專利名稱：一種磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣氛控制淬火裝置，其通過爐體與水冷冷卻室的快速下落，樣品的相對上升進(jìn)入水冷冷卻室達(dá)到淬火目的，并用永久磁鐵達(dá)到止動效果，屬于冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
淬火過程是在材料、冶金等領(lǐng)域重要的研究方法。傳統(tǒng)的淬火方式是通過剪斷吊絲，達(dá)到樣品下落脫離高溫過程，一般下部有淬冷劑水或液氮。由于剪斷吊絲過程和淬冷劑作用對于氣氛敏感型的材料這樣的研究方式不能滿足要求。采用有氣氛的淬火腔是解決這一問題的方法。多數(shù)設(shè)計(jì)都是樣品運(yùn)動法。但無論液壓還是氣動，投資都相對較大。尤其對快速淬火和對淬火過程振動敏感的樣品，較難達(dá)到。對于淬火生成等軸晶結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)，淬火冷卻速率慢，會導(dǎo)致樣品從外到內(nèi)存在溫度梯度，樣品中會觀察到有樹枝狀晶合等軸晶共生，無法滿足要求。而對于局域濃度不同的晶體表面生長機(jī)理研究，淬火過程的震動會引起結(jié)晶表面液相的流動，造成研究中的錯誤。本發(fā)明針對這一問題采用爐體與水冷冷卻室
的自然下落，利用同極永磁鐵的磁庫侖定律F = A^f2il，隨兩個相向運(yùn)動同極磁鐵距離越
r
近即r越小，k為比例系數(shù)，兩個永磁鐵確定則qmlqm2為常數(shù)，其相互作用的推斥力越大。逐步抵消重力作用和加速運(yùn)動，達(dá)到減震止動的效果，投資少易于實(shí)施，淬火速率高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于克服傳統(tǒng)的淬火方式不能在控制的氣氛中淬火，現(xiàn)有氣氛的淬火為樣品運(yùn)動淬火法，投資都相對較大。尤其對快速淬火和對淬火過程振動敏感的樣品，較難達(dá)到。本發(fā)明針對這一問題本發(fā)明提出了一種磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置在機(jī)箱內(nèi)側(cè)安裝有豎直導(dǎo)軌14，通過可以在豎直導(dǎo)軌14滑動的導(dǎo)靴11安置在豎直導(dǎo)軌4上的三組固定支撐板10，由上至下在三組固定支撐板10之間所形成的兩個空腔分別固定了冷卻室12和與之相連接的爐體 18 ；在冷卻室12的上端與下端加上固定支架13 ；相連在一起的爐體18和水冷冷卻室12與引導(dǎo)其向上運(yùn)動的安置在設(shè)備頂部的曳引機(jī)1的曳引鋼絲6相連；在爐體18的底部安裝有磁鐵A22。在機(jī)箱底部25與磁鐵A22同極相對安裝有用于與磁鐵A22共同產(chǎn)生減緩爐體18 和冷卻室12自由落體下落的排斥力的磁鐵B24。用于裝載樣品17的坩堝16位于吊籃15中。吊籃15與穿過冷卻室12的中空管 8相連，中空管8固定在機(jī)箱頂部2，上述的坩堝16、吊籃15與中空管8均為固定部分；其中中空管8與運(yùn)動的冷卻室12的端面接觸部分采用擠壓0型環(huán)動態(tài)密封9 ；中空管8的上端安裝有用于導(dǎo)入樣品17的加樣器7。
