專利名稱：一種使用井式爐滲鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種滲鉻方法，具體為一種使用井式爐滲鉻的方法。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)生產(chǎn)中，固體滲鉻工藝因其滲鉻設(shè)備，主要是箱式爐，其初期投資較小， 可以滿足小批量生產(chǎn)要求，仍然被廣泛使用著?，F(xiàn)有箱式爐滲鉻， 一般使用l支熱電偶 控溫，由于零件裝罐沿軸向排列，前、中、后位置的爐溫均勻性不佳，導(dǎo)致同種零件在 滲鉻之后的尺寸漲大波動范圍較大。由于滲鉻氣氛有較強的腐蝕性，直接影響爐體的保 溫特性，罐體體積越大，帶來的問題是滲鉻過程中滲鉻零件之間的個體尺寸差異就越大， 如果出現(xiàn)不合格，返工的成本就比較高。而且一臺箱式滲鉻爐的壽命只有1 2年，以 后維修成本相當(dāng)高。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有使用箱式爐滲鉻的工藝產(chǎn)品質(zhì)量不易保證，生產(chǎn) 成本也隨之增高，而且箱式爐壽命短，維修成本高。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種使用井式爐滲鉻的方法，采用井式爐做為滲鉻設(shè)備，所 述井式爐使用至少2支熱電偶控溫，熱電偶按爐高等比例分布在側(cè)壁上，滲鉻時滲鉻罐 沿沿爐壁均勻擺放。做為改進，本發(fā)明使用的井式爐內(nèi)部配設(shè)有保護圈，保護圈與爐壁間隔30 40mm， 保護圈主體至少使用3根鋼管圍成，保護圈的上部緊貼爐壁固定。保護圈可以滲鉻罐吊 裝進出時不會觸碰爐膛磚體、爐絲。由于使用井式爐，爐高增加，并且爐體設(shè)有多支熱電偶控溫，爐內(nèi)溫度均勻，滲鉻 罐可通過配設(shè)的吊架分層擺放，提高加熱傳遞效率。在爐體下部設(shè)有3_5根支撐管， 沿爐壁均勻分布，每根支撐管上至少設(shè)有l(wèi)個橫向支撐架，滲鉻罐放在吊架上進出井式 爐，吊架載物面留有缺口，裝載滲鉻罐吊裝進井式爐時，將吊架的缺口對準支撐管落到 爐底部；放置下一個吊架時，將其載物面缺口與支撐管錯開，置于橫向支撐架上，使?jié)B 鉻罐在井式爐內(nèi)分層放置。吊架載物面的外圈還設(shè)有擋絆裝置，用于防止吊裝過程中滲鉻罐晃動或滑出吊架。 本發(fā)明中滲鉻罐、井式爐爐絲、保護圈、支撐管、吊架材料均為耐熱不銹鋼，如 Cr25Ni2()，在高溫作業(yè)環(huán)境下長期使用氧化較少，變形較小，使這些滲鉻設(shè)備有較長的 使用壽命。本發(fā)明采用井式爐進行滲鉻處理，使用2_3支熱電偶在爐內(nèi)分段控溫，爐溫控制 波動低于5t:，由于零件裝罐沿爐壁均勻擺放，爐溫均勻性較好，熱量傳遞效率較高， 同種零件在滲鉻之后的尺寸漲大波動范圍明顯減小，從而保證了零件的使用精度要求， 一次合格率明顯上升，可達到96%以上，這是原有工藝很難達到的。井式爐配設(shè)的保護 圈、吊架，使?jié)B鉻罐進出爐時用行車整體吊裝，避免了罐體與爐壁的碰撞，延長了爐體、 爐絲等部件的使用壽命。從長期應(yīng)用來看，原有工藝的箱式爐功率85 + 10%千瓦，每次 僅滲鉻2 3罐，本發(fā)明方法的井式爐功率100千瓦， 一般爐內(nèi)分2層放置滲鉻罐，每次 可滲鉻6罐，提高工作效率1 2倍，每年可節(jié)約電費100， 000元以上，經(jīng)過約6個月 的實際運行，有效節(jié)約直接生產(chǎn)成本約40， 000元，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟效益。本發(fā)明還 可以推廣到類似的其它相近品種的零件處理之中。


