專利名稱：電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電加熱爐技術(shù)，主要提出一種電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐。
真空燒結(jié)爐是滿足反應(yīng)結(jié)合碳化硅制品的超高溫?zé)Y(jié)工藝的專用技術(shù)裝備，可滿足該產(chǎn)品工業(yè)化生產(chǎn)的要求。此外尚可用于精細(xì)碳—石墨制品的燒結(jié)與石墨化處理、非氧化物陶瓷制品高溫?zé)Y(jié)等場合。目前，在國內(nèi)精細(xì)碳化硅窯具行業(yè)中，凡具有生產(chǎn)實(shí)用價(jià)值的大型超高溫真空燒結(jié)裝置，均為從國外進(jìn)口的中頻感應(yīng)加熱真空爐，其價(jià)格十分昂貴，每臺(tái)(套)1300-1500萬元，整體設(shè)備設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。而國內(nèi)目前生產(chǎn)的電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐，僅可滿足實(shí)驗(yàn)室階段小型樣品的研制，不具備大型實(shí)用化產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。研制并利用電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐生產(chǎn)高性能碳化硅窯具，使其效果不低于進(jìn)口或國內(nèi)利用進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)的同類產(chǎn)品。并使其具有較低的造價(jià)，從而為降低高性能碳化硅窯具的生產(chǎn)成本，提高其市場競爭力，提供必要條件。同時(shí)也為發(fā)展我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型碳化硅窯具提供必要的裝備基礎(chǔ)。
本發(fā)明的目的即是提出一種電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐，從而滿足高性能碳化硅窯具工業(yè)化的生產(chǎn)要求。
本發(fā)明完成其發(fā)明任務(wù)所采取的技術(shù)方案是其主要構(gòu)成部分包括爐體、電阻加熱裝置、真空一壓力及超高溫檢測部分等輔助裝置；電阻加熱裝置中電源兩極通過爐外大電流母線及金屬水冷電極進(jìn)入燒結(jié)爐，再經(jīng)由碳—石墨材料制成的過渡電極連接于發(fā)熱體板架上，構(gòu)成完整的回路系統(tǒng)。電阻加熱裝置中發(fā)熱體板架采用一端進(jìn)電，一側(cè)上下發(fā)熱體串聯(lián)，兩側(cè)并聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)。
電阻加熱裝置中，一種結(jié)構(gòu)方案是電源兩極通過位于爐體兩側(cè)部的四只金屬水冷電極引入爐中，經(jīng)過渡電極分別連接于兩側(cè)對稱設(shè)置的上下發(fā)熱板上，即爐體每側(cè)的兩只水冷電極及過渡電極與其側(cè)的上下發(fā)熱板連接，上下發(fā)熱板尾端則通過橋板連接構(gòu)成串聯(lián)回路，對稱設(shè)置的兩側(cè)發(fā)熱體構(gòu)成并聯(lián)回路。
電阻加熱裝置中的另一種結(jié)構(gòu)方案是電源兩極通過爐體端部互相平行的上下兩只金屬水冷電極進(jìn)入并通過過渡電極分別連接于爐內(nèi)端部的上下石墨橫板中心，上下石墨橫板兩端分別與兩側(cè)上下發(fā)熱板對應(yīng)連接。上下發(fā)熱板尾端仍通過橋板連接，形成一側(cè)串聯(lián)，兩側(cè)并聯(lián)的電路形式。
金屬水冷電極可設(shè)置為四只，分為兩側(cè)，每側(cè)上下設(shè)置。
金屬水冷電極也可設(shè)置為兩只，位于爐體端部并上下設(shè)置，分別通過過渡電極對應(yīng)連接爐內(nèi)端部的上下石墨橫板上，進(jìn)而連接于兩側(cè)上下發(fā)熱板上。
