一種連續(xù)高溫氮化爐的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的連續(xù)高溫氮化爐爐殼內(nèi)，分段分別砌筑了不同材質(zhì)與不同厚度的保溫材料和耐火內(nèi)襯。在留出的長條空腔隧道中或安裝滑道，或安裝轉(zhuǎn)輥，移動(dòng)物或以滑道推板運(yùn)動(dòng)或輥底式推板運(yùn)動(dòng)或輥底轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在耐火內(nèi)襯與匣缽和待燒目標(biāo)物之間的間隙中，沿縱向分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的段帶，其中一部分段帶的間隙安裝了發(fā)熱元件，而另一部分則是自由空間。本發(fā)明的連續(xù)高溫氮化爐能在真空或可控制的氣氛，如氮?dú)夥铡⒏邏簹夥?、還原氣氛中燒結(jié)含碳、碳化物、氮化物、硼化物和金屬的陶瓷制品及其它易氧化材料。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的連續(xù)產(chǎn)出，運(yùn)轉(zhuǎn)效率大大提高，生產(chǎn)能力增強(qiáng)，勞動(dòng)環(huán)境改善，自動(dòng)化程度提高，節(jié)能降耗效果明顯，具有明顯的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】一種連續(xù)高溫氮化爐
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燒成設(shè)備，具體地說，涉及一種耐火材料、陶瓷、金屬材料、電子材料及元器件在特殊氣氛下的燒結(jié)與熱處理窯爐。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅制品、氮化硅制品、金屬制品、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)，一般地說需要在真空、氮?dú)饧捌渌鼰o氧氣氛中進(jìn)行。
[0003]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)。埋碳燒結(jié)可以在隧道窯中進(jìn)行，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，人們又向匣缽中集中通入高純氮?dú)饣虬?，這樣只能改為固定窯車的間歇窯，仍未解決空間利用率低能耗大的問題，同時(shí)出現(xiàn)了周轉(zhuǎn)慢的問題。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)，周轉(zhuǎn)慢。本發(fā)明人曾提出過高溫真空氮化爐，可以解決空間利用率低和氣氛控制的問題，周轉(zhuǎn)慢，效率低仍然存在。
[0004]因此，一種氣氛可控制，空間利用率高，效率高且周轉(zhuǎn)快的新型窯爐是實(shí)踐中迫切需要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明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連續(xù)對(duì)制品燒結(jié)或熱處理的隧道式高溫氮化爐。
[0006]本發(fā)明所述的隧道式連續(xù)高溫氮化爐中，爐內(nèi)移動(dòng)物移動(dòng)方式包括滑道推板式和輥底推板式或輥底轉(zhuǎn)動(dòng)式。在文件的陳述中，均以滑道推板式為藍(lán)本。
[0007]本發(fā)明所述的隧道式連續(xù)高溫氮化爐的爐殼內(nèi)，分段分別砌筑了不同材質(zhì)與不同厚度的保溫材料和耐火內(nèi)襯，在留出的長條空腔(即隧道)中安裝了供承載著待燒目標(biāo)物的匣缽滑行的滑道，在耐火內(nèi)襯與匣缽和待燒目標(biāo)物之間的間隙中，沿縱向分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的段帶，其中一部分段帶的間隙安裝了電熱材料制成的發(fā)熱元件，而另一部分間隙則是自由空間。