本裝置具有兩個工作狀態(tài)分別對應(yīng)附圖1和附圖2。附圖1工作狀態(tài)，動態(tài)密封部件9與中空管8外套管相遇的極限位置。此時用于裝載樣品17的坩堝16正處在爐管14中的等溫帶中(術(shù)語高溫管式爐中，爐管中溫度分布均勻，溫度差很小的部分稱為等溫帶， 多在爐管的中部，爐管兩端因?yàn)樯岽嬖跍囟冉?。附圖2工作狀態(tài)，磁鐵A22以及與之同極相對的磁鐵BM相距最近，同時也是曳引鋼絲6伸長的極限位置。此時用于裝載樣品17 的坩堝16正處在冷冷卻室12中。所述磁鐵A22以及與之同極相對的磁鐵BM相互作用產(chǎn)生的推斥力制動，要求磁鐵產(chǎn)生的磁場為600 4600奧斯特。所述的冷卻室12為水冷冷卻室。爐體18的內(nèi)部插入爐管14，爐管14采用纏繞在爐管外側(cè)的電阻加熱，爐體18外層為耐火材料；，爐管14的內(nèi)部為反應(yīng)部分，爐管14的外部為纏繞的加熱部件；在爐體的等溫帶中插入高溫的控制和測量的熱電偶23 ；為了保護(hù)熱電偶和爐子底部溫度不會影響到磁鐵工作，在爐管14內(nèi)和熱電偶03)外側(cè)套有防熱輻射的氧化鋁質(zhì)的隔熱套管19，隔熱套管19放置在爐管19底部的封口上。為了適用于不同的反應(yīng)氣氛，在爐子底部有進(jìn)氣口 20，和針閥與氣路三通，通過接真空口 21接到真空泵(通常是機(jī)械真空泵，圖中未標(biāo)出)，以達(dá)到系統(tǒng)真空換氣，在中空管 8頂部有出氣口 5，出氣口 5安有協(xié)助封閉抽真空針閥。另在出氣口 5 —側(cè)裝有加樣器7。所述的加樣器7為一螺紋封閉的空腔，裝有推動活塞；在控制氣氛前裝入樣品，推動活塞樣品進(jìn)入中空管8，并落入吊籃15的坩堝16中。所述的冷卻室12由在樣品17和坩堝16換取時可拆卸的三部分組成，各部分之間的接觸面上開有圓形凹槽；在凹槽中有用于密封的密封0型環(huán)；三部分之間通過卡鉗連接。在冷卻室17與爐體18的相互接觸面上開有圓形凹槽，凹槽中有用于密封的密封 0型環(huán)；與爐體18接觸的冷卻室12部分為螺栓固定鏈接。本裝置在使用時，爐體18和水冷冷卻室12 —體的向上運(yùn)動有安置在設(shè)備頂部的曳引機(jī)1通過曳引鋼絲6來拽動完成；而向下運(yùn)動則通過爐體18和水冷冷卻室12的自重自由落體完成。爐體18和水冷冷卻室12的下落止動則是通過安裝在爐體18底部的磁鐵 A22以及與之同極相對的磁鐵BM接近而相互作用產(chǎn)生的推斥力完成，而曳引鋼絲6拉緊作為保護(hù)。爐體18和水冷冷卻室12的運(yùn)動，造成在反應(yīng)氣氛中的淬火效果。本發(fā)明可以獲得如下有益效果首先是一種在可以控制氣氛下的淬火裝置，其采用爐體與水冷冷卻室的自然下落，永磁鐵減震止動，投資少易于實(shí)施，淬火速度高。因所研究樣品處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，能夠減低外來震動對樣品結(jié)構(gòu)的影響。因?yàn)橛屑訕悠鳎梢杂糜谘芯繕悠返母邷卦环磻?yīng)機(jī)理。


圖1為磁力緩沖爐體下落淬火裝置樣品保溫狀態(tài)剖面圖；圖2為磁力緩沖爐體下落淬火裝置樣品淬火狀態(tài)剖面圖。圖中1、曳引機(jī)，2、機(jī)箱頂部，3、機(jī)箱外墻，4、導(dǎo)軌，5、出氣口，6、曳引鋼絲，7、加樣器，8、中空管，9、動態(tài)密封，10、固定支撐板，11、導(dǎo)靴，12、冷卻室，13、固定支架，14、爐管，15、吊籃，16、坩堝，17、樣品，18、爐體，19、隔熱套管，20、進(jìn)氣口，21、接真空，22、永磁鐵A， 23、熱電偶，24、永磁鐵B，25、機(jī)箱底部。