[發明專利]一種管式爐等溫熱氣淬火裝置

有效

• 申請號: 202110009941.1
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112813237B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 李根;唐海燕;劉華松;張家泉;何濤
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21D1/62
• 分類號: C21D1/62;C21D1/613
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明涉及一種管式爐等溫熱氣淬火裝置，涉及金屬熱處理技術領域。裝置由不銹鋼法蘭盤、底托、冷卻室和冷卻氣道組成，其中不銹鋼法蘭盤上設有進氣通道、出氣通道，底托安裝在不銹鋼法蘭盤上，冷卻室通過支架固定在底托表面。冷卻室內分為淬火區與換熱區，冷卻氣體經冷卻氣道對淬火區內試樣進行快速降溫后，在換熱區充分換熱后以紊流的形式排入爐體中。本發明采用的氣淬法全程無表面氧化風險，通過調節氣體流量、氣體溫度，可以滿足不同熱處理實驗工藝的需要。且本發明實驗成本低，安全性較高，便于改裝維護，可應用于不同型號/管徑的管式爐，無需對設備進行額外改造，大大改善了實驗效率與可操作性。

技術領域：

本發明涉及金屬熱處理技術領域，尤其是一種管式爐等溫熱氣淬火裝置。

背景技術：

奧氏體等溫淬火是一種將奧氏體化后的鋼冷卻至馬氏體轉變溫度(M_S)以上充分保溫，待完成奧氏體等溫轉變后進一步緩冷至室溫的分級淬火工藝。通常情況下，這一淬火工藝需采用鹽浴方式進行，不僅要在淬火前對熔鹽進行保溫，造成額外設備負擔，且環境污染極大。通過高溫惰性氣體取代鹽浴進行冷卻、淬火，具有清潔高效的技術特點，無疑成為更加理想的快速淬火工藝。

中國專利CN 210085508 U公開了一種高壓氣淬鹽浴等溫淬火三室真空爐。該實用新型通過隔熱門將爐體內部分為氣淬室、加熱室、鹽浴室三個區域，熱處理試樣經水平傳動系統可在三個區域內往返運動，實現高壓氣淬、等溫淬火等不同熱處理工藝。盡管該裝備基本滿足了等溫淬火所需實驗條件要求，氣淬全程無氧化風險，但其構造復雜，氣淬室與鹽浴室功能部分重復，空間利用率低，尤其當熱處理試樣尺寸較小時，氣淬所需氣體流量大，產生額外經濟、能源負擔。

管式爐由于其控溫精度高，保溫效果好，操作簡單等優點，成為當前高校實驗室主要的金屬熱處理設備。然而，若采用氣淬方式進行冷卻，沿氣體噴頭形成的氣體射流可能造成爐管局部冷卻速率過高，存在安全隱患。同時，當前絕大部分實驗室管式爐設計時并未預留氣淬進氣通道，改裝成本過高。此外，考慮到管式爐主要依靠輻射傳熱對試樣進行升溫，通過氣淬法對試樣進行冷卻時，還需考慮耐材所能承受的最高冷卻強度及管式爐內熱輻射對試樣冷卻的影響。

發明內容：

為解決上述技術及設備存在的問題，本發明提供了一種安全高效的管式爐等溫熱氣淬火裝置，具體技術方案如下：

本發明設計的裝置為：包括不銹鋼法蘭盤、底托、冷卻室與冷卻氣道；

所述不銹鋼法蘭盤上設有用于連通管式爐內外氣體管路的進氣通道、出氣通道；所述底托安裝在所述不銹鋼法蘭盤上，所述冷卻室通過支架固定在底托表面。

進一步地，所述不銹鋼法蘭盤的尺寸與管式爐爐管相適應，通過螺紋或卡勾連接固定在爐管上，加熱過程中保持爐管內氣密性良好。

進一步地，所述進氣通道在管式爐外側設有氣體流量調節閥，通過閥門與氣體預熱裝置相連；所述出氣通道在爐管外側設有真空閥及氣體流量調節閥，分別與真空泵及大氣相連。

進一步地，氣體預熱裝置可為管式爐提供穩定的惰性冷卻氣體，氣體溫度能夠長期維持在25～600℃中的某一溫度，全程溫差不超過5℃。

進一步地，所述冷卻氣道與所述進氣管間為螺紋連接。

進一步地，所述冷卻室包括淬火區和換熱區，其中換熱區內設有格柵；氣淬時冷卻氣體經冷卻氣道進入冷卻室后，先對淬火區中試樣進行冷卻，隨后在換熱區內經充分換熱后以紊流的形式排至管式爐內。

進一步地，所述底托材質為耐熱石英或耐高溫不銹鋼，所述冷卻室、冷卻氣道材質為耐高溫不銹鋼。

本發明提供的管式爐等溫熱氣淬火裝置具有以下有益效果：