專利名稱：一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝。
背景技術：
為了大批量生產齒輪等的化學熱處理，熱處理加工企業一般都采用貫通式連續作業氣體滲碳爐生產。工件裝在料盤上，料盤由進料端依次排列至出料端，每隔一定時間例如 30分、45分或60分，由推桿機構將料盤向前推進一步。工件在爐中進行滲碳，按料盤數及滲層深度與滲碳速度來決定推料周期的時間。按步進式推料方式至出料端。出爐后即可進行淬火。需要壓淬時則由機械手自料盤上取出，傳統采用的連續式滲碳流水生產線示意方框圖如圖1所示。生產線由預氧化爐、連續式氣體滲碳爐、淬火油槽、機械手、淬火壓床等組成。料盤上的工件流動靠推拉料機械設備及電氣控制設備自動或手動運行。滲碳爐按滲碳工藝過程劃分為5個獨立工作區，各區功能有所不同，由于I-V區均系一個貫通的爐膛，各區之間不可能設置隔墻，阻斷料盤的連續推進。這就造成了兩個區域之間爐氣碳勢相互干擾，爐膛中部分滲碳乏氣需由前后兩個排氣口排出點燃燒掉，以免造成污染。這就造成各區碳勢Cp難以準確控制。更為有害的是由IV、V兩區Cp設定值很低， III區具有較高碳勢Cp的氣體流入后必需打入空氣才能將Cp降至較低的設定值，這就造成滲碳表面形成黑色組織，其硬度降至標準最低值HRC58或更低，導致該齒輪產生早期磨損及疲勞破壞，壽命大幅下降。
發明內容
為了克服貫通式連續作業氣體滲碳爐所存在的區域之間爐氣碳勢相互干擾，爐膛中部滲碳乏氣需由前后兩個排氣口排出點燃燒掉，以免造成污染，各區碳勢Cp難以準確控制，滲碳表面形成黑色組織，導致該工件產生早期磨損及疲勞破壞，壽命大幅下降等問題我們發明了雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，將貫通式稀土滲碳連續爐爐膛建設成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，第二爐膛為滲層組織控制爐膛。第一爐膛分為I、II、III區，第二爐膛分為IV、V區，兩個爐膛之間通過閘門聯通或隔斷，利用橫向推料機構將III區的料盤推向IV區。各區采用的基本工藝特征參數如下第一爐膛1區860-880 °C，Cp 不控，II 區920 °C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區 9300C XCpl. 30-1. 4% ；第二爐膛JV 區880—890°C XCpl. 1-1. 2% ；V g :860-840°C XCpO. 9-1. 0%o推料周期25-27分鐘。
第一爐膛其進料端與預氧化爐連接，第二爐膛其出料端與機械化淬火油槽及機械手和淬火壓床相連。兩個爐膛之間通過閘門相通，閘門的另一個作用是將兩個爐膛的爐氣隔斷，以便根據功能需要調整各自的溫度與碳勢。本發明一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝的優點為1、使滲碳速度顯著提高與西方工業國傳統滲碳工藝相比，可提高滲碳速度30 %以上，與國內相比，可提高滲碳速度20 30%。稀土與碳共滲時，不僅使滲劑分解速度快，凈化工件表面，增大固氣界面反應速度，從而使活性碳原子[C]擴散系數D提高50%。使工藝推料周期縮短，提高了生產效率，節能降耗減排效果十分顯著。2、改變工藝條件使滲層組織更好，性能及壽命大幅提高經過大量研究與生產應用證明，使用雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，嚴格按著本發明所列工藝操作條件進行操作，通過閘門將兩個爐膛的爐氣隔斷，以便根據功能需要調整各自的溫度與碳勢。由于各自獨立，對于IV、V區碳勢的調整無須采用常規滲碳打空氣的方法進行，從而避免了產生有害的黑色組織。并可準確控制IV、V區的溫度與碳勢。 以便生產出稀土滲碳標準的優化滲碳組織，即滲層過共析區特別是表層碳化物K呈細小彌散顆粒狀；其基體為隱晶狀超細馬氏體；過共析、共析及亞共析區各占1/3。