本實用新型屬于燒結(jié)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐串級控溫裝置。

背景技術(shù)：

對于硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐來說，最重要的性能指標是爐內(nèi)碳氣氛均勻性和爐內(nèi)溫度均勻性，而爐內(nèi)碳氣氛均勻性在某種程度上受脫蠟階段(低溫段室溫～600℃)溫度均勻性的影響。因為低溫階段溫度不均勻會造成溫度高的位置先脫蠟，溫度低的位置后脫蠟，造成爐內(nèi)產(chǎn)品脫蠟程度不一致，引起產(chǎn)品碳氣氛不均勻。尤其對于目前國內(nèi)普遍采用的H₂脫蠟工藝來說，低溫階段的溫度均勻性直接影響到了碳氣氛均勻性。即爐內(nèi)高溫和低溫均勻性是影響壓力燒結(jié)爐性能的關(guān)鍵指標。

就目前國外進口的最好的500*500*1800壓力燒結(jié)爐來說，在H₂脫蠟狀態(tài)下，低溫段(室溫～600℃)升溫過程中，爐內(nèi)低溫均勻性極差為50～60℃，需要保溫150分鐘左右產(chǎn)品區(qū)內(nèi)達到平衡時，溫度均勻性極差為18℃。這樣造成爐內(nèi)產(chǎn)品在脫蠟階段在爐內(nèi)低溫達到平衡之前的各溫度段產(chǎn)品脫蠟時間長短不一樣，產(chǎn)品碳量差異大，產(chǎn)品氣氛不均勻，鈷磁均勻性差。同時大大延長了產(chǎn)品脫蠟的工藝時間，浪費了電能和H₂消耗，脫蠟效率低下。另外在高溫階段爐內(nèi)溫度極差指標為14℃，造成產(chǎn)品高溫均勻性差，產(chǎn)品磁力均勻性差。

目前國內(nèi)外壓力燒結(jié)爐熱電偶檢測和控溫結(jié)構(gòu)均在石墨料盒外檢測和控溫，如圖1所示：熱電偶1在石墨料盒4外面，直接檢測的發(fā)熱體的溫度。而實際工藝需要控制的是石墨料盒內(nèi)產(chǎn)品區(qū)5的溫度，這兩個溫度點溫度會有較大差異，尤其在低溫階段差異會非常大。針對500*500*1800德國進口爐子這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的熱電偶安裝和控溫方式，在低溫段(室溫～600℃)升溫過程中，以一個溫度點(380℃)升溫段為例，使用另外的九支軟體熱電偶分布在料盒內(nèi)產(chǎn)品區(qū)5的不同位置的九個點，檢測產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)九個點的溫度，結(jié)果九個點的溫度極差為50～60℃，且產(chǎn)品區(qū)5的溫度與工藝設(shè)定溫度，即第一熱電偶1的溫度相差70℃，這種內(nèi)外溫度差異和內(nèi)部各個點溫度差異需要保溫150分鐘以后才能逐步縮小到產(chǎn)品區(qū)5溫度與工藝設(shè)定溫度，即第一熱電偶1溫度相差10℃，而產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)各個點溫度極差18℃。這么大的溫差在低溫脫蠟階段對于產(chǎn)品氣氛均勻性影響是致命的。同時這種傳統(tǒng)熱電偶安裝和控溫方式在高溫階段，采用高溫測溫陶瓷環(huán)測量產(chǎn)品內(nèi)5溫度與工藝設(shè)定溫度，即第一熱電偶1的溫度相差20℃，且產(chǎn)品區(qū)內(nèi)各個點同樣也采用高溫測溫陶瓷環(huán)測量爐內(nèi)三十二個點溫度相差14℃，這樣的溫度差異將影響產(chǎn)品工藝溫度的設(shè)定準確性以及產(chǎn)品磁力均勻性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是解決上述問題，提供一種硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐串級控溫裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是：一種硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐串級控溫裝置，包括燒結(jié)爐爐體內(nèi)從外至內(nèi)依次設(shè)置的保溫桶、發(fā)熱體以及石墨料盒，還包括主溫度控制器、與主溫度控制器串聯(lián)的輔助溫度控制器、前置于石墨料盒內(nèi)的括第一熱電偶、前置于發(fā)熱體與石墨料盒之間的第二熱電偶、與輔助溫度控制器輸出端連接的調(diào)功器以及與調(diào)功器輸出端連接的變壓器，所述第一熱電偶與主溫度控制器輸入端連接，所述第二熱電偶與輔助溫度控制器的輸入段連接。

