一种锅的渗氮处理装置及工艺

专利类型 发明公开 法律事件 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202411917963.8 申请日 2024-12-24
公开(公告)号 CN119710533A 公开(公告)日 2025-03-28
申请人 浙江康巴赫科技股份有限公司; 申请人类型 企业
发明人 周和平; 李胜强; 张红军; 第一发明人 周和平
权利人 浙江康巴赫科技股份有限公司 权利人类型 企业
当前权利人 浙江康巴赫科技股份有限公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份:浙江省 城市 当前专利权人所在城市:浙江省金华市
具体地址 当前专利权人所在详细地址:浙江省金华市武义县白洋街道荷花路31号(自主申报) 邮编 当前专利权人邮编:321200
主IPC国际分类 C23C8/26 所有IPC国际分类 C23C8/26F25D1/02F25D17/06F26B9/06
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 10 专利文献类型 A
专利代理机构 金华婺道专利代理事务所 专利代理人 陈潇缙;
摘要 本 发明 公开了一种 铁 锅的渗氮处理装置及工艺,铁锅的渗氮处理装置具有循环利用系统,可在冷却阶段将收集的 氨 气进行再次利用。本发明具体通过设置排气系统将渗氮炉内氨气和氢气的混合气体排出,并利用氨气易溶于 水 的特性将其与氢气分离并对氢气进行收集,再通过设置降温系统将氨气溶于水形成的 氨水 通入到了渗氮炉的降温腔室内,通过吸收渗氮炉的 温度 而从水中分离出来经过干燥和压缩后通入到渗氮炉内,保持渗氮炉内的氮环境,避免空气进入而在渗氮降温阶段对铁锅产生影响,减少降温阶段氨气储存罐内氨气的使用,在氨水用于降温的同时,储水箱内的水被抽入到氨气回收水箱内进行补充,可增加氨气回收水箱内的溶解量,此外,设置两组氨气回收水箱,在其中一组用于渗氮炉降温时,另外一组用于渗氮炉内排出的少量氨气的溶解。
权利要求

1.一种锅的渗氮处理装置,其特征在于,包括:
渗氮炉,其用于放置铁锅并进行高温渗氮处理;
气供应机构,其用于对渗氮炉内供应氨气;
热机构,其用于对渗氮炉加热为铁锅渗氮提供温度条件;
排气系统,其包括设置于渗氮炉上的排气管、氨气回收箱和氢气回收罐,排气管通过三通连接头连接有两根支管,氨气回收水箱具有两个且两根支管通入到氨气回收水箱内,氢气回收罐内通过管道与两个氨气回收水箱顶部连通;
降温系统,包括两个降温水箱、设置于渗氮炉内的降温腔室、储水箱和干燥箱,降温水箱通过管道与氨气回收水箱连通,氨气回收水箱底部通过管道与降温腔室连通,降温腔室通过管道与储水箱连通,储水箱的顶部通过管道与干燥箱连通,干燥箱通过辅助供应管道和氨气供应机构共同对渗氮炉内供应氨气,其中辅助供应管道上连接有压缩机、压计和流量控制,其中两根支管处、氨气回收水箱与降温腔之间的管道以及氨气回收水箱和氢气回收罐间的管道上均设有电控阀且氨气回收水箱与降温腔之间的管道上设有抽吸
2.根据权利要求1所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,降温系统还包括换热箱和设置于换热箱底部的燃烧器,氢气收集罐通过管道与燃烧器连接用于将氢气导至燃烧器进行燃烧,燃烧时对换热箱进行加热,换热箱内设有导热体且氨气回收水箱与降温腔室间的管道经过换热箱内部并在导热体内弯折为蛇形结构。
3.根据权利要求1所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,储水箱上设有与降温水箱连通的溢流管并配备有电控阀。
