真空渗碳炉及使用其的渗碳方法技术

本发明专利技术公开一种真空渗碳炉及使用其的渗碳方法，涉及金属材料热处理技术领域，以解决现有的渗碳炉在负压及加压气冷时的密封效果不佳，且加热元件长期使用后容易造成积碳而导致渗碳炉发生短路故障的技术问题。本发明专利技术所述的真空渗碳炉，包括：卧式双室结构且包括炉体和炉门的真空炉主机；炉体的前室为冷却室，中间为真空密封隔热的闸阀，后室为加热渗碳室；冷却室和加热渗碳室、炉体和炉门的法兰凹槽之间设置有锁圈式密封结构；锁圈式密封结构与炉门之间设置有多个斜面自锁且为双气缸启动形式；加热渗碳室内设置有加热元件，其包括石墨加热管，电源由变压器通过铜质水冷电极、铜排或同载流量的铜质编织带、石墨电极与石墨加热管相连。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及金属材料热处理
，特别涉及一种真空渗碳炉及使用其的渗碳方法。
技术介绍
渗碳：是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中，加热到900—950℃的单相奥氏体区，保温足够时间后，使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层，从而获得表层高碳，心部仍保持原有成分。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。目前，渗碳炉是新型节能周期作业式热处理电炉，主要供钢制零件进行气体渗碳。实际应用中，渗碳炉主要由炉壳、炉衬、炉盖升降机构、炉用密封风机、马弗罐、加热元件及电控系统等组成。具体地，炉壳由钢板及型钢焊接而成；炉衬由高强度超轻质节能耐火砖、硅酸铝纤维、硅藻土保温砖及石棉板砌筑而成；炉盖升降机构由电机、齿轮泵等部件组成，为安全起见，在升降轴上装设有两个行程开关，当炉盖上升时，下部行程开关自动切断渗碳炉控制柜主回路电源，使加热元件断电停止工作，上部行程开关则限制升降轴升起的高度，以防升降抽升起过高而脱出；炉用密封风机装在炉盖上，供搅拌马弗罐内的气体并使之成分均匀，同时使炉温趋于均匀，在炉盖上还装有三根工艺管通向炉膛马弗罐内：一根套管顶端安装三头不锈钢滴注器，由三头滴注器向炉内滴注甲醇，煤油或其它有机液体，各种液体均可调节，该套管上的氨气孔可用来向炉内输送氨气作碳、氮共渗之用(不渗氮时可将此管口封闭)，一根套管为取样管，该套管上部的一管接头可与“U”型玻璃管压力计连接，用来监视炉马弗罐的作用是维护炉压，保证渗碳或碳、氮共渗的正常进行，它由耐热钢制成(铸件)；加热元件由电热合金丝绕成螺旋状，安装在炉衬内壁上，并通过引出捧引出炉外，渗碳炉温度由插入炉膛的热电偶，通过补偿导线将信号传送给自动控温柜，控温柜自动控制、调节并记录炉内的加热温度。然而，本申请专利技术人发现，现有的渗碳炉通常在负压及加压气冷时的密封效果不佳，且加热元件长期使用后容易造成积碳而导致渗碳炉发生短路故障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种真空渗碳炉及使用其的渗碳方法，以解决现有的渗碳炉通常在负压及加压气冷时的密封效果不佳，且加热元件长期使用后容易造成积碳而导致渗碳炉发生短路故障的技术问题。本专利技术提供一种真空渗碳炉，包括：真空炉主机，所述真空炉主机为卧式双室结构；所述真空炉主机包括炉体和炉门，所述炉体的前室为冷却室，中间为真空密封隔热的闸阀，后室为加热渗碳室；所述炉体和所述炉门之间设置有锁圈式密封结构，且所述锁圈式密封结构安装在所述炉门的法兰凹槽中；所述冷却室和所述加热渗碳室也均设置有所述锁圈式密封结构；所述锁圈式密封结构的启闭为双气缸启动形式，且所述锁圈式密封结构与所述炉门之间设置有多个斜面自锁；所述加热渗碳室内设置有加热元件，所述加热元件包括有石墨加热管，电源由变压器通过水冷电极、铜排或同载流量的铜质编织带、石墨电极与所述石墨加热管相连，且所述水冷电极为铜质水冷电极。