一种板带在线连续渗氮装置

技术领域

本发明涉及渗氮装置技术领域，特别是涉及一种板带在线连续渗氮装置。

背景技术

现如今我国的板带应用广泛，这就对板带的质量提出了要求。并且，在特定环境下使用的板带，要求其具有高耐磨性、高疲劳性、高耐蚀性，传统的板带无法满足此要求，因此制造这样具有高耐磨性与高耐蚀性的生产设备显得尤为重要。

渗氮处理就是将氮渗入工件表面，形成富氮硬化层的化学热处理过程。渗氮处理是可以提高钢材表层的硬度、耐磨性、疲劳强度及耐腐蚀性的热处理工艺。渗氮后的渗氮层很薄，不会对板带的基体产生性能的影响，同时渗氮处理也可以改善板带的表面质量。传统的渗氮方式是将工件放进氮化炉进行氮化处理，这种方式只能一次性氮化很少的工件，效率低且步骤繁琐，因此对于板带的氮化并不适用。同时渗氮的一个显著的特点是过程周期长，使得渗氮的效率很低，并且普通氮化表层易出现脆性。

发明内容

本发明的目的是提供一种板带在线连续渗氮装置，以解决上述现有技术存在的问题，生产效率高、机械化和自动化程度高，适用于板带的连续渗氮。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种板带在线连续渗氮装置，包括箱体，箱体底部有固定座，固定座通过焊接与箱体连接，固定座与地面固定连接，所述箱体左端第一端盖处装有导向棍，箱体上连接有装配式热电偶温度计和压力表，用于测量箱体内温度和压力；所述箱体内部焊接有支撑板，所述支撑板上依次放有预热箱、反应箱和缓冷箱，所述预热箱与反应箱之间设有第一隔热板，所述反应箱与缓冷箱之间设有第一隔热板；所述箱体内壁上装有磁铁装置，所述磁铁装置位于所述反应箱上下两端；所述箱体右端依次设有冷却装置、平整装置和卷轴装置；所述箱体外侧设有能够升降的箱门；所述预热箱、反应箱、缓冷箱两侧和第一隔热板上均设有对应的矩形开口，所述矩形开口用于穿过板带；所述反应箱内设有进气管，所述进气管外接有氮气瓶。

可选的，所述箱体外侧设有对称布置的T型槽，所述箱门滑动设置于所述T型槽内，所述箱门上对应压力表位置处开设有矩形孔，所述矩形孔内装有耐热玻璃，用于观察箱内压力表读数；所述箱体上侧装有箱门升降装置。

可选的，所述箱门升降装置包括横梁，所述横梁与箱体上表面焊接连接，所述横梁上装有第二轴承座，所述第二轴承座通过轴承连接有水平布置的转动轴，所述转动轴两端装有第一链轮，所述横梁上装有电机，所述电机的输出轴传动连接有两个第二链轮，位于同一侧的所述第二链轮和第一链轮上绕设有链条，所述链条一端与所述箱门固定连接，另一端连有配重块，以进行平衡。

可选的，所述预热箱中设有第二导向轴，所述第二导向轴通过轴固定座上下错位固定于所述预热箱内，可以增加板带的反应面积，提高工作效率，所述预热箱内壁固定设有多个加热棒，加热温度最高为900℃；所述预热箱箱壁上通过合页铰接有炉门，所述炉门外侧固定安装有炉门把手，所述炉门上安装有压力表，所述炉门远离所述合页的一端安装有锁紧扳手，所述锁紧扳手能够与所述预热箱侧壁处的锁紧口固定连接；所述预热箱内壁上连接有装配式热电偶温度计，其导线通过箱壁伸出，用于测量预热箱内温度；所述炉门与预热箱内壁之间设有第二隔热板，第二隔热板为回字型结构，利于提高气密性以及在炉门开启时观察反应状态；所述缓冷箱和预热箱结构相同，缓冷箱内的加热棒加热温度不高于600℃。

可选的，所述反应箱中设有第二导向轴，所述第二导向轴通过轴固定座上下错位固定于所述反应箱内，所述反应箱内壁固定设有多个加热棒，加热温度最高为1200℃；所述反应箱箱壁上通过合页铰接有炉门，所述炉门外侧固定安装有炉门把手，所述炉门上安装有压力表，所述炉门远离所述合页的一端安装有锁紧扳手，所述锁紧扳手能够与所述反应箱侧壁处的锁紧口固定连接；所述反应箱内壁上连接有装配式热电偶温度计；所述炉门与反应箱内壁之间设有第二隔热板，第二隔热板为回字型结构；所述进气管远离氮气瓶的一端穿过所述箱体底壁和反应箱侧壁后进入所述反应箱，所述进气管上装有阀门和压力表，所述反应箱上方设有出气管，所述出气管穿过反应箱箱壁和箱体顶壁后伸出，与废气收集装置相连，所述出气管上装有阀门。