4.根据权利要求3所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,氢气收集罐内注有水,水面上方设有分别用于进气和排气的管道,进气的管道与氨气回收水箱连通于氨气回收水箱的顶部,排气的管道用于将氢气导至燃烧器,水面下方设有用于排水的管道以便通过排水法收集氢气。
5.根据权利要求1所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,渗氮炉包括具有内腔的炉体及通过移动机构驱动而自动盖合或开盖的炉盖,炉盖上设有除杂管、进气管和排气管,除杂管用于在渗氮前排除炉内的空气以及在渗氮结束后排除炉内残留的氨气,进气管用于氨气供应机构及辅助供应管道向炉内供应氨气,排气管用于将氮化后渗氮炉内的气体排出且排气管上设有氨分解率测定仪。
6.根据权利要求5所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,氨气供应机构包括通过管道连通的氨气储存罐和干燥罐,干燥罐通过管道与进气管连接且该管道上设有压力计和流量控制阀
7.根据权利要求5所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,移动机构包括行走轨道和设置于行走轨道上龙架,龙门架上设有安装架体,安装架体上设有液压油缸,液压油缸的输出端与炉盖连接用于炉盖与炉体的开盖和合盖以及在开盖厚将炉盖水平移动以便于取出铁锅。
8.根据权利要求5所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,炉体的底部设有通过电机驱动的扇。
9.根据权利要求1所述的一种铁锅的渗氮处理装置,其特征在于,加热机构为设置于渗氮炉外围的电加热管,渗氮炉内设有多个用于测量温度的热电偶,热电偶与电加热管的控制单元连接用于控制渗氮炉内的温度。
10.一种铁锅的渗氮处理装置及工艺,采用权利要求1‑9任一项所述的一种铁锅的渗氮处理装置进行渗氮处理,其特征在于,包括以下步骤:
S1,预处理,对铁锅进行清洗,去除表面的油污和锈蚀,并烘干;
S2,放入铁锅,将铁锅放入到渗氮炉内的挂具上;
S3,排出空气,向渗氮炉内通入氮气将内部的空气排出;
S4,渗氮处理,对渗氮炉进行加热升温,升温至480~570℃后停止升温并保温,在升温和保温的同时对渗氮炉内通入氨气;
S5,冷却,关闭其中一个氨气收集水箱两侧的电控阀,并打开氨气收集水箱和降温腔室之间的阀门和抽吸泵抽取该氨气收集水箱内的水并送至降温腔室对渗氮炉进行降温,降温过程中水内溶解的氨气受热分解变为气体,从辅助供应管道被干燥箱干燥后经压缩机压缩增压至所需压力后通入到渗氮炉内保证在降温过程中渗氮炉内不进入空气,若辅助供应管道供应的氨气流量过小则与氨气供应机构共同供应氨气,其中受热后的水则储存在储水箱内备用;
S6,取料,停止通入氨气,对渗氮炉内通入氮气将内部残留的氨气排出,排尽后通过液压缸将炉盖自动升起,再通过平移机构将炉盖移离炉体上方,取出炉内的铁锅;
步骤S5中,通过氢气的燃烧对换热箱内的换热体进行加热,换热体将热量传导至蛇形管道内的水,使管道内的水其具有一定的温度后,再进入到降温腔室,避免温度急剧增加导致氨水分解过快。

说明书全文

一种锅的渗氮处理装置及工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及先进铁材料处理领域,尤其涉及一种铁锅的渗氮处理装置及工艺。

背景技术

