專利名稱：高溫氮化爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燒成設(shè)備，具體地說(shuō)，涉及一種耐火材料、陶瓷、電子材料及元器件在特殊氣氛下的燒結(jié)窯爐。
背景技術(shù)：
碳化硅制品、氮化硅制品、其它含碳制品、碳化物、氮化物和含金屬的材料在高溫下燒結(jié)，一般地說(shuō)需要在真空及無(wú)氧氣氛中進(jìn)行。通常的做法是將待燒結(jié)產(chǎn)品放入匣缽并埋入碳粒中，即埋碳法燒結(jié)。這種方法的缺點(diǎn)是窯爐的空間利用率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，操作環(huán)境差，成品率低，且難以使制品中的金屬反應(yīng)生成氮化物。為使坯體中的金屬全部轉(zhuǎn)化為氮化物，一是向匣缽中集中通入高純氮?dú)饣虬?，這仍未解決上述問(wèn)題。對(duì)此方法的改進(jìn)是選用電熱法燒結(jié)，它是在電爐內(nèi)通入高純氮?dú)浠旌蠚饣虬睂⒖諝庵械难鯕怛?qū)趕并在高溫下將制品氮化。這種方法取得了一定的實(shí)效，但仍然避免不了固有的問(wèn)題，即氧氣驅(qū)趕不盡，氮化氣氛(氮分壓)不能大范圍調(diào)節(jié)，氫氣具有爆炸的危險(xiǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服上述不足，提供一種既能在真空中燒結(jié)，又能在控制的氣氛下燒結(jié)制品的高溫氮化爐。
本實(shí)用新型所述的高溫氮化爐，包括爐殼、殼內(nèi)砌有保溫材料、耐火內(nèi)襯和分布于爐膛內(nèi)的電熱材料。所述爐殼上設(shè)置有爐門、撿修門、真空管，該真空管一端與真空泵連接，另一端穿過(guò)保溫材料和耐火內(nèi)襯與爐膛相通、輸送壓縮空氣，氮?dú)饧按u坯釋放氣體的爐底進(jìn)氣排氣流動(dòng)通道、放置被燒結(jié)件的窯車及其驅(qū)動(dòng)裝置。
在爐殼上設(shè)置有電纜由外入里與電熱材料連接的電極孔和檢修孔，所述檢修孔位于電熱材料的端頭，置于爐殼的四周或底部。
所述電熱材料水平放置或豎直放直，在水平放置的情況下，檢修孔和爐門合為一體。
在爐頂設(shè)置有安全閥、壓力表和熱電偶；在爐殼設(shè)置有排氣孔及位于底部的溢流孔。
在爐門、撿修門及其它開(kāi)口處均有循環(huán)水冷卻和密封橡膠環(huán)。
所述爐門為長(zhǎng)方形或圓形，由鋼板與背面的加強(qiáng)筋而構(gòu)成，爐門的緊閉由若干連接于爐殼上的活節(jié)螺桿與螺帽壓在爐門的加強(qiáng)筋上實(shí)現(xiàn)的，為減輕緊固螺帽時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，螺帽下墊有平推軸承。
所用電熱材料是從硅碳棒、硅鉬棒、碳棒、碳管、石墨板、鉬絲、鉬棒和鉑金絲等材料中根據(jù)使用溫度和氣氛的要求而選定的一種材料或多種材料的組合。
在爐墻的外壁設(shè)置有強(qiáng)制冷卻用的循環(huán)水管，在爐頂外殼布置有噴淋管和集水槽。
本實(shí)用新型所述的高溫氮化爐由于密封性好，既能在真空中燒結(jié)含碳、碳化硅和金屬陶瓷制品，又能在可控制的氣氛，如氮?dú)夥?、高壓氣氛、還原氣氛下燒結(jié)上述制品及其它易氧化材料。由于爐底噴出新鮮氣體，使?fàn)t內(nèi)氣體分布比以往其它電爐均勻。由于采取的高抗翹爐門和大活節(jié)螺母，使?fàn)t門的開(kāi)閉過(guò)程簡(jiǎn)單迅速，勞動(dòng)強(qiáng)度低。窯車可移動(dòng)，使裝車和卸車方便快捷，勞動(dòng)強(qiáng)度低。采用的外噴淋冷卻系統(tǒng)和集水槽，不僅使工作環(huán)境溫度低，而且還能加快爐內(nèi)冷卻，節(jié)省燒成時(shí)間。