圖1是本發(fā)明使用的井式爐的實施例示意圖。圖2是本發(fā)明實施例1的保護圈和支撐架示意3是本發(fā)明實施例1保護圈和支撐架的俯視圖。圖4是本發(fā)明實施例1滲鉻時的放置圖。圖5是本發(fā)明吊架的示意圖。圖6是本發(fā)明吊架的俯視圖。圖7是本發(fā)明實施例2的保護圈及支撐管示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)有滲鉻工藝存在的問題主要有滲鉻時爐溫不均，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，二是爐 內(nèi)腐蝕氣氛影響爐體的保溫性和使用壽命。本發(fā)明方法使用井式爐作為滲鉻設(shè)備，滲鉻 罐受熱均勻，并加以改進，使用至少2支熱電偶在爐內(nèi)分段控溫，保證了爐內(nèi)溫度的均 一性；增加保護圈保護爐體，延長其使用壽命；使用吊架和支撐管，提高了滲鉻效率。另外，考慮腐蝕性氣氛向上走，采用井式爐也只需對爐蓋加以保護。 下面以具體實施例來說明本發(fā)明。
實施例l:滲鉻處理時，滲鉻罐在井式爐內(nèi)分兩層放置。
圖1是井式爐爐體剖面示意圖中，井式爐的外徑約2200mm，保溫層1壁厚340 360mm，爐高1840mm，爐膛有效凈空內(nèi)徑約1450mm，凈高約1500mm，沿一側(cè)設(shè) 置2支熱電偶2，距離爐底分別約600mm、 1200mm，總加熱功率100kW，使用溫度《 950°C，升溫快速，可達10 15°C/min，保溫較好。
圖2、圖3所示為保護圈和支撐架，考慮爐內(nèi)高溫的影響，支撐架與保護圈焊接在 一起，以增加牢固度。保護圈與爐壁間隔30 40mm，支撐架采用三根長約600mm，外 徑①80 100mm的圓鋼管做支撐，沿爐壁均勻分布；保護圈四周部分采用3支角鋼(5 X50mm)，上部采用厚度8 10mm，寬度50 60mm的扁鋼作圓環(huán)形焊接，并緊貼爐 壁固定，這種設(shè)計的優(yōu)點是可以很方便地將載有滲鉻罐的吊架吊裝進出而不會觸碰爐 膛磚體、爐絲，并且有利于將料架分兩層放置，加熱傳遞效率較高。保護圈四周角鋼數(shù) 可以適當(dāng)增加，但考慮對滲鉻加熱時的影響，不宜使用太多。
圖5、圖6是吊架示意圖，采用直徑①25mm的圓鋼焊接而成，高440mm，載物面 與爐體、保護圈相配，直徑600mm，且按支撐管的分布，每120°左右處留有缺口，可 同時放置3罐滲鉻罐，裝載滲鉻罐后，在吊裝進出井式爐時，將缺口對準支撐管，可以 很平穩(wěn)地落到爐底部，為防止高空吊裝時的輕微擺動造成滲鉻罐的滑動，在吊架載物面 的外圈焊接均勻有6根高200 300mm的圓鋼擋絆。支撐管可設(shè)置3—5根，但由于放置在爐底的吊架其缺口要對準支撐管落下，支撐 管的數(shù)目不宜設(shè)置過多，否則會加大吊裝難度， 一般設(shè)置3根支撐管。滲鉻時爐內(nèi)溫度 較高，支撐架的對吊架的支撐應(yīng)當(dāng)均勻，防止吊架的載物面在高溫下受力不均而變形。
以上所用鋼材材料都是Cr25Ni2o，也可以用其它相近的耐熱不銹鋼替代，如耐高溫 不銹鋼314、 310s、 316等。
(1) 將零件、滲鉻劑攪拌、裝罐、密封井式爐功率100kw，采用2支熱電偶分 上、下兩部分分別控溫。待滲鉻處理零件以直徑O2.0 2.4mm的銷軸為例，滲鉻劑采 用市售商品，主要為氧化鋁、鉻鐵粉、氯化銨按55% :42% :3%的重量比配制而成， 兩者按照銷軸滲鉻劑重量比為1: 2 1: 3攪拌均勻，罐底以及四周預(yù)先鋪上10 15mm 的滲鉻劑，最后封蓋，用水玻璃與耐火泥調(diào)成的稀泥密封罐口；