[0002] 铁基材料表面渗氮和化都是常见的表面处理方法。因为成本低,操作简便,而得到了广泛的应用。渗氮工艺是将基体置于渗氮气氛中,使渗氮的活性介质元素渗入基体表面并扩散,改变表面层的组织结构,形成化合物层和扩散层,从而提高基体的表面性能。
[0003] 申请号为2024109086020,具体涉及一种铁基材料表面处理的方法。该方法包括:对基体预处理,然后预氧化处理或渗氮处理,接着对工作面进行二次预处理,最后是后渗氮处理或后氧化处理,得到表面处理后的基体。
[0004] 采用上述专利中的工艺对铁锅进行渗氮,提高铁锅的硬度等性能,但在处理的过程中,需要通入气体将空气排出,然后通入气,再进行加热并保温一段时间,最后进行降温,在降温结束前需要持续的通入氨气,并排出产生的氢气,这会使排出的气体中包括氨气和氢气两种气体,而目前对于两种气体的处理方式为将氨气通入中利用氨气极易容水的特性将其收集并于氢气分离,但该过程无法在渗氮的过程中进行循环使用,造成氨气的浪费。

发明内容

[0005] 基于现有技术中渗氮过程会将通入的氨气排出,无法进行循环使用,造成氨气浪费的不足,本发明提供一种铁锅的渗氮处理装置及工艺。
[0006] 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种铁锅的渗氮处理装置,包括:
[0007] 渗氮炉,其用于放置铁锅并进行高温渗氮处理;
[0008] 氨气供应机构,其用于对渗氮炉内供应氨气;
[0009] 加热机构,其用于对渗氮炉加热为铁锅渗氮提供温度条件;
[0010] 排气系统,其包括设置于渗氮炉上的排气管、氨气回收水箱和氢气回收罐,排气管通过三通连接头连接有两根支管,氨气回收水箱具有两个且两根支管通入到氨气回收水箱内,氢气回收罐内通过管道与两个氨气回收水箱顶部连通;
[0011] 降温系统,包括两个降温水箱、设置于渗氮炉内的降温腔室、储水箱和干燥箱,降温水箱通过管道与氨气回收水箱连通,氨气回收水箱底部通过管道与降温腔室连通,降温腔室通过管道与储水箱连通,储水箱的顶部通过管道与干燥箱连通,干燥箱通过辅助供应管道和氨气供应机构共同对渗氮炉内供应氨气,其中辅助供应管道上连接有压缩机、压计和流量控制,其中两根支管处、氨气回收水箱与降温腔之间的管道以及氨气回收水箱和氢气回收罐间的管道上均设有电控阀且氨气回收水箱与降温腔之间的管道上设有抽吸
[0012] 作为优选,降温系统还包括换热箱和设置于换热箱底部的燃烧器,氢气收集罐通过管道与燃烧器连接用于将氢气导至燃烧器进行燃烧,燃烧时对换热箱进行加热,换热箱内设有导热体且氨气回收水箱与降温腔室间的管道经过换热箱内部并在导热体内弯折为蛇形结构。
[0013] 作为优选,储水箱上设有与降温水箱连通的溢流管并配备有电控阀。
[0014] 作为优选,氢气收集罐内注有水,水面上方设有分别用于进气和排气的管道,进气的管道与氨气回收水箱连通于氨气回收水箱的顶部,排气的管道用于将氢气导至燃烧器,水面下方设有用于排水的管道以便通过排水法收集氢气。
[0015] 作为优选,渗氮炉包括具有内腔的炉体及通过移动机构驱动而自动盖合或开盖的炉盖,炉盖上设有除杂管、进气管和排气管,除杂管用于在渗氮前排除炉内的空气以及在渗氮结束后排除炉内残留的氨气,进气管用于氨气供应机构及辅助供应管道向炉内供应氨气,排气管用于将氮化后渗氮炉内的气体排出且排气管上设有氨分解率测定仪。
[0016] 作为优选,氨气供应机构包括通过管道连通的氨气储存罐和干燥罐,干燥罐通过管道与进气管连接且该管道上设有压力计和流量控制阀
[0017] 作为优选,移动机构包括行走轨道和设置于行走轨道上龙架,龙门架上设有安装架体,安装架体上设有液压油缸,液压油缸的输出端与炉盖连接用于炉盖与炉体的开盖和合盖以及在开盖厚将炉盖水平移动以便于取出铁锅。
