專利名稱：電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置及方法
技術領域：
本發明屬于金屬熱處理領域，特別是一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置及方法。
背景技術：
DT4電工純鐵原處理是使用真空退火的工藝和真空退火爐設備，但存在著缺陷，處理后常有磁性能不能滿足技術要求的現象，曾出現多批次產品性能不合格，重復處理仍不合格，處于待打廢狀態，已經成為型號生產的瓶頸。此外還存在處理后的產品表面附有氧化色，給后續化學鍍帶來負作用，甚至造成廢品。
此后考慮利用氫氣還原性，用氫氣退火的方法返修。普通氫氣退火爐都在常壓下持續通入氫氣，出氣口點火燃燒廢氣，退火設備存在安全隱患，一旦氫氧比達到3:7時，就可能發生爆炸。因此，現有的裝置和方法都不能滿足對DT4電工純鐵加工的需求。
發明內容
本發明所解決的技術問題在于提供一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置及方法。實現本發明目的的技術解決方案為一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置，包括爐體、擴散泵、爐蓋、進氣軟管、出氣軟管、蝶閥和擴散泵出氣管，所述爐體上設置爐蓋，該爐體與擴散泵相連接，所述擴散泵的進氣軟管上設置第一電磁閥，擴散泵的擴散泵出氣管上設置蝶閥，擴散泵出氣管上還設置兩個出氣孔，該兩個出氣孔位于蝶閥的兩側，所述兩個出氣孔通過出氣軟管相連，出氣軟管上設置第二電磁閥。一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火方法，包括以下步驟步驟I、對工件用汽油進行清洗，使工件表面無污垢、油跡；步驟2、將工件放入爐體的有效加熱區內步驟3、將熱電偶從爐蓋插入爐內有效加熱區，并擰緊螺帽固定好熱電偶；步驟4、對爐體進行抽真空，使真空度達到20Pa，之后對工件加熱，使工件溫度升至800°C，從800°C開始以50°C /h的加熱速度使工件升溫至900±20°C溫度，在加熱的過程中，持續對爐體抽真空，使真空度保持在20Pa ；步驟5、向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持600iT700S，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復本步驟4tT4. 5h，在此過程中爐內溫度保持在900±20°C ；步驟6、對工件進行冷卻，從900 土 20 V開始，以50°C /h冷卻速度降溫至700 V，在此過程中繼續向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持eoosloos，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復上述通、排氫氣的過程；步驟7、從700°C開始對工件進行隨爐冷卻，工件隨爐冷卻至500°C后，利用冷卻水套冷卻至200 °C后出爐，完成對電工純鐵的處理。本發明與現有技術相比，其顯著優點為1)采用真空脈沖氫氣退火方法，對電工純鐵進行熱處理，完全滿足DT4電工純鐵的高磁性要求；達到如下技術指標DT4: 15. I (mH/m)，B5000 彡 I. 71 (T)，H。(A/m) ( 32 ；2)由于氫與空氣中的氧混合可形成爆炸性混合氣體，必須從根本上克服存在這種混合氣體的可能性，并要防止氣氛泄漏，遠離火種，本發明的方法使爐內處于負壓狀態，氫與空氣中的氧不可能達到危險比例，解決了設備的安全性問題；3)真空脈沖氫氣退火的自動控制系統運行正常，顯著減輕了操作者的勞動強度，并且減小了操作過程中的人為影響因素，有利于產品質量的提高；4)真空脈沖氫氣退火，使氫氣的還原反應充分進行，顯著提高了 DT4材料的表面質量，使工件表面色澤光潔，有益于后續的表面鍍處理；5)本發明增加了自控系統，工藝簡單易操作，使控制精確程度、自動化程度得到提聞，節省了人力；處理的材料覆蓋面擴大，磁性能達到如所未有的聞指標；處理的廣品表 面光潔度好，使后續的化學鍍質量提高；S熱電偶增加了鎧裝保護套管，與H2隔絕，提高了熱電偶使用壽命，解決了熱電偶斷裂的問題。下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。
圖I為本發明的電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置主視圖。圖2為本發明的電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置側視圖。圖3為本發明的電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置中擴散泵及其管路連接圖。圖4為本發明的電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置爐蓋示意圖。
