[实用新型]一种双室常压淬火炉的气体炉外循环冷却系统

说明书

技术领域

本实用新型属金属淬火领域，特别关于一种双室常压淬火炉的气体炉外循环冷却系统。

背景技术

目前广泛采用的气体淬火热工设备，除了高压真空淬火炉之外，以双室常压气体淬火炉最为常见，这种淬火炉包括一个升温加热炉室和一个气体冷却炉室，两个炉室之间设有一道活动炉门。加热炉室一般采用碳棒电阻加热方式，在加热过程中向炉膛中充入保护性气体，以避免工件表面氧化。当工件完成加热和保温后，打开两个炉室之间的炉门，使工件进入冷却炉室进行快速冷却，冷却介质一般采用液氮。液氮储藏在高压储气钢罐中，由管道引出，在流动过程中，液氮不断减压、升温，部分液氮汽化，体积迅速膨胀，压强能不断转化为流体的动能，使其流速持续增大，最后以液气混合物的形态，以很大的流速通过具有一定形状和一定倾角的、安装在冷却室底部的喷嘴喷入冷却室中，此时液氮完全气化，它以强制对流换热的方式与工件完成热交换，使工件的温度迅速降低，从而完成工件的淬火，而其自身温度升高，随后一部分氮气通过安装在炉顶的对流风扇的作用，形成炉气循环，再次参与热交换，其它大部分氮气通过炉顶的排气通道排出炉外。这种淬火炉存在的主要问题是液氮消耗量极大，浪费极为严重，大大增加了生产成本，并且由于工件冷却不均匀，工件易发生变形，其合格率相对较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于为双室常压气体淬火炉，提供一种氮气消耗量少、工件冷却速度大，并且工件各处冷却均匀、淬火后不会发生氧化和变形的炉外气体循环冷却系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：在满足最大工件使用空间的前提下，尽可能的缩小炉膛空间，工件外侧与炉体之间的距离以100～150mm为宜，使冷却气体都能够参与工件进行热交换，完成热交换后的高温氮气体采用炉外循环冷却系统进行冷却。根据工件的具体特点和淬火炉室的具体尺寸，在两侧的炉墙和炉底上设置多点喷气口，喷嘴的布置可采用单向流动型或交变流动型，也可采用向心(喷嘴)流动型，视具体情况而定，在炉顶设置多点排气口，在每个喷嘴的前面安装一定结构和尺寸的拉瓦尔管，使氮气能以超音速或接近音速的流速喷出，对炉内的工件进行冷却淬火，吸收热量后的高温氮气通过炉顶的排气口排出，而后进入换热器，通过水冷或气冷换热器将氮气中的热量传递给换热器中的冷却介质，从而使氮气自身的温度降低，随后再通过高压离心风机加压，送入液氮输出管道，参与氮气的循环，这种做法既可以使管道中的氮气温度进一步降低，又可以使液氮汽化膨胀后的压强能转化为气体的动能，从而进一步提高流速，随后氮气通过拉瓦尔管及喷嘴后，以超音速或接近音速的流速喷入炉膛，再次参与工件的换热，从而完成一个循环周期，这样的过程循环连续进行，直到工件冷却到规定温度为止。

本实用新型的有益效果是：

(1)从炉膛排出的高温氮气可以重复利用，从而使液氮消耗量大幅度降低。

(2)氮气从喷嘴喷出时，具有超音速或接近音速的流速，从而强化了氮气与工件之间的对流换热，因而可以更好的满足淬火工艺的要求。

(3)氮气从喷嘴喷出时，液氮已经完全气化并升到了一定的温度，从而可以避免工件的局部过冷，提高工件的淬火质量。

(4)对炉膛来说，从喷嘴喷入的氮气流量大于从循环出气口排出的流量，多出的氮气一方面作为炉门气体溢出及炉外循环过程中气体损失的补充，可以确保炉膛的微正压操作，另一方面可使炉内的循环气体得到及时的更新。

附图说明

图1是本实用新型冷却系统结构示意图；

图中：1喷嘴，2拉瓦尔管，3工件，4排气口，5炉体，6换热器，7冷却水池，8循环水版，9高压离心机，10液氮输送管道，11液氮储存罐。

具体实施方式

本实用新型的双室常压淬火炉的气体炉外循环冷却系统，采用氮气淬火，从淬火炉顶排出的高温氮气，引入到炉外换热器6内，进行降温，降温后的氮气再与来自液氮储存罐11内的液氮混合，混合后再参与淬火和炉外气体循环。其中：

喷嘴1入口装有拉瓦尔管2，出口以超音速或接近音速喷出氮气。

喷出氮气的流量大于从炉膛排出的氮气流量，炉膛内压强大于零毫米水柱。

热交换器6内流通的冷却介质是水或空气。

如实施例一：