[发明专利]一种具有双压平衡结构的增压高温氮化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢表面化学热处理装置，尤其是涉及一种增压高温氮化装置。

背景技术

目前，大多数氮化装置只能在常压和相对较低的温度条件下实现零件的氮化，通常消耗相当长的时间，氮化效率低且浪费资源。采用增压氮化方法可提高氮势并加快氮化速率，但提高压力对炉胆材料要求苛刻。高温增压环境下氮化，极易造成炉胆材料的蠕变，导致炉胆变形甚至开裂，从而大幅度降低氮化装置的整体寿命，影响氮化质量甚至造成危险。尽管采用某些特殊材料制备氮化装置可以实现加压氮化，但必将导致设备成本的升高，并且不能从根本上避免炉胆的高温蠕变及设备的加速损耗。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的不足，提供一种基于双压平衡系统控制的增压高温氮化装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种具有双压平衡结构的增压高温氮化装置，主体结构包括炉盖、炉胆和炉壳，炉盖与炉胆相连，炉胆与炉壳相连，炉盖装有与NH₃瓶及N₂瓶连接的充气管道，充气管道延伸至炉胆反应室，炉胆反应室被发热炉管嵌套，发热炉管底部由陶瓷底座支撑，测温装置经所述陶瓷底座及发热炉管底部中心孔引入，炉胆上端设有真空泵及排气管道，炉胆排气端接有流量监测计，炉胆上下法兰盘之间设有循环水套，炉壳下端装有与Ar瓶连接的充气管道，炉壳上端装有与废气收集系统连接的排气管道，炉胆及炉壳排气端分别设有压力测量装置。

本氮化装置的炉胆由上炉胆和炉胆反应室组成，反应室顶部设有保温盖，避免炉盖及炉壳受热。

本氮化装置的炉盖通过炉胆上法兰盘通孔与炉胆相连接，炉胆上法兰盘内圈设有保证炉胆密封性的塑胶垫圈。

本氮化装置的炉胆嵌套在炉壳内，炉胆与炉壳的装配依靠炉胆下法兰盘和炉壳顶部法兰盘的连接，两法兰间放置聚四氟乙烯垫圈，通过高强螺栓连接。

本氮化装置的炉壳内壁放置保温砖隔层，其余空间由炉壳保温棉填充。

本氮化装置的发热炉管管身缠绕216Nb炉丝，炉丝两端通过铜螺栓分别连接火线和零线，两电源线均套有绝缘套，在偏离炉胆且不接触炉壳内壁的条件下穿过保温棉，并经由炉壳底部法兰接线柱引出。

本氮化装置的测温装置由铂铑热电偶、陶瓷套管及控温仪表组成，电偶引线经由炉壳底部法兰接线柱引出。

本氮化装置的压力测量装置包括炉胆及炉壳所连接压力表，炉胆连接压力表选取NH₃用压力表，炉壳连接压力表选取Ar压力表。

本发明工作时采用双压平衡系统控制，炉胆内外同时升高或降低压强，在保证炉胆不受压的条件下即可实现内部反应室的高温增压氮化，并且充入炉壳内用于平衡炉胆内压的Ar可保护炉丝，既防止了炉胆的高温蠕变，又延长了炉丝的使用寿命，从而降低成本并减缓设备损耗速率。炉胆反应室上端装有保温盖和循环水装置，可避免炉胆整体受热，保护炉口塑胶垫圈不因温度过高而报废。电源及电偶线在压力条件下引出接头，并在保证系统密封性的前提下引出炉外接线柱。

本发明与传统氮化装置相比，具有密封性良好、炉内气体流畅、工作环境复杂、成本相对低廉、结构简单、使用寿命较长等优点，可实现钢表面以N₂、NH₃、N₂+NH₃以及NH₃+H₂为介质在0.01~2.0MPa压力和20~1200℃温度条件下的高温单段或多段氮化。

附图说明

本发明共有附图5幅，其中：

图1为本发明的整套设备示意图。

图2为本发明的整体剖视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明炉胆示意图。

图5为本发明炉壳底部法兰盘内部接线图。