一种防止热电偶渗碳的渗碳炉及应用制造技术

本发明专利技术涉及一种防止热电偶渗碳的渗碳炉及应用，属于碳碳复合材料沉积领域，装置包括外炉壳和位于外炉壳内的渗碳室，外炉壳设有热电偶安装孔，渗碳室设有渗碳室孔洞，热电偶贯穿热电偶安装孔和渗碳室孔洞设置，渗碳室孔洞处设有护管，护管为一端开口的空心体。通过护管，隔绝了热电偶与渗碳室内气体的接触，解决了生产过程中因热电偶渗碳龟裂，导致的炉内进气、石墨件氧化、镍铬丝渗碳后影响电阻率导致测温、漏气风险，是原方式使用寿命的几十倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种防止热电偶渗碳的渗碳炉及应用，属于碳碳复合材料沉积领域。
技术介绍
目前国内碳碳复合材料的真空渗碳炉850℃至1100℃使用的热电偶为镍铬合金热电偶，外有不锈钢管作为热电偶隔绝真空和碳气氛的保护套，在渗碳过程中容易因不锈钢管在反应腔内与碳氢气氛接触出现不锈钢晶体间渗碳龟裂等现象，所谓晶间腐蚀裂缝后，晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀线腐蚀，生产过程中出现炉内进气导致石墨件氧化或镍铬丝渗碳后影响电阻率导致测温十到几十度偏差。生产过程存在很大的漏气或超温风险，目前靠总结使用时间提前更换热电偶来避免风险。中国专利文件(公告号CN202485822U)公开了一种用于渗碳工艺的热电偶，包括热电偶本体及套在热电偶本体外的耐热钢护管，耐热钢护管与热电偶本体之间还设有内、外层刚玉陶瓷护管，以期阻止碳原子渗入热电偶，降低热电偶早期失效的概率。但该文件的技术方案仅是对热电偶的结构改进，热电偶加装氧化铝两层和耐热钢一层，成本相对较高，热电偶作为整体销售，不利于更换和使用，还有因使用多层保护材料热传导率下降导致的测温迟缓等问题，对热电偶的工作精度也有影响，使用的材料耐热钢本身不具备抗渗碳性能，在一定时间上也会出现渗碳断裂的问题；刚玉护管在耐温上有一定的优势，但在耐热刚管损坏后刚玉同样也会渗碳出现裂缝，在生产过程中当耐热钢达到1100℃以上时在碳氢气体的环境下渗碳剧烈。目前行业内未出现防止渗碳的热电偶护管，热电偶使用最多的材料为氧化铝、不锈钢、耐热钢310S热电偶，热电偶在反应室与碳氢气体直接接触，目前均不能有效的避免热电偶的管壁和焊接处出现渗碳龟裂现象。在生产过程中，仍会出现以下问题：热电偶材质因渗碳出现裂缝真空将外界空气直接吸入炉内导致石墨件氧化；热电偶管壁裂缝后碳氢气体渗入镍铬丝渗碳后影响电阻率导致热电偶测温有十到几十度偏差，影响工艺生产；使用寿命短，在高温渗碳中每300小时就出现热电偶渗碳裂缝开焊等现象，造成报废，成本增高。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种防止热电偶渗碳的渗碳炉，从结构上解决热电偶渗碳问题。本专利技术还提供一种应用上述渗碳炉的应用方法。本专利技术的技术方案如下：一种防止热电偶渗碳的渗碳炉，包括外炉壳和位于外炉壳内的渗碳室，外炉壳设有热电偶安装孔，渗碳室设有渗碳室孔洞，热电偶贯穿热电偶安装孔和渗碳室孔洞设置，渗碳室孔洞处设有护管，护管为一端开口的空心体。通过护管，隔绝了热电偶与渗碳室内气体的接触。根据本专利技术优选的，所述渗碳室孔洞设于渗碳室顶部。相应的护管也设于渗碳室顶部，以方便安装和更换。根据本专利技术优选的，所述护管为石墨制成的护管。根据本专利技术优选的，所述护管一端开口处设有凸台。方便将护管安装于渗碳室的室壁上，同时便于安装和更换。根据本专利技术优选的，所述护管为一端开口的空心圆柱体。进一步优选的，护管外径为50mm、内径为40mm、深为300mm。根据本专利技术优选的，所述热电偶安装孔与热电偶之间设有密封套。进一步优选的，密封套包括套管，套管与外炉壳固定连接，热电偶上设有法兰盘，法兰盘与套管之间设有密封圈，法兰盘与套管螺栓连接。通过螺杆螺母使法兰盘紧固于套管上。根据本专利技术优选的，护管与渗碳室孔洞之间为过盈连接。护管为嵌套式密封连接在渗碳室的室壁上以防止跑碳。一种应用上述防止热电偶渗碳的渗碳炉的方法，包括步骤如下，首先检查外炉壳的热电偶安装孔与渗碳室孔洞处的护管是否同心，若不同心，则进行调整至同心，若同心，将热电偶垂直插入护管内，然后将热电偶上的法兰盘压紧密封圈，将法兰盘与套管连接，紧固后对渗碳炉抽真空保压。