实际应用时，所述炉体为双壁水冷结构。其中，所述炉体的内壁采用304不锈钢制造、外壁采用优质碳素钢板焊接而成。具体地，位于所述冷却室的所述炉体的内壁涂刷有防蚀剂。进一步地，所述炉体上设置有照明灯，且所述照明灯位于所述冷却室内。更进一步地，位于所述加热渗碳室的所述炉体的内壁喷射有耐高温漆。实际应用时，所述加热渗碳室设置有隔热层。其中，所述隔热层包括碳毡层和复合硬毡层。具体地，所述隔热层上还设置有隔热屏。进一步地，所述隔热屏为固化硬石墨毡。更进一步地，所述炉体上设置有加强筋板，且所述加强筋板位于所述加热渗碳室处。再进一步地，所述炉体和所述炉门通过铰链连接，且所述铰链的主轴两端装设有轴承。实际应用时，所述炉体与所述炉门之间设置有炉门调节机构。其中，所述炉体包括炉壳和设置在所述炉壳内的炉胆，所述炉胆的底部设置有滚轮，所述炉壳内设置有与所述滚轮匹配的导轨。具体地，所述炉门上设置有观察窗。进一步地，所述真空炉主机还包括炉体支架，所述炉体支架位于所述炉体的底部。更进一步地，所述石墨加热管沿所述隔热层均匀分布。再进一步地，所述加热渗碳室内还设置有料台，所述料台由石墨炉床、石墨支柱和镶嵌在所述石墨炉床上的陶瓷隔条构成。实际应用时，所述真空渗碳炉还包括：油冷却系统，所述油冷却系统包括：双壁水冷淬火油槽、油搅拌装置和油加热器；所述油搅拌装置包括：减速电机、叶轮、转向器、密封通道和导流板；所述油加热器设置在所述双壁水冷淬火油槽的底部，且所述油加热器由电加热管构成；所述油冷却系统由封闭式冷却塔通过控制独立的油箱水冷壁的水流量以实现油温控制。其中，所述油冷却系统还包括：水平送取料机构和油淬火升降机构；具体地，所述水平送取料机构通过滑线轴承实现料件的进出；进一步地，所述油淬火升降机构设置有张紧轮。实际应用时，所述油冷却系统还包括：风机组件；所述风机组件包括：高速离心式鼓风机、高流率叶轮、高效全铜制热交换器和导流风箱。其中，所述导流风箱直接将气流吹向热工件。具体地，所述炉体的破气口安装有消音器。实际应用时，所述真空渗碳炉还包括：真空系统；所述真空系统包括：真空主机、真空阀门、真空管路及真空测量组件；所述真空主机由三级四泵组件构成，所述三级四泵组件包括：维持泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵；所述扩散泵配置有独立冷阱，所述旋片泵与所述罗茨泵之间、所述罗茨泵与所述扩散泵之间均设置有所述真空测量组件；所述真空阀门为气动高真空挡板阀，所述启动高真空挡板阀与控制器连接，且联动互锁；所述真空测量组件由数显电阻真空计和规管构成，所述数显电阻真空计能够实现测量过程中的量程自动转换和超程保护，并具有设定控制功能、数据输出功能及故障报警功能。其中，所述真空主机的极限真空度为8.0×10－4Pa。具体地，所述炉体和所述扩散泵之间设置有过滤装置和炭黑收集装置。实际应用时，所述真空渗碳炉还包括：回冲气体系统；所述回冲气体系统包括：充气机构、压强调节机构和安全阀；所述充气机构包括：大通径快充阀、微调阀、质量流量计和充气阀门；所述压强调节机构包括：压力传感器和调节仪；加热时，所述回冲气体系统能够对所述真空渗碳炉内的真空度进行调节和控制；冷却时，根据所述压力传感器的反馈使所述充气阀门开启，冷却气体进入所述真空渗碳炉内。其中，所述压强调节机构能够具有分压功能和缓冲功能。实际应用时，所述真空渗碳炉还包括：渗碳系统；所述渗碳系统包括：渗碳气供给机构和渗碳控制机构；所述渗碳气供给机构包括：多路送气机构、流量调节阀、流量计、电磁阀和喷嘴；所述多路送气机构包括：载气支路、渗碳气支路和氨气支路，所述载气支路、所述渗碳气支路和所述氨气支路上均依次设置有所述流量调节阀、所述流量计、所述电磁阀和所述喷嘴；所述渗碳系统能够对渗碳气体温度、渗碳气体时间、渗碳气体压力和渗碳气体流量进行控制。