(2) 進爐將上述密封好的滲鉻罐用行車小心吊放到吊架上，每層吊架放3罐， 依據(jù)生產(chǎn)量多少，最多可以分2層擺放6罐，確定放置平衡之后，用行車將第一個吊架 吊入井式爐內(nèi)，將吊架的缺口對準支撐管落到爐底部；放置下一個吊架時，將其缺口與
支撐管錯開，置于支撐管上，如圖4，使?jié)B鉻罐在井式爐內(nèi)分層放置，蓋上外蓋；(3) 階段性升溫、保溫進行滲鉻升溫至20(TC，保溫l小時；升溫至40(TC，保 溫2小時；升溫至450。C，保溫l小時；升溫至60(TC，保溫1小時；升溫至800。C，保 溫1小時；升溫至900 950°C，保溫9~11小時；(4) 出爐、篩選滲鉻罐隨爐冷卻到70(TC時半開爐口，降到50(TC以下出爐，再 冷卻2—3小時，開罐篩選分離零件與滲鉻劑。檢測每罐隨機抽取零件的表面維氏硬度，達到950 1300HV02kg，滲鉻層厚度 0.005 0.015mm，銷軸直徑漲大波動范圍僅0.005mm，而原先采用箱式爐滲鉻工藝加工 同樣的銷軸零件，其表面維氏硬度值約850HV0.2kg，且銷軸直徑漲大波動范圍約0.005 0.015mm。根據(jù)實際需要，篩選后還可以對滲鉻處理后的銷軸零件進行除污、淬火、回 火、滾光處理。實施例2:滲鉻處理時，滲鉻罐在井式爐內(nèi)分3層放置。井式爐可通過加大尺寸來增加滲鉻罐的放置層數(shù)，因為爐體增大，為保證爐溫，此 時需要相應(yīng)增加控溫?zé)犭娕嫉臄?shù)目，加大加熱功率。分多層使用時井式爐結(jié)構(gòu)仍與實施例1中的相同，外徑約2600mm，保溫層壁厚 340 360mm，爐高2440mm,爐膛有效凈空內(nèi)徑約1850mm，凈高約2100mm，沿一 側(cè)設(shè)置3支熱電偶，距離爐底分別約600mm、 1200mm、 1800mm，總加熱功率150kW， 使用溫度《950'C，升溫快速，可達10~15°C/min，保溫較好?？紤]能比較容易的將吊 架吊進出井式爐，支撐管一般選擇3支，保護圈和吊架結(jié)構(gòu)與實施例l中的相同。圖7為用于多層放置滲鉻罐的階梯形支撐管示意圖，使用外徑①80 100mm的圓 鋼管，設(shè)有兩層橫向支撐架，層間距約600mm。此時中間一層吊架的載物面半徑應(yīng)略 小于爐中心到支撐管的距離，使放置時吊架載物面的缺口能與支撐管錯開。以上所用鋼材材料也都使用Cr25Ni20。(1) 將零件、滲鉻劑攪拌、裝罐、密封井式爐功率150kw，采用3支熱電偶分 上、中、下兩部分分別控溫。待滲鉻處理零件以直徑①2.0 2.4mm的銷軸為例，滲鉻 劑采用市售商品，主要為氧化鋁、鉻鐵粉、氯化銨按55% :42% :3%的重量比配制而 成，兩者按照銷軸滲鉻劑重量比為1: 2 1: 3攪拌均勻，罐底以及四周預(yù)先鋪上10 15mm的滲鉻劑，最后封蓋，用水玻璃與耐火泥調(diào)成的稀泥密封罐口；(2) 進爐將上述密封好的滲鉻罐用行車小心吊放到吊架上，每層吊架放3罐，
可以分3層擺放9罐，確定放置平衡之后，第一個吊架進入時，載物面的缺口對準支撐 管，落到爐底部，第二個吊架吊入到達第一層支撐架時，吊架載物面缺口與支撐管錯開， 使吊架落在支撐架上，再吊入第三個吊架，落在第二層支撐架上，放置完成后蓋上外蓋;(3) 階段性升溫、保溫進行滲鉻升溫至200'C，保溫l小時；升溫至40(TC，保 溫2小時；升溫至45(TC，保溫l小時；升溫至60(TC，保溫1小時；升溫至80(TC，保 溫1小時；升溫至900 950°C，保溫9 11小時；(4) 出爐、篩選半開爐口，滲鉻罐隨爐冷卻到70(TC時半開爐口，降到50(TC以 下出爐，再冷卻2—3小時，開罐篩選分離零件與滲鉻劑。