在滲層的過共析區奧氏體晶體內與晶界均能同時沉淀析出細小彌散顆粒狀碳化物K，從而避免了原傳統工藝只沿晶界特別是三角晶界析出不合格粗大碳化物K。使滲碳表層獲得細小彌散碳化物K，大大提高了載重車驅動橋齒輪付的表面硬度與耐磨性，避免因表面硬度太低所引起的早期磨損，疲勞壽命短這一重大關鍵問題。性能強度與韌性同步提高，大大提高工件的疲勞抗力與承載能力，將使工件的使用壽命超過西方產品水平。3、提高了爐氣的碳勢控制精度，減少了相互干擾，使工藝參數的設置與調整變得簡單容易，工藝運行的穩定性與可靠性大大提高。不僅使滲碳周期進一步縮短，提高工效可達到30%，而且容易獲得最佳金相組織，從而保證了產品使用壽命達到最好水平。
圖1連續滲碳爐工件滲碳淬火流程2雙爐膛式連續稀土滲碳爐結構簡圖及工藝參數
具體實施例方式一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，將貫通式稀土滲碳連續爐爐膛建設成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，第二爐膛為滲層組織控制爐膛。兩個爐膛之間通過閘門聯通或隔斷。第一爐膛分為I、II、III區，第二爐膛分為IV、V區，利用橫向推料機構將III區的料盤推向IV區。第二爐膛原IV區料盤推向V區，V區料盤推出第二爐膛進行滲碳后的處理。閘門將第一爐膛和第二爐膛隔斷。利用縱向推料機構將新料盤和原I、II區料盤推向I、II、III區。根據功能需要調整各自的溫度與碳勢，按確定的各區工藝參數進行滲碳。 達到規定的時間后，打開閘門將第一爐膛和第二爐膛聯通，利用橫向推料機構將III區的料盤推向IV區。如此重復，實現連續操作。
各區采用的基本工藝特征參數如下第一爐膛1區860—880°C，Cp 不控；II 區920°C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區 9300C XCpl. 30-1. 4% ；第二爐膛JV 區880—890°C XCpl. 1-1. 2% ；V g :860-840°C XCpO. 9-1. 0%o推料周期25-27分鐘。應用實例1 哈爾濱市某公司有一臺50Kw推桿式雙排連續式氣體滲碳爐，爐盤尺寸Xmm，盤數為MX 2共48個，采用氮甲醇作為保護氣，丙烷為滲碳氣，專業處理載重車后橋齒輪。該爐與常規雙排氣體滲碳爐完全相同，只是料盤數略多，由44盤增加至48盤，原工藝的溫度、碳勢分配如下I 區820 V，II 區910 V XCpO. 70 % ；III 區930 V XCpl. 15 % ;IV 區 9000C XCpl. 0% ;V 區860°C XCpO. 80%。處理載重車后橋M475螺旋盆角齒輪，推料周期37分鐘，齒輪層深1. 80-1. 90mm。 金相組織碳化物K 0-2級；馬氏體M、殘奧A'均在3-5級；黑色組織25-35 μ m。采用稀土滲碳后，采用了高溫高碳勢滲碳工藝。基本工藝參數如下I 區860 V，II 區920 V XCpl. 150 % ；III 區930 V XCpl. 30 % ;IV 區 9000C XCpl. 15% ；V g 860°C XCpl. 0% 推料周期30 分鐘；滲層深度為 1. 90-2. OOmm0 較原工藝縮短推料周期7分鐘，提高工效23% ；并且金相組織有明顯改善。產品的黑色組織< 15 μ m，碳化物KS 3級，馬氏體M、殘奧A'均由原3_5級降至3級，有明顯的細化效果。由于貫通爐各區Cp相互干擾，欲獲得最佳金相組織調試甚為困難，只有在嚴格工藝操作下方能達到。應用實例2 與應用實例1同一單位，按雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝要求，由于把I、II、III區作為第一爐膛，主要采用高溫高碳勢專門用于提高滲速，且碳勢Cp 容易精確控制，因而可為后續IV、V區組織調試打下良好基礎。