可选的，所述冷却装置包括冷却箱和冷却装置支撑架，所述冷却箱放置于所述支撑架上，所述支撑架与地面固定连接，所述冷却箱包括冷却箱箱体，所述冷却箱箱体顶部安装有箱盖，所述箱盖内侧装有喷气嘴，喷气嘴与箱盖为螺纹连接，箱盖外侧装有喷气管和把手，喷气管与箱盖为螺纹连接，把手焊接在箱盖上，冷却箱箱体内装有四根第三导向轴，其中两根第三导向轴通过第一轴承座和轴承与冷却箱箱体上部内壁进行连接，另外两根第三导向轴通过第一轴承座和轴承与冷却箱箱体下部内壁进行连接；所述冷却箱箱体内设有水或冷却液，冷却箱箱体两侧开有矩形口，方便板带的穿过。在安装时，板带若通过上侧两个导向轴，则可以通过喷气嘴进行冷却，实现气冷；若板带还通过下侧两个导向轴，则可以通过冷却箱箱体内的水或者冷却液实现水冷。

可选的，所述平整装置包括机架、第二端盖和平整轴，所述机架与地面固定连接，多个平整轴通过轴承和第二端盖与机架连接，多个所述平整轴上下错位分布，目的在于待板带冷却后，在卷轴之前进行平整，提高板带的平整性。

可选的，所述卷轴装置包括卷轴支撑架、轴承和卷轴，所述卷轴支撑架与地面固定连接，卷轴通过轴承与卷轴支撑架连接，卷轴上设有与卷轴电机相连的键槽，目的在于在平整之后将板带卷起，便于存放。

可选的，所述磁铁装置包括磁铁块、磁铁固定架和挡块板；磁铁固定架通过螺栓固定于支撑板上，挡块板通过螺栓将磁铁块与磁铁固定架固定；所述磁铁块上绕有导线，且导线包有绝缘套，所述箱体上下两侧装有与所述磁铁块对应的接线柱，所述接线柱分别连接对应的磁铁块的通电引线。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明对传统的渗氮机构进行了改进，通过在线连续渗氮机构，不仅实现了板带的表面氮化，同时也保证了板带渗氮的自动化、连续性与高效性。本发明解决了传统的渗氮炉无法对板带进行在线渗氮的不足。对于不同厚度的板带表面渗氮，可以改变箱体、预热箱、反应箱、缓冷箱和冷却箱矩形开口的形状尺寸，因此该生产装置具有应用面广的特点。本发明采用了磁场作用下氮化，提高了氮化效率，而且磁场氮化可以减少工件的变形，改善渗氮层性能，表层可形成致密性的化合物层，减少氮化物的脆性，保证了在线氮化的效果。本发明的箱门开合机构结构简单且箱门开合自动化程度高，保证了生产的高效性。本发明的冷却装置可实现气冷或者水冷的转换，便于协调不同工艺的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的主视示意图；

