專利名稱：一種滲氮爐爐頂排氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于金屬材料熱處理領(lǐng)域，具體來說涉及一種滲氮爐爐頂排氣裝置。
背景技術(shù)：
在使用周期式井式滲氮爐進(jìn)行氮碳共滲或滲氮工藝時(shí)，現(xiàn)有滲氮爐爐頂排氣裝置的 排氣管周圍設(shè)置有冷卻水套，以降低排氣管的溫度。參見圖1,現(xiàn)有的滲氮爐爐頂排氣裝 置，包括排氣管6、排氣閥2和冷卻水套4，冷卻水套4設(shè)置有進(jìn)水口 5和出水口 3,排 氣管6 —端經(jīng)爐頂保溫層7伸入爐內(nèi)，另一端經(jīng)冷卻水套4和排氣閥2通向爐頂上方的 排氣口 1。但該排氣裝置通向氫分析儀(一種用于氨分解率在線檢測的儀器)的爐氣排氣 管道經(jīng)常會(huì)被"水"阻塞；上述現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，氫分析儀指示的氨分解率失真(此時(shí)，即
使改用量筒式氨分解率測試儀--種"利用氣氛中殘余氨氣溶于水，而&、 N2等氨分
解氣不溶于水"的原理測試氨分解率的裝置，也不能準(zhǔn)確測試氨分解率)，從而造成爐內(nèi) 零件表面氧化，滲層淺或無滲層，零件表面硬度低，影響氮碳共滲或滲氮工藝質(zhì)量。
中國熱處理協(xié)會(huì)工藝裝備委員會(huì)主辦的半年刊《熱處理設(shè)備》，1995年第二期第1-2 頁和30頁《預(yù)抽真空井式滲氮爐的研制》 一文中，介紹了一種井式滲氮爐的水浴排氣裝 置，經(jīng)過冷卻水浴處理，從上端排氣管排放，可通過調(diào)節(jié)排水管高度來穩(wěn)定爐內(nèi)氣壓， 不需燃燒，無氨無臭味。同時(shí)可將所排氣體引放到室外高空，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無污染。但是其 缺點(diǎn)是仍然采用直式排氣管裝置，不能解決冷凝水排出的問題，仍會(huì)影響工藝質(zhì)量。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)周期式滲氮爐排氣管道中原豎直排氣口冷凝水引 起的相關(guān)工藝異常情況，通過對滲氮爐排氣管道的改進(jìn)設(shè)計(jì)，將冷凝水及時(shí)、有效地排 出爐外，保證氮碳共滲或滲氮工藝質(zhì)量。
本實(shí)用新型的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的 一種滲氮爐爐頂排氣裝置，包括排氣管、 排氣閥和冷卻水套，排氣管一端經(jīng)爐頂保溫層伸入爐內(nèi)，另一端經(jīng)冷卻水套和排氣閥通 向爐頂上方的排氣口，所述冷卻水套內(nèi)部或下方的排氣管經(jīng)一彎管通向爐內(nèi)，在彎管的底部設(shè)置有連通冷凝水導(dǎo)出管或聚液槽的孔，彎管上第一折彎的高度低于或等于第二折 彎的高度。
通過試驗(yàn)研究，申請人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有滲氮爐爐頂排氣裝置的冷卻水套對排氣管有較好的 降溫作用，但爐內(nèi)過熱的氣體在經(jīng)過此處時(shí)會(huì)產(chǎn)生冷凝水，排氣裝置常會(huì)被水阻塞；在 爐蓋密封圈冷卻水套靠近爐膛氣氛的一側(cè)，會(huì)看到"水"；在爐子排氣口 (帶有冷卻水套) 下方正對的爐內(nèi)零件上可見"水漬"。
