本發(fā)明涉及一種滲碳爐，尤其是涉及一種常壓下的乙炔滲碳爐。

背景技術(shù)：

市場上滲碳爐大致上可以分為兩類，一類是普通的滲碳爐，另一類是真空滲碳爐。

普通的滲碳爐的滲碳氣氛都是用丙烷(或丙酮)作為滲碳氣氛，丙烷(或丙酮)在高溫時分解產(chǎn)生碳原子，碳原子是游離態(tài)的，無法有效地到達產(chǎn)品的表面，滲碳速度、效率就降低了。為了提高滲碳的速度和效率，常常加入一些載氣(或富化氣)，例如甲醇。載氣(或富化氣)將爐內(nèi)的游離態(tài)的碳原子帶到產(chǎn)品的表面，增加產(chǎn)品表面與碳原子的接觸機會，從而提高生產(chǎn)效率。

真空爐的造價昂貴，使得很多用戶都是望塵莫及：有利的是用真空滲碳爐處理的產(chǎn)品非常好，不論是產(chǎn)品質(zhì)量還是產(chǎn)品的性能，都是一般的滲碳設(shè)備無法達到的；不利的是購買設(shè)備的成本非常大，在設(shè)備使用過程中需要配備專業(yè)熱處理工藝人員、專業(yè)的操作人員，設(shè)備使用時能耗也比一般的滲碳爐要高。

用乙炔作為滲碳氣氛，在普通的滲碳爐不能用的原因是：無法真實的測量爐內(nèi)的碳勢或分解爐。因為乙炔在高溫下是不分解的，必須借助金屬作為催化劑才能分解出碳原子，市場上的氧探頭、一氧化碳分析儀都是利用測定爐內(nèi)的氧元素反算出碳勢的。能用在真空滲碳爐上，是因為真空滲碳爐的控制方式不同，真空滲爐是利用復(fù)雜的表面積計算方法，計算產(chǎn)品表面的富碳能力，脈沖控制乙炔的進氣量，達到產(chǎn)品的滲碳要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能準確控制爐內(nèi)的富化率的常壓下的乙炔滲碳爐。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種常壓下的乙炔滲碳爐，包括反應(yīng)室、乙炔進氣管道和尾氣管道，所述的乙炔滲碳爐還包括安裝在乙炔進氣管道上的控制計量裝置、安裝在尾氣管道上的尾氣測量裝置，以及分別與控制計量裝置和尾氣測量裝置連接的計算機控制器，

反應(yīng)室內(nèi)達到設(shè)定溫度后，所述的計算機控制器根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，打開控制計量裝置，將乙炔充入反應(yīng)室內(nèi)，同時，控制計量裝置和尾氣測量裝置分別將乙炔數(shù)據(jù)和尾氣測量數(shù)據(jù)實時發(fā)送給計算機控制器，計算機控制器計算爐內(nèi)的碳原子總量和工件的富化率，并根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整乙炔進氣量，直到滿足工藝要求。

所述的尾氣測量裝置包括質(zhì)譜儀。

所述的計算機控制器根據(jù)收到的數(shù)據(jù)和質(zhì)量守恒定律計算爐內(nèi)的碳原子總量。

所述的碳原子總量計算方法包括：控制計量裝置將進入工作室的乙炔總量發(fā)送給計算機控制器，尾氣測量裝置測量尾氣中每種氣體的體積百分比并計算出每種氣體的質(zhì)量，發(fā)送給計算機控制器，計算機控制器根據(jù)乙炔高溫分解反應(yīng)式和質(zhì)量守恒定律，計算爐內(nèi)的碳原子總量所述的反應(yīng)室頂部安裝有攪拌裝置。

所述的反應(yīng)室內(nèi)設(shè)有加熱裝置。

所述的反應(yīng)室外層包覆有保溫層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)與其他氣體相比，乙炔擁有高產(chǎn)碳量，生產(chǎn)相同工藝的產(chǎn)品，獲得更快的滲碳速度，需要的氣源更少，常壓下就能使用乙炔滲碳，可提高設(shè)備的使用效率，同時節(jié)省使用成本。