具體實施例方式本發明是為提高DT4磁性材料的磁性能，滿足高性能指標要求,達到提高材料磁性能的目的。結合圖I、圖2和圖3，本發明的一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置，包括爐體I、擴散泵2、爐蓋3、進氣軟管4、出氣軟管5、蝶閥6和擴散泵出氣管7，所述爐體I上設置爐蓋3，該爐體I與擴散泵2相連接，所述擴散泵2的進氣軟管4上設置第一電磁閥，擴散泵2的擴散泵出氣管7上設置蝶閥6，擴散泵出氣管7上還設置兩個出氣孔，該兩個出氣孔位于蝶閥6的兩側，所述兩個出氣孔通過出氣軟管5相連，出氣軟管5上設置第二電磁閥。結合圖4，所述爐蓋3包括熱電偶3-1、螺帽3-2、支撐環3_3、內六角螺釘3_4、蓋板3-5、爐蓋本體3-6、鎧裝套3-7 ；所述爐蓋本體3-6與蓋板3-5通過內六角螺釘3-4緊固，蓋板3_5上固連支撐環3-3，鎧裝套3-7通過螺帽3-2固連在支撐環3-3的中部，該鎧裝套3_7貫穿蓋板3_5和爐蓋本體3-6，鎧裝套3-7內設置熱電偶3-1。在實際操作時，熱電偶安裝位置必須能達到工件的有效加熱區，熱電偶安裝后不應影響設備的真空度，操作者可進行操作。熱電偶增加鎧裝套，避免熱電偶在還原氣氛中被反應后出現斷裂失效。熱電偶的安裝位置只能利用設備本身具有的預留孔，在爐體的側面不能安裝電偶，因爐內的冷卻水套要上下運動，熱電偶水平方向插入時會影響水套的上下運動，而在爐頂部有一了望孔可以利用。熱電偶如直接從上部垂直插入爐腔既不影響冷卻水套的運行，又便于在電偶上加一鎧裝套(因鎧裝套不能折彎)，達到保護熱電偶的目的。本發明裝置在工作的時候，通過進出氣管路與電磁閥的連接，如圖I、圖2和圖3所示，氫氣由氣瓶沿管路進入第一電磁閥，再沿進氣軟管4進入到真空爐內，在擴散泵出氣管7的碟閥6前后加一并聯管路出氣，當控制電磁閥的電路關閉時，打開碟閥6，系統按原真空退火爐工作狀態工作；當碟閥6關閉時，出氣由出氣軟管5經第二電磁閥，再回到原擴散泵出氣管路7，經機械泵排出室外，系統按真空脈沖退火狀態工作。這樣可使設備具備兩種功能。管路布置如圖3所示。
本發明通過電路設計，外加一小控制柜，完成抽真空、通氫氣、保溫的技術功能，并與主控制電路相連，不產生干涉和紊亂，解決原人工操作煩瑣的問題。本發明采用不銹鋼管焊接以及金屬軟管連接系統管路，管路安裝前先進行加壓水檢漏，本發明的出氣管引至室外，氣瓶安放在工房外，從而以保證操作安全。本發明的一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火方法，包括以下步驟步驟I、對工件用汽油進行清洗，使工件表面無污垢、油跡；步驟2、將工件放入爐體I的有效加熱區內；步驟3、將熱電偶3-1從爐蓋3插入爐內有效加熱區，并擰緊螺帽3-2固定好熱電偶;步驟4、對爐體進行抽真空，使真空度達到20Pa，之后對工件加熱，使工件溫度升至800°C，從800°C開始以50°C /h的加熱速度使工件升溫至900±20°C溫度，在加熱的過程中，持續對爐體抽真空，使真空度保持在20Pa ；步驟5、向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持600iT700S，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復本步驟4tT4. 5h,在此過程中爐內溫度保持在900±20°C;這樣可以達到凈化磁性材料,提高磁性能的目的。步驟6、對工件進行冷卻，從900 土 20 V開始，以50°C /h冷卻速度降溫至700 V，在此過程中繼續向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持eoosloos，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復上述通、排氫氣的過程；步驟7、從700°C開始對工件進行隨爐冷卻，工件隨爐冷卻至500°C后，利用冷卻水套冷卻至200 °C后出爐，完成對電工純鐵的處理。下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述實施例I通過對原有真空退火爐進行技術改造，增加了自動控制脈沖氣氛的裝置，使原有的電工純鐵真空氫氣退火手動控制，變為自動控制，減輕了操作者的勞動強度，提高了熱處理過程的控制精度。在此基礎上對DT4電工純鐵磁性材料進行了工藝試驗，獲得的結果表明該技術可以提高磁性能，滿足DT4的較高磁性能指標。真空脈沖氫氣退火還有助于DT4電工純鐵工件表面質量改進，使工件表面光潔。通常的氫氣退火是指在常壓狀態下通入氫氣，本技術使DT4電工純鐵在抽真空狀態下以脈沖狀態通入氫氣，利用氫的還原性提高磁性能，并防止常壓氫處理可能出現的爆炸危險。真空脈沖氫氣退火的工藝如表(I)所示