[0018] 作为优选,炉体的底部设有通过电机驱动的扇。
[0019] 作为优选,加热机构为设置于渗氮炉外围的电加热管,渗氮炉内设有多个用于测量温度的热电偶,热电偶与电加热管的控制单元连接用于控制渗氮炉内的温度。
[0020] 一种铁锅的渗氮处理工艺,采用上述的一种铁锅的渗氮处理装置进行渗氮处理,包括以下步骤:
[0021] S1,预处理,对铁锅进行清洗,去除表面的油污和锈蚀,并烘干;
[0022] S2,放入铁锅,将铁锅放入到渗氮炉内的挂具上;
[0023] S3,排出空气,向渗氮炉内通入氮气将内部的空气排出;
[0024] S4,渗氮处理,对渗氮炉进行加热升温,升温至480~570℃后停止升温并保温,在升温和保温的同时对渗氮炉内通入氨气;
[0025] S5,冷却,关闭其中一个氨气收集水箱两侧的电控阀,并打开氨气收集水箱和降温腔室之间的阀门和抽吸泵抽取该氨气收集水箱内的水并送至降温腔室对渗氮炉进行降温,降温过程中水内溶解的氨气受热分解变为气体,从辅助供应管道被干燥箱干燥后经压缩机压缩增压至所需压力后通入到渗氮炉内保证在降温过程中渗氮炉内不进入空气,若辅助供应管道供应的氨气流量过小则与氨气供应机构共同供应氨气,其中受热后的水则储存在储水箱内备用;
[0026] S6,取料,停止通入氨气,对渗氮炉内通入氮气将内部残留的氨气排出,排尽后通过液压缸将炉盖自动升起,再通过平移机构将炉盖移离炉体上方,取出炉内的铁锅;
[0027] 步骤S5中,通过氢气的燃烧对换热箱内的换热体进行加热,换热体将热量传导至蛇形管道内的水,使管道内的水其具有一定的温度后,再进入到降温腔室,避免温度急剧增加导致氨水分解过快。
[0028] 与现有技术相比,本发明的优点:本发明通过设置排气系统将渗氮炉内氨气和氢气的混合气体排出,并利用氨气易溶于水的特性将其与氢气分离并对氢气进行收集,再通过设置降温系统将氨气溶于水形成的氨水通入到了渗氮炉的降温腔室内,通过吸收渗氮炉的温度而从水中分离出来经过干燥和压缩后通入到渗氮炉内,保持渗氮炉内的氮环境,避免空气进入而在渗氮降温阶段对铁锅产生影响,减少降温阶段氨气储存罐内氨气的使用,在氨水用于降温的同时,储水箱内的水被抽入到氨气回收水箱内进行补充,可增加氨气回收水箱内的溶解量,此外,设置两组氨气回收水箱,在其中一组用于渗氮炉降温时,另外一组用于渗氮炉内排出的少量氨气的溶解。附图说明
[0029] 以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述,但是本领域技术人员将领会的是,这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的,并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外,除非特别指出,附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示,并且附图也并非一定按比例绘制。
[0030] 图1为实施例1的主视图;
[0031] 图2为实施例1的俯视图;
[0032] 图3为实施例1的主视图(不包含移动机构);
[0033] 图4为实施例1的俯视图(不包含移动机构);
[0034] 图5为实施例1的立体图;
[0035] 图6为实施例1的立体图;
[0036] 图7为实施例1的立体图(不包含移动机构);
[0037] 图8为实施例1中渗氮炉的剖面图;
