一种快速变温真空炉转让专利
申请号 : CN200810059327.0
文献号 : CN101493282B
文献日 : 2010-12-15
发明人 : 李东 , 林旻 , 闫阿儒 , 易鹏鹏
申请人 : 中国科学院宁波材料技术与工程研究所
摘要 :
一种快速变温真空炉，其主要包括炉管和加热炉，炉管分成高温区炉管、低温区炉管，高温区炉管与低温取炉管连接，实现在高温区炉管和低温区炉管快速移动的装置，其特征在于：快速移动装置是低温炉管外端设置有炉窗盖，炉窗盖布置有孔，拉杆与孔是动密封配合，使拉杆的里端与炉管里的承烧盒或承烧板直接或间接地连接固定；炉管布置有充气口和真空抽气口。优点在于设备简单，改造成本低，与为实现快速冷却，采用高温炉管水淬或油淬相比，大大延长了炉管的使用寿命，降低烧结成本，也更加实用。
权利要求 :
1.一种快速变温真空炉，其主要包括炉管和加热炉，炉管分成高温区炉管、低温区炉管，高温区炉管与低温区炉管连接，以及在高温区炉管和低温区炉管之间的快速移动装置，其特征在于：快速移动装置是低温炉管外端设置有炉窗盖，炉窗盖布置有孔，拉杆与孔是动密封配合，使拉杆的里端与炉管里的承烧盒或承烧板直接或间接地连接固定；炉管布置有充气口和真空抽气口，所述拉杆针对高温区炉管与低温区炉管的过渡区域布置有耐火保温材料块。
2.根据权利要求1所述的快速变温真空炉，其特征在于所述的低温区炉管，高温区炉管和低温区炉管连接的连接部分在加热炉之外。
3.根据权利要求1或2所述的快速变温真空炉，其特征在于所述高温区炉管和低温区炉管采用相同的材料或者不同的材料组成，两段炉管间采用真空法兰盘连接。
4.根据权利要求3所述的快速变温真空炉，其特征在于所述高温区炉管和低温区炉管采用陶瓷或不锈钢。
5.根据权利要求3所述的快速变温真空炉，其特征在于所述低温区炉管外部加装水冷套管。
6.根据权利要求1或2所述的快速变温真空炉，其特征在于所述快速移动的装置采用人工手动或电机控制，移动的时间控制在3～300秒。
7.根据权利要求1或2所述的快速变温真空炉，其特征在于所述的真空抽气口与机械泵、罗茨泵和扩散泵中的一种或者几种组合连接，使炉管里的真空度可以达到10Pa或者更低。
8.根据权利要求1或2所述的快速变温真空炉，其特征在于所述充气口通入氮气、氩气、氦气或氢气中的一种或几种混合气体，用于气氛保护或者还原烧结。
9.根据权利要求1或2所述的快速变温真空炉，其特征在于所述高温区和低温区的温度差在400～1200℃。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种真空烧结或热处理炉，涉及到粉末冶金技术领域
背景技术
烧结阶段是粉末冶金工艺过程中重要的组成部分，用于无机非金属陶瓷或金属制品的烧结装置主要有隧道窑、管式炉、钟罩炉等。烧结工艺通常至少包括一个完整的升温、恒温、降温阶段。对某些材料，如稀土永磁合金等，往往需要一个或数个回火阶段(冷却再升温)，以获得更优异的性能。特别地，对于一些烧结制度，希望降温和升温的速度能够越快越好。
为实现以上目的，现有的烧结设备大致采用以下几种方式来。炉腔外套有循环水冷却系统，通过加快散热来实现冷却；吹入温度较低的气体，类似气淬的方式；将高温炉管浸入冷水或油中快冷。这些方法都存在一定缺点，如降温效果不够显著、冷却后再升温慢、设备结构复杂改造成本大、急冷对炉管寿命的损伤等不足。
专利号为 01206153和200520034713 的中国专利都报道一种多段温区结构的烧结炉，并且，具有在不同温区可以来回移动的电动的传动机构，都采用炉管加热模式，而对比文献采用的是立式，有的采用滑轮的传动机构，结构比较复杂，并且在高温区与低温区之间没有隔热保温结构，所以，结构不合理实用。