其中，所述喷嘴连接有气缸，所述气缸用于带动所述喷嘴伸缩移动。具体地，所述喷嘴为球形喷头。进一步地，所述喷嘴均匀分布在待处理工件的周围。更进一步地，所述载气支路中通有氮气。更进一步地，所述渗碳气之路中通有乙炔。再进一步地，所述渗碳系统还包括：碳黑收集机构，所述碳黑收集机构用于收集过渗时产生的炭黑。实际应用时，所述真空渗碳炉还包括：自动清理机构，所述自动清理机构用于清除绝缘件上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空渗碳炉，其特征在于，包括：真空炉主机，所述真空炉主机为卧式双室结构；所述真空炉主机包括炉体和炉门，所述炉体的前室为冷却室，中间为真空密封隔热的闸阀，后室为加热渗碳室；所述炉体和所述炉门之间设置有锁圈式密封结构，且所述锁圈式密封结构安装在所述炉门的法兰凹槽中；所述冷却室和所述加热渗碳室也均设置有所述锁圈式密封结构；所述锁圈式密封结构的启闭为双气缸启动形式，且所述锁圈式密封结构与所述炉门之间设置有多个斜面自锁；所述加热渗碳室内设置有加热元件，所述加热元件包括有石墨加热管，电源由变压器通过水冷电极、铜排或同载流量的铜质编织带、石墨电极与所述石墨加热管相连，且所述水冷电极为铜质水冷电极。

【技术特征摘要】
1.一种真空渗碳炉，其特征在于，包括：真空炉主机，所述真空炉主机为卧式双室结构；所述真空炉主机包括炉体和炉门，所述炉体的前室为冷却室，中间为真空密封隔热的闸阀，后室为加热渗碳室；所述炉体和所述炉门之间设置有锁圈式密封结构，且所述锁圈式密封结构安装在所述炉门的法兰凹槽中；所述冷却室和所述加热渗碳室也均设置有所述锁圈式密封结构；所述锁圈式密封结构的启闭为双气缸启动形式，且所述锁圈式密封结构与所述炉门之间设置有多个斜面自锁；所述加热渗碳室内设置有加热元件，所述加热元件包括有石墨加热管，电源由变压器通过水冷电极、铜排或同载流量的铜质编织带、石墨电极与所述石墨加热管相连，且所述水冷电极为铜质水冷电极。2.根据权利要求1所述的真空渗碳炉，其特征在于，还包括：油冷却系统，所述油冷却系统包括：双壁水冷淬火油槽、油搅拌装置和油加热器；所述油搅拌装置包括：减速电机、叶轮、转向器、密封通道和导流板；所述油加热器设置在所述双壁水冷淬火油槽的底部，且所述油加热器由电加热管构成；所述油冷却系统由封闭式冷却塔通过控制独立的油箱水冷壁的水流量以实现油温控制。3.根据权利要求2所述的真空渗碳炉，其特征在于，所述油冷却系统还包括：水平送取料机构和油淬火升降机构；所述水平送取料机构通过滑线轴承实现料件的进出；所述油淬火升降机构设置有张紧轮。4.根据权利要求1所述的真空渗碳炉，其特征在于，还包括：真空系统；所述真空系统包括：真空主机、真空阀门、真空管路及真空测量组件；所述真空主机由三级四泵组件构成，所述三级四泵组件包括：维持泵、旋片泵、罗茨泵和扩散泵；所述扩散泵配置有独立冷阱，所述旋片泵与所述罗茨泵之间、所述罗茨泵与所述扩散泵之间均设置有所述真空测量组件；所述真空阀门为气动高真空挡板阀，所述启动高真空挡板阀与控制器连接，且联动互锁；所述真空测量组件由数显电阻真空计和规管构成，所述数显电阻真空计能够实现测量过程中的量程自动转换和超程保护，并具有设定控制功能、数据输出功能及故障报警功能。5.根据权利要求1所述的真空渗碳炉，其特征在于，还包括：回冲气体系统；所述回冲气体系统包括：充气机构、压强调节机构和安全阀；所述充气机构包括：大通径快充阀、微调阀、质量流量计和充气阀门；所述压强调节机构包括：压力传感器和调节仪；加热时，所述回冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昊杰，王昭东，何小华，潘强，孟磊，左懿，田勇，李勇，
申请(专利权)人：东北大学，上海昱臻热工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21