(2)能實時測量爐內(nèi)的富化率、并準確控制爐內(nèi)的富化率；不受目標工件的外形、表面積的影響，多種工件可采用相同的控制方法。

(3)采用普通的箱式熱處理爐，實用性強、造價低、使用成本少，反應(yīng)前無需抽真空，能連續(xù)生產(chǎn)。

(4)質(zhì)譜儀能同時測量多混合氣體中的每種氣體的體積比，還能根據(jù)通過的氣體體積，測算出尾氣中每種氣體的質(zhì)量，達到實時測量計算的目的。

附圖說明

圖1為本發(fā)明乙炔滲碳爐的主視結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

圖2為本發(fā)明乙炔滲碳爐的左視結(jié)構(gòu)剖視示意圖；

附圖標記：

1為攪拌裝置；2為加熱裝置；3為保溫層；4為工件；5為控制計量裝置；6為計算機控制器；7為尾氣測量裝置；8為反應(yīng)室；9為爐門。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。本實施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

如圖1、2所示，一種常壓下的乙炔滲碳爐，包括反應(yīng)室8、乙炔進氣管道、尾氣管道、安裝在乙炔進氣管道上的控制計量裝置5、安裝在尾氣管道上的尾氣測量裝置7，以及分別與控制計量裝置5和尾氣測量裝置7連接的計算機控制器6，反應(yīng)室8頂部安裝有攪拌裝置1，反應(yīng)室8內(nèi)設(shè)有加熱裝置2，反應(yīng)室8外層包覆有保溫層3。尾氣測量裝置7包括質(zhì)譜儀。

使用本滲碳爐的流程包括：

在計算機控制器6中輸入目標工件的工藝要求，打開爐門9，將工件4送入到滲碳爐內(nèi)，開啟加熱裝置4。當反應(yīng)室8內(nèi)達到設(shè)定溫度后，計算機控制器6根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，打開控制計量裝置5，將乙炔充入反應(yīng)室8內(nèi)，乙炔進入滲碳爐，在高溫的環(huán)境下，接觸到金屬表面發(fā)生分解，分解產(chǎn)生的碳原子直接留在工件的表面，這樣就不存在游離態(tài)的碳原子。工件表面的碳原子越多，滲碳的速度就會越快，工件的表面也能獲得更高的含碳量。反應(yīng)進行時，爐內(nèi)氣體組分達到動態(tài)平衡，控制計量裝置5和尾氣測量裝置7分別將乙炔數(shù)據(jù)和尾氣測量數(shù)據(jù)實時發(fā)送給計算機控制器6，計算機控制器6根據(jù)收到的數(shù)據(jù)和質(zhì)量守恒定律計算爐內(nèi)的碳原子總量和工件的富化率，并根據(jù)計算結(jié)果調(diào)整乙炔進氣量，如果滿足條件繼續(xù)執(zhí)行工藝，如果不滿足則通過控制計量裝置5來調(diào)整乙炔的進氣量，直到滿足工藝要求。

控制計量裝置5不僅控制乙炔進入工作室開啟和關(guān)閉，并且記錄乙炔進入工作室的總質(zhì)量，控制計量裝置5將進入工作室的乙炔總量發(fā)送給計算機控制器6；乙炔經(jīng)過高溫反應(yīng)后，碳原子留在工作室內(nèi)的金屬表面，反應(yīng)生成的尾氣——甲烷、氫氣和未參加反應(yīng)的乙炔，從尾氣管道排出，尾氣測量裝置7測量尾氣中每種氣體的體積百分比并計算出每種氣體的質(zhì)量，發(fā)送給計算機控制器6，計算機控制器6根據(jù)乙炔高溫分解反應(yīng)式和質(zhì)量守恒定律，計算爐內(nèi)的碳原子總量。

乙炔在高溫下分解方程式為：

與其他氣體相比，乙炔具有較高的產(chǎn)碳量，如下表所示：

表1各類氣體含碳量及產(chǎn)碳量

其中，碳含量為重量百分比，產(chǎn)碳率從氣體傳入負荷的碳百分比，可以看出乙炔的含碳量、產(chǎn)碳率都是非常高的，所以乙炔是最佳的滲碳氣氛。