[0038] 图中:10、渗氮炉;101、炉体;1011、降温水腔;1012、加热机构;1013、风扇;102、炉盖;20、氨气储存罐;30、干燥罐;40、移动机构;401、行走轨道;402、龙门架;403、安装架体;404、液压油缸;50、氢气回收罐;60、换热箱;70、抽吸泵;801、储水箱;802、干燥箱;803、压缩机;804、辅助供应管道;90、燃烧器;01、降温水箱;02、氨气回收水箱;03、进气管;04、排气管。

具体实施方式

[0039] 以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领会的是,这些描述仅为描述性的、示例性的,并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。
[0040] 实施例1
[0041] 一种铁锅的渗氮处理装置,如图1‑8所示,包括:
[0042] 渗氮炉10,其用于放置铁锅并进行高温渗氮处理;
[0043] 氨气供应机构,其用于对渗氮炉10内供应氨气;
[0044] 加热机构去1012,其用于对渗氮炉10加热为铁锅渗氮提供温度条件;
[0045] 排气系统,其包括设置于渗氮炉10上的排气管04、氨气回收水箱02和氢气回收罐50,排气管04通过三通连接头连接有两根支管,氨气回收水箱02具有两个且两根支管通入到氨气回收水箱02内,氢气回收罐50内通过管道与两个氨气回收水箱02顶部连通;
[0046] 降温系统,包括两个降温水箱01、设置于渗氮炉10内的降温腔室1011、储水箱和干燥箱802,降温水箱01通过管道与氨气回收水箱02连通,氨气回收水箱02底部通过管道与降温腔室1011连通,降温腔室1011通过管道与储水箱连通,储水箱的顶部通过管道与干燥箱802连通,干燥箱802通过辅助供应管道804和氨气供应机构共同对渗氮炉10内供应氨气,其中辅助供应管道804上连接有压缩机803、压力计和流量控制阀,其中两根支管处、氨气回收水箱02与降温腔之间的管道以及氨气回收水箱02和氢气回收罐50间的管道上均设有电控阀且氨气回收水箱02与降温腔之间的管道上设有抽吸泵70。本方案通过设置排气系统将渗氮炉10内氨气和氢气的混合气体排出,并利用氨气易溶于水的特性将其与氢气分离并对氢气进行收集,再通过设置降温系统将氨气溶于水形成的氨水通入到了渗氮炉10的降温腔室
1011内,通过吸收渗氮炉10的温度而从水中分离出来经过干燥和压缩后通入到渗氮炉10内,保持渗氮炉10内的氮环境,避免空气进入而在渗氮降温阶段对铁锅产生影响,减少降温阶段氨气储存罐20内氨气的使用,在氨水用于降温的同时,储水箱内的水被抽入到氨气回收水箱02内进行补充,可增加氨气回收水箱02内的溶解量,此外,设置两组氨气回收水箱
02,在其中一组用于渗氮炉10降温时,另外一组用于渗氮炉10内排出的少量氨气的溶解。
[0047] 作为优选,降温系统还包括换热箱60和设置于换热箱60底部的燃烧器90,氢气收集罐通过管道与燃烧器90连接用于将氢气导至燃烧器90进行燃烧,燃烧时对换热箱60进行加热,换热箱60内设有导热体且氨气回收水箱02与降温腔室1011间的管道经过换热箱60内部并在导热体内弯折为蛇形结构。本方案提供的换热结构用于对氨水进行预热,避免在降温腔室1011内受热分解速度过快。
[0048] 作为优选,储水箱上设有与降温水箱01连通的溢流管并配备有电控阀。当降温结束后,储水箱内的水会降至常温,此时可打开溢流管上的电控阀将水通入到降温水箱01内进行循环利用。
[0049] 作为优选,氢气收集罐内注有水,水面上方设有分别用于进气和排气的管道,进气的管道与氨气回收水箱02连通于氨气回收水箱02的顶部,排气的管道用于将氢气导至燃烧器90,水面下方设有用于排水的管道以便通过排水法收集氢气。氢气收集罐用于将氢气收集,并通入到燃烧器90处燃烧后用于对氨水进行预热,使氨水提前溢出,避免在降温腔室1011急速溢出而出现危险。