图2为本发明的俯视示意图；

图3为本发明的左视示意图；

图4为本发明的半剖示意图；

图5为本发明的A-A剖视图；

图6为本发明的B-B剖视图；

图7为本发明磁铁装置的示意图；

附图标记说明：1-箱体，2-箱门，3-箱门升降装置，301-链条，302-横梁，303-第一链轮，304-转动轴，305-第二轴承座，306-第一轴承，307-配重块，308-电机，309-第二链轮，4-板带，5-冷却装置，501-箱盖，502-喷气嘴，503-把手，504-喷气管，505-冷却箱箱体，506-第三导向轴，507-第一轴承座，508-冷却装置支撑架，6-平整装置，601-机架，602-第二端盖，603-平整轴，7-卷轴装置，701-卷轴支撑架，702-第二轴承，703-卷轴，8-固定架，9-接线柱，10-第一端盖，11-第一导向轴，12-预热箱，13-支撑板，14-第一隔热板，15-反应箱，16-磁铁装置，1601-磁铁固定架，1602-磁铁块，1603-挡块板，17-进气管，18-缓冷箱，19-炉门，20-锁紧扳手，21-炉门扳手，22-合页，23-出气管，24-第二导向轴，25-加热棒，26-第二隔热板，27-第二导向轴固定座，28-装配式热电偶温度计，29-压力表，30-耐热玻璃，31-阀门。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种板带在线连续渗氮装置，以解决上述现有技术存在的问题，生产效率高、机械化和自动化程度高，适用于板带的连续渗氮。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考附图1、附图2、附图3、附图4、附图5、附图6和附图7所示，本发明提供一种板带在线连续渗氮装置，包括箱体1，箱体1通过固定架8与地面固定连接，箱体内部焊接有支撑板13，支撑板13上放有预热箱12、反应箱15、缓冷箱18和第一隔热板14，其中预热箱12和反应箱15，反应箱15和缓冷箱18中间放有第一隔热板14，预热箱、反应箱、缓冷箱两侧和第一隔热板上设有矩形开口，其开口相对应，板带4可以通过矩形开口依次穿过预热箱、第一隔热板、反应箱、第一隔热板和缓冷箱。箱体1左侧设有第一导向轴11，第一导向轴11通过轴承、第一端盖10和螺栓与箱体进行连接，具体的，第一导向轴端部与轴承连接，轴承设置于端盖上，端盖通过螺栓与箱体连接。箱体1上侧装有装配式热电偶温度计28，装配式热电偶温度计28通过螺纹与箱壁连接，用于测量箱体内温度，箱体左侧装有压力表29，压力表29通过螺纹与箱壁连接，用于测量箱体内压力；反应箱上下两个方向，箱体内壁上装有磁铁装置16，磁铁装置16的磁铁固定架1601通过螺栓与支撑板连接，磁铁固定架1601上装有磁铁块1602，共六块，磁铁块上绕有导线，导线包有绝缘套。磁铁块通过挡块板1603和螺栓与磁铁固定架1601进行连接，箱体外侧上下方向各有六个接线柱9，用以连接磁铁块的通电导线；箱体远离第一导向轴11的一端外侧设有卷轴装置7，卷轴装置7包含卷轴支撑架701，第二轴承702和卷轴703，卷轴支撑架与地面固定连接，卷轴通过轴承与卷轴支撑架连接，卷轴上设有键槽，便于与卷轴电机相连。本发明工作时，通过第一导向轴11将板带4引入箱体内，板带在箱体内依次穿过预热箱、反应箱和缓冷箱，在预热箱内初步预热，便于后续反应，在反应箱内继续加热至反应温度，并向其内部通入氮气，使板带发生渗氮，多余气体可以通过出气管排出，渗氮完成的板带在缓冷箱内初步降温，然后启动卷轴电机，经卷轴装置将渗氮完成的板带卷绕后收集，实现了板带渗氮的连续化生产，整体效率高。

进一步优选的，预热箱12内部装有第二导向轴24和加热棒25，第二导向轴24通过第二导向轴固定座与预热箱箱体内壁连接，加热棒25通过螺纹和焊接与预热箱箱壁连接，加热棒25共三个，预热箱加热温度最高为900℃，装配式热电偶温度计通过螺纹与预热箱箱壁连接，导线通过箱壁伸出用于测量预热箱内温度；炉门19通过合页与预热箱箱壁进行铰接，炉门上焊接有炉门扳手21，炉门通过合页22进行开合，通过锁紧扳手20进行锁紧，压力表通过螺纹与炉门进行连接，用于测量预热箱内压力，在炉门与预热箱箱壁间装有第二隔热板26，第二隔热板为回型结构，便于提高气密性以及炉门开启时观察反应状态。

反应箱15内部装有第二导向轴24和加热棒25，第二导向轴通过第二导向轴固定座27与反应箱箱体内壁连接，加热棒通过螺纹和焊接与反应箱箱壁连接，加热棒共六个，反应箱加热温度最高为1200℃，装配式热电偶温度计通过螺纹与反应箱箱壁连接，导线通过箱壁伸出用于测量预热箱内温度；炉门19通过合页与反应箱箱壁进行铰接，炉门上焊接有炉门扳手21，炉门通过合页22进行开合，通过锁紧扳手20进行锁紧，压力表通过螺纹与炉门进行连接，用于测量反应箱内压力，在炉门与反应箱箱壁间装有第二隔热板26，第二隔热板为回型结构，便于提高气密性以及炉门开启时观察反应状态。进气管17穿过箱体和反应箱箱壁伸入反应箱，进气管的第二端与氮气(N