为实现以上目的，现有的烧结设备大致采用以下几种方式来。炉腔外套有循环水冷却系统，通过加快散热来实现冷却；吹入温度较低的气体，类似气淬的方式；将高温炉管浸入冷水或油中快冷。这些方法都存在一定缺点，如降温效果不够显著、冷却后再升温慢、设备结构复杂改造成本大、急冷对炉管寿命的损伤等不足。
专利号为 01206153和200520034713 的中国专利都报道一种多段温区结构的烧结炉，并且，具有在不同温区可以来回移动的电动的传动机构，都采用炉管加热模式，而对比文献采用的是立式，有的采用滑轮的传动机构，结构比较复杂，并且在高温区与低温区之间没有隔热保温结构，所以，结构不合理实用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有烧结设备在快速变温方面的不足，而提供一种可以使得制品在高温区和低温区快速移动的快速变温真空炉，同时简化设备结构、降低成本，使其更加实用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种快速变温真空炉，其主要包括炉管和加热炉，炉管分成高温区炉管、低温区炉管，高温区炉管与低温区炉管连接，实现在高温区炉管和低温区炉管快速移动的装置，其特征在于：快速移动装置是低温炉管外端设置有炉窗盖，炉窗盖布置有孔，拉杆与孔是动密封配合，使拉杆的里端与炉管里的承烧盒或承烧板直接或间接地连接固定；炉管布置有充气口和真空抽气口。
一般设计，所述的低温区炉管和连接部分在加热炉之外，达到低温效果。将真空炉分为高温区和低温区两部分，两段炉管可以采用相同的材料或者不同的材料组成，如不锈钢和陶瓷。两段炉管间采用真空连接法兰盘连接，以防止漏气。低温区炉管外部可以加装水冷套管，加强冷却效果，进一步扩大高低温区的温度差。一般设计，将所述高温区和低温区的温度差在400～1200℃。
两炉管连接处或者过渡区，靠近高温区，采用陶瓷耐火材料隔断，目的在于隔绝高温区向低温区的热量传递。优选疏松的多孔陶瓷材料，耐火材料的直径应与炉管内径相当或略小，耐火材料的长度越长则隔热效果越佳。
陶瓷耐火材料与承烧板或烧结盒连接，可以通过人工手动或者电机的控制方式，移动的时间控制在3～300秒，使得烧结制品可以在高温区和低温区之间快速移动。
最后，所述的真空抽气口与机械泵、罗茨泵和扩散泵中的一种或者几种组合连接，使炉管里的真空度可以达到10Pa或者更低。所述充气口通入氮气、氩气、氦气或氢气中的一种或几种混合气体，用于气氛保护或者还原烧结。
与现有技术相比，本发明的优点在于：设备简单，改造成本低，与为实现快速冷却，采用高温炉管水淬或油淬相比，大大延长了炉管的使用寿命，降低烧结成本，也更加实用。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种快速变温真空炉，其主要包括炉管和加热炉，炉管分成高温区炉管、低温区炉管，高温区炉管与低温区炉管连接，实现在高温区炉管和低温区炉管快速移动的装置，其特征在于：快速移动装置是低温炉管外端设置有炉窗盖，炉窗盖布置有孔，拉杆与孔是动密封配合，使拉杆的里端与炉管里的承烧盒或承烧板直接或间接地连接固定；炉管布置有充气口和真空抽气口。
一般设计，所述的低温区炉管和连接部分在加热炉之外，达到低温效果。将真空炉分为高温区和低温区两部分，两段炉管可以采用相同的材料或者不同的材料组成，如不锈钢和陶瓷。两段炉管间采用真空连接法兰盘连接，以防止漏气。低温区炉管外部可以加装水冷套管，加强冷却效果，进一步扩大高低温区的温度差。一般设计，将所述高温区和低温区的温度差在400～1200℃。
两炉管连接处或者过渡区，靠近高温区，采用陶瓷耐火材料隔断，目的在于隔绝高温区向低温区的热量传递。优选疏松的多孔陶瓷材料，耐火材料的直径应与炉管内径相当或略小，耐火材料的长度越长则隔热效果越佳。
陶瓷耐火材料与承烧板或烧结盒连接，可以通过人工手动或者电机的控制方式，移动的时间控制在3～300秒，使得烧结制品可以在高温区和低温区之间快速移动。