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對于本發(fā)明作進(jìn)一步的說明實(shí)施例1本發(fā)明提供一種磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其包括通過導(dǎo)靴11安置在豎直導(dǎo)軌4上的三組固定支撐板10，而在在三組固定支撐板10之間分別固定了爐體 18和與之相連接的冷卻室12。而為了使冷卻室和爐體在軌道上上下運(yùn)動的相對位置固定和密封連接，特意在冷卻室12的上下端加上固定支架13。爐體18和水冷冷卻室12可以上下運(yùn)動，其一體的向上運(yùn)動有安置在機(jī)箱頂部2的曳引機(jī)1通過曳引鋼絲6來拽動完成。 由于曳引機(jī)1所需承載的重量較大，因此承載機(jī)箱頂部2的機(jī)箱外墻3需要一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。而向下運(yùn)動則通過爐體18和水冷冷卻室12的自重自由落體完成。爐體18和水冷冷卻室12的下落止動則是通過安裝在爐體18底部的磁鐵A22以及與之同極相對的磁鐵B24 要求磁鐵產(chǎn)生的磁場為600 4600奧斯特，兩磁鐵接近而相互作用產(chǎn)生的推斥力完成，而曳引鋼絲6拉緊作為保護(hù)。作為研究主體的樣品17，則放置在承載坩堝16的吊籃15中。吊籃15與中空管8 相連，中空管8固定在機(jī)箱頂部2，因此上述的部件為固定部分。其中中空管8與運(yùn)動部分的冷卻室12有接觸，接觸部分采用擠壓0型環(huán)動態(tài)密封9。由于爐體18和水冷冷卻室12的運(yùn)動，而樣品17靜止。造成樣品17會停止在兩個極限位置。其一，爐體18和水冷冷卻室12的最高位置，樣品17正好停止在高溫爐體18 的等溫帶中，參見附圖1所示位置；其二，爐體18和水冷冷卻室12的最低位置，樣品17正好停止在水冷冷卻室12中。有第一狀態(tài)帶第二狀態(tài)是接近自由落體的加速運(yùn)動，正好滿足快速淬火的要求，參見附圖2所示位置2。爐體18為電阻加熱，外部為耐火材料達(dá)到保溫效果。內(nèi)部以爐管14將加熱部件和反應(yīng)部分分割。高溫的控制和測量由底部插入等溫帶的熱電偶23完成。為了保護(hù)熱電偶和爐子底部溫度不會影響到磁鐵工作，在爐管內(nèi)加入防熱輻射的氧化鋁質(zhì)的隔熱套管19。為了適用于不同的反應(yīng)氣氛，在爐子底部有進(jìn)氣口 20，和針閥與氣路三通，接到真空21與真空泵相接，以達(dá)到系統(tǒng)真空換氣，在中空管頂部有出氣口 5，出氣口 5也按有針閥以協(xié)助封閉抽真空。另在出氣口 5 —側(cè)裝有加樣器7。加樣器7，為一螺紋封閉的空腔，裝有活塞推動。在控制氣氛前裝入樣品，推動活塞樣品進(jìn)入中空管8，并落入吊籃15的坩堝 16中。樣品17和坩堝16的換取，是通過將冷卻室12拆分成三部分完成的。在冷卻室17 與爐體18的相互接觸面上開有圓形凹槽，拆分后冷卻室17之間的接觸面上也開有圓形凹槽。三個密封0型環(huán)在槽中。與爐體18接觸的冷卻室12部分為螺栓固定鏈接，而其他的各個冷卻室12之間用多個卡鉗固定，以達(dá)到密封效果。下面結(jié)合鉻元素在渣與金屬銅中的分配平衡測定對于發(fā)明的應(yīng)用作進(jìn)一步說明。首先將爐體18和水冷冷卻室12降低到最低的位置如附圖2所示的位置。將三段冷卻室12打開。裝入在金屬M(fèi)o吊籃15的Mo試驗(yàn)坩堝16和隨爐升溫的樣品高純金屬銅片和按渣比例混合壓片的含鉻氧化物17。然后安裝好冷卻室12。