[0050] 作为优选,渗氮炉10包括具有内腔的炉体101及通过移动机构40驱动而自动盖合或开盖的炉盖102,炉盖102上设有除杂管、进气管03和排气管04,除杂管用于在渗氮前排除炉内的空气以及在渗氮结束后排除炉内残留的氨气,进气管03用于氨气供应机构及辅助供应管道804向炉内供应氨气,排气管04用于将氮化后渗氮炉10内的气体排出且排气管04上设有氨分解率测定仪。氨分解率测定仪主要用于测量渗氮炉10气氛中的氢气浓度,从而间接指示氨分解率,有助于精确控制渗氮过程。
[0051] 作为优选,氨气供应机构包括通过管道连通的氨气储存罐20和干燥罐30,干燥罐30通过管道与进气管03连接且该管道上设有压力计和流量控制阀。氨气在进入渗氮炉10之前,应通过胶、生石灰或氯化进行干燥,以确保氨气的水分含量小于0.2%。
[0052] 作为优选,移动机构40包括行走轨道401和设置于行走轨道401上龙门架402,龙门架402上设有安装架体403,安装架体403上设有液压油缸404,液压油缸404的输出端与炉盖102连接用于炉盖102与炉体101的开盖和合盖以及在开盖厚将炉盖102水平移动以便于取出铁锅。
[0053] 作为优选,炉体101的底部设有通过电机驱动的风扇1013。扇通过使空气流动,可以将炉内热空气均匀地分布到每个落,从而提高炉内温度的均匀性。这样可以确保工件在渗氮过程中受到均匀的热处理,避免因温度不均导致的工件性能差异。
[0054] 作为优选,加热机构去1012为设置于渗氮炉10外围的电加热管,渗氮炉10内设有多个用于测量温度的热电偶,热电偶与电加热管的控制单元连接用于控制渗氮炉10内的温度。热电偶通过测量炉内温度,确保炉内温度达到设定的渗氮温度,从而控制渗氮过程。通过实时监控炉内温度,可以确保温度的均匀性和稳定性,避免温度波动对渗氮效果的影响。
[0055] 实施例2
[0056] 一种铁锅的渗氮处理工艺,采用上述的一种铁锅的渗氮处理装置进行渗氮处理,包括以下步骤:
[0057] S1,预处理,对铁锅进行清洗,去除表面的油污和锈蚀,并烘干;
[0058] S2,放入铁锅,将铁锅放入到渗氮炉内的挂具上;
[0059] S3,排出空气,向渗氮炉内通入氮气将内部的空气排出;
[0060] S4,渗氮处理,对渗氮炉进行加热升温,升温至480~570℃后停止升温并保温,在升温和保温的同时对渗氮炉内通入氨气;
[0061] S5,冷却,关闭其中一个氨气收集水箱两侧的电控阀,并打开氨气收集水箱和降温腔室之间的阀门和抽吸泵抽取该氨气收集水箱内的水并送至降温腔室对渗氮炉进行降温,降温过程中水内溶解的氨气受热分解变为气体,从辅助供应管道被干燥箱干燥后经压缩机压缩增压至所需压力后通入到渗氮炉内保证在降温过程中渗氮炉内不进入空气,若辅助供应管道供应的氨气流量过小则与氨气供应机构共同供应氨气,其中受热后的水则储存在储水箱内备用;
[0062] S6,取料,停止通入氨气,对渗氮炉内通入氮气将内部残留的氨气排出,排尽后通过液压缸将炉盖自动升起,再通过平移机构将炉盖移离炉体上方,取出炉内的铁锅;
[0063] 步骤S5中,通过氢气的燃烧对换热箱内的换热体进行加热,换热体将热量传导至蛇形管道内的水,使管道内的水其具有一定的温度后,再进入到降温腔室,避免温度急剧增加导致氨水分解过快。
[0064] 以上对本发明所提供的一种铁锅的渗氮处理装置及工艺进行了介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
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