[0008]本發(fā)明所述的隧道式連續(xù)高溫氮化爐的爐殼采用全密封結(jié)構(gòu)，爐殼上設(shè)置的電纜由外入里與電熱材料連接的電極孔和檢修孔以及溫度壓力探孔均有螺旋壓緊密封。運(yùn)行中移動(dòng)物所需進(jìn)出爐門設(shè)在爐殼的兩頭，其爐門是便于快速開關(guān)且密封性能較好的。
[0009]本發(fā)明所述的隧道式連續(xù)高溫氮化爐的另一種結(jié)構(gòu)是爐門不直接對(duì)外，而是與兩個(gè)同向布置的密閉匝道密封相接，而兩匝道均在遠(yuǎn)離爐體的端頭開門，其門也可快速開關(guān)并在關(guān)閉狀態(tài)下具有嚴(yán)密的密封性能。
[0010]本發(fā)明所述的隧道式連續(xù)高溫氮化爐加熱段中發(fā)熱體元件布置在內(nèi)襯與移動(dòng)物的上下間隙或左右間隙或所有間隙，縱向上它們分成二組或多組，并分組設(shè)測(cè)溫點(diǎn)和控制設(shè)備分別控制。
[0011]本發(fā)明所述的隧道式連續(xù)高溫氮化爐所用電熱材料是從Fe-Cr-Al合金絲、N1-Cr絲、娃碳棒、娃鑰棒、碳棒、碳管、石墨板、其它含碳材料、氮化鈦和含氮化鈦發(fā)熱材料，鑰絲、鑰棒和鉬金絲等材料中根據(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。最重要的是這種選定的材料或材料組合在所處的溫度下在真空或控制氣氛中能長期穩(wěn)定使用而不被環(huán)境氣氛所腐蝕。
[0012]本發(fā)明所述的隧道式連續(xù)高溫氮化爐的隧道的縱向不是水平的，而是與水平方向有一個(gè)傾角以增加移動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，同時(shí)減少移動(dòng)物之間，尤其是在加熱段的擠壓力。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、檢修門及其它開口處均有循環(huán)水冷卻和密封橡膠環(huán)，并用螺旋壓緊原理密封。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。
[0013]本發(fā)明所述的高溫氮化爐由于密封性好，能在真空或可控制的氣氛，如氮?dú)夥铡⒏邏簹夥?、還原氣氛中燒結(jié)含碳、碳化物、氮化物、硼化物和金屬的陶瓷制品及其它易氧化材料。
[0014]由于燒成品以一個(gè)較短的時(shí)間間歇逐一推出，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的連續(xù)產(chǎn)出，運(yùn)轉(zhuǎn)效率大大提高，生產(chǎn)能力增強(qiáng)，勞動(dòng)環(huán)境改善，自動(dòng)化程度提高，節(jié)能降耗效果明顯，是已有任何氣氛爐不能比擬的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明所述的連續(xù)高溫氮化爐的示意圖。圖中說明如下:1_推動(dòng)機(jī)構(gòu)，2-進(jìn)口匝道，3-滑臺(tái)或傳送帶，4-N2氣及廢氣出口，5-電熱材料，6-內(nèi)襯，7-第一加熱段，8-第二加熱段，9-第二加熱段，10-第四加熱段,11-第一冷卻段,12-待燒目標(biāo)物，13-匣缽,14-第二冷卻段，15-滑道，16-出口匝道，17-N2氣進(jìn)口。
[0016]圖2是圖1的縱向俯視剖面示意圖。圖中說明如下:1_進(jìn)爐匝道，2-匣缽，3-待燒目標(biāo)物，4_推動(dòng)機(jī)構(gòu)，5-第一加熱段，6-第二加熱段，7-第二加熱段，8-第四加熱段，9-第一冷卻段，10-發(fā)熱體元件，11-第二冷卻段，12-內(nèi)襯，13-出爐匝道，14-空匣缽回送帶。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見圖1，本發(fā)明所述的氮化爐包括能夠承受大于0.3MPa壓力、在縱向上外形大小不同的爐殼，爐殼的兩端均開口或開門供匣缽和待燒目標(biāo)物推入與推出，開口外分別是進(jìn)爐和出爐匝道，匝道為水平安裝的有密封外殼的通道，其內(nèi)安裝滑臺(tái)或傳送帶，在其離開爐體的一頭開門，此門可以快速關(guān)閉，并能保證真空與壓力下具有可靠的密封性能。爐殼內(nèi)不同段砌筑有不同的保溫材料和耐火內(nèi)襯，中間留出長條形空腔。