補(bǔ)充進(jìn)行了水壓試漏，證明這些"水"不是由于爐子的冷卻水套漏水造成的；不通 入氨氣時(shí)，上述現(xiàn)象消失；在減小或關(guān)閉爐子排氣口冷卻水水量后，上述現(xiàn)象亦減輕或 消失。由此確認(rèn)，上述"水"現(xiàn)象以及如此相關(guān)的工藝異常情況，系滲氮或氮碳共滲氣 氛中水蒸汽含量高造成的。氣氛中的水蒸氣來源包括氨氣氣源除水不盡，氣源含水量 高；待滲氮零件、滲氮夾具或?qū)Я魍暗绕骷谋砻嫜趸?，包括表面銹蝕、加熱過程中的 氧化、工藝要求的預(yù)氧化等，或清洗后未烘干等。爐氣中的過熱水蒸汽在經(jīng)過排氣口冷 卻水套時(shí)，會(huì)冷凝后重新"滴"會(huì)爐膛內(nèi)，而不能有效排出，造成氣氛中的水蒸汽含量 過高。合成氨工藝流程決定了氨氣可能含水，應(yīng)用周期式滲氮爐滲氮或氮碳共滲時(shí)，爐 內(nèi)夾具、零件的氧化不可避免，甚至將預(yù)氧化作為改善零件滲層均勻性的必要工藝。因 此，周期式爐氮碳共滲(或滲氮)氣氛中含有水蒸氣是常常不可避免的，保證爐氣中的 水蒸氣能夠及時(shí)快速排出，而不是在爐內(nèi)聚集，是解決問題的關(guān)鍵。
本實(shí)用新型在于發(fā)現(xiàn)了井式滲氮爐爐內(nèi)氣氛水蒸氣含量高的原因，并利用井式滲氮 爐原豎直排氣口不易排出冷凝水的現(xiàn)象，通過對排氣管道的改進(jìn)設(shè)計(jì)，將冷凝水及時(shí)、 有效地排到爐外，防止重新"滴"回爐膛，防止水蒸氣在爐內(nèi)聚集，從而有效降低氣氛 水蒸氣含量，保證氮碳共滲或滲氮工藝質(zhì)量。
本實(shí)用新型所述的彎管呈倒"N"字形或橫"S"字形，與彎管上第二折彎連通的直 管設(shè)置在冷卻水套的外部。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)1、井式滲氮爐進(jìn)行氮碳共滲或滲 氮工藝時(shí)，爐氣中的過熱水蒸氣在經(jīng)過排氣管冷卻水套時(shí)會(huì)產(chǎn)生冷凝水，由于冷卻水套 下部的排氣管設(shè)置有兩個(gè)折彎，在具有上述結(jié)構(gòu)排氣管的第一折彎凹底設(shè)置有連通冷凝 水導(dǎo)出管或聚液槽的孔，冷凝水將流入聚液槽內(nèi)或者通過導(dǎo)出管排到爐外，從而防止了 水蒸氣在爐內(nèi)聚集，有效降低了氣氛水蒸氣含量，解決了由于氣氛含水量過高導(dǎo)致的零 件滲層淺、表面硬度低、表面氧化銹蝕等問題，提高了氮碳共滲或滲氮工藝的質(zhì)量。2、本實(shí)用新型改進(jìn)簡便，成本較低，能顯著提高工藝質(zhì)量，適于在各種滲氮爐的爐頂使用。

圖1是現(xiàn)有滲氮爐爐頂排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖 圖2是本實(shí)用新型的倒"N"型結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是本實(shí)用新型的倒"N"型另一種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4是本實(shí)用新型的橫"S"型結(jié)構(gòu)示意圖
