[实用新型]一种渗氮炉炉顶排气装置

说明书

技术领域

本实用新型属于金属材料热处理领域，具体来说涉及一种渗氮炉炉顶排气装置。

背景技术

在使用周期式井式渗氮炉进行氮碳共渗或渗氮工艺时，现有渗氮炉炉顶排气装置的排气管周围设置有冷却水套，以降低排气管的温度。参见图1，现有的渗氮炉炉顶排气装置，包括排气管6、排气阀2和冷却水套4，冷却水套4设置有进水口5和出水口3，排气管6一端经炉顶保温层7伸入炉内，另一端经冷却水套4和排气阀2通向炉顶上方的排气口1。但该排气装置通向氢分析仪(一种用于氨分解率在线检测的仪器)的炉气排气管道经常会被“水”阻塞；上述现象发生时，氢分析仪指示的氨分解率失真(此时，即使改用量筒式氨分解率测试仪——一种“利用气氛中残余氨气溶于水，而H₂、N₂等氨分解气不溶于水”的原理测试氨分解率的装置，也不能准确测试氨分解率)，从而造成炉内零件表面氧化，渗层浅或无渗层，零件表面硬度低，影响氮碳共渗或渗氮工艺质量。

中国热处理协会工艺装备委员会主办的半年刊《热处理设备》，1995年第二期第1-2页和30页《预抽真空井式渗氮炉的研制》一文中，介绍了一种井式渗氮炉的水浴排气装置，经过冷却水浴处理，从上端排气管排放，可通过调节排水管高度来稳定炉内气压，不需燃烧，无氨无臭味。同时可将所排气体引放到室外高空，实现室内无污染。但是其缺点是仍然采用直式排气管装置，不能解决冷凝水排出的问题，仍会影响工艺质量。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术周期式渗氮炉排气管道中原竖直排气口冷凝水引起的相关工艺异常情况，通过对渗氮炉排气管道的改进设计，将冷凝水及时、有效地排出炉外，保证氮碳共渗或渗氮工艺质量。

本实用新型的目的是通过以下方式实现的：一种渗氮炉炉顶排气装置，包括排气管、排气阀和冷却水套，排气管一端经炉顶保温层伸入炉内，另一端经冷却水套和排气阀通向炉顶上方的排气口，所述冷却水套内部或下方的排气管经一弯管通向炉内，在弯管的底部设置有连通冷凝水导出管或聚液槽的孔，弯管上第一折弯的高度低于或等于第二折弯的高度。

通过试验研究，申请人发现现有渗氮炉炉顶排气装置的冷却水套对排气管有较好的降温作用，但炉内过热的气体在经过此处时会产生冷凝水，排气装置常会被水阻塞；在炉盖密封圈冷却水套靠近炉膛气氛的一侧，会看到“水”；在炉子排气口(带有冷却水套)下方正对的炉内零件上可见“水渍”。

补充进行了水压试漏，证明这些“水”不是由于炉子的冷却水套漏水造成的；不通入氨气时，上述现象消失；在减小或关闭炉子排气口冷却水水量后，上述现象亦减轻或消失。由此确认，上述“水”现象以及如此相关的工艺异常情况，系渗氮或氮碳共渗气氛中水蒸汽含量高造成的。气氛中的水蒸气来源包括：氨气气源除水不尽，气源含水量高；待渗氮零件、渗氮夹具或导流桶等器件的表面氧化，包括表面锈蚀、加热过程中的氧化、工艺要求的预氧化等，或清洗后未烘干等。炉气中的过热水蒸汽在经过排气口冷却水套时，会冷凝后重新“滴”会炉膛内，而不能有效排出，造成气氛中的水蒸汽含量过高。合成氨工艺流程决定了氨气可能含水，应用周期式渗氮炉渗氮或氮碳共渗时，炉内夹具、零件的氧化不可避免，甚至将预氧化作为改善零件渗层均匀性的必要工艺。因此，周期式炉氮碳共渗(或渗氮)气氛中含有水蒸气是常常不可避免的，保证炉气中的水蒸气能够及时快速排出，而不是在炉内聚集，是解决问题的关键。

本实用新型在于发现了井式渗氮炉炉内气氛水蒸气含量高的原因，并利用井式渗氮炉原竖直排气口不易排出冷凝水的现象，通过对排气管道的改进设计，将冷凝水及时、有效地排到炉外，防止重新“滴”回炉膛，防止水蒸气在炉内聚集，从而有效降低气氛水蒸气含量，保证氮碳共渗或渗氮工艺质量。

本实用新型所述的弯管呈倒“N”字形或横“S”字形，与弯管上第二折弯连通的直管设置在冷却水套的外部。

与现有技术相比本实用新型具有以下明显的优点：1、井式渗氮炉进行氮碳共渗或渗氮工艺时，炉气中的过热水蒸气在经过排气管冷却水套时会产生冷凝水，由于冷却水套下部的排气管设置有两个折弯，在具有上述结构排气管的第一折弯凹底设置有连通冷凝水导出管或聚液槽的孔，冷凝水将流入聚液槽内或者通过导出管排到炉外，从而防止了水蒸气在炉内聚集，有效降低了气氛水蒸气含量，解决了由于气氛含水量过高导致的零件渗层浅、表面硬度低、表面氧化锈蚀等问题，提高了氮碳共渗或渗氮工艺的质量。2、本实用新型改进简便，成本较低，能显著提高工艺质量，适于在各种渗氮炉的炉顶使用。

附图说明