表(I)電工純鐵的工藝試驗方法
I下藝參數、(材料)—備注
隨爐升溫至900 X4h+以scrc/h冷卻速度爐溫到90(rc后通入脈沖氫< C,保 降溫至7001后停止通入脈沖氫氣+爐冷至溫結朿后爐溫降至7001時,停止 500V升冷卻水套至200Γ出爐 (I3T4 )通入氫氣》I)安裝鎧裝熱電偶熱電偶在高溫下暴露于氫氣中很快會斷裂，這是因為熱電偶裸露在氫氣中，會與氫氣產生還原反應，導致電偶損壞。要防止斷裂，需要在電偶上裝鎧套。路徑的選擇考慮如下
真空退火爐內腔置有冷卻水套，使用時要將水套升高到工件放置的高度，通入冷卻水，所以在水套運動的路徑上是不能插入熱電偶的；從高于水套的上側通入熱電偶，需要經過兩個90°C的直彎，使用鎧管不合適，而選擇從爐蓋的了望孔上通入熱電偶，通過安裝在爐蓋上的瓷導管，將電偶直接通入爐膛有效控溫區，熱電偶穿入瓷導管后擰緊壓套，將密封環壓扁，填滿間隙，從而使爐子的配合面密封，保持爐內真空度。2)安裝進出氣管路和自控系統鑒于安全原因，氫氣瓶不允許擺放在爐旁，選擇挖溝槽鋪管埋地下，所有管節頭經過氣密試驗，確保無泄漏。由于爐內是負壓，不存在常壓下必須考慮的氫氧比為3/7時可能出現的爆炸危險.氣瓶放在安全地點，通過不銹鋼管路將氫氣導入真空退火爐內，進氣路徑上安裝電磁閥；真空泵與爐體之間的路徑上再裝另一個電磁閥，該電磁閥的路徑與原真空爐體的出氣路徑形成并聯，主要是防止其中某一路徑出現故障，均不影響爐子的正常使用。電磁閥由三個時間繼電器控制，完成真空脈沖氫氣退火過程的抽真空、通入氫氣、保溫三個階段，三個階段為一個循環，由自控電路進行熱處理自動循環控制過程。自動循環控制參數如下表.表⑵自動循環控制參數
繼電器~抽真空通入氫氣保溫 時間(S) 60020600
爐壓20pa O. 05Mpa 20pa實施例2一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火方法，包括以下步驟步驟I、對工件用汽油進行清洗，使工件表面無污垢、油跡；步驟2、將工件放入爐體I的有效加熱區內；步驟3、將熱電偶3-1從爐蓋3插入爐內有效加熱區，并擰緊螺帽3-2固定好熱電偶;
步驟4、對爐體進行抽真空，使真空度達到20Pa，之后對工件加熱，使工件溫度升至800V’從800°C開始以50°C /h的加熱速度使工件升溫至880°C溫度，在加熱的過程中，持續對爐體抽真空，使真空度保持在20Pa ；步驟5、向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持600s，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復本步驟4h，在此過程中爐內溫度保持在880°C ；步驟6、對工件進行冷卻，從880 V開始，以50°C /h冷卻速度降溫至700 V，在此過程中繼續向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持600s，之后將反應后的廢氣抽出爐夕卜，之后重復上述通、排氫氣的過程；步驟7、從700°C開始對工件進行隨爐冷卻，工件隨爐冷卻至500°C后，利用冷卻水套冷卻至200 °C后出爐，完成對電工純鐵的處理。實施例3 一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火方法，包括以下步驟步驟I、對工件用汽油進行清洗，使工件表面無污垢、油跡；步驟2、將工件放入爐體I的有效加熱區內；步驟3、將熱電偶3-1從爐蓋3插入爐內有效加熱區，并擰緊螺帽3-2固定好熱電偶;步驟4、對爐體進行抽真空，使真空度達到20Pa，之后對工件加熱，使工件溫度升至800V’從800°C開始以50°C /h的加熱速度使工件升溫至900°C溫度，在加熱的過程中，持續對爐體抽真空，使真空度保持在20Pa ；步驟5、向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持650s，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復本步驟4. 2h，在此過程中爐內溫度保持在900°C ；步驟6、對工件進行冷卻，從900 V開始，以50°C /h冷卻速度降溫至700 V，在此過程中繼續向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持650s，之后將反應后的廢氣抽出爐夕卜，之后重復上述通、排氫氣的過程；步驟7、從700°C開始對工件進行隨爐冷卻，工件隨爐冷卻至500°C后，利用冷卻水套冷卻至200 °C后出爐，完成對電工純鐵的處理。