把IV、V區組成第二爐膛，專門對滲層組織進行控制，由于碳勢Cp控制精確，不受其它因素干擾，可以輕而易舉的調試， 即可獲得最佳金相組織，并且能長期穩定生產。所采用的基本工藝參數如下第一爐膛1區860-880 °C，Cp 不控 II 區920 "C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區 9300C XCpl. 30-1. 4% ；第二爐膛JV 區880—890°C XCpl. 1-1. 2%;V 區860—840°C XCpO. 9-1. 0%o推料周期25-27分鐘；滲層深度為1. 85-2. 20mm。金相組織黑色組織無，過共析+共析層深度占總滲層70%。過共析區碳化物呈細小彌散顆粒狀分布，外表層最大粒度直徑小于等于ι μ m,并且碳化物級別可在0-3級范圍內可調，馬氏體形貌在400倍顯微鏡下觀察呈隱晶狀，800倍下呈細馬氏體或超細馬氏體。表面硬度HRC63-64 ；由于組織細化與超細化，殘奧少且分散度高，不易鑒別。由此可見雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝的發明，提高了爐氣的碳勢控制精度，減少了相互干擾，使工藝參數的設置與調整變得簡單容易，工藝運行的穩定性與可靠性大大提高。不僅使滲碳周期進一步縮短，提高工效可達到30%，而且容易獲得最佳金相組織，從而保證了產品使用壽命達到最好水平。
權利要求
1.一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，其特征在于將稀土滲碳連續爐爐膛建設成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，第二爐膛為滲層組織控制爐膛。
2.根據權利要求1所述的一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，其特征在于第一爐膛分為I、II、III區，第二爐膛分為IV、V區，兩個爐膛之間通過閘門聯通或隔斷，利用橫向推料機構將III區的料盤推向IV區。
3.一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，其特征在于各區采用的基本工藝特征參數如下第一爐膛1 區860-880 °C，Cp 不控；II 區920 "C XCpl. 20-1. 25 % ；III 區 9300C XCpl. 30-1. 40%。第二爐膛:IV 區:880-8900C XCpl. 1-1. 2% ；V 區860—840°C XCpO. 9-1. 0%o
4.根據權利要求2所述的一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，其特征在于推料周期25-27分鐘。
全文摘要
一種雙爐膛式連續稀土滲碳設備及其工藝，將貫通式稀土滲碳連續爐建成呈之字型排列的雙爐膛，第一爐膛為滲碳速度控制爐膛，分為I、II、III區，第二爐膛為滲層組織控制爐膛，分為IV、V區。兩個爐膛之間通過閘門聯通或隔斷，利用橫向推料機構將III區的料盤推向IV區。各區的基本工藝操作參數如下第一爐膛I區860-880℃，Cp不控，II區920℃XCp1.20-1.25％；III區930℃XCp1.30-1.4％。第二爐膛IV880-890℃XCp1.1-1.2％；V區860-840℃XCp0.9-1.0％。由于提高了爐氣的碳勢控制精度，減少了相互干擾，使工藝參數的設置與調整變得簡單容易，工藝運行的穩定性與可靠性大大提高。不僅使滲碳周期進一步縮短，提高工效30％以上，而且容易獲得最佳金相組織，從而提高了產品的使用壽命。
文檔編號C23C8/22GK102191451SQ20111009721
公開日2011年9月21日 申請日期2011年4月19日 優先權日2011年4月19日
發明者劉志儒, 劉成友, 呂軍成, 唐宏偉, 張國良, 王佰昕, 王德欣, 王鴻春, 閆牧夫 申請人:哈爾濱意鋒稀土材料開發有限公司