高精密電熱氮化爐的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種高精密電熱氮化爐，包括爐體及爐內(nèi)砌體，爐門(mén)、爐蓋，爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)，電加熱系統(tǒng)，送風(fēng)及排煙系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)；爐體為內(nèi)、外雙層框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外框架的之間間隙設(shè)置；爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)包括開(kāi)設(shè)在砌體側(cè)墻夾層內(nèi)的氮?dú)廨斔屯ǖ?，均布開(kāi)設(shè)在砌體側(cè)墻內(nèi)表面與氮?dú)廨斔屯ǖ老嗤ǖ牡獨(dú)獬隹冢焦潭ㄔ谄鲶w側(cè)墻上部的高速射流引射噴管，電加熱系統(tǒng)由硅碳棒電加熱元件和安裝在殼體側(cè)壁上具有中空水冷通道的電極組成；送風(fēng)及排煙系統(tǒng)包括砌體側(cè)墻夾層內(nèi)的送風(fēng)通道和排煙通道。本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，大大提高了爐內(nèi)氮?dú)獾木鶆蛐院蜏囟鹊木鶆蛐?，爐內(nèi)氮化反應(yīng)控制精度高。
【專利說(shuō)明】高精密電熱氮化爐

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及工業(yè)氮化爐，尤其是涉及高精密電熱氮化爐。

【背景技術(shù)】
[0002]氮化硅結(jié)合碳化硅制品生產(chǎn)必須在高溫真空氮化氣氛爐內(nèi)燒成完成，高溫、高真空、高純度的氮化環(huán)境、高精度精細(xì)化控制方式直接決定著產(chǎn)品質(zhì)量的性能和生產(chǎn)成本。目前，國(guó)、內(nèi)外普遍采用的氮化燒成爐容積均在4?8立方米，存在生產(chǎn)效率低，單位產(chǎn)品電耗高的不足。由于密封措施不理想，真空度達(dá)不到，使得氮?dú)獾募兌染碗y以保證，產(chǎn)品氮化率低。同時(shí)，由于氮化硅制品的燒成過(guò)程中制品對(duì)環(huán)境條件比較敏感，特別是氮?dú)鉂舛取囟?、壓力影響最大。氮化反?yīng)是放熱的過(guò)程，溫度高會(huì)促進(jìn)氮化反應(yīng)加劇，但過(guò)快的氮化反應(yīng)釋放熱量也會(huì)導(dǎo)致制品燒壞，因此需要有效的控制手段，確保制品反應(yīng)過(guò)程平緩而穩(wěn)定的進(jìn)行。在生產(chǎn)過(guò)程中除了完成裝爐-加熱-密封程序，還應(yīng)根據(jù)氮化反應(yīng)速率反復(fù)的抽真空-充氮?dú)膺M(jìn)行氣體置換操作，目前生產(chǎn)方式均為人工憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行控制操作，存在爐內(nèi)環(huán)境控制精度低，質(zhì)量波動(dòng)大等問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型目的在于提供一種高精密電熱氮化爐。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取下述技術(shù)方案:
[0005]本實(shí)用新型所述的高精密電熱氮化爐，包括爐體及爐內(nèi)砌體，爐門(mén)、爐蓋，爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)，電加熱系統(tǒng)，送風(fēng)及排煙系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)；所述爐體為內(nèi)、外雙層框架結(jié)構(gòu)，所述外層框架由型鋼組成的上開(kāi)口殼體結(jié)構(gòu)，所述上開(kāi)口殼體的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有爐車(chē)進(jìn)出口，所述爐蓋、爐門(mén)分別與所述殼體的上開(kāi)口和爐車(chē)進(jìn)出口密封滑動(dòng)配合，在殼體的側(cè)壁上設(shè)置有與其內(nèi)腔相連通的抽真空管道；所述內(nèi)層框架為由鋼結(jié)構(gòu)支架和固定在其上的砌體所組成的窯體，對(duì)應(yīng)于所述爐車(chē)進(jìn)出口位置的窯體側(cè)壁開(kāi)設(shè)有爐車(chē)通道口 ；所述內(nèi)、外框架的之間間隙設(shè)置；所述爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)包括:開(kāi)設(shè)在所述砌體側(cè)墻夾層內(nèi)的氮?dú)廨斔屯ǖ?，均布開(kāi)設(shè)在砌體側(cè)墻內(nèi)表面與所述氮?dú)廨斔屯ǖ老嗤ǖ牡獨(dú)獬隹?，水平固定在砌體側(cè)墻上部的多個(gè)高速射流引射噴管，所述多個(gè)高速射流引射噴管進(jìn)氣口和氮?dú)廨斔屯ǖ谰ㄟ^(guò)管道與外部氮?dú)庠催B通；所述電加熱系統(tǒng)由垂直向下安裝在砌體頂壁上的硅鑰棒或硅碳棒電加熱元件，和以楔形密封方式安裝在所述殼體側(cè)壁上具有中空水冷通道的電極組成；所述送風(fēng)及排煙系統(tǒng)包括砌筑在所述砌體側(cè)墻夾層內(nèi)的送風(fēng)通道和排煙通道，所述送風(fēng)通道、排煙通道分別通過(guò)管道密封延伸出爐體之外，送風(fēng)通道的出風(fēng)口、排煙通道的抽煙口分別開(kāi)設(shè)在砌體側(cè)墻內(nèi)表面的上部和下部。
[0006]所述爐門(mén)、爐蓋與所述外層框架的上開(kāi)口、爐車(chē)進(jìn)出口之間的密封分別采用雙重唇形密封結(jié)構(gòu)；所述送風(fēng)通道砌筑在所述砌體側(cè)墻上部夾層內(nèi)，所述排煙通道砌筑在所述砌體側(cè)墻下部夾層內(nèi)。
[0007]本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，大大提高了爐內(nèi)氮?dú)獾木鶆蛐院蜏囟鹊木鶆蛐?，爐內(nèi)氮化反應(yīng)控制精度高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖2是圖1的1-1向剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1、2所示，本實(shí)用新型所述的高精密電熱氮化爐，包括爐體及爐內(nèi)砌體1，爐門(mén)2、爐蓋3,爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)，電加熱系統(tǒng)，送風(fēng)及排煙系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem,分散控制系統(tǒng)或集散控制系統(tǒng))；所述爐體為內(nèi)、外雙層框架結(jié)構(gòu)，所述外層框架由型鋼組成的上開(kāi)口殼體4結(jié)構(gòu)，所述上開(kāi)口殼體4的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有爐車(chē)進(jìn)出口 5，所述爐蓋3、爐門(mén)2與所述殼體4的上開(kāi)口、爐車(chē)進(jìn)出口 5分別采用雙重唇形密封方式滑動(dòng)配合，在殼體4的側(cè)壁上設(shè)置有與其內(nèi)腔相連通的抽真空管道16 ;所述內(nèi)層框架為由鋼結(jié)構(gòu)支架6和固定在其上的砌體I所組成的窯體，對(duì)應(yīng)于所述爐車(chē)進(jìn)出口 5位置的窯體側(cè)壁開(kāi)設(shè)有爐車(chē)通道口 7 ;所述內(nèi)、外框架的之間間隙設(shè)置；所述爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)包括:開(kāi)設(shè)在所述砌體I側(cè)墻夾層內(nèi)的氮?dú)廨斔屯ǖ?，均布開(kāi)設(shè)在砌體I側(cè)墻內(nèi)表面與所述氮?dú)廨斔屯ǖ?