圖中，排氣口 1、排氣閥2、出水口 3、冷卻水套4、進(jìn)水口 5、排氣管6、爐頂保溫 層7、冷凝水導(dǎo)出管或聚液槽8、第一折彎9、第二折彎IO。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述 參見圖2，圖3，圖4本實(shí)用新型的一種滲氮爐爐頂排氣裝置，包括排氣管6、排氣 閥2和冷卻水套4，排氣管6 —端經(jīng)爐頂保溫層7伸入爐內(nèi)，另一端經(jīng)冷卻水套4和排氣 閥2通向爐頂上方的排氣口 1 ，所述冷卻水套4內(nèi)部或下方的排氣管6經(jīng)一彎管通向爐內(nèi)， 在彎管的底部設(shè)置有連通冷凝水導(dǎo)出管或聚液槽8的孔，彎管上第一折彎9的高度低于 或等于第二折彎10的高度。彎管呈圖2、圖3中倒"N"字型或圖4中的橫"S"字型， 與彎管上第二折彎10連通的直管設(shè)置在冷卻水套4的外部，以避免直管內(nèi)的水蒸氣冷凝。 在倒"N"字型或橫"S"字型彎管的底部設(shè)置有孔，并使該孔與冷凝水導(dǎo)出管或聚液槽 8連通，以便于將冷凝水排至爐外。使用時(shí)，滲氮爐氣氛中的氣體在經(jīng)過本實(shí)用新型冷卻 水套4時(shí)形成的冷凝水將在排氣管6的折彎9內(nèi)聚積，并通過折彎9底部上的孔排到爐 外的冷凝水導(dǎo)出管或聚液槽8中。從而防止了排氣管6內(nèi)冷凝水流回爐內(nèi)或在爐內(nèi)聚集， 有效降低了氣氛水蒸氣含量，解決了由于氣氛含水量過高導(dǎo)致的零件滲層淺、表面硬度 低、表面氧化銹蝕等問題，提高了氮碳共滲或滲氮工藝的質(zhì)量。
本實(shí)用新型裝置在井式滲氮爐上進(jìn)行試用，除水效果明顯，以某08A1沖壓件600-620 'C氮碳共滲為例。使用現(xiàn)有排氣裝置，氮碳共滲后零件表面呈現(xiàn)不同程度的氧化，為灰 黑色或黑灰色，表面化合物層深度僅4-10um，且疏松嚴(yán)重，硬度310-400HV0.5。采用 本實(shí)用新型裝置后，零件氮碳共滲后呈灰色，表面化合物層深度達(dá)到10-28Pm，組織致 密，硬度達(dá)到500HV0.5以上；且工藝時(shí)間從原來的4.5小時(shí)縮短至2.5小時(shí)。
權(quán)利要求1.一種滲氮爐爐頂排氣裝置，包括排氣管(6)、排氣閥(2)和冷卻水套(4)，排氣管(6)一端經(jīng)爐頂保溫層(7)伸入爐內(nèi)，另一端經(jīng)冷卻水套(4)和排氣閥(2)通向爐頂上方的排氣口(1)，其特征在于所述冷卻水套(4)內(nèi)部或下方的排氣管(6)經(jīng)一彎管通向爐內(nèi)，在彎管的底部設(shè)置有連通冷凝水導(dǎo)出管或聚液槽(8)的孔，彎管上第一折彎(9)的高度低于或等于第二折彎(10)的高度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲氮爐爐頂排氣裝置，其特征在于所述的彎管(9)呈 倒"N"字形或橫"S"字形，與彎管上第二折彎(10)連通的直管設(shè)置在冷卻水套(4) 的外部。
專利摘要一種滲氮爐爐頂排氣裝置，包括排氣管6、排氣閥2和冷卻水套4，排氣管6一端經(jīng)爐頂保溫層7伸入爐內(nèi)，另一端經(jīng)冷卻水套4和排氣閥2通向爐頂上方的排氣口1，冷卻水套4內(nèi)部或下方的排氣管6經(jīng)一彎管通向爐內(nèi)，在彎管的底部設(shè)置有連通冷凝水導(dǎo)出管或聚液槽8的孔，彎管上第一折彎9的高度低于或等于第二折彎10的高度。使用時(shí)，經(jīng)過冷卻水套產(chǎn)生的冷凝水能及時(shí)、有效地排到爐外，從而防止了水蒸氣在爐內(nèi)聚集，有效降低了氣氛水蒸氣含量，解決了由于氣氛含水量過高導(dǎo)致的零件滲層淺、表面硬度低、表面氧化銹蝕等問題，提高了氮碳共滲或滲氮工藝的質(zhì)量。
文檔編號C23C8/24GK201136890SQ20072008905
公開日2008年10月22日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
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