最后，所述的真空抽气口与机械泵、罗茨泵和扩散泵中的一种或者几种组合连接，使炉管里的真空度可以达到10Pa或者更低。所述充气口通入氮气、氩气、氦气或氢气中的一种或几种混合气体，用于气氛保护或者还原烧结。
与现有技术相比，本发明的优点在于：设备简单，改造成本低，与为实现快速冷却，采用高温炉管水淬或油淬相比，大大延长了炉管的使用寿命，降低烧结成本，也更加实用。
附图说明
图1本发明真空炉的高温区、低温区、连接法兰盘和加热炉的整体结构图；
图2低温区炉管的结构图；
图3耐火保温材料块与承烧盒、拉杆的连接图。
图4真空抽气口、充气口于高温炉管的结构示意图。
图2低温区炉管的结构图；
图3耐火保温材料块与承烧盒、拉杆的连接图。
图4真空抽气口、充气口于高温炉管的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示意，其中图号是：阀门1用于固定炉舱盖，孔2用于拉杆移动，与拉杆3为动密封结构，拉杆3与耐火保温材料块4连接，拉杆5连接耐火保温材料块4和承烧盒7，真空抽气口8用于连接机械泵、罗茨泵或扩散泵。充气口9用于通入氩气、氮气、氦气或者氢气，加热炉10，法兰盘11，高温区炉管12，低温区炉管13，快速移动装置14。
一种快速变温真空炉，其主要包括炉管和加热炉10，炉管分成高温区炉管12、低温区炉管13，高温区炉管12与低温区炉管13连接，实现在高温区炉管和低温区炉管快速移动的装置14，这些与对比文件中的传统的技术是类似的，其发明关键之处在于：快速移动装置14是低温炉管13外端设置有炉窗盖，炉窗盖布置有孔2，拉杆3与孔2是动密封配合，使拉杆3的里端与炉管里的承烧盒7直接连接固定，炉管布置有充气口9和真空抽气口8。真空抽气口8与机械泵、罗茨泵和扩散泵中的一种或者几种组合连接，使炉管里的真空度可以达到10Pa或者更低。充气口9可以通入氮气、氩气、氦气或氢气中的一种或几种混合气体，用于气氛保护或者还原烧结。
为了取得相对低温效果，低温区炉管13和连接部分在加热炉10之外。高温区炉管12和低温区炉管13采用相同的材料或者不同的材料组成如陶瓷或不锈钢，两段炉管间采用真空连接法兰盘11连接，以防止漏气。
必要时候，低温区炉管13外部加装水冷套管，以强化低温效果，使高温区和低温区的温度差在400～1200℃。
拉杆3针对高温区炉管与低温区炉管的过渡区域布置有耐火保温材料块4，它可以穿置固定在拉杆3上，防止高温区向低温区的热量传递，耐火保温材料块4优选疏松的多孔陶瓷材料。
最后，所述快速移动的装置采用人工手动或电机控制，移动的时间控制在3～300秒，达到快速移动效果。
当然，实施例子中，也可以采用承烧板，使拉杆的里端间接地与炉管里的承烧板连接固定，如拉杆先与耐火保温材料块连接，而耐火保温材料块再通过另一拉杆与承烧板进行连接，结构原理是类似的。
其使用过程是这样的：
通过阀门1打开舱盖，放置烧结制品6于烧结盒7，并由拉杆3推放至烧结炉的均温区附近。
关闭舱盖，拉杆3从孔2露出部分。拉杆3可以采用人工手动控制移动速度，或者与步进电机等配合，更准确地控制移动速度。
打开真空抽气口8，采用机械泵、罗茨泵、扩散泵等抽真空装置达到需要的真空度。从充气口9通入惰性保护气体或还原气体。
打开加热炉电源，按照设定的烧结程序升温。
需要快速降温时，抽出拉杆3，带动承烧盒7向低温区移动，以便快速降温。需要快速升温时，推进拉杆3，带动承烧盒7向高温区移动，以便快速升温。
依照烧结制品6烧结制度的不同，可一次或多次在高温区和低温区往复移动承烧盒7。
最后关闭加热炉电源，完成制品的烧结阶段。
本发明与现有技术相比，最大的优点在于设备简单，改造成本低。与为实现快速冷却，采用高温炉管水淬或油淬相比，大大延长了炉管的使用寿命，降低烧结成本。