圖1是本實(shí)用新型所述的高溫氮化爐的示意圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型所述的氮化爐包括一個(gè)能夠承受大于0.3MPa壓力的爐殼1、殼內(nèi)砌有保溫材料2、耐火內(nèi)襯3和位于爐膛內(nèi)的電熱材料4。所述爐殼上設(shè)置有爐門6、撿修門7、一端與真空泵13連接，另一端穿過(guò)保溫材料2和耐火內(nèi)襯3與爐膛相通的真空管12、輸送壓縮空氣、氮?dú)饧按u坯釋放氣體的爐底進(jìn)氣排氣流動(dòng)通道14、該通道直接與抽真空、氮?dú)膺M(jìn)口和空氣進(jìn)口相通，以便氮?dú)?、空氣的均勻流?dòng)和分配，并能使廢氣順暢地排除爐外，還具有放置被燒結(jié)件的窯車5及其驅(qū)動(dòng)裝置。
所述爐殼可以是長(zhǎng)方體，也可以是圓柱體，兩頭可以用平板封閉，也可以用各種封頭封閉。爐殼1的前后各開(kāi)的一個(gè)爐門及其它開(kāi)口處均有循環(huán)水冷卻并有橡膠環(huán)密封。按爐殼相對(duì)于爐底及待燒品的位置，可以為爐殼固定的車底式及爐殼移動(dòng)的鐘罩式等多種形式。
在爐殼上設(shè)置有便于電纜由外入里與電熱材料4連接的電極孔11和檢修孔。所述檢修孔位于電熱材料4的端頭，盡可能置于爐殼的四周或底部，所述電熱材料可水平放置也可以豎直放直，在水平放置的情況下，檢修孔和爐門合為一體。在爐頂設(shè)置有安全閥8、壓力表10和熱電偶9。在爐殼設(shè)置有排氣孔及位于底部的溢流孔(未示出)。
所述爐門為長(zhǎng)方形或圓形，是由一塊完整的鋼板與背面的加強(qiáng)筋而構(gòu)成，爐門的緊閉由若干連接于爐殼上的活節(jié)螺桿與螺帽壓在爐門的加強(qiáng)筋上實(shí)現(xiàn)的，為減輕緊固螺帽時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，螺帽下墊有平推軸承。
打開(kāi)爐門后，爐門可通過(guò)位于上部的提升系統(tǒng)將爐門懸掛于爐口的上方，可以通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)離爐口，還可以通過(guò)爐門底部的滾動(dòng)機(jī)構(gòu)和上部的限位裝置移開(kāi)爐門。
所述電熱材料可以是硅碳棒、硅鉬棒、碳棒、碳管、石墨板、鉬絲、鉬棒和鉑金絲等。其連接方式可采用星形和三角形接法，同相元器件可采用單并、單串和串并結(jié)合的簡(jiǎn)單線路。
所述電熱材料可以是硅碳棒、硅鉬棒、碳棒、碳管、石墨板、鉬絲、鉬棒和鉑金絲等。其連接方式可采用星形和三角形接法，同相元器件可采用單并、單串或串并結(jié)合的簡(jiǎn)單線路。
所述爐底布置有壓縮空氣、氮?dú)饧按u坯釋放氣體的流動(dòng)通道，并直接與抽真空、氮?dú)膺M(jìn)口和空氣進(jìn)口相通，以便氮?dú)?、空氣的均勻流?dòng)和分配，并能使廢氣順暢地排除爐外。
為避免爐體過(guò)熱，在爐殼1的外壁還設(shè)置有強(qiáng)制冷卻用的循環(huán)水管，在爐頂外殼布置有噴淋管和集水槽。
工作過(guò)程將碼放好磚坯的窯車推入爐內(nèi)，并小心地固定在限定的位置上。移動(dòng)并關(guān)閉爐門，擰緊螺母將爐門鎖緊。接通電源向爐內(nèi)送電，將電爐加熱到一定溫度后，打開(kāi)真空泵，將爐內(nèi)抽至極限真空后關(guān)閉抽真空管道，停止抽真空，送入氮?dú)馐範(fàn)t內(nèi)達(dá)到一定正壓力，繼續(xù)升溫。在升溫過(guò)程中按工藝規(guī)定的升溫曲線和壓力曲線執(zhí)行直到全過(guò)程結(jié)束。當(dāng)爐內(nèi)溫度降至室溫或可以開(kāi)爐的溫度后，慢慢打開(kāi)排氣閥，使?fàn)t內(nèi)壓力與爐外壓力平衡。擰松螺母，打開(kāi)爐門，推出窯車，這樣就將要燒結(jié)或要氮化的產(chǎn)品氮化結(jié)束。