在空腔的下部砌筑安裝了耐高溫、摩擦小、耐磨損并抗控制氣氛腐蝕的材料作為滑道，便于承載待燒目標(biāo)物的匣缽在其上面移動(dòng)。這樣空腔內(nèi)就有承載待燒目標(biāo)物的匣缽與耐火內(nèi)襯之間的間隙，它將被分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的段帶，其中一部分段帶的間隙安裝發(fā)熱體元件，而另一部分段帶則是自由空間。在發(fā)熱體端頭露出保溫材料的附近爐殼開設(shè)檢修和操作孔便于發(fā)熱體的安裝與損壞后的補(bǔ)換。不同段內(nèi)的發(fā)熱體元件若干組用一個(gè)控制柜控制，這樣整個(gè)加熱系統(tǒng)由多個(gè)控制系統(tǒng)分段控制在規(guī)定的不同的溫度范圍內(nèi)，以滿足工藝規(guī)程的要求。
[0018]發(fā)熱體采用前述所列材料做元件，其規(guī)格和參數(shù)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，并使其使用中有一定的富余能力。發(fā)熱體元件的材料必須是在高溫下在控制氣氛中能長期穩(wěn)定運(yùn)行且不被腐蝕的，以免經(jīng)常性的發(fā)熱體更換而影響氮化爐的正常運(yùn)行。
[0019]本連續(xù)高溫氮化爐的另一種實(shí)現(xiàn)方式是采用輥道式的輸送方式完成待燒目標(biāo)物的爐內(nèi)連續(xù)運(yùn)行，此時(shí)待燒目標(biāo)物可以放入匣缽中運(yùn)行，而對(duì)于有一定磚坯強(qiáng)度且形狀適合的待燒目標(biāo)物，也可以不要匣缽承載。在這一方式中，空腔內(nèi)不必安裝滑道，但在保溫材料和爐殼之間必須留出較大空間來安裝輥棒的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在相應(yīng)的爐殼位置開很多檢修孔并在運(yùn)行時(shí)確保密封。在隧道傾斜或兩側(cè)有限位的情況下，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可仍由爐頭的推動(dòng)機(jī)構(gòu)代替而使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化。
[0020]工作過程:
[0021]僅以隧道推板窯型為例。
[0022]在建設(shè)安裝和調(diào)試成功的連續(xù)高溫氮化爐后，將進(jìn)爐和出爐端匝道的進(jìn)門或出門封閉嚴(yán)密。對(duì)整個(gè)連續(xù)高溫氮化爐及其附屬匝道抽真空，將其中空氣排出干凈，再通入純凈的氮?dú)饣蚱渌刂茪夥铡?dòng)控制系統(tǒng)，將各加熱段的發(fā)熱體通電，使其對(duì)相應(yīng)段內(nèi)襯、匣缽和待燒目標(biāo)物、滑道等加熱到工藝規(guī)定的溫度并保持恒定。
[0023]將氮?dú)饣蚱渌刂茪夥諒某鰻t匝道的出口門內(nèi)通入，使其在冷卻匣缽和燒成品的同時(shí)，使自身被加熱到高溫，逆流沿爐內(nèi)流動(dòng)，經(jīng)過高溫段后，又將熱能釋放給進(jìn)入爐內(nèi)的匣缽和待燒目標(biāo)物，并使自身冷卻后與待燒目標(biāo)物釋放的廢氣一起經(jīng)排氣孔排出進(jìn)爐匝道外。
[0024]將待燒目標(biāo)物穩(wěn)定地碼放在匣缽中，快速打開進(jìn)爐匝道的進(jìn)口門，并將裝好待燒目標(biāo)物的匣缽放進(jìn)匝道內(nèi)傳送帶或滑臺(tái)上正確的位置，迅速關(guān)上匝道進(jìn)口門，啟動(dòng)傳送帶或滑臺(tái)推動(dòng)機(jī)構(gòu)，使傳送帶或滑臺(tái)上的匣缽前進(jìn)一個(gè)匣缽的距離，使傳送帶或滑臺(tái)上第一個(gè)匣缽與連續(xù)高溫氮化爐的滑道對(duì)齊，停止滑臺(tái)或傳送帶，啟動(dòng)推動(dòng)機(jī)構(gòu)，將傳送帶上第一個(gè)匣缽?fù)迫霠t內(nèi)，并使?fàn)t內(nèi)滑道上的匣缽分別前進(jìn)一個(gè)位置，因而滑道上最前沿的一個(gè)匣缽也被推入到出爐匝道的傳送帶或滑臺(tái)上，然后停止推動(dòng)機(jī)構(gòu)。