專利名稱：一種氧氮表面熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及鋼鐵工件的氧氮表面熱處理裝置，屬鋼鐵熱處理加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滲氮、氧化都是鋼鐵零件常用的表面處理工藝，通常這兩種工藝分別在氮化爐、氧化爐中進行。滲氮方法很多，可以采用氣體、熔鹽、等離子等不同介質(zhì)對鋼鐵零件進行滲氮。滲氮處理后，工件表面具有更高的硬度、強度及穩(wěn)定的壓應(yīng)力，使工件具有更好的耐磨性和使用性能。氧化技術(shù)在二十世紀(jì)中葉在高速鋼刀具上得到了應(yīng)用，以四氧化三鐵為主的氧化膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，在刀具上起到防銹、儲油及降低切削溫度的作用，大幅度提高刀具的壽命。二十世紀(jì)末開始在熱作模具上得到應(yīng)用，在降低模具溫升，儲存冷卻液、脫模劑，提高模具抗焊合性能方面有良好的作用。
蒸汽氧化是常用于鋼鐵零件的表面氧化工藝，而蒸汽氧化目前被認為是最佳氧化的工藝，傳統(tǒng)蒸汽處理爐采用鍋爐蒸汽。也可直接向爐內(nèi)滴入水后蒸發(fā)形成蒸汽，但這種工藝爐內(nèi)蒸汽不穩(wěn)定、不均勻，降低了所生產(chǎn)的氧化物質(zhì)量。
氧氮處理是近年來發(fā)展起來并在工業(yè)界得到應(yīng)用的新工藝，它綜合和氧化和氮化的優(yōu)點，主要應(yīng)用在刀具、刃具鄰域。
傳統(tǒng)蒸汽處理爐不能用于滲氮，而在滲氮爐中可以進行氧氮復(fù)合處理，目前有兩種方法其一是在氣體滲氮爐中滴入水后蒸發(fā)形成蒸汽，進行蒸汽氧化。其二是利用低壓氣體滲氮爐，放入少量空氣通過低壓氧化生成氧化膜。但這兩種工藝獲得的氧化膜都比較疏松、質(zhì)量不佳，且前者工藝性差。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種新型的氧氮表面熱處理裝置，使其可以進行氣體滲氮、蒸汽氧化及氧氮復(fù)合表面熱處理。
本實用新型的另一個目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡單、集滲氮和蒸汽氧化于一體的整合體裝置。
本實用新型的目的是通過下述方案和手段來實現(xiàn)的本實用新型氧氮表面熱處理裝置主要包括有氧氮處理爐、蒸汽發(fā)生爐、氮氣罐及附屬裝置，其特征是氧氮處理爐與蒸汽預(yù)熱爐上下重疊布置整合成一體，并被包圍設(shè)置于一個整體外罩殼體內(nèi)。蒸汽預(yù)熱爐內(nèi)部設(shè)有螺旋形盤管和位于頂部的蒸汽室，蒸汽室與其上面的密閉的氧氮處理爐的爐腔直接相連通；蒸汽預(yù)熱爐的上部入口處，即螺旋形盤管的入口處連接有管道，通過管路通道與氮氣罐和蒸汽發(fā)生爐的出口相連接，氮氣罐和蒸汽發(fā)生器上部出口處管道上分別裝有調(diào)節(jié)閥門，氮氣和蒸汽可通過閥門分別或同時共同進入蒸汽預(yù)熱爐內(nèi)；在兩者出口管道的交匯處附近設(shè)有控制氣壓的壓力表；氧氮處理爐與蒸汽預(yù)熱爐分別設(shè)有監(jiān)測溫度的熱電偶；在氧氮處理爐頂部設(shè)有排氣管和壓力表以及尾氣處理器，爐內(nèi)尾氣可經(jīng)該尾氣處理器排出；所述裝置還設(shè)有控制爐體加熱溫度及氣體壓力的電器控制柜。蒸汽預(yù)熱爐采用電加熱方式，并通過電器控制柜來控制電流及溫度。
本實用新型的氧氮表面熱處理裝置的操作流程如下將要進行表面熱處理的鋼鐵零件或工件放置于氧氮處理爐內(nèi)，來自蒸汽發(fā)生器的溫度約為160℃的初始蒸汽通過管道進入電熱蒸汽預(yù)熱爐內(nèi)的螺旋形盤管而到達頂部的蒸汽室，此時蒸汽已被預(yù)熱至500-600℃，然后進入氧氮處理爐，進行蒸汽氧化。為保證工模具鋼的氧化膜質(zhì)量，蒸汽氧化的理想溫度為500-600℃，促使其生成致密的四氧化三鐵為主的氧化膜，有利于改善工模具使用的性能，延長工模具的壽命。根據(jù)工藝需要，可同時進行氧氮復(fù)合處理，即可同時打開氮氣罐的管道上的閥門，將氮氣通過管系管道，進入蒸汽加熱爐，然后再進入氧氮處理爐，進行滲氮處理。爐中的尾氣經(jīng)排氣管和尾氣處理器排出。
本實用新型氧氮表面熱處理裝置的優(yōu)點和效果敘述如下1.本實用新型由于將蒸汽預(yù)熱爐和氧氮熱處理爐整合成一個爐體，結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡化，并且由于設(shè)置了蒸汽預(yù)熱爐，可將蒸汽進一步預(yù)熱至所需的500-600℃過熱溫度，有利于氧化膜的形成，同時避免了以往使用鍋爐管道蒸汽造成的傳輸管道的熱量損失，可減少能耗。
2.采用電加熱蒸汽預(yù)熱爐，將蒸汽進一步加熱到理想的過熱溫度500-600℃，在此條件下可生成致密的以四氧化三鐵為主的氧化膜，有利于改善工模具使用性能，延長工模具的壽命。
