[发明专利]一种超临界二氧化碳深冷处理方法及其装置和气体回用系统

说明书

本发明公开了一种超临界二氧化碳深冷处理方法及其装置和气体回用系统，该深冷处理装置包括深冷炉和若干自炉外伸入炉内且均布在工件之间的射流管，若干射流管均与总进气管连通；还包括：设置于总进气管内的第一热电偶、第一压力表和第一流量计；对应设置于工件的中心位置的第二热电偶及表面位置的第三热电偶；设置于深冷炉顶部的排气管内的第二压力表和第二流量计；以及设置于深冷炉内部工作区的第三压力表和第四热电偶。采用本发明装置的超临界二氧化碳深冷处理方法，通过调节超临界二氧化碳的的初始温度、压力和流量，从而调节工件的冷却速率，实现工件的可控冷却，保证了工件在进行深冷时的稳定性、均匀性、精确性和灵敏性。

技术领域

本发明涉及深冷处理技术领域，尤其涉及一种超临界二氧化碳深冷处理方法及其装置和气体回用系统。

背景技术

深冷处理是普通热处理的一个补充过程，其能够有效改善材料的耐磨性、尺寸稳定性、强度以及韧性等机械性能，从而能够提高产品的质量，延长使用寿命，最终降低生产成本。近年来国内的一些大小企业纷纷在自己的生产线上加入深冷处理这一工序，同时，深冷处理过程所使用的液氮更加容易获取及液氮成本的降低，也促进了深冷处理技术的广泛应用。

现有的深冷技术以液氮作为冷源，利用其相变吸热来获得低温环境，或者直接将工件放入到液氮中进行一定时间的浸泡，来提高工件的寿命和其力学性能。这种深冷处理存在的问题主要是造成能源浪费、工件的精度不够高，在液氮中深冷处理时容易使工件开裂和变形，使工件的内应力增大。在深冷过程中控制不够稳定、精确、灵敏、快速。不易随工件形状、尺寸的变化来调整深冷设备和参数方式。

而且现有的深冷处理方式是直接将液态气体通入炉子中，没有对工件深冷过程的检测和控制系统，这样容易造成工件的冷却不均匀、降温速度无法控制，对工件形成造成较大的影响。

因此，开发一种控制响应快、控制精度高的深冷炉控制装置是十分必要的。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种超临界二氧化碳深冷处理方法及其装置和气体回用系统。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种超临界二氧化碳深冷处理装置，包括深冷炉和若干自炉外伸入炉内且均布在工件之间的射流管，若干所述射流管均与总进气管连通；还包括：

一一设置于所述总进气管内的第一热电偶、第一压力表和第一流量计；

一一对应设置于所述工件的中心位置的第二热电偶及表面位置的第三热电偶；

一一设置于所述深冷炉顶部的排气管内的第二压力表和第二流量计；以及

一一设置于所述深冷炉内部工作区的第三压力表和第四热电偶；

其中，各热电偶、压力表及流量计分别连接数据采集和控制系统，所述采集和控制系统根据各所述热电偶、压力表及流量计监测的温度、压力以及气体流量数据，调节所述深冷炉内二氧化碳的流量和压力，以控制深冷过程的速度和工件的温度。

进一步地，在所述的超临界二氧化碳深冷处理装置上，所述深冷炉包括：

一具有前门和后门的炉体；

至少一设置于所述炉体顶部的排气管；

至少一设置于所述炉体顶部的安全阀；以及

一设置于所述炉体内用于固定及移动所述工件的料架组件；

其中，所述料架组件自上而下由料架、料盘和设置于所述炉体底部的辊道组成，所述料架位于所述深冷炉内的工作区，且通过所述料盘可滑动设置于所述辊道上。