[發明專利]一種分子共振化學熱處理爐

無效

• 申請號: 200710029638.8
• 申請日: 2007-08-08
• 公開（公告）號: CN101100736A
• 公開（公告）日: 2008-01-09
• 發明（設計）人: 蒙繼龍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C23C8/00
• 分類號: C23C8/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及化學熱處理領域，尤其涉及化學熱處理爐技術領域。

背景技術

將金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入工件的表面，從而改變表面層的化學成分、組織和性能。這種熱處理工藝稱為化學熱處理。為了實現該工藝，因此需要該工藝所需的設備-化學熱處理爐，如氣體滲氮爐、氮-碳共滲爐、碳-氮共滲爐、滲碳爐、滲金屬爐等。并且這類爐大多可一爐多用。至今，國內外所用化學熱處理爐主要由滲罐、加熱組件(電熱絲)、爐體(包括爐殼、保溫層、耐火磚層)等構成。這種傳統化學熱處理爐的主要缺點是能耗大，如爐子最高溫度為700℃，爐堂尺寸為φ950×1220mm的爐子，所需功率約為75KW。另一缺點是升溫速度慢，如上述75KW滲氮爐，空爐升溫要達到滲氮溫度(550℃)最少需3小時。爐子重，如該爐約5噸，在能源緊缺的今天，需要大大節約能源。為克服當今化學熱處理爐存在耗電大、升溫速度慢和爐子重的缺點，本發明提供了一種分子共振化學熱處理爐。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的化學熱處理爐所存在的耗電大、升溫速度慢和設備較重的缺點，提供一種高效、節電能、重量輕的分子共振化學熱處理爐。

本發明的目的通過下述技術方案實現：本分子共振化學熱處理爐包括爐殼、保溫層、滲罐(爐膽)、防護柵、承載環(臺)、分子共振加熱器、滲劑提供裝置(滴注器或通氣管)、熱電偶、爐蓋等，所述滲劑提供裝置一端位于滲罐內，另一端位于爐蓋上方，所述熱電偶穿過爐殼和保溫層并伸入到滲罐處。所述爐殼外設有爐殼支柱；所述分子共振加熱器置于滲罐內，為了防止工件碰撞加熱器，于其外設防護柵。所述滲罐外用硅酸鋁纖維充填作保溫層。所述分子共振化學熱處理爐，所述爐殼的頂端與爐蓋下方之間設有承受所處理工件的重量的承載環，所述承載環由爐殼各爐殼支柱支撐；

所述分子共振加熱器包括電熱絲、發波體、透波體。電熱絲表面有耐高溫絕緣膜，繞成螺管形或花瓣形，電熱絲置于發波體中。所述發波體包括乳白石英管或涂有發波材料的絕緣管。發波體外套以透波體。所述透波體為透明石英管。該分子共振加熱器置于滲罐內，為防止處理工件對其碰撞，于其外設防護柵。為使爐子保溫及減輕爐子重量，于滲罐外，填滿硅酸鋁纖維作保溫層，工件通過承載環與外殼支柱聯接來承重(若為臥式爐，則以爐底承重)。化學熱處理時，若用有機液體分解作滲劑，則通過滴注器滴入。若用氣體作滲劑，則用管通入。若用固體作滲劑，則另用滲箱，再置于滲罐中。爐子溫度通過熱電偶與控制柜聯接進行測溫與控制。

從圖2可見，分子共振化學熱處理爐的加熱組件為分子共振加熱器4。該加熱器置于滲罐5內，以輻射及傳導形式加熱爐氣及工件。加熱器外設防護柵6，以防工件碰撞加熱器。滲罐5用耐熱鋼(視使用溫度高低，可用不銹鋼或碳素鋼或低合金鋼)制造。滲罐外，用硅酸鋁纖維7充填作保溫層。工件以承載環承重，該承載環由爐殼支柱支撐。這種分子共振化學熱處理爐具有如下優點：(1)節電顯著。如前述傳統滲氮爐，最高使用溫度為700℃，爐膛有效尺寸為φ950×1220mm，爐子功率為75KW。而本發明的分子共振滲氮爐為24KW，為傳統爐子的1/3，即節電達70％；(2)升溫速度快。如上述φ950×1220mm、75KW的爐子，空爐升溫達550℃需3小時。而本發明的爐膛尺寸為φ992×1270mm、24KW的爐子，空爐升溫到550℃，只需20分鐘。φ200×250mm，5KW的傳統爐子升溫到650℃，需1.5小時，而本發明的φ200×250mm，1.5KW的分子共振化學熱處理爐僅需15分鐘；(3)結構簡單，制造成本低；(4)輻射波對化學熱處理時的反應起加速作用，加速滲層形成速度；(5)設備輕，如前述φ950×1220mm、75KW的傳統設備為5500Kg，而本發明的φ992×1270mm、24KW設備只有650Kg。

附圖說明

圖1為傳統化學熱處理爐結構示意圖。其中，1馬達；2??滲劑提供裝置；3爐蓋；4滲罐；5加熱體；6耐火磚；7保溫層；8爐殼；9熱電偶；10排氣孔。

圖2為本發明的分子共振化學熱處理爐的結構示意圖。其中，1滲劑提供裝置；2爐蓋；3承載環；4分子共振加熱器；5滲罐；6防護柵；7硅酸鋁纖維；8爐殼；9熱電偶。

圖3為分子共振氣體氮化爐結構示意圖。其中，1爐蓋；2熱電偶孔；3冷卻水口；4分子共振加熱器；5滲罐；6防護柵；7爐殼；??8爐殼支柱；9爐底磚；10爐腳；11氨氣進口；12保溫層；13廢氣進口；14安全帶；15壓環；16承載環；17爐蓋扣；18密封圈爐。