檢測每罐隨機抽取零件的表面維氏硬度，達到950 1300HV0.2kg，滲鉻層厚度 0.005 0.015mm，銷軸直徑漲大波動范圍僅0.005mm，而原先采用箱式爐滲鉻工藝加工 同樣的銷軸零件，其表面維氏硬度值約850HV0.2kg，且銷軸直徑漲大波動范圍約0.005 0.015mm。根據(jù)實際需要，篩選后還可以對滲鉻處理后的銷軸零件進行除污、淬火、回 火、滾光處理。本發(fā)明在零件進出爐過程中，均采用行車吊裝，改變了原來箱式爐人工拖拽的落后 方式。 一般爐內(nèi)分2—3層滲鉻已經(jīng)足夠，相應(yīng)設(shè)置熱電偶2—3支，爐體太大會影響吊 架進出爐體時的吊裝，所需加熱功率大，爐腔過大也不易保持爐內(nèi)溫度的均一性。本發(fā) 明還可以推廣到類似的其它相近品種的零件處理之中，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可很容易 融會貫通。
權(quán)利要求
1、一種使用井式爐滲鉻的方法，其特征是采用井式爐做為滲鉻設(shè)備，所述井式爐使用至少2支熱電偶控溫，熱電偶按爐高等比例分布在側(cè)壁上，滲鉻時滲鉻罐沿沿爐壁均勻擺放。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的使用井式爐滲鉻的方法，其特征是所述井式爐內(nèi)部配設(shè) 有保護圈保護爐膛磚體和爐絲，保護圈與爐壁間隔30 40mm，保護圈主體至少使用3 根鋼管圍成，保護圈的上部緊貼爐壁固定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的使用井式爐滲鉻的方法，其特征是滲鉻罐在井式爐 內(nèi)分層放置爐體下部設(shè)有3 — 5根支撐管，沿爐壁均勻分布，每根支撐管上至少設(shè)有l(wèi) 個橫向支撐架，滲鉻罐放在吊架上進出井式爐，吊架載物面留有缺口，裝載滲絡(luò)罐吊裝 進井式爐時，將吊架的缺口對準支撐管落到爐底部；放置下一個吊架時，將其載物面缺 口與支撐管錯開，置于橫向支撐架上，使?jié)B鉻罐在井式爐內(nèi)分層放置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的使用井式爐滲鉻的方法，其特征是吊架載物面的外圈設(shè) 有擋絆裝置，用于防止吊裝過程中滲鉻罐晃動或滑出吊架。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的使用井式爐滲鉻的方法，其特征是滲鉻罐、井 式爐爐絲、保護圈、支撐管、吊架材料均為耐熱不銹鋼。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用井式爐滲鉻的方法，其特征是耐熱不銹鋼選用 Cr25Ni20。
全文摘要
本發(fā)明一種使用井式爐滲鉻的方法采用井式爐做為滲鉻設(shè)備，使用至少2支熱電偶在爐內(nèi)分段控溫，爐溫控制波動低于5℃，由于零件裝罐沿爐壁均勻擺放，爐溫均勻性較好，熱量傳遞效率較高，同種零件在滲鉻之后的尺寸漲大波動范圍明顯減小，從而保證了零件的使用精度要求，一次合格率可達到96％以上。井式爐配設(shè)保護圈、吊架，滲鉻罐進出爐時用行車整體吊裝，避免了罐體與爐壁的碰撞，延長了爐體、爐絲等部件的使用壽命。本發(fā)明方法的井式爐功率100千瓦，一般爐內(nèi)分2層放置滲鉻罐，每次可滲鉻6罐，提高工作效率1～2倍。本發(fā)明還可以推廣到類似的其它相近品種的零件處理之中。
文檔編號C23C10/32GK101126146SQ200710131899
公開日2008年2月20日 申請日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者葉玉明, 徐學(xué)俊 申請人:南京利民機械有限責(zé)任公司