打開出爐匝道出口門，啟動(dòng)出爐匝道內(nèi)的傳送帶，將其上的匣缽?fù)瞥鲆粋€(gè)到匝道門外，迅速關(guān)門，取出其中燒成的成品，再放入待燒目標(biāo)物，進(jìn)入第二輪循環(huán)。間隔一個(gè)規(guī)定的時(shí)間后重復(fù)前述各項(xiàng)操作，這樣周而復(fù)始，不斷循環(huán)，待目標(biāo)物不斷進(jìn)入，燒成品不斷推出并取出，窯爐處于連續(xù)運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)高溫氮化爐，其特征是在全密封的爐殼內(nèi)，分段分別砌筑了不同材質(zhì)與不同厚度的保溫材料和耐火內(nèi)襯，在留出的長條空腔(即隧道)中安裝了供承載著待燒目標(biāo)物的匣缽滑行的滑道，在耐火內(nèi)襯與匣缽和待燒目標(biāo)物之間的間隙中，沿縱向分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的段帶，其中一部分段帶的間隙安裝了電熱材料制成的發(fā)熱元件，而另一部分間隙則是自由空間。
2.一種連續(xù)高溫氮化爐，其特征是在全密封的爐殼內(nèi)，分段分別砌筑了不同材質(zhì)與不同厚度的保溫材料和耐火內(nèi)襯，在留出的長條空腔(即隧道)中水平均勻平行地安裝了高溫耐火輥棒供待燒目標(biāo)物或匣缽滑行或滾動(dòng)，在耐火內(nèi)襯與輥棒和移動(dòng)物之間的間隙中，沿縱向分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的段帶，其中一部分段帶的間隙安裝了電熱材料制成的發(fā)熱元件，而另一部分間隙則是自由空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的連續(xù)高溫氮化爐，其特征是其爐殼采用全密封結(jié)構(gòu)，爐殼上設(shè)置的電纜由外入里與電熱材料連接的電極孔和檢修孔以及溫度壓力探孔均有螺旋壓緊密封。運(yùn)行中移動(dòng)物所需進(jìn)出爐門設(shè)在爐殼的兩頭，其爐門是便于快速開關(guān)且密封性能較好的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的連續(xù)高溫氮化爐，其特征是爐門不直接對(duì)外，而是與兩個(gè)同向布置的密閉匝道密封相接，而兩匝道均在遠(yuǎn)離爐體的端頭開門，其門也可快速開關(guān)并在關(guān)閉狀態(tài)下具有嚴(yán)密的密封性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的連續(xù)高溫氮化爐，其特征是加熱段中所述發(fā)熱體元件布置在內(nèi)襯與移動(dòng)物的上下間隙或左右間隙或所有間隙，縱向上它們分成二組或多組，并分組設(shè)測(cè)溫點(diǎn)和控制設(shè)備分別控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的連續(xù)高溫氮化爐，其特征是所用電熱材料是從鐵-鉻-鋁絲、鎳-鉻絲、硅碳棒、硅鑰棒、碳棒、碳管、含碳制品、石墨板、TiN與含TiN材料、鑰絲、鑰棒和鉬金絲等材料中根據(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，它們具有在所處溫度范圍在N2氣中或控制氣氛中長期穩(wěn)定使用而不被環(huán)境氣氛腐蝕的特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和4所述的連續(xù)高溫氮化爐，其特征是隧道的縱向不是水平的，而是與水平方向有一個(gè)小于90度的夾角以增加移動(dòng)物運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，同時(shí)減少移動(dòng)物之間的擠壓力。
【文檔編號(hào)】F27B9/06GK103542719SQ201210247322
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2012年7月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月13日
【發(fā)明者】蔣明學(xué), 蔣朋, 彭玲 申請(qǐng)人:蔣明學(xué), 蔣朋, 彭玲