[发明专利]一种压力氮化炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氮化冶炼炉，尤其是涉及一种需要经过真空、高温、压力过程的固态金属锰的氮化烧结炉。

技术背景

目前国内实现工业化的氮化锰制造工艺主要有两种：常压氮化法和预抽真空压力氮化法。常压固态氮化法就是在常压下把金属锰原料装入反应炉（井式炉、箱式炉及横罐炉等），在炉内通入氮气把炉内空气吹扫干净，并保持微正压，氮气同时起到吹扫密封和氮源的作用，然后升温氮化冷却出炉。常压固态氮化工艺的优点是：设备简单，投资小，便于操作，且比较容易实现连续生产。但该法的缺点是：1、因为是常压氮化，密封性能无法保证把氧彻底除干净，会降低氮化的效果和增加烧损；2、无法利用高压氮气增加氮含量和缩减氮化时间；3、系统无法充分密封导致氮气消耗增加和能耗损失（氮气带走热量）。

预抽真空压力氮化法就是把金属锰原料装入真空电热炉内，抽真空加热，达到反应温度就充入氮气并保持一定的氮气压力氮化（一般小于0.4MPa），反应结束后冷却降温出炉。例如，专利CN101694346A提出了一种实现预抽真空氮化法的氮化炉。该氮化炉充分利用氮气压力促进氮化反应，显著提高氮含量，并能缩短氮化反应时间。在预抽真空阶段把有害的氧气充分排出，有利于氮化和减少烧损。由于在封闭的体系内加热，相比常压氮化，氮气利用率提高，氮气带走的热量少，能源利用率相对提高。但是该炉仍然存在两大缺点：1、冷却时间长，生产效率低下；2、设备巨大，高压实现困难；3、随炉冷却导致能耗增加。由于在密闭容器中反应，所以即使氮化反应结束后，为防止金属锰料高温氧化，无法打开炉门高温出料，必须随炉冷却。因为炉内保温层的原因导致冷却时间很长，导致生产效率低下。由于所有的加热系统、保温层和装料小车都在氮化炉内部，导致设备壳体直径和长度都非常大，所以增加系统的设计压力将会显著提高设备的成本。因此设备巨大，高压实现困难。同样的原因，由于氮化炉内存在加热系统、保温层和装料小车，导致系统升降温的热惯性非常大，并且必须降温出炉，导致炉子一直处在冷热态交替的过程中，能耗增加。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中的不足，提出一种高效节能的压力氮化炉，采用双密封的技术，实现了反应罐与压力电热炉之间的高温密封和高温分离。这为快速冷却创造了良好的条件，无须等待压力电热炉冷却就可把反应罐取出，在压力电热炉高温时就能装入第二个反应罐继续氮化生产，提高了效率和节约了能耗。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种压力氮化炉，其特征在于，包含相互配合的反应罐和压力电热炉，所述反应罐包括罐盖、带罐法兰的罐和保温模块，所述保温模块固定在罐盖的下部并使轴线重合；所述压力电热炉包括带法兰边的炉壳、法兰盖和加热模块，所述法兰边与法兰盖对应，所述加热模块位于炉壳内部。圆筒型的反应罐和反应炉是本专利的最佳方案，但本专利不仅仅局限于圆筒形，也可以做成方筒型。反应罐从上垂直安装到氮化炉的方式是本专利的最优方式，但本专利不仅仅局限于此，也可以做成水平安装和从底部垂直往上安装。

进一步地，所述罐盖或罐上设有三个接口：安装压力安全阀的接口、安装热电偶的接口和安装快速接头的阀门接口；所述保温模块也设有三个通孔，与罐盖或罐上的三个接口一一对应。所述的安装快速接头的阀门接口安装了快速接头后可以快速关断阀门和更换快接管道，并在不同的工艺时段分别起到三个作用：抽真空时连接抽真空管道，氮化反应时连接充氮气管道，泄压放气时开闭阀门直排大气。

进一步地，所述罐法兰的中部设有一个密闭的环形循环水道，所述环形水道的任意直径的两端分别开有一个进水口和一个出水口，所述进水口和出水口分别与外部的循环水管密封连接。所述的密封水道和环形密封圈的作用是用来密封反应罐和罐盖，也可以采取高温密封的方式省略密封水道。

进一步地，所述罐法兰的上表面设有一道环形密封；所述罐盖与罐法兰通过螺栓、液压锁或快速机械锁止装置进行紧固密封连接，所述密封连接是通过罐法兰中部的环形密封和罐盖下表面压紧配合获得的。

进一步地，所述炉壳的圆周壁外面或法兰盖或炉壳底部设有两排共六个接口：安装压力安全阀的接口、连接氮气的阀门接口、放气泄压的阀门接口、以及分别连接三相电源的密封过线孔的三个接口。