[发明专利]一种双炉膛式连续稀土渗碳设备及其工艺

说明书

技术领域：

本发明涉及一种双炉膛式连续稀土渗碳设备及其工艺。

背景技术：

为了大批量生产齿轮等的化学热处理，热处理加工企业一般都采用贯通式连续作业气体渗碳炉生产。工件装在料盘上，料盘由进料端依次排列至出料端，每隔一定时间例如30分、45分或60分，由推杆机构将料盘向前推进一步。工件在炉中进行渗碳，按料盘数及渗层深度与渗碳速度来决定推料周期的时间。按步进式推料方式至出料端。出炉后即可进行淬火。需要压淬时则由机械手自料盘上取出，传统采用的连续式渗碳流水生产线示意方框图如图1所示。生产线由预氧化炉、连续式气体渗碳炉、淬火油槽、机械手、淬火压床等组成。料盘上的工件流动靠推拉料机械设备及电气控制设备自动或手动运行。

渗碳炉按渗碳工艺过程划分为5个独立工作区，各区功能有所不同，由于I-V区均系一个贯通的炉膛，各区之间不可能设置隔墙，阻断料盘的连续推进。这就造成了两个区域之间炉气碳势相互干扰，炉膛中部分渗碳乏气需由前后两个排气口排出点燃烧掉，以免造成污染。这就造成各区碳势Cp难以准确控制。更为有害的是由IV、V两区Cp设定值很低，III区具有较高碳势Cp的气体流入后必需打入空气才能将Cp降至较低的设定值，这就造成渗碳表面形成黑色组织，其硬度降至标准最低值HRC58或更低，导致该齿轮产生早期磨损及疲劳破坏，寿命大幅下降。

发明内容：

为了克服贯通式连续作业气体渗碳炉所存在的区域之间炉气碳势相互干扰，炉膛中部渗碳乏气需由前后两个排气口排出点燃烧掉，以免造成污染，各区碳势Cp难以准确控制，渗碳表面形成黑色组织，导致该工件产生早期磨损及疲劳破坏，寿命大幅下降等问题我们发明了双炉膛式连续稀土渗碳设备及其工艺。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双炉膛式连续稀土渗碳设备及其工艺，将贯通式稀土渗碳连续炉炉膛建设成呈之字型排列的双炉膛，第一炉膛为渗碳速度控制炉膛，第二炉膛为渗层组织控制炉膛。

第一炉膛分为I、II、III区，第二炉膛分为IV、V区，两个炉膛之间通过闸门联通或隔断，利用横向推料机构将III区的料盘推向IV区。

各区采用的基本工艺特征参数如下：

第一炉膛：I区：860--880℃，Cp不控，II区：920℃XCp1.20-1.25％；III区：930℃XCp1.30-1.4％；

第二炉膛：IV区：880--890℃XCp1.1-1.2％；V区：860--840℃ XCp0.9-1.0％。

推料周期：25--27分钟。

第一炉膛其进料端与预氧化炉连接，第二炉膛其出料端与机械化淬火油槽及机械手和淬火压床相连。两个炉膛之间通过闸门相通，闸门的另一个作用是将两个炉膛的炉气隔断，以便根据功能需要调整各自的温度与碳势。

本发明一种双炉膛式连续稀土渗碳设备及其工艺的优点为

1、使渗碳速度显著提高

与西方工业国传统渗碳工艺相比，可提高渗碳速度30％以上，与国内相比，可提高渗碳速度20～30％。稀土与碳共渗时，不仅使渗剂分解速度快，净化工件表面，增大固气界面反应速度，从而使活性碳原子[C]扩散系数D提高50％。使工艺推料周期缩短，提高了生产效率，节能降耗减排效果十分显著。

2、改变工艺条件使渗层组织更好，性能及寿命大幅提高

经过大量研究与生产应用证明，使用双炉膛式连续稀土渗碳设备及其工艺，严格按着本发明所列工艺操作条件进行操作，通过闸门将两个炉膛的炉气隔断，以便根据功能需要调整各自的温度与碳势。由于各自独立，对于IV、V区碳势的调整无须采用常规渗碳打空气的方法进行，从而避免了产生有害的黑色组织。并可准确控制IV、V区的温度与碳势。以便生产出稀土渗碳标准的优化渗碳组织，即：渗层过共析区特别是表层碳化物K呈细小弥散颗粒状；其基体为隐晶状超细马氏体；过共析、共析及亚共析区各占1/3。在渗层的过共析区奥氏体晶体内与晶界均能同时沉淀析出细小弥散颗粒状碳化物K，从而避免了原传统工艺只沿晶 界特别是三角晶界析出不合格粗大碳化物K。使渗碳表层获得细小弥散碳化物K，大大提高了载重车驱动桥齿轮付的表面硬度与耐磨性，避免因表面硬度太低所引起的早期磨损，疲劳寿命短这一重大关键问题。性能强度与韧性同步提高，大大提高工件的疲劳抗力与承载能力，将使工件的使用寿命超过西方产品水平。