實施例4一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火方法，包括以下步驟步驟I、對工件用汽油進行清洗，使工件表面無污垢、油跡；步驟2、將工件放入爐體I的有效加熱區內；步驟3、將熱電偶3-1從爐蓋3插入爐內有效加熱區，并擰緊螺帽3-2固定好熱電偶;步驟4、對爐體進行抽真空，使真空度達到20Pa，之后對工件加熱，使工件溫度升至800V’從800°C開始以50°C /h的加熱速度使工件升溫至920°C溫度，在加熱的過程中，持續對爐體抽真空，使真空度保持在20Pa ；步驟5、向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持700s，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復本步驟4. 5h，在此過程中爐內溫度保持在920°C ；步驟6、對工件進行冷卻，從920 V開始，以50°C /h冷卻速度降溫至700 V，在此過程中繼續向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持700s，之后將反應后的廢氣抽出爐夕卜，之后重復上述通、排氫氣的過程；步驟7、從700°C開始對工件進行隨爐冷卻，工件隨爐冷卻至500°C后，利用冷卻水
套冷卻至200°C后出爐，完成對電工純鐵的處理。試驗結果表(3)DT4材料試驗結果
權利要求
1.一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置，其特征在于，包括爐體[I]、擴散泵[2]、爐蓋[3]、進氣軟管[4]、出氣軟管[5]、蝶閥[6]和擴散泵出氣管[7]， 所述爐體[I]上設置爐蓋[3]，該爐體[I]與擴散泵[2]相連接，所述擴散泵[2]的進氣軟管[4]上設置第一電磁閥，擴散泵[2]的擴散泵出氣管[7]上設置蝶閥[6]，擴散泵出氣管[7]上還設置兩個出氣孔，該兩個出氣孔位于蝶閥[6]的兩側，所述兩個出氣孔通過出氣軟管[5]相連，出氣軟管[5]上設置第二電磁閥。
2.根據權利要求所述的電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置，其特征在于，所述爐蓋[3]包括熱電偶[3-1]、螺帽[3_2]、支撐環[3_3]、內六角螺釘[3_4]、蓋板[3_5]、爐蓋本體[3-6]、鎧裝套[3-7]； 所述爐蓋本體[3-6]與蓋板[3-5]通過內六角螺釘[3-4]緊固，蓋板[3-5]上固連支撐環[3-3]，鎧裝套[3-7]通過螺帽[3-2]固連在支撐環[3-3]的中部，該鎧裝套[3_7]貫穿蓋板[3-5]和爐蓋本體[3-6]，鎧裝套[3-7]內設置熱電偶[3-1]。
3.一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火方法，其特征在于，包括以下步驟 步驟I、對工件用汽油進行清洗，使工件表面無污垢、油跡； 步驟2、將工件放入爐體[I]的有效加熱區內； 步驟3、將熱電偶[3-1]從爐蓋[3]插入爐內有效加熱區，并擰緊螺帽[3-2]固定好熱電偶； 步驟4、對爐體進行抽真空，使真空度達到20Pa，之后對工件加熱，使工件溫度升至800 V，從800 V開始以50 V /h的加熱速度使工件升溫至900 土 20 V溫度，在加熱的過程中，持續對爐體抽真空，使真空度保持在20Pa ； 步驟5、向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持600iT700S，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復本步驟4h 4. 5h，在此過程中爐內溫度保持在900±20°C ; 步驟6、對工件進行冷卻，從900 土 20 V開始，以50°C /h冷卻速度降溫至700 V，在此過程中繼續向爐內通入氫氣，并使通入的氫氣在爐內保持eoosloos，之后將反應后的廢氣抽出爐外，之后重復上述通、排氫氣的過程； 步驟7、從700°C開始對工件進行隨爐冷卻，工件隨爐冷卻至500°C后，利用冷卻水套冷卻至200°C后出爐，完成對電工純鐵的處理。
全文摘要
本發明公開了一種電工純鐵真空脈沖氫氣退火裝置，包括爐體、擴散泵、爐蓋、進氣軟管、出氣軟管、蝶閥和擴散泵出氣管，所述爐體上設置爐蓋，該爐體與擴散泵相連接，所述擴散泵的進氣軟管上設置第一電磁閥，擴散泵的擴散泵出氣管上設置蝶閥，擴散泵出氣管上還設置兩個出氣孔，該兩個出氣孔位于蝶閥的兩側，所述兩個出氣孔通過出氣軟管相連，出氣軟管上設置第二電磁閥。本發明增加了自控系統，工藝簡單易操作,使控制精確程度、自動化程度得到提高，節省了人力。
文檔編號C21D1/74GK102899465SQ20121033224
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月10日 優先權日2012年9月10日
發明者程強 申請人:南京晨光集團有限責任公司