本發(fā)明發(fā)熱體采用單側(cè)上下發(fā)熱板串聯(lián)，兩側(cè)并聯(lián)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，這種電路連接方式提供了電源兩極從燒結(jié)爐一端進(jìn)入的可能性，使電源母線最短，有利于節(jié)省昂貴的母線投資及降低母線能耗，同時(shí)使各關(guān)鍵的電氣連接部位在可靠的約束狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)緊密連接，穩(wěn)定地完成其傳導(dǎo)強(qiáng)大電流的功能；另一方面從機(jī)械角度看，單側(cè)發(fā)熱體板架相當(dāng)于一個(gè)三點(diǎn)約束支承系統(tǒng)，高溫形變下發(fā)熱體板架通過相對于掛軸部的小量位移，即可使板架自身可能產(chǎn)生的巨大破壞性應(yīng)力得以松解，從而保證了板架系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。加之其電流引入結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。使其可保證在8000-10000安培高強(qiáng)度電流負(fù)荷及承受2000℃以上高溫的極其嚴(yán)苛的工況條件下可靠的工作。
總之，本燒結(jié)爐發(fā)熱體板架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是(1)電源兩極從燒結(jié)爐一端的端部或兩側(cè)進(jìn)入；(2)單側(cè)上下發(fā)熱板串聯(lián)，兩側(cè)并聯(lián)；(3)單側(cè)發(fā)熱體板架構(gòu)成的支承系統(tǒng)一方面保證了各電氣結(jié)點(diǎn)處的緊密連接，另一方面又保證了高溫條件下板架系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。
(4)本發(fā)明的發(fā)熱體板架結(jié)構(gòu)形式，為燒結(jié)爐的大型化工程實(shí)施，奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。
實(shí)施例附

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為圖1的A向視圖。
附圖3為圖2的A部局部放大圖。
參照附圖給出的實(shí)施例對其結(jié)構(gòu)加以進(jìn)一步說明如附圖1、2所示，其主體為爐體、電阻加熱裝置和真空壓力及超高溫檢測部分等輔助裝置；爐體中由碳鋼或不銹鋼焊接的雙層水冷夾套式爐壁，具有一定的承壓性能。燒結(jié)爐工作時(shí)，爐殼1與爐蓋2各自的夾套內(nèi)通水冷卻，冷卻水系統(tǒng)具有系統(tǒng)控制與閉路循環(huán)功能，以維持正常的工作狀態(tài)。爐蓋2通過多只螺栓固定于爐殼法蘭上，其間通過真空橡膠11實(shí)現(xiàn)密封。爐蓋的拆卸與安裝及產(chǎn)品進(jìn)出通過安裝于燒結(jié)爐正上方的可調(diào)速起重裝置完成。爐襯由多層碳纖維制品與石墨屏蔽板組合而成，并通過高強(qiáng)度石墨螺栓14固定于爐殼內(nèi)壁或?qū)Ｓ玫慕饘倏蚣苌稀?br> 鑒于燒結(jié)爐超乎尋常的工作溫度及爐內(nèi)極其復(fù)雜而嚴(yán)苛的化學(xué)氣氛條件，選用碳—石墨材料作發(fā)熱體。發(fā)熱體10-2為長矩形平板，分兩側(cè)排列，每側(cè)兩塊成上下設(shè)置。電源兩極通過位于燒結(jié)爐兩側(cè)進(jìn)電端的四只金屬水冷電極4-1及母線卡頭4引入爐中，再經(jīng)過渡電極10-1分別連接于兩側(cè)的上下發(fā)熱板上。上下發(fā)熱板的尾端通過橋板10-3連接。并借助掛軸5安置在爐壁上。電流同時(shí)由兩側(cè)的電極進(jìn)入，順上發(fā)熱板循行至尾端后，通過橋板引渡到下發(fā)熱板上，然后順下發(fā)熱板返回進(jìn)電端下電極構(gòu)成回路。形成一側(cè)上下發(fā)熱板串聯(lián)。兩側(cè)并聯(lián)的電路形式。與上述連接方式并列。電源兩極進(jìn)入爐區(qū)的另一種方式為電源兩極通過兩只金屬水冷電極自燒結(jié)爐端部進(jìn)入，通過過渡電極分別連接于爐內(nèi)端部的上下石墨橫板中心，上下橫板兩端分別與兩側(cè)上下發(fā)熱板呈垂直狀態(tài)對應(yīng)連接。兩側(cè)發(fā)熱體的尾端連接方式不變，仍如前述。此種連接方式，仍保持了一端進(jìn)電，單側(cè)上下發(fā)熱板串聯(lián)、兩側(cè)并聯(lián)的電路格局。其加熱電源要求為大功率單相電源并具備無級調(diào)壓功能。