啟動曳引機(jī)1，使?fàn)t體18 和水冷冷卻室12升到最高位置如附圖1所示。這樣吊籃15、坩堝16和隨爐升溫的樣品17 正好處在爐體18的等溫帶中。分別關(guān)閉進(jìn)氣口 20和出氣口 5的針閥，打開接真空21的閥門，抽爐管內(nèi)和冷卻室 12的空氣達(dá)到真空，關(guān)閉接真空21閥門，打開進(jìn)氣口 20，將氣體置換為經(jīng)過凈化的Ar氣。 抽真空換氣的操作要反復(fù)至少3到5次。待爐管內(nèi)和冷卻室12的氣壓到一個大氣壓，保持進(jìn)氣口 20和出氣口 5打開，Ar氣經(jīng)過爐管內(nèi)和冷卻室12。一直通氣，到反應(yīng)終止。出氣口 20接一個氧濃差電池，根據(jù)電池電動勢檢測Ar氣中的氧含量。爐體18程序升到研究溫度，并保溫，由爐子下部的熱電偶23連接控溫裝置。嚴(yán)格控制升溫速率和保溫時間。此平衡試驗(yàn)無需中間加樣。到達(dá)淬火時間，打開曳引機(jī)1鎖，由于重力作用，爐體18和水冷冷卻室12加速下落，到達(dá)接近機(jī)箱底部25時，安裝在爐體18底部的磁鐵A22以及與之同極相對的磁鐵B24 要求磁鐵產(chǎn)生的磁場為600 4600奧斯特，兩磁鐵接近而相互作用產(chǎn)生的推斥力，推斥力隨著兩塊磁鐵接近驟然增大，達(dá)到止動效果，且曳引鋼絲6逐步達(dá)到長度極限輔助止動，兩措施共同達(dá)到平穩(wěn)止動效果。止動后爐體18和水冷冷卻室12正好處在附圖2所示位置。 吊籃15、坩堝16和、樣品17都處于冷卻室12中，達(dá)到淬火效果。爐體18程序降溫至室溫后，分別關(guān)閉進(jìn)氣口 20和出氣口 5的針閥，打開接真空21 的閥門，抽爐管內(nèi)和冷卻室12的真空，關(guān)閉接真空21閥門，打開進(jìn)氣口 20，將氣體置換為未經(jīng)凈化的Ar氣。抽真空換氣的操作要反復(fù)至少3到5次。待爐管內(nèi)和冷卻室12的氣壓到一個大氣壓，此時可以打開冷卻室12取出反應(yīng)淬火后的試驗(yàn)的坩堝16和樣品17。試驗(yàn)結(jié)
束ο實(shí)施例2下面結(jié)合釩元素在渣與金屬銅中的分配平衡測定對于發(fā)明的應(yīng)用作進(jìn)一步說明。首先將爐體18和水冷冷卻室12降低到最低的位置如附圖2所示的位置。將三段冷卻室12打開。裝入在金屬M(fèi)o吊籃15的Mo試驗(yàn)坩堝16和隨爐升溫的樣品高純金屬銅片和按渣比例混合壓片的含氧化物17。然后安裝好冷卻室12。將需要高溫加料的釩氧化物壓制成片裝入加樣器7。啟動曳引機(jī)1，使?fàn)t體18和水冷冷卻室12升到最高位置如附圖 1所示。這樣吊籃15、坩堝16和隨爐升溫的樣品17正好處在爐體18的等溫帶中。分別關(guān)閉進(jìn)氣口 20和出氣口 5的針閥，打開接真空21的閥門，抽爐管內(nèi)和冷卻室 12的空氣達(dá)到真空，關(guān)閉接真空21閥門，打開進(jìn)氣口 20，將氣體置換為經(jīng)過凈化的Ar氣。 抽真空換氣的操作要反復(fù)至少3到5次。待爐管內(nèi)和冷卻室12的氣壓到一個大氣壓，保持進(jìn)氣口 20和出氣口 5打開，Ar氣經(jīng)過爐管內(nèi)和冷卻室12。一直通氣，到反應(yīng)終止。出氣口 20接一個氧濃差電池，根據(jù)電池電動勢檢測Ar氣中的氧含量。爐體18程序升到研究溫度，推動加樣器7的活塞，預(yù)先裝入的釩氧化物樣品進(jìn)入中空管8，并落入吊籃15的坩堝16中。進(jìn)入保溫狀態(tài)，由爐子下部的熱電偶23連接控溫裝置。