缓冷箱18内部装有第二导向轴24和加热棒25，第二导向轴通过第二导向轴固定座与缓冷箱箱体内壁连接，加热棒通过螺纹和焊接与预热箱箱壁连接，加热棒共三个，缓冷箱加热温度不高于600℃，装配式热电偶温度计28通过螺纹与缓冷箱箱壁连接，导线通过箱壁伸出用于测量预热箱内温度；炉门19通过合页与缓冷箱箱壁进行铰接，炉门上焊接有炉门扳手21，炉门通过合页22进行开合，通过锁紧扳手20进行锁紧，压力表29通过螺纹与炉门进行连接，用于测量缓冷箱内压力，在炉门与缓冷箱箱壁间装有第二隔热板26，第二隔热板为回型结构，便于提高气密性以及炉门开启时观察反应状态。

于另一实施例中，为了使得预冷箱、反应箱和缓冷箱等便于取放，且便于箱体内部的检修及观察，本实施例在箱体前侧设有箱门2，箱门2通过箱体前侧的T型槽进行导向，箱门上对应压力表位置，开设有矩形孔，并装有耐热玻璃30，用于观察箱内压力表读数。箱体上侧装有箱门升降装置3，箱门升降装置包含链条301、横梁302、第一链轮303、转动轴304、第二轴承座305、第一轴承306、配重块307、电机308、第二链轮309，横梁302与箱体上侧焊接固定，横梁上装有第二轴承座305，转动轴304通过轴承与第二轴承座相连，转动轴两端装有第一链轮303，横梁上装有电机308，电机通过法兰和螺栓与横梁连接，电机轴传动连接有两个同轴布置的第二链轮，能够带动两个第二链轮转动，第二链轮和第一链轮上装有链条301，链条301靠近第一链轮的一端连有箱门，链条靠近第二链轮的一端连有配重块307，配重块307用以保证平衡，从而可以通过箱门对箱体内进行物品的取放和检修，电机带动第二链轮转动，第二链轮顶部啮合的链条同步转动，进而带动第一链轮跟随转动，链条跟随链轮正转或反转，实现箱门的上升或下降，配重块与箱门分别位于链条两端，类似于电梯内的轿厢与配重块结构。

在实际生产和使用过程中，发明人考虑到完成渗氮作业的板带温度过高，若直接将其卷绕收集，容易引发后续变形，平整度不够，且容易造成板带损坏，当操作人员搬抬成卷的成品板带时更容易发生烫伤，基于此，发明人在另一实施例中引入了冷却装置，冷却装置设置于箱体和卷轴装置之间，具体的，冷却装置5包括冷却箱和冷却装置支撑架508，冷却箱放于冷却装置支撑架508上，冷却装置支撑架508与地面固定连接，冷却箱分为上下两部分，分别为箱盖501和冷却箱箱体505，箱盖501内侧装有喷气嘴502，喷气嘴与箱盖为螺纹连接，箱盖外侧装有喷气管504和把手503，喷气管与箱盖为螺纹连接，把手焊接在箱盖上，冷却箱箱体内装有第三导向轴506，共四根，第三导向轴通过第一轴承座507和轴承与箱体内壁进行连接。在安装时，板带若通过上侧两个导向轴，则可以通过喷气嘴进行冷却，实现气冷；若板带还通过下侧两个导向轴，则可以通过冷却箱箱体内的水或者冷却液实现水冷。为了使得冷却后的板带更加平整，卷绕效率更高，发明人在冷却装置后端独特的设计了平整装置6，平整装置6包含机架601、第二端盖602和平整轴603，机架与地面固定连接，平整轴通过轴承和第二端盖与机架连接，平整轴共五根，上下错位分布，板带从其中穿过，目的在于待板带冷却后进行平整。

本发明的工作过程为：在工作之前，对加热棒进行通电，使得预热箱12、反应箱15和缓冷箱18达到相应温度，同时将磁铁块通电，在磁场的作用下进行渗氮反应，打开进气管，使氮气通入反应箱15，待反应箱15充满气体，同时打开出气管，将未反应完的气体排到废气收集装置中，板带4依次通过预热箱、反应箱、缓冷箱，反应完成后通过冷却箱，可以选择气冷或者水冷，冷却完成后通过平整装置6进行平整，最后通过卷轴装置7将板带卷起，便于存放。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明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的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。