УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ТЕРМИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ СТАЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Техническое решение относится к области химико-термической обработки стальных изделий и может быть использовано для получения защитной окисной пленки на поверхности стальных изделий.
Известно устройство для термического оксидирования стальных изделий, содержащее электрическую печь и устройство подачи смеси водяного пара и воздуха, причем печь имеет шахтную конструкцию, а устройство подачи смеси пара и воздуха представляет собой барботер в виде емкости с водой (патент РФ №2110603 «Способ оксидирования железоуглеродистых сплавов», МПК: С 23 С 8/18, опубликованный 1998.05.10).
Процесс оксидирования изделий, загруженных в печь, происходит при температуре 600-900°С в атмосфере предварительно увлажненного промышленного сжатого воздуха. Выгрузка изделий из печи производится после охлаждения печи до 200°С. Процесс оксидирования одной партии загруженных изделий занимает более 1 часа, что затрудняет использование данного устройства в непрерывных процессах. Большие габариты и энергоемкость устройства также являются его недостатком.
Известно устройство для термического оксидирования стальных изделий, содержащее электрическую печь и устройство подачи воды, причем печь имеет шахтную конструкцию, а устройство подачи воды выполнено в виде капельницы, расположенной в крышке печи и снабженной регулятором скорости подачи воды (заявка РФ №92012407 «Способ оксидирования изделий из стали», МПК: С 23 С 8/18, опубликованная 1995.09.20).
Процесс оксидирования изделий, загруженных в печь, происходит при температуре 460-470°С, избыточном давлении 10-15 мм вод. ст.и постоянной подаче в печь воды со скоростью 120-160 капель в минуту. Процесс оксидирования одной партии изделий занимает более 2 часов, что ограничивает использование данного устройства в высокоскоростных непрерывных технологических процессах. Данное устройство является энергоемким устройством и имеет большие габариты.
Известно устройство для термического оксидирования стальных изделий, выбранное в качестве прототипа и содержащее электрическую печь и устройство подачи пара, причем печь имеет шахтную конструкцию и снабжена регулятором температуры (патент РФ №1410560 «Способ химико-термической обработки изделий из порошковых материалов», МПК: С 23 С 8/24, опубликованный 1995.07.09)
В данном, достаточно громоздком и энергоемком, устройстве процесс оксидирования изделий, загруженных в печь, происходит при нагревании от 455°С до 540°С и периодической подаче пара в печь. Выгрузка изделий производится после охлаждения печи до 350°С. Процесс оксидирования одной партии изделий занимает более 3 часов, что говорит о невозможности использования устройства в высокоскоростных непрерывных технологических процессах.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое решение, является создание малогабаритного устройства с небольшим потреблением электроэнергии, предназначенного для непрерывного термического оксидирования стальных изделий.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для термического оксидирования стальных изделий, содержащем электрическую печь и устройство подачи пара, новым является то, что, электрическая печь выполнена в виде вращающейся печи проходного типа с индукционным нагревом, которая расположена под углом к горизонтальной поверхности.
Использование в устройстве вращающейся печи проходного типа с индукционным нагревом, которая расположена под углом к горизонтальной поверхности, позволяет:
- обеспечить непрерывный процесс оксидирования изделий, в том числе метизов и мелкопрофильных деталей. Это достигается благодаря тому, что проходная печь - это печь непрерывного действия, в которой нагреваемые изделия движутся вдоль расположенной под углом печи за счет ее вращения;
- проводить оксидирование при незначительном расходе электроэнергии: токопроводящие оксидируемые изделия, находящиеся в электромагнитном поле, создаваемом индуктором, нагреваются путем индуктирования в них вихревых токов, то есть для оксидирования изделий не требуется нагрева всей печи;
- уменьшить габариты в несколько раз по сравнению с прототипом.
При проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не обнаружено решений, содержащих совокупность предлагаемых признаков для решения поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию патентоспособности «новизна».
Заявляемое техническое решение иллюстрируется чертежом, где схематично изображено заявляемое устройство для непрерывного термического оксидирования стальных изделий.
Устройство для непрерывного термического оксидирования стальных изделий состоит из вращающейся печи 1 проходного типа, на которой расположен индуктор 2, подключенный к генератору 3 токов высокой частоты. Загрузочный бункер 4 расположен на входном торце печи 1. Устройство подачи пара выполнено в виде трубопровода с перфорированным патрубком 5, расположенным со стороны выходного торца печи 1, которая расположена под углом а к горизонтальной поверхности и выполнена из диэлектрического материала, например,
асбоцемента. Печь 1 установлена на опорных катках 6, по крайне мере, один из которых соединен с электроприводом 7.
В рассматриваемом устройстве использована печь 1, длина которой равна 1 метру, угол а наклона печи 1 равен 5°, а скорость вращения печи равна 2 об/мин.
Устройство работает следующим образом.
При подключении электропривода 7 печь 1 через опорный каток 6 приводится во вращение. Индуктор 2, подключенный к генератору 3, создает электромагнитное поле, в которое попадают изделия из бункера 4, перемещающиеся по наклонной поверхности вращающейся печи 1. Попадая в магнитное поле оксидируемые изделия нагреваются до температуры 700° за счет индуктирования в них вихревых токов. На поверхности нагретых изделий при взаимодействии с водяным паром, который поступает в печь 1 через патрубок 5, образуется защитное оксидное покрытие толщиной 3-5 мкм. Готовые оксидированные изделия через выходной торец печи 1 попадают в приемный бункер 8 или на конвейер (на чертеже не показан). Общее время нахождения изделий в печи 1 составляет 1,5-2 минуты и может регулироваться за счет изменений скорости вращения печи 1 и угла а. наклона печи 1 к горизонтальной поверхности. Процесс оксидирования изделий происходит непрерывно, что позволяет использовать устройство в высокоскоростных непрерывных технологических процессах.