權(quán)利要求1.高溫氮化爐，其特征是包括爐殼(1)、殼內(nèi)砌有保溫材料(2)、耐火內(nèi)襯(3)和分布于爐膛內(nèi)的電熱材料(4)，所述爐殼上設(shè)置有爐門(6)、撿修門(7)、真空管(12)，該真空管一端與真空泵連接，另一端穿過(guò)保溫材料(2)和耐火內(nèi)襯(3)與爐膛相通、輸送壓縮空氣，氮?dú)饧按u坯釋放氣體的爐底進(jìn)氣排氣流動(dòng)通道(14)、放置被燒結(jié)件的窯車(5)及其驅(qū)動(dòng)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫氮化爐，其特征是在爐殼(1)上設(shè)置有電纜由外入里與電熱材料(4)連接的電極孔(11)和檢修孔，所述檢修孔位于電熱材料(4)的端頭，置于爐殼的四周或底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫氮化爐，其特征是所述電熱材料(4)水平放置或豎直放直，在水平放置的情況下，檢修孔和爐門合為一體。
4根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的高溫氮化爐，其特征是在爐頂設(shè)置有安全閥(8)、壓力表(10)和熱電偶(9)；在爐殼設(shè)置有排氣孔及位于底部的溢流孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的氮化爐，其特征是在爐門(6)、撿修門(7)及其它開(kāi)口處均有循環(huán)水冷卻和密封橡膠環(huán)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高溫氮化爐，其特征是所述爐門(6)為長(zhǎng)方形或圓形，由鋼板與背面的加強(qiáng)筋而構(gòu)成，爐門的緊閉由若干連接于爐殼上的活節(jié)螺桿與螺帽壓在爐門的加強(qiáng)筋上實(shí)現(xiàn)的，為減輕緊固螺帽時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度，螺帽下墊有平推軸承。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的氮化爐，其特征是所用電熱材料(4)是從硅碳棒、硅鉬棒、碳棒、碳管、石墨板、鉬絲、鉬棒和鉑金絲等材料中根據(jù)使用溫度和氣氛的要求而選定的一種材料或多種材料的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的氮化爐，其特征是所用電熱材料(4)是從硅碳棒、硅鉬棒、碳棒、碳管、石墨板、鉬絲、鋁棒和鉑金絲等材料中根據(jù)使用溫度和氣氛的要求而選定的一種材料或多種材料的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7中任意一項(xiàng)所述的氮化爐，其特征是所述爐殼(1)的外壁設(shè)置有強(qiáng)制冷卻用的循環(huán)水管，在爐頂外殼布置有噴淋管和集水槽。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的所述的氮化爐，其特征是所述爐殼(1)的外壁設(shè)置有強(qiáng)制冷卻用的循環(huán)水管，在爐頂外殼布置有噴淋管和集水槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及高溫氮化爐，包括爐殼、殼內(nèi)砌有保溫材料、耐火內(nèi)襯和分布于爐膛內(nèi)的電熱材料。所述爐殼上設(shè)置有爐門、檢修門、真空管，該真空管一端與真空泵連接，另一端穿過(guò)保溫材料和耐火內(nèi)襯與爐膛相通、輸送壓縮空氣，氮?dú)饧按u坯釋放氣體的爐底進(jìn)氣排氣流動(dòng)通道、放置被燒結(jié)件的窯車及其驅(qū)動(dòng)裝置。該爐密封性好，既能在真空中工作，又能在可控制的氣氛下工作。由于爐底噴出新鮮氣體，使?fàn)t內(nèi)氣體分布比以往其它電爐均勻。由于采取的高抗翹爐門和大活節(jié)螺母，使?fàn)t門的開(kāi)閉過(guò)程簡(jiǎn)單迅速，勞動(dòng)強(qiáng)度低。窯車可移動(dòng)，裝車和卸車方便快捷，勞動(dòng)強(qiáng)度低。采用的外噴淋冷卻系統(tǒng)和集水槽，使工作環(huán)境溫度低、爐內(nèi)冷卻快并節(jié)省燒成時(shí)間。
文檔編號(hào)F27B5/04GK2687593SQ20042000037
公開(kāi)日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者蔣明學(xué) 申請(qǐng)人:蔣明學(xué)