一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置及处理方法

技术领域

本发明涉及高精度的粉末冶金处理技术领域，具体说是一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置及处理方法。

背景技术

现有技术中，冶金件的蒸汽处理和气体氮化处理通常需要两种设备(蒸汽处理炉和气体氮化炉)来完成，在具体处理时，需要先将工件装料到蒸汽处理炉中先进行蒸汽处理，然后炉冷至480℃出炉到大气中，冷却后再重新装炉到氮化炉，重新升温进行气体软氮化处理，处理完毕后炉冷至500℃出炉到大气中；这样由于工件蒸汽处理完毕需要炉冷到室温又再次重新装料进入氮化炉升温处理，所以工艺耗时长，能耗损失大，工件变形大。

并且现有的这种技术方案需要2台设备，成本较大，另外，现有技术中用于氮化工件的氮化炉在放置工件时，如果工件较大，则不能保证工件所有部分均能够被氮化或蒸汽处理，导致处理效率和处理质量不够理想。

因此，为了解决上述技术问题，需要研发一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置及处理方法。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术存在的不足，提供一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置及处理方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置，包括一体化处理炉，该一体化处理炉内安装有悬空设置的放置架，该放置架内相应放置需要蒸汽处理以及气体软氮化处理的工件，且该一体化处理炉中还相应设置有加热装置、加压装置以及冷却装置。

所述的一体化处理炉上还连接安装有进气管，该进气管又相应并联有水蒸气管路、N2气体管路、NH3气体管路以及CO2气体管路，且每一管路上均相应安装有流量计以及电磁阀；且所述的一体化处理炉上还安装有排气管，该排气管上也相应安装有电磁阀。

还包括PLC控制装置以及压力控制装置，所述的PLC控制装置相应与加热装置、冷却装置以及各管路上的电磁阀和流量计加相连；而所述的压力控制装置则相应与加压装置相连。

进一步地，所述的一体化处理炉上还安装有搅拌装置，该搅拌装置包括安装于一体化处理炉上端的搅拌电机，该搅拌电机的主轴向下伸入到一体化处理炉中并相应与放置架相连，从而可带动放置架旋转。

进一步地，所述的放置架包括下底板和上底板，上下底板之间通过连杆连成一体，所述搅拌电机的主轴对接安装在上底板上，且所述的下底板上还设置有若干向上凸气的顶杆，工件放置时相应放置在下底板向上凸起的顶杆上。

进一步地，所述的下底板上的顶杆间隔均匀设置，且在下底板上相邻的顶杆之间还设置有透气孔，从进气管进入的气体可相应从透气孔穿过。

进一步地，所述的进气管设置在一体化处理炉的下端，且该进气管进入一体化处理炉后还连接安装有布气管，该布气管横向设置，其位置与上方的下底板位置对应，且所述的布气管上还设置有布气喷头，布气喷头向上对准下底板。

进一步地，所述一体化处理炉的底部外侧边缘处还设置有凸台，所述的凸台上还安装有旋转滚轮，而放置架的下底板边缘位置处相应放置旋转滚轮上。

本发明还提供一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置的处理方法，包括以下步骤：

1)将工件首次装料放置在一体化处理炉内的放置架上，关闭一体化处理炉，保证一体化处理炉的密封性；

2)通过PLC控制装置控制一体化处理炉内的加热装置，使一体化处理炉内的温度分段式升温；

3)当一体化处理炉内的温度升温至600℃时，控制水蒸气管路向一体化处理炉内通入水蒸气，至少保持60min，一体化处理炉内压力维持在0.03Mpa；

4)降温15min，当一体化处理炉内的温度降温至580℃时，向一体化处理炉内通入流量为15M

5)维持一体化处理炉内温度580℃，之后通入流量为0.6M

6)炉内经过40min降温至500℃，之后从炉内提取产品经过30min降温至室温。

进一步地，所述步骤2)中的分段式升温步骤具体如下：)炉体内温度经30min从室温升至450℃；保持炉体内温度维持在450℃至少30min，炉体内温度经过30min从450℃升温至570℃；炉体内温度经过10min从570℃升温至600℃。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明中，将蒸汽处理炉和气体氮化炉相结合为一体式处理炉，该炉体的进气管上连接安装水蒸气管路、N2气体管路、NH3气体管路以及CO2气体管路，在具体使用的时候，通过开启和关闭不同管路向炉体内通入不同的气体即在蒸汽处理之后连续完成气体氮化处理，不需要将工件取出冷却，再升温，本发明的一体式装置和方法，可使整体生产效率提升80％，电力能耗下降30％，投资减少50％，并且高精度的工件变形能够达到客户要求，工艺控制简便、稳定可靠。