優(yōu)選地，所述第一電熱偶通過開設(shè)于石墨料盒壁上的電熱偶插孔設(shè)置在石墨料盒上。

優(yōu)選地，所述第一熱電偶通過石墨動密封裝置設(shè)至于熱電偶插孔上。

優(yōu)選地，所述墨動密封裝置包括孔塞、塞帽以及密封片，孔塞設(shè)置于熱電偶孔內(nèi)，塞帽設(shè)置于孔塞的前端，密封片設(shè)置于孔塞和塞帽的間隙內(nèi)。

優(yōu)選地，所述第一熱電偶與孔塞、塞帽間均具有熱膨脹間隙，所述密封片與孔塞的側(cè)壁間有熱膨脹間隙。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐串級控溫裝置通過內(nèi)外級聯(lián)熱電偶安裝和控溫方式，能有效提高爐內(nèi)產(chǎn)品區(qū)低溫及高溫均勻性指標，改善產(chǎn)品鈷磁和磁力均勻性，有效縮短產(chǎn)品脫蠟及燒結(jié)保溫時間，提高燒結(jié)生產(chǎn)效率的同時提高硬質(zhì)合金產(chǎn)品燒結(jié)性能指標，為國內(nèi)硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐溫度均勻性指標超過國外同類進口壓力燒結(jié)爐溫度均勻性指標奠定了基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中溫控設(shè)計圖；

圖2是本實用新型的溫控設(shè)計圖；

圖3是本實用新型的溫控設(shè)計剖面圖；

圖4是本實用新型串級控溫原理圖。

附圖標記說明：1、第一熱電偶；2、保溫桶；3、發(fā)熱體；4、石墨料盒；5、產(chǎn)品區(qū)；6、第二熱電偶。

具體實施方式

實施例

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進一步的說明，為更便于突顯現(xiàn)有技術(shù)和本實用新型的對比性，對于相同的零部件采用相同的零件編號。

如圖2-3所示，本實用新型的硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)鋁串級控溫裝置，包括保溫桶2、發(fā)熱體3、石墨料盒4、第一熱電偶1、第二熱電偶6、主溫度控制器T1C、輔助溫度控制器T2C、調(diào)功器CTR以及變壓器TS。

保溫桶2、發(fā)熱體3以及石墨料盒4從外之內(nèi)依次設(shè)置于燒結(jié)爐爐體內(nèi)，石墨料盒4內(nèi)設(shè)有產(chǎn)品區(qū)5。第一熱電偶1前置于石墨料盒4里面產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)，第二熱電偶6前置于石墨料盒4和發(fā)熱體3之間。輔助溫度控制器T2C與主溫度控制器T1C串聯(lián)。主溫度控制器T1C的輸入端與第一熱電偶1連接。輔助溫度控制器T2C的輸入端與第二熱電偶6連接，輸出端與調(diào)功器CTR的輸入端連接。變壓器TS的輸入端和輸出端分別與調(diào)功器CTR輸出端、發(fā)熱體3相連接。主溫度控制器T1C的輸出控制信號(0-10V電壓信號)通過西門子串級控溫模塊(FM 355C PID Control)的軟硬件設(shè)置和接線作為輔助溫度控制器T2C的設(shè)定值信號，而輔助溫度控制器T2C的輸出控制信號(4-20mA電流信號)作為調(diào)功器CTR和變壓器TS的執(zhí)行信號。

石墨料盒4壁上設(shè)置有熱電偶插孔，為保證密封需要，熱電偶插孔處設(shè)置有石墨動密封裝置，第一熱電偶1通過石墨動密封裝置設(shè)置在石墨料盒4上。石墨料盒4截面為環(huán)形，產(chǎn)品區(qū)5位于石墨料盒4的中心處。石墨動密封裝置可以保證熱電偶局部左右和軸向微小移動，以消除第一熱電偶1和石墨料盒4在加熱和冷卻過程中熱脹冷縮引起的微小位移，保證石墨料盒4的整體密封性。值得說明的是，石墨動密封裝置的具體結(jié)構(gòu)并沒有特殊的限制。在本實施例中，石墨動密封裝置包括孔塞、塞帽以及密封片?？兹O(shè)置于熱電偶孔內(nèi)，塞帽設(shè)置于孔塞的前端，密封片設(shè)置于孔塞和塞帽的間隙內(nèi)。第一熱電偶1與孔塞、塞帽間均具有熱膨脹間隙。密封片與孔塞的側(cè)壁間有熱膨脹間隙。

第一熱電偶1作為產(chǎn)品區(qū)5產(chǎn)品的主要控溫熱電偶，控制產(chǎn)品區(qū)5產(chǎn)品的實際溫度達到產(chǎn)品設(shè)定的實際工藝溫度。而第二熱電偶6作為產(chǎn)品區(qū)5的輔助熱電偶，主要起到消除主控制熱電偶由于伸入石墨料盒4產(chǎn)生的溫度嚴重滯后的影響。

