明提供了一种分子共振化学热处理炉。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的化学热处理炉所存在的耗电大、升温速度慢和设备较重的缺点，提供一种高效、节电能、重量轻的分子共振化学热处理炉。

本发明的目的通过下述技术方案实现：本分子共振化学热处理炉包括炉壳、保温层、渗罐(炉胆)、防护柵、承载环(台)、分子共振加热器、渗剂提供装置(滴注器或通气管)、热电偶、炉盖等，所述渗剂提供装置一端位于渗罐内，另一端位于炉盖上方，所述热电偶穿过炉壳和保温层并伸入到渗罐处。所述炉壳外设有炉壳支柱；所述分子共振加热器置于渗罐内，为了防止工件碰撞加热器，于其外设防护柵。所述渗罐外用硅酸鋁纤维充填作保温层。所述分子共振化学热处理炉，所述炉壳的顶端与炉盖下方之间设有承受所处理工件的重量的承载环，所述承载环由炉壳各炉壳支柱支撑；

所述分子共振加热器包括电热丝、发波体、透波体。电热丝表面有耐高温绝缘膜，绕成螺管形或花瓣形，电热丝置于发波体中。所述发波体包括乳白石英管或涂有发波材料的绝缘管。发波体外套以透波体。所述透波体为透明石英管。该分子共振加热器置于渗罐内，为防止处理工件对其碰撞，于其外设防护柵。为使炉子保温及减轻炉子重量，于渗罐外，填满硅酸鋁纤维作保温层，工件通过承载环与外壳支柱联接来承重(若为卧式炉，则以炉底承重)。化学热处理时，若用有机液体分解作渗剂，则通过滴注器滴入。若用气体作渗剂，则用管通入。若用固体作渗剂，则另用渗箱，再置于渗罐中。炉子温度通过热电偶与控制柜联接进行测温与控制。

从图2可见，分子共振化学热处理炉的加热组件为分子共振加热器4。该加热器置于渗罐5内，以辐射及传导形式加热炉气及工件。加热器外设防护柵6，以防工件碰撞加热器。渗罐5用耐热钢(视使用温度高低，可用不锈钢或碳素钢或低合金钢)制造。渗罐外，用硅酸铝纤维7充填作保温层。工件以承载环承重，该承载环由炉壳支柱支撑。这种分子共振化学热处理炉具有如下优点：(1)节电显著。如前述传统渗氮炉，最高使用温度为700℃，炉膛有效尺寸为φ950×1220mm，炉子功率为75KW。而本发明的分子共振渗氮炉为24KW，为传统炉子的1/3，即节电达70％；(2)升温速度快。如上述φ950×1220mm、75KW的炉子，空炉升温达550℃需3小时。而本发明的炉膛尺寸为φ992×1270mm、24KW的炉子，空炉升温到550℃，只需20分钟。φ200×250mm，5KW的传统炉子升温到650℃，需1.5小时，而本发明的φ200×250mm，1.5KW的分子共振化学热处理炉仅需15分钟；(3)结构简单，制造成本低；(4)辐射波对化学热处理时的反应起加速作用，加速渗层形成速度；(5)设备轻，如前述φ950×1220mm、75KW的传统设备为5500Kg，而本发明的φ992×1270mm、24KW设备只有650Kg。

附图说明

图1为传统化学热处理炉结构示意图。其中，1马达；2  渗剂提供装置；3炉盖；4渗罐；5加热体；6耐火砖；7保温层；8炉壳；9热电偶；10排气孔。

图2为本发明的分子共振化学热处理炉的结构示意图。其中，1渗剂提供装置；2炉盖；3承载环；4分子共振加热器；5渗罐；6防护栅；7硅酸铝纤维；8炉壳；9热电偶。

图3为分子共振气体氮化炉结构示意图。其中，1炉盖；2热电偶孔；3冷却水口；4分子共振加热器；5渗罐；6防护柵；7炉壳；  8炉壳支柱；9炉底砖；10炉脚；11氨气进口；12保温层；13废气进口；14安全带；15压环；16承载环；17炉盖扣；18密封圈炉。