由于快速冷却过程只是冷却了烧结制品6、承烧盒7和陶瓷耐火保温材料块4等小型件，降温时高温区的炉管温度仍然维持不变，因此，本发明对于烧结需要多次往复快速降温和快速升温的制品，减少了等待的时间，具有很大的便利。另外，这种升降温的设计方式，很大程度上降低了高低温循环往复所需的能耗，往复次数愈多，能耗节约愈显著。
本发明已经按照实施方案进行了描述，可以理解，熟悉本设备及工艺的人员可很容易地采用本发明的其他形式。因此认为凡依本发明权利范围所做的均等变化与修饰，都应属于本发明的涵盖范围。
如图所示意，其中图号是：阀门1用于固定炉舱盖，孔2用于拉杆移动，与拉杆3为动密封结构，拉杆3与耐火保温材料块4连接，拉杆5连接耐火保温材料块4和承烧盒7，真空抽气口8用于连接机械泵、罗茨泵或扩散泵。充气口9用于通入氩气、氮气、氦气或者氢气，加热炉10，法兰盘11，高温区炉管12，低温区炉管13，快速移动装置14。
一种快速变温真空炉，其主要包括炉管和加热炉10，炉管分成高温区炉管12、低温区炉管13，高温区炉管12与低温区炉管13连接，实现在高温区炉管和低温区炉管快速移动的装置14，这些与对比文件中的传统的技术是类似的，其发明关键之处在于：快速移动装置14是低温炉管13外端设置有炉窗盖，炉窗盖布置有孔2，拉杆3与孔2是动密封配合，使拉杆3的里端与炉管里的承烧盒7直接连接固定，炉管布置有充气口9和真空抽气口8。真空抽气口8与机械泵、罗茨泵和扩散泵中的一种或者几种组合连接，使炉管里的真空度可以达到10Pa或者更低。充气口9可以通入氮气、氩气、氦气或氢气中的一种或几种混合气体，用于气氛保护或者还原烧结。
为了取得相对低温效果，低温区炉管13和连接部分在加热炉10之外。高温区炉管12和低温区炉管13采用相同的材料或者不同的材料组成如陶瓷或不锈钢，两段炉管间采用真空连接法兰盘11连接，以防止漏气。
必要时候，低温区炉管13外部加装水冷套管，以强化低温效果，使高温区和低温区的温度差在400～1200℃。
拉杆3针对高温区炉管与低温区炉管的过渡区域布置有耐火保温材料块4，它可以穿置固定在拉杆3上，防止高温区向低温区的热量传递，耐火保温材料块4优选疏松的多孔陶瓷材料。
最后，所述快速移动的装置采用人工手动或电机控制，移动的时间控制在3～300秒，达到快速移动效果。
当然，实施例子中，也可以采用承烧板，使拉杆的里端间接地与炉管里的承烧板连接固定，如拉杆先与耐火保温材料块连接，而耐火保温材料块再通过另一拉杆与承烧板进行连接，结构原理是类似的。
其使用过程是这样的：
通过阀门1打开舱盖，放置烧结制品6于烧结盒7，并由拉杆3推放至烧结炉的均温区附近。
关闭舱盖，拉杆3从孔2露出部分。拉杆3可以采用人工手动控制移动速度，或者与步进电机等配合，更准确地控制移动速度。
打开真空抽气口8，采用机械泵、罗茨泵、扩散泵等抽真空装置达到需要的真空度。从充气口9通入惰性保护气体或还原气体。
打开加热炉电源，按照设定的烧结程序升温。
需要快速降温时，抽出拉杆3，带动承烧盒7向低温区移动，以便快速降温。需要快速升温时，推进拉杆3，带动承烧盒7向高温区移动，以便快速升温。
依照烧结制品6烧结制度的不同，可一次或多次在高温区和低温区往复移动承烧盒7。
最后关闭加热炉电源，完成制品的烧结阶段。
本发明与现有技术相比，最大的优点在于设备简单，改造成本低。与为实现快速冷却，采用高温炉管水淬或油淬相比，大大延长了炉管的使用寿命，降低烧结成本。
由于快速冷却过程只是冷却了烧结制品6、承烧盒7和陶瓷耐火保温材料块4等小型件，降温时高温区的炉管温度仍然维持不变，因此，本发明对于烧结需要多次往复快速降温和快速升温的制品，减少了等待的时间，具有很大的便利。另外，这种升降温的设计方式，很大程度上降低了高低温循环往复所需的能耗，往复次数愈多，能耗节约愈显著。
本发明已经按照实施方案进行了描述，可以理解，熟悉本设备及工艺的人员可很容易地采用本发明的其他形式。因此认为凡依本发明权利范围所做的均等变化与修饰，都应属于本发明的涵盖范围。