3.本實用新型的裝置可同一熱處理爐中進行滲氮和氧化，如只需進行氣體滲氮則可通入氮氣；如只需進蒸汽氧化則可通入過熱蒸汽；可先后通入或同時通入這兩種氣體進行氧氮復(fù)合表面熱處理。因此滲氮和氧化過程可同時依次完成，提高了工作效率。另外，經(jīng)氧氮復(fù)合熱處理的鋼鐵零件有更好的熱穩(wěn)定性及氧化膜的穩(wěn)定性。


圖1為本實用新型氧氮表面熱處理裝置的示意圖。
圖2為蒸汽預(yù)熱爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖將本實用新型的實施例敘述于下實施例一參見圖1和圖2，將欲處理的鋼鐵零件或工件放置于氧氮處理爐6內(nèi)，氧氮處理爐6與蒸汽預(yù)熱爐5上下重疊布置整合成一體，并被包圍設(shè)置于一個整體外罩殼體內(nèi)。蒸汽預(yù)熱爐5內(nèi)部設(shè)有螺旋形盤管9和位于頂部的蒸汽室10，蒸汽室10與其上面的密閉的氧氮處理爐6的爐腔直接相連通。蒸汽預(yù)熱爐5的上部入口處，即螺旋形盤管9的入口處連接有管道，通過管路通道4與氮氣罐2和蒸汽發(fā)生器3的出口相連接，氮氣罐2和蒸汽發(fā)生器3上部出口處管道上分別裝有調(diào)節(jié)閥門，氮氣和蒸汽可通過閥門分別或同時共同進入蒸汽預(yù)熱爐5內(nèi)，在兩者出口管道的交匯處附近設(shè)有控制氣壓的壓力表。氧氮處理爐6與蒸汽預(yù)熱爐5分別設(shè)有監(jiān)測溫度的熱電偶。在氧氮處理爐6頂部設(shè)有排氣管7和壓力表以及尾氣處理器8，爐內(nèi)尾氣可經(jīng)該尾氣處理器8排出；所述裝置還設(shè)有控制爐體加熱溫度及氣體壓力的電器控制柜1。
蒸汽預(yù)熱爐5采用電加熱方式，并通過電器控制柜1來控制電流及溫度。
對零件或工件進行氧氮復(fù)合表面熱處理時，爐內(nèi)氣壓可控制在0.1-0.5Mpa，可通過閥門和壓力表對進氣量和排氣量的控制來達到壓力控制。
權(quán)利要求1.一種氧氮表面熱處理裝置，主要包括有氧氮處理爐、蒸汽發(fā)生爐、氮氣罐及附屬裝置，其特征是氧氮處理爐(6)與蒸汽預(yù)熱爐(5)上下重疊布置整合成一體，蒸汽預(yù)熱爐(5)內(nèi)部設(shè)有螺旋形盤管(9)和位于頂部的蒸汽室(10)，蒸汽室(10)與其上面的密閉的氧氮處理爐(6)的爐腔直接相連通；蒸汽預(yù)熱爐(5)的上部入口處，即螺旋形盤管(9)的入口處連接有管道，通過管路通道(4)與氮氣罐(2)和蒸汽發(fā)生器(3)的出口相連接，氮氣罐(2)和蒸汽發(fā)生器(3)上部出口處管道上分別裝有調(diào)節(jié)閥門，氮氣和蒸汽可通過閥門分別或同時共同進入蒸汽預(yù)熱爐(5)內(nèi)；在兩者出口管道的交匯出附近設(shè)有控制氣壓的壓力表氧氮處理爐(6)與蒸汽預(yù)熱爐(5)分別設(shè)有監(jiān)測溫度的熱電偶；在氧氮處理爐(6)頂部設(shè)有排氣管(7)和壓力表以及尾氣處理器(8)，爐內(nèi)尾氣可經(jīng)該尾氣處理器(8)排出；所述裝置還設(shè)有控制爐體加熱溫度及氣體壓力的電器控制柜(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧氮表面熱處理裝置，其特征是所述的氧氮處理爐(6)與蒸汽預(yù)熱爐(5)重疊聯(lián)合體被包圍設(shè)置于一個整體外罩殼體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氧氮表面熱處理裝置，其特征是所述的蒸汽預(yù)熱爐(5)采用電加熱方式，并通過電器控制柜(1)來控制電流及溫度。
專利摘要本實用新型述及一種鋼鐵工件的氧氮表面熱處理裝置，屬鋼鐵表面熱處理加工技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型的裝置主要包括有氧氮處理爐、蒸汽發(fā)生器、氮氣罐及附屬裝置，其特征是，特別設(shè)置有一蒸汽預(yù)熱爐，對來自蒸汽發(fā)生器的初始蒸汽進一步預(yù)熱至過熱蒸汽溫度，以利蒸汽氧化過程。本實用新型的裝置中，氧氮處理爐與蒸汽預(yù)熱爐上下重疊布置整合成一體，結(jié)構(gòu)緊湊、工藝簡單。該裝置可依次或同時進行蒸汽氧化和滲氮的復(fù)合熱處理工藝，可提高工效，經(jīng)氧氮復(fù)合熱處理的鋼鐵工件具有良好的使用性能，并可延長使用壽命，此外還具有一定的熱穩(wěn)定性和氧化膜穩(wěn)定性。
文檔編號C23C8/06GK2608516SQ0228845
公開日2004年3月31日 申請日期2002年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月17日
發(fā)明者許珞萍, 閔永安, 吳曉春, 徐君祥 申請人:上海大學(xué), 長興縣工業(yè)電爐廠