如圖3所示，第一熱電偶1檢測的溫度信號反饋至主溫度控制器T1C，第二熱電偶6檢測的溫度信號反饋至輔助溫度控制器T2C。主溫度控制器T1C根據(jù)工藝設(shè)定值S1及第一熱電偶1的反饋值控制輸出信號作為輔助溫度控制器T2C的設(shè)定值，輔助溫度控制器T2C根據(jù)前述設(shè)定值及第二熱電偶6的反饋值控制輸出信號，最終輔助溫度控制器T2C的輸出信號作為調(diào)功器CTR和變壓器TS的執(zhí)行信號，通過該執(zhí)行信號控制發(fā)熱體3的加熱功率，從而使產(chǎn)品區(qū)5的工藝設(shè)定值和檢測值接近。

實驗例

下面將通過發(fā)明人對本實用新型進行的實驗例，對本實用新型進行進一步的說明，以進一步展示本實用新型的優(yōu)點。

如圖2-3所示，以500*500*1800型壓力燒結(jié)爐為例，同時通過采用本實用新型的熱電偶安裝和檢測方式以及串級控溫方式，在低溫段(室溫～600℃)升溫過程中，同樣以溫度點380℃升溫段為例，使用九支軟體熱電偶分布在石墨料盒4內(nèi)產(chǎn)品區(qū)5不同位置的九個點，檢測產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)九個點的溫度，九個點的溫度極差為18℃，且產(chǎn)品區(qū)5的溫度與工藝設(shè)定溫度，即第一熱電偶1相差20℃，這種內(nèi)外溫度差異和內(nèi)部各個點溫度差異在保溫30分鐘以后就縮小到產(chǎn)品區(qū)5溫度與工藝設(shè)定溫度，即第一熱電偶1相差10℃，且產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)各個點溫度極差13℃。同時在高溫段，采用高溫測溫陶瓷環(huán)測量石墨料盒內(nèi)產(chǎn)品區(qū)5的溫度與工藝設(shè)定溫度，即第一熱電偶5的溫度相差5℃，且產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)各個點同樣也采用高溫測溫陶瓷環(huán)測量爐內(nèi)三十二個點溫度相差9℃。因此本實用新型的溫控設(shè)置無論是低溫段產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)各個點的溫度均勻性，還是高溫均勻性，以及產(chǎn)品區(qū)5內(nèi)溫度與工藝設(shè)定溫度差值，相對于傳統(tǒng)熱電偶安裝和控溫方式都有非常大的性能改善，該種熱電偶安裝和控溫方式經(jīng)實際燒結(jié)硬質(zhì)合金產(chǎn)品，測試鈷磁(受爐子低溫均勻性影響)和磁力(受爐子高溫均勻性影響)均勻性極差由原來0.3％/1.0KA/M，變?yōu)?.05％/0.64KA/M，大大改善了產(chǎn)品鈷磁和磁力均勻性，該項技術(shù)突破了國際國內(nèi)市場上現(xiàn)有硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐溫度均勻性指標，提升了硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐整體技術(shù)實力，在溫度均勻性指標上超過同類進口設(shè)備技術(shù)水平。

此外，本發(fā)明人將該串級控溫裝置在公司生產(chǎn)的兩臺壓力燒結(jié)爐上使用近半年驗證，無論是低溫均勻性還是高溫均勻性指標，以及生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量相對于同類進口壓力爐均有大幅提高，充分證實本實用新型的實用性。

整體而言，本發(fā)明專利主要針對硬質(zhì)合金壓力燒結(jié)爐溫度均勻性指標提升，增加了一種內(nèi)外級聯(lián)熱電偶安裝和控溫方式，該裝置和控溫方式能大大提高爐內(nèi)產(chǎn)品區(qū)5低溫及高溫均勻性指標，改善產(chǎn)品鈷磁和磁力均勻性，可有效縮短產(chǎn)品脫蠟及燒結(jié)保溫時間，提高燒結(jié)生產(chǎn)效率的同時提高了硬質(zhì)合金產(chǎn)品燒結(jié)性能指標，為國內(nèi)硬質(zhì)合金壓力爐溫度均勻性指標超過國外同類進口壓力爐溫度均勻性指標奠定了基礎(chǔ)。

本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里所述的實施例是為了幫助讀者理解本實用新型的原理，應(yīng)被理解為本實用新型的保護范圍并不局限于這樣的特別陳述和實施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本實用新型公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本實用新型實質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本實用新型的保護范圍內(nèi)。