附图说明

图1为本发明结构图；

图2为本发明的放置架的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置，包括一体化处理炉1，该一体化处理炉1内安装有悬空设置的放置架2，该放置架2内相应放置需要蒸汽处理以及气体软氮化处理的工件，且该一体化处理炉1中还相应设置有加热装置3、加压装置4以及冷却装置5。

一体化处理炉1上还连接安装有进气管6，该进气管6又相应并联有水蒸气管路7、N2气体管路8、NH3气体管路9以及CO2气体管路10，且每一管路上均相应安装有流量计11以及电磁阀12；且一体化处理炉1上还安装有排气管13，该排气管13上也相应安装有电磁阀12。

还包括PLC控制装置14以及压力控制装置15，PLC控制装置14相应与加热装置3、冷却装置5以及各管路上的电磁阀12和流量计11加相连；而压力控制装置15则相应与加压装置4相连。

一体化处理炉1上还安装有搅拌装置，该搅拌装置包括安装于一体化处理炉1上端的搅拌电机16，该搅拌电机16的主轴27向下伸入到一体化处理炉1中并相应与放置架2相连，从而可带动放置架2旋转。

放置架2包括下底板21和上底板22，上下底板21之间通过连杆23连成一体，搅拌电机16的主轴27对接安装在上底板22上，且下底板21上还设置有若干向上凸气的顶杆24，工件放置时相应放置在下底板21向上凸起的顶杆24上。

下底板21上的顶杆24间隔均匀设置，且在下底板21上相邻的顶杆24之间还设置有透气孔25，从进气管6进入的气体可相应从透气孔25穿过。

进气管6设置在一体化处理炉1的下端，且该进气管6进入一体化处理炉1后还连接安装有布气管17，该布气管17横向设置，其位置与上方的下底板21位置对应，且布气管17上还设置有布气喷头18，布气喷头18向上对准下底板21。

一体化处理炉1的底部外侧边缘处还设置有凸台19，凸台19上还安装有旋转滚轮26，而放置架2的下底板21边缘位置处相应放置旋转滚轮26上。

本实施例还提供一种蒸汽及气体软氮化一体化处理装置的处理方法，包括以下步骤：

1)将工件首次装料放置在一体化处理炉内的放置架上，关闭一体化处理炉，保证一体化处理炉的密封性；

2)通过PLC控制装置控制一体化处理炉内的加热装置，使一体化处理炉内的温度分段式升温；

3)当一体化处理炉内的温度升温至600℃时，控制水蒸气管路向一体化处理炉内通入水蒸气，至少保持60min，一体化处理炉内压力维持在0.03Mpa；

4)降温15min，当一体化处理炉1内的温度降温至580℃时，向一体化处理炉内通入流量为15M

5)维持一体化处理炉内温度580℃，之后通入流量为0.6M

6)炉内经过40min降温至500℃，之后从炉内提取产品经过30min降温至室温。

步骤2)中的分段式升温步骤具体如下：)炉体内温度经30min从室温升至450℃；保持炉体内温度维持在450℃至少30min，炉体内温度经过30min从450℃升温至570℃；炉体内温度经过10min从570℃升温至600℃。

本发明中，将蒸汽处理炉和气体氮化炉相结合为一体式处理炉，该炉体的进气管上连接安装水蒸气管路、N2气体管路、NH3气体管路以及CO2气体管路，在具体使用的时候，通过开启和关闭不同管路向炉体内通入不同的气体即在蒸汽处理之后连续完成气体氮化处理，不需要将工件取出冷却，再升温，本发明的一体式装置和方法，可使整体生产效率提升80％，电力能耗下降30％，投资减少50％，并且高精度的工件变形能够达到客户要求，工艺控制简便、稳定可靠。

本发明中还具体设置了一体化处理炉内的放置架的结构，本装置中放置架是悬空安装在炉体上的搅拌电机的主轴上的，放置架具体是由下底板、上底板以及上下底板之间的连杆构成的，且下底板上设置有顶杆，在具体使用时，冶金工件是放置在顶杆上的，通过顶杆的抬升，可以使得无论是水蒸气还是其他气体都能够整体覆盖工件，不会产生死角，并且配合搅拌电机的旋转，能够增加处理效率和质量。

另外，本发明中在下底板的顶杆之间还设置透气孔，并且相应将进气管设置在一体化处理炉的下端部，并且在内部设置布气管以及布气喷头，且设置位置与透气孔相对应，这样从下方进入的水蒸气等可直接冲击上方的工件，并且向上逐渐蔓延笼罩整个工件，能加工作效率以及工作质量。

本发明中还在放置架的下方设置一个凸台，凸台上安装旋转滚轮，用以支撑放置架，整体结构更加的稳定合理。

具体实施方式只是本发明的一个优选实施例，并不是用来限制本发明的实施与权利要求范围的，凡依据本发明申请专利保护范围内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本发明专利申请范围内。