嚴(yán)格控制升溫速率和保溫時間。到達(dá)淬火時間，打開曳引機(jī)1鎖，由于重力作用，爐體18和水冷冷卻室12加速下落，到達(dá)接近機(jī)箱底部25時，安裝在爐體18底部的磁鐵A22以及與之同極相對的磁鐵B24 要求磁鐵產(chǎn)生的磁場為600 4600奧斯特，兩磁鐵接近而相互作用產(chǎn)生的推斥力，推斥力隨著兩塊磁鐵接近驟然增大，達(dá)到止動效果，且曳引鋼絲6逐步達(dá)到長度極限輔助止動，兩措施共同達(dá)到平穩(wěn)止動效果。止動后爐體18和水冷冷卻室12正好處在附圖2所示位置。 吊籃15、坩堝16和、樣品17都處于冷卻室12中，達(dá)到淬火效果。 爐體18程序降溫至室溫后，分別關(guān)閉進(jìn)氣口 20和出氣口 5的針閥，打開接真空21 的閥門，抽爐管內(nèi)和冷卻室12的真空，關(guān)閉接真空21閥門，打開進(jìn)氣口 20，將氣體置換為未經(jīng)凈化的Ar氣。抽真空換氣的操作要反復(fù)至少3到5次。待爐管內(nèi)和冷卻室12的氣壓到一個大氣壓，此時可以打開冷卻室12取出反應(yīng)淬火后的試驗(yàn)的坩堝16和樣品17。試驗(yàn)結(jié)
束ο
權(quán)利要求
1.一種磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置其特征在于在機(jī)箱內(nèi)側(cè)安裝有豎直導(dǎo)軌(14)，通過可以在豎直導(dǎo)軌(14)滑動的導(dǎo)靴(11)安置在豎直導(dǎo)軌⑷上的三組固定支撐板(10)，由上至下在三組固定支撐板(10)之間所形成的兩個空腔分別固定了冷卻室 (12)和與之相連接的爐體(18)；在冷卻室(1 的上端與下端加上固定支架(1 ；相連在一起的爐體(18)和水冷冷卻室(12)與引導(dǎo)其向上運(yùn)動的安置在設(shè)備頂部的曳引機(jī)⑴的曳引鋼絲(6)相連；在爐體(18)的底部安裝有磁鐵A(22)；在機(jī)箱底部05)與磁鐵AQ2)同極相對安裝有用于與磁鐵AQ2)共同產(chǎn)生減緩爐體 (18)和冷卻室(12)自由落體下落的排斥力的磁鐵B (M)；用于裝載樣品(17)的坩堝(16)位于吊籃(15)中。吊籃(15)與穿過冷卻室(12)的中空管⑶相連，中空管⑶固定在機(jī)箱頂部O)，上述的坩堝(16)、吊籃(15)與中空管⑶ 均為固定部分；其中中空管(8)與運(yùn)動的冷卻室(1 的端面接觸部分采用擠壓0型環(huán)動態(tài)密封(9)；中空管(8)的上端安裝有用于導(dǎo)入樣品(17)的加樣器(7)；本裝置具有兩個工作狀態(tài)分別對應(yīng)附圖1和附圖2。附圖1工作狀態(tài)，動態(tài)密封部件 (9)與中空管(8)外套管相遇(極限位置)。此時用于裝載樣品(17)的坩堝(16)正處在爐管(14)中的等溫帶中(術(shù)語高溫管式爐中，爐管中溫度分布均勻，溫度差很小的部分稱為等溫帶，多在爐管的中部，爐管兩端因?yàn)樯岽嬖跍囟冉?。附圖2工作狀態(tài)，磁鐵M22) 以及與之同極相對的磁鐵W24)相距最近，同時也是曳引鋼絲(6)伸長的極限位置。此時用于裝載樣品(17)的坩堝(16)正處在冷冷卻室(12)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其特征在于所述磁鐵^^2 以及與之同極相對的磁鐵W24)相互作用產(chǎn)生的推斥力制動，要求磁鐵產(chǎn)生的磁場為600 4600奧斯特。