根据本专利技术优选的，将热电偶垂直插入护管内直至热电偶接触护管底部。本专利技术利用TRIZ专利技术原理物场模型法，增加另一个物场模型解决热电偶护管及热电偶渗碳问题，根据炉内炉具设计一个半封闭式石墨外护套，在碳氢气体反应室即渗碳室隔离出一个热电偶伸缩的空间，将热电偶与反应腔室气氛完全隔开。本技术方案可利用到使用镍铬热电偶1150℃以下的复合材料渗碳炉隔绝热电偶与渗碳室隔离的各种炉。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的技术方案通过在高温下增加热电偶护套这种结构方式避免热电偶使用环境渗碳的影响，因彻底将热电偶与反应腔隔开，解决了生产过程中因热电偶渗碳龟裂，导致的炉内进气、石墨件氧化、镍铬丝渗碳后影响电阻率导致测温、漏气风险，是原方式使用寿命的几十倍。本专利技术的热电偶安装结构适用于复合材料生产设备中使用的一种结构形式(渗碳时间300小时/次)，特点是在渗碳室炉腔用石墨管完全隔离，不需要改动热电偶且造价成本低，使本方案中的热电偶及护管所处环境中无碳源气体。附图说明图1为本专利技术渗碳炉的俯视示意图；图2为图1中AA向剖视图；其中，1、热电偶，2、密封套，3、外炉壳，4、护管，5、渗碳室。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术做进一步说明，但不限于此。如图1‐2所示。实施例1：一种防止热电偶渗碳的渗碳炉，包括外炉壳和位于外炉壳内的渗碳室，外炉壳设有热电偶安装孔，渗碳室顶部设有渗碳室孔洞，热电偶贯穿热电偶安装孔和渗碳室孔洞设置，渗碳室孔洞处设有护管，护管为石墨制成的护管，通过护管，隔绝了热电偶与渗碳室内气体的接触，护管为一端开口的空心圆柱体，为半封闭式护管，一头封闭另一头为敞口，护管一端开口处设有凸台，护管由导热系数良好6650石墨料内部掏空至外径50mm内径40mm深300mm的空心圆柱体。护管与渗碳室孔洞之间为过盈连接，护管嵌套式密封连接在渗碳室的室壁上以防止跑碳。护管封闭端嵌入渗碳室，护管敞口端留在渗碳室外，这样中空热电偶部分与渗碳室完全隔离开，由于石墨材料在高温下的优异性能，有效避免了其材质在高温下受热冲击、膨胀系数、导热、渗碳等重要因素的影响。实施例2：一种防止热电偶渗碳的渗碳炉，其结构如实施例1所述，区别在于，热电偶安装孔与热电偶之间设有密封套，密封套包括套管，套管与外炉壳固定连接，热电偶上设有法兰盘，法兰盘与套管之间设有密封圈，法兰盘与套管螺栓连接。通过螺杆螺母使法兰盘紧固于套管上。实施例3：一种应用实施例2所述的防止热电偶渗碳的渗碳炉的方法，包括步骤如下：首先检查外炉壳的热电偶安装孔与渗碳室孔洞处的护管是否同心，若不同心，则进行调整至同心，若同<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止热电偶渗碳的渗碳炉，包括外炉壳和位于外炉壳内的渗碳室，其特征在于，外炉壳设有热电偶安装孔，渗碳室设有渗碳室孔洞，热电偶贯穿热电偶安装孔和渗碳室孔洞设置，渗碳室孔洞处设有护管，护管为一端开口的空心体。

【技术特征摘要】
1.一种防止热电偶渗碳的渗碳炉，包括外炉壳和位于外炉壳内的渗碳室，其特征在于，外炉
壳设有热电偶安装孔，渗碳室设有渗碳室孔洞，热电偶贯穿热电偶安装孔和渗碳室孔洞设置，
渗碳室孔洞处设有护管，护管为一端开口的空心体。
2.根据权利要求1所述的防止热电偶渗碳的渗碳炉，其特征在于，所述渗碳室孔洞设于渗碳
室顶部。
3.根据权利要求1所述的防止热电偶渗碳的渗碳炉，其特征在于，所述护管为石墨制成的护
管。
4.根据权利要求1所述的防止热电偶渗碳的渗碳炉，其特征在于，所述护管一端开口处设有
凸台。
5.根据权利要求1所述的防止热电偶渗碳的渗碳炉，其特征在于，所述护管为一端开口的空
心圆柱体；优选的，护管外径为50mm、内径为40mm、深为300mm。
6.根据权利要求1所述的防止热电偶渗碳的渗碳炉，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彩华，刘汝强，
申请(专利权)人：山东国晶新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37