[實用新型]一種壓力氮化爐

有效

• 申請號: 201320818284.6
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN203602360U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 朱翔鷹;翟玉春;梅澤鋒;梅平;林一飛
• 申請（專利權）人: 東北大學;江蘇江南鐵合金有限公司
• 主分類號: C01B21/06
• 分類號: C01B21/06
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 顧進

技術領域

本發明涉及一種金屬氮化冶煉爐，尤其是涉及一種需要經過真空、高溫、壓力過程的固態金屬錳的氮化燒結爐。

技術背景

目前國內實現工業化的氮化錳制造工藝主要有兩種：常壓氮化法和預抽真空壓力氮化法。常壓固態氮化法就是在常壓下把金屬錳原料裝入反應爐（井式爐、箱式爐及橫罐爐等），在爐內通入氮氣把爐內空氣吹掃干凈，并保持微正壓，氮氣同時起到吹掃密封和氮源的作用，然后升溫氮化冷卻出爐。常壓固態氮化工藝的優點是：設備簡單，投資小，便于操作，且比較容易實現連續生產。但該法的缺點是：1、因為是常壓氮化，密封性能無法保證把氧徹底除干凈，會降低氮化的效果和增加燒損；2、無法利用高壓氮氣增加氮含量和縮減氮化時間；3、系統無法充分密封導致氮氣消耗增加和能耗損失（氮氣帶走熱量）。

預抽真空壓力氮化法就是把金屬錳原料裝入真空電熱爐內，抽真空加熱，達到反應溫度就充入氮氣并保持一定的氮氣壓力氮化（一般小于0.4MPa），反應結束后冷卻降溫出爐。例如，專利CN101694346A提出了一種實現預抽真空氮化法的氮化爐。該氮化爐充分利用氮氣壓力促進氮化反應，顯著提高氮含量，并能縮短氮化反應時間。在預抽真空階段把有害的氧氣充分排出，有利于氮化和減少燒損。由于在封閉的體系內加熱，相比常壓氮化，氮氣利用率提高，氮氣帶走的熱量少，能源利用率相對提高。但是該爐仍然存在兩大缺點：1、冷卻時間長，生產效率低下；2、設備巨大，高壓實現困難；3、隨爐冷卻導致能耗增加。由于在密閉容器中反應，所以即使氮化反應結束后，為防止金屬錳料高溫氧化，無法打開爐門高溫出料，必須隨爐冷卻。因為爐內保溫層的原因導致冷卻時間很長，導致生產效率低下。由于所有的加熱系統、保溫層和裝料小車都在氮化爐內部，導致設備殼體直徑和長度都非常大，所以增加系統的設計壓力將會顯著提高設備的成本。因此設備巨大，高壓實現困難。同樣的原因，由于氮化爐內存在加熱系統、保溫層和裝料小車，導致系統升降溫的熱慣性非常大，并且必須降溫出爐，導致爐子一直處在冷熱態交替的過程中，能耗增加。

發明內容

本發明的目的是針對背景技術中的不足，提出一種高效節能的壓力氮化爐，采用雙密封的技術，實現了反應罐與壓力電熱爐之間的高溫密封和高溫分離。這為快速冷卻創造了良好的條件，無須等待壓力電熱爐冷卻就可把反應罐取出，在壓力電熱爐高溫時就能裝入第二個反應罐繼續氮化生產，提高了效率和節約了能耗。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：一種壓力氮化爐，其特征在于，包含相互配合的反應罐和壓力電熱爐，所述反應罐包括罐蓋、帶罐法蘭的罐和保溫模塊，所述保溫模塊固定在罐蓋的下部并使軸線重合；所述壓力電熱爐包括帶法蘭邊的爐殼、法蘭蓋和加熱模塊，所述法蘭邊與法蘭蓋對應，所述加熱模塊位于爐殼內部。圓筒型的反應罐和反應爐是本專利的最佳方案，但本專利不僅僅局限于圓筒形，也可以做成方筒型。反應罐從上垂直安裝到氮化爐的方式是本專利的最優方式，但本專利不僅僅局限于此，也可以做成水平安裝和從底部垂直往上安裝。

進一步地，所述罐蓋或罐上設有三個接口：安裝壓力安全閥的接口、安裝熱電偶的接口和安裝快速接頭的閥門接口；所述保溫模塊也設有三個通孔，與罐蓋或罐上的三個接口一一對應。所述的安裝快速接頭的閥門接口安裝了快速接頭后可以快速關斷閥門和更換快接管道，并在不同的工藝時段分別起到三個作用：抽真空時連接抽真空管道，氮化反應時連接充氮氣管道，泄壓放氣時開閉閥門直排大氣。

進一步地，所述罐法蘭的中部設有一個密閉的環形循環水道，所述環形水道的任意直徑的兩端分別開有一個進水口和一個出水口，所述進水口和出水口分別與外部的循環水管密封連接。所述的密封水道和環形密封圈的作用是用來密封反應罐和罐蓋，也可以采取高溫密封的方式省略密封水道。

進一步地，所述罐法蘭的上表面設有一道環形密封；所述罐蓋與罐法蘭通過螺栓、液壓鎖或快速機械鎖止裝置進行緊固密封連接，所述密封連接是通過罐法蘭中部的環形密封和罐蓋下表面壓緊配合獲得的。

進一步地，所述爐殼的圓周壁外面或法蘭蓋或爐殼底部設有兩排共六個接口：安裝壓力安全閥的接口、連接氮氣的閥門接口、放氣泄壓的閥門接口、以及分別連接三相電源的密封過線孔的三個接口。