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其特征在于所述的冷卻室(12)為水冷冷卻室。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其特征在于爐體(18)的內(nèi)部插入爐管(14)，爐管(14)采用纏繞在爐管外側(cè)的電阻加熱，爐體(18)外層為耐火材料；，爐管(14)的內(nèi)部為反應(yīng)部分，爐管(14)的外部為纏繞的加熱部件；在爐體的等溫帶中插入高溫的控制和測量的熱電偶03)；為了保護(hù)熱電偶和爐子底部溫度不會影響到磁鐵工作，在爐管(14)內(nèi)和熱電偶03)外側(cè)套有防熱輻射的氧化鋁質(zhì)的隔熱套管(19)，隔熱套管(19)放置在爐管(19)底部的封口上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其特征在于為了適用于不同的反應(yīng)氣氛，在爐子底部有進(jìn)氣口(20)，和針閥與氣路三通，通過接真空口 (21)接到真空泵(通常是機(jī)械真空泵，圖中未標(biāo)出)，以達(dá)到系統(tǒng)真空換氣，在中空管(8)頂部有出氣口(5)，出氣口(5)安有協(xié)助封閉抽真空針閥。另在出氣口(5) —側(cè)裝有加樣器 ⑵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其特征在于所述的加樣器(7)為一螺紋封閉的空腔，裝有推動活塞；在控制氣氛前裝入樣品，推動活塞樣品進(jìn)入中空管(8)，并落入吊籃(15)的坩堝(16)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其特征在于所述的冷卻室(1 由在樣品(17)和坩堝(16)換取時可拆卸的三部分組成，各部分之間的接觸面上開有圓形凹槽；在凹槽中有用于密封的密封0型環(huán)；三部分之間通過卡鉗連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，其特征在于在冷卻室(17)與爐體(18)的相互接觸面上開有圓形凹槽，凹槽中有用于密封的密封0型環(huán)；與爐體(18)接觸的冷卻室(12)部分為螺栓固定鏈接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磁力緩沖爐體下落的氣氛控制淬火裝置，屬于冶金設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。在機(jī)箱內(nèi)側(cè)安裝有豎直導(dǎo)軌，通過可以在豎直導(dǎo)軌滑動的導(dǎo)靴11安置在豎直導(dǎo)軌上的三組固定支撐板，由上至下在三組固定支撐板之間所形成的兩個空腔分別固定了冷卻室和與之相連接的爐體；在冷卻室的上端與下端加上固定支架；相連在一起的爐體和水冷冷卻室與引導(dǎo)其向上運(yùn)動的安置在設(shè)備頂部的拽引機(jī)的拽引鋼絲相連；在爐體的底部安裝有磁鐵A。在機(jī)箱底部與磁鐵A同極相對安裝有用于與磁鐵A共同產(chǎn)生減緩爐體和冷卻室自由落體下落的排斥力的磁鐵B。本發(fā)明采用爐體與水冷冷卻室的自然下落，永磁鐵減震止動，投資少，易于實(shí)施，淬火速度高。
文檔編號C21D1/74GK102212663SQ20111015391
公開日2011年10月12日 申請日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者姚傳好, 徐夢迪, 李釩, 楊帆, 梁向峰 申請人:北京工業(yè)大學(xué)