相通的氮?dú)獬隹冢焦潭ㄔ谄鲶wI側(cè)墻上部的多個(gè)高速射流引射噴管9，所述多個(gè)高速射流引射噴管9進(jìn)氣口和氮?dú)廨斔屯ǖ?的輸送管道17均與外部氮?dú)庠催B通；所述電加熱系統(tǒng)由垂直向下安裝在砌體I頂壁上的娃鑰棒或娃碳棒電加熱兀件10，和以楔形密封方式安裝在所述殼體4側(cè)壁上具有中空水冷通道的電極11組成；所述送風(fēng)及排煙系統(tǒng)包括砌筑在所述砌體I側(cè)墻上部夾層內(nèi)的送風(fēng)通道12和下部夾層內(nèi)的排煙通道13，所述送風(fēng)通道12的出風(fēng)口、排煙通道13的抽煙口分別開(kāi)設(shè)在砌體I側(cè)墻內(nèi)表面的上部和下部；送風(fēng)通道12、排煙通道13分別通過(guò)送風(fēng)管道14、排煙管道15密封延伸出爐體之外，延伸出爐體之外的送風(fēng)管道14通過(guò)由所述DCS控制系統(tǒng)控制的電控閥與鼓風(fēng)機(jī)的鼓風(fēng)口連通，延伸出爐體之外的排煙管道15通過(guò)由所述DCS控制系統(tǒng)控制的電控閥與抽風(fēng)機(jī)的抽風(fēng)口連通。
[0011]本實(shí)用新型工作原理簡(jiǎn)述如下:
[0012]1、爐體采用內(nèi)、外雙層框架結(jié)構(gòu)，外層框架由型鋼組成，因此提高了爐體承受爐腔內(nèi)壓力的能力；內(nèi)、外雙層框架之間間隙設(shè)置，確保砌體I不受窯體鋼結(jié)構(gòu)變形的影響，同時(shí)有利于砌體I內(nèi)的水分排出及降低爐體殼體4溫度的作用。
[0013]2、爐門(mén)2和爐蓋3需要經(jīng)常進(jìn)行開(kāi)、閉操作，爐門(mén)2、爐蓋3除了要滿足自身較高的強(qiáng)度外，還要保證密封才能實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)的高壓高真空的環(huán)境要求；爐門(mén)2、爐蓋3與殼體4的上開(kāi)口、爐車(chē)進(jìn)出口 5采用雙重唇形滑動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，保證了爐門(mén)2、爐蓋3即使在輕微變形情況下也可達(dá)到正負(fù)壓密封。
[0014]3、爐內(nèi)制品反應(yīng)的均勻性和一致性，需要靠氮?dú)獾木鶆蛐院蜏囟鹊木鶆蛐员ＷC。向爐內(nèi)送的氮?dú)?，首先?jīng)過(guò)爐內(nèi)砌體I夾層內(nèi)的氮?dú)廨斔屯ǖ?進(jìn)行預(yù)熱到高溫，然后通過(guò)均勻分布于砌體I側(cè)墻表面的氮?dú)獬隹谒椭林破分車(chē)?，避免低溫氮?dú)庥咳胗绊懢植繙囟鹊图皻夥盏牟痪鶆?，造成反?yīng)過(guò)程的不一致。采用高速射流引射噴管9以氮?dú)鉃閿_動(dòng)介質(zhì)，高速噴射的氮?dú)鈿饬鲗惭b在砌體I側(cè)墻上的電加熱元件10發(fā)熱體附近的熱量帶到遠(yuǎn)離發(fā)熱體的地方如制品的底部，多個(gè)高速射流引射噴管9組成窯內(nèi)氣流循環(huán)環(huán)路，帶動(dòng)爐腔內(nèi)氣氛和溫度的均勻。
[0015]4、氮化爐采用硅鑰棒和硅碳棒進(jìn)行加熱，功率非常大，通入爐內(nèi)的電流最大數(shù)千安，因此采用具有中空水冷通道的電極11，電極11以楔形密封方式安裝在所述殼體4側(cè)壁上，密封性能可靠。
[0016]5、送風(fēng)排煙的過(guò)程是將爐外的風(fēng)置換爐內(nèi)的煙氣，由于爐外的風(fēng)溫度較低，通入爐內(nèi)會(huì)造成局部溫度過(guò)低不利于雜質(zhì)排除，因此將來(lái)自送風(fēng)管道14的風(fēng)首先進(jìn)入砌筑在砌體I側(cè)墻上部夾層內(nèi)的送風(fēng)通道12內(nèi)預(yù)熱，將進(jìn)入窯體內(nèi)的冷空氣對(duì)制品的影響降至最低。排煙通道13砌筑在砌體I側(cè)墻下部夾層內(nèi)，多個(gè)抽煙口均布開(kāi)設(shè)在砌體I側(cè)墻內(nèi)表面的下部，所述DCS控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)抽力的分析計(jì)算，調(diào)整各個(gè)抽煙口的大小均衡窯內(nèi)的抽力，確保遠(yuǎn)離抽煙口的地方煙氣能夠抽出。