如附圖1、2所示，爐體的真空接管3通過高真空蝶閥，過濾器與真空機(jī)組連接，真空機(jī)組由籮茨泵與滑閥式真空泵組成，構(gòu)成燒結(jié)爐的真空系統(tǒng)。測溫窗6為燒結(jié)爐非接觸式測溫窗口，通過裝置等效背景作為精密光學(xué)測溫計(jì)的觀測目標(biāo)，借助于儀器的比較系統(tǒng)，以確定爐內(nèi)設(shè)定區(qū)域的溫度。充氣管7位于爐底兩端，通過氣體凈化裝置，流量計(jì)，減壓閥等與保護(hù)氣高壓氣瓶連接。排氣管9位于爐蓋上部，正壓狀態(tài)下通過放氣閥可釋放爐內(nèi)壓力，真空狀態(tài)下通過放氣閥接通大氣。通過電阻式真空計(jì)及真空-壓力表8監(jiān)測爐內(nèi)真空度及壓力。
權(quán)利要求
1.一種電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐，其主要包括爐體，電阻加熱裝置和真空壓力及超高溫檢測部分等輔助裝置；其特征是(1)電阻加熱裝置中電源兩極通過爐外大電流母線及金屬水冷電極(4-1)從一端進(jìn)入燒結(jié)爐，再經(jīng)由碳—石墨材料制成的過渡電極(10-1)連接于發(fā)熱體板架上，構(gòu)成完整的回路系統(tǒng)；(2)電阻加熱裝置中發(fā)熱體板架采用一側(cè)上下發(fā)熱體串聯(lián)，兩側(cè)并聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐，其特征是電源兩極通過位于爐體兩側(cè)部的四只金屬水冷(4-1)電極引入爐中，經(jīng)過渡電極(10-1)分別連接于兩側(cè)對稱設(shè)置的上下發(fā)熱體(10-2)上，即爐體每側(cè)的兩只金屬水冷電極(4-1)與其側(cè)的上下發(fā)熱體(10-2)構(gòu)成串聯(lián)回路，對稱設(shè)置的兩側(cè)發(fā)熱體并聯(lián)。
3.按照權(quán)利要求1所述的電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐，其特征是電源兩極通過爐體端部的上下兩只金屬水冷電極(4-1)進(jìn)入并分別連接于爐內(nèi)端部的上下石墨橫板中心，上下石墨橫板兩端分別與兩側(cè)上下發(fā)熱體對應(yīng)連接。即每側(cè)的上下發(fā)熱體通過上下石墨橫板與兩只金屬水冷電極(4-1)構(gòu)成串聯(lián)回路。兩側(cè)發(fā)熱體并聯(lián)并對稱設(shè)置。
4.按照權(quán)利要求1所述的電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐，其特征是金屬水冷電極(4-1)設(shè)置為四只，分為兩側(cè)，每側(cè)上下設(shè)置。
5.按照權(quán)利要求1所述的電阻加熱式超高溫真空燒結(jié)爐，其特征是金屬水冷電極設(shè)置為兩只，位于爐體端部并上下設(shè)置，分別通過過渡電極對應(yīng)連接爐內(nèi)端部的上下石墨橫板上。上下石墨橫板兩端分別與兩側(cè)的上下發(fā)熱板對應(yīng)連接，構(gòu)成單側(cè)上下發(fā)熱板串聯(lián)，兩側(cè)并聯(lián)的電路形式。
全文摘要
本發(fā)明屬于加熱爐技術(shù)。其主要包括爐體,電阻加熱裝置和真空壓力及超高溫檢測部分等輔助裝置;電阻加熱裝置中電源兩極通過爐外大電流母線及金屬水冷電極進(jìn)入燒結(jié)爐,再經(jīng)由碳－石墨材料制成的過渡電極連接于發(fā)熱體板架上,構(gòu)成完整的回路系統(tǒng);電阻加熱裝置中發(fā)熱體板架采用一側(cè)上下發(fā)熱體串聯(lián),兩側(cè)并聯(lián)的電路結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可保證在8000－10000安培高強(qiáng)度電流負(fù)荷,承受2000℃以上高溫并安全穩(wěn)定地工作。
文檔編號F27B5/00GK1352375SQ00131150
公開日2002年6月5日 申請日期2000年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月13日
發(fā)明者李敏忠 申請人:李敏忠, 洛陽藍(lán)晶工程材料有限公司