[發(fā)明專利]金屬工件熱處理用的甑式爐

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980128640.8
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN102239268A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·扎勒斯;H·施瓦爾
• 申請（專利權(quán)）人: 易普森國際有限公司
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;F27B5/12;F27D5/00;F27B5/16
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務(wù)所 11038
• 代理人: 沈英瑩

技術(shù)領(lǐng)域

該發(fā)明涉及一種熱處理用的電氣加熱甑式爐，例如用于金屬工件的光亮退火、氮氣退火或者氮氣/氫氣退火、氮化或者氮碳共滲，對此甑式爐包含一個爐罩和曲頸甑、一個加熱裝置和翻轉(zhuǎn)裝置，其結(jié)構(gòu)也存在多種用于提高熱處理效率的組合變體。

背景技術(shù)

這一類的金屬工件熱處理甑式爐根據(jù)當前的技術(shù)水平，例如根據(jù)DE-AS?2?010?433、DE-OS?27?54?034、DE?30?28?952?C2、DE?31?43?532A1、DE?36?31?389C2和DE?103?38?431?A1已經(jīng)公開了多種結(jié)構(gòu)。

該發(fā)明優(yōu)選使用水平甑式爐，該甑式爐在本質(zhì)上包含平躺的管狀曲頸甑，包圍曲頸甑的隔熱爐罩和用于加熱曲頸甑的裝置，但也可以使用其他結(jié)構(gòu)類型的甑式爐，如含立式曲頸甑的甑式爐。

通常，曲頸甑擁有一個用于容納保護氣體和反應(yīng)氣體的、可密封用作工件(例如：物料)熱處理的處理室或者物料室和用對物料進行定位和容納/支撐的相應(yīng)支架。

甑式爐中熱處理的復(fù)雜過程始終包含對包裹在工件四周的氣體的冷卻過程。其薄弱環(huán)節(jié)會顯著影響熱處理的效率，因此需要對其影響的原因進行更進一步的研究。

1.在進行熱處理時，最高650攝氏度的加熱過程本質(zhì)上通過對流加以支持。在曲頸甑內(nèi)爐內(nèi)氣體進行翻轉(zhuǎn)，以便實現(xiàn)快速加熱，且加熱過程包裹整個工件。對此需要使用安裝在曲頸甑區(qū)域的翻轉(zhuǎn)裝置和氣體輸送輔助裝置。

尤其是在熱處理時，曲頸甑受到較高的負載。由于形狀穩(wěn)定性的需要，其壁厚至少為8毫米。

至少對于上述類型的甑式爐而言會因為物料重量和容納支架的支撐元件在水平曲頸甑的下部形成點狀負載。其缺點在于，該負載會隨著物料重量的增加而上升，相反甑式爐材料的可負載性會隨著爐溫的上升而降低。因此這一類甑式爐工件熱處理的裝料能力和效率受到限制，且工件熱處理的效率相對較低。

專業(yè)人士已經(jīng)開始研究避免甑式爐在對金屬工件進行熱處理有害負載的方案。但這一類的解決方案僅涉及垂直安裝的曲頸甑底部的去負載問題，即通過支架和/或者支撐裝置支撐在外殼上，例如DE?2?054666?A中所述的方案。

對此，盡管對曲頸甑因物料重量以及其容納支架的負載作了考慮，但無法提高熱處理的效率。

此外，平衡器技術(shù)(IHU)已經(jīng)在垂直甑式爐結(jié)構(gòu)中作了公開，對于該甑式爐而言，所有的物料重量都位于混凝土制成的耐熱支座上，并通過該支座加以支撐。其裝料支架通過平衡器加以補償?shù)那i甑已經(jīng)可以使用較薄的壁厚，其壽命也因為負載較低而得到延長。

除了不明顯的優(yōu)點以外，該解決方案還存在以下缺點，例如：

-該解決方案無法用于水平的甑式爐結(jié)構(gòu)。

-支座以及其陶瓷絕緣材料和支架可能會對隨后的過程產(chǎn)生有害的濕氣。

-平衡器因為結(jié)構(gòu)的原因相對較大，因此成本較高；平衡器會形成熱橋，造成熱量損失。

-底部的該結(jié)構(gòu)有助于過渡至較低的溫度，并形成冷凝水，冷凝水比水蒸氣更難從曲頸甑中去除。

2.由于需要對曲頸甑內(nèi)部的待處理工件均勻地進行加熱，因此甑式爐中的加熱裝置和翻轉(zhuǎn)裝置具有特別重要的意義。

這一類的甑式爐一般可以使用電氣加熱元件或者氣體燃燒器進行加熱。加熱裝置通常位于爐罩和曲頸甑之間的夾室內(nèi)，爐罩的內(nèi)側(cè)具有隔熱層。

對于類似的氣體燃燒器而言，在爐罩和曲頸甑之間的夾室內(nèi)形成火焰和氣流；由于該氣流，通過輻射和對流對曲頸甑進行加熱，由此可以實現(xiàn)對曲頸甑的均勻加熱。

對于電氣加熱的甑式爐而言，電氣加熱元件同樣也位于爐罩和曲頸甑之間的夾室內(nèi)。例如：加熱元件為波紋狀，以便在曲頸甑的爐室內(nèi)將待處理的工件均勻加熱至期望的650攝氏度。

加熱元件向曲頸甑的熱傳遞僅通過輻射進行，因而電氣加熱時缺少氣體加熱時對加熱均勻性有決定性意義的對流部分。

為了對曲頸甑內(nèi)的爐內(nèi)氣體進行強力且遍及整個處理物的翻轉(zhuǎn)，使用高效的翻轉(zhuǎn)裝置，該翻轉(zhuǎn)裝置和加熱裝置必須共同作用，相互協(xié)調(diào)。根據(jù)目前的技術(shù)水平比較有利的是在曲頸甑的爐室內(nèi)對爐內(nèi)氣體實施翻轉(zhuǎn)。因此僅在曲頸甑內(nèi)使用相應(yīng)的裝置，例如翻轉(zhuǎn)設(shè)備和氣體導(dǎo)向裝置。

3.對于該甑式爐已經(jīng)多次建議首先需要提高熱處理的效率。但是，在甑式爐中對熱處理工件均勻加熱后，隨后對工件進行均勻且強力的冷卻也有著重要意義，由于存在非生產(chǎn)性的處理步驟，因此需要對其進行進一步的研究。