[0017]6、DCS控制系統(tǒng)對(duì)窯爐燒成進(jìn)行過(guò)程控制，集中操作，分散控制，分級(jí)管理，配置靈活，控制精度高。通過(guò)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)友好人機(jī)交互界面，對(duì)于重要的數(shù)據(jù)如三線不平衡度、反應(yīng)速率等進(jìn)行運(yùn)算，為操作和判斷提供可靠的參考依據(jù)。同時(shí)搭建能源管理系統(tǒng)，對(duì)窯爐燒成全過(guò)程的能耗進(jìn)行監(jiān)視，為工藝的優(yōu)化提供參考。
[0018]7、煙氣通過(guò)高溫抽風(fēng)機(jī)引出后，進(jìn)入一次換熱系統(tǒng)加熱空氣，換熱后的潔凈熱空氣用于制品坯體的干燥。換熱后的煙氣通過(guò)二次換熱系統(tǒng)加熱水，加熱后的水用于工人洗浴，實(shí)現(xiàn)余熱的高效利用。
【權(quán)利要求】
1.一種高精密電熱氮化爐，包括爐體及爐內(nèi)砌體，爐門(mén)、爐蓋，爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)，電加熱系統(tǒng)，送風(fēng)及排煙系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)；其特征在于:所述爐體為內(nèi)、外雙層框架結(jié)構(gòu)，所述外層框架由型鋼組成的上開(kāi)口殼體結(jié)構(gòu)，所述上開(kāi)口殼體的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有爐車(chē)進(jìn)出口，所述爐蓋、爐門(mén)分別與所述殼體的上開(kāi)口和爐車(chē)進(jìn)出口密封滑動(dòng)配合，在殼體的側(cè)壁上設(shè)置有與其內(nèi)腔相連通的抽真空管道；所述內(nèi)層框架為由鋼結(jié)構(gòu)支架和固定在其上的砌體所組成的窯體，對(duì)應(yīng)于所述爐車(chē)進(jìn)出口位置的窯體側(cè)壁開(kāi)設(shè)有爐車(chē)通道口 ；所述內(nèi)、夕卜框架的之間間隙設(shè)置；所述爐內(nèi)氮?dú)廨斔图熬鶞叵到y(tǒng)包括:開(kāi)設(shè)在所述砌體側(cè)墻夾層內(nèi)的氮?dú)廨斔屯ǖ?，均布開(kāi)設(shè)在砌體側(cè)墻內(nèi)表面與所述氮?dú)廨斔屯ǖ老嗤ǖ牡獨(dú)獬隹?，水平固定在砌體側(cè)墻上部的多個(gè)高速射流引射噴管，所述多個(gè)高速射流引射噴管進(jìn)氣口和氮?dú)廨斔屯ǖ谰ㄟ^(guò)管道與外部氮?dú)庠催B通；所述電加熱系統(tǒng)由垂直向下安裝在砌體頂壁上的硅鑰棒或硅碳棒電加熱元件，和以楔形密封方式安裝在所述殼體側(cè)壁上具有中空水冷通道的電極組成；所述送風(fēng)及排煙系統(tǒng)包括砌筑在所述砌體側(cè)墻夾層內(nèi)的送風(fēng)通道和排煙通道，所述送風(fēng)通道、排煙通道分別通過(guò)管道密封延伸出爐體之外，送風(fēng)通道的出風(fēng)口、排煙通道的抽煙口分別開(kāi)設(shè)在砌體側(cè)墻內(nèi)表面的上部和下部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高精密電熱氮化爐，其特征在于:所述爐門(mén)、爐蓋與所述外層框架的上開(kāi)口、爐車(chē)進(jìn)出口之間的密封分別采用雙重唇形密封結(jié)構(gòu)；所述送風(fēng)通道砌筑在所述砌體側(cè)墻上部夾層內(nèi)，所述排煙通道砌筑在所述砌體側(cè)墻下部夾層內(nèi)。
【文檔編號(hào)】F27B9/04GK204007095SQ201420389474
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】趙新力, 韓祎, 張漢玲, 王亞輝, 席增偉, 王洪猛, 化銀峰, 邢書(shū)濤, 郭傳林 申請(qǐng)人:機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司