高效低溫氮化爐的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種高效低溫氮化爐，主要應用于制備氮化硼陶瓷纖維，屬于陶瓷后處理領域。
【背景技術】
[0002]由于國外對氮化硼陶瓷纖維制備技術的封鎖嚴重，關于氮化硼纖維低溫氮化爐的技術鮮有報道。目前，國內各研宄機構和高校院所用于氮化硼陶瓷纖維制備的氮化爐主要有兩類:一是臥式管爐，一般爐管直徑在50-125mm左右；二是小空間立式氮化爐。這兩類氮化爐能滿足實驗室探索性質制備工藝的需求，然而隨著國內航空航天等科技及工業(yè)發(fā)展，對氮化硼特種陶瓷纖維需求日益增長，現(xiàn)有氮化爐不能滿足器件化應用研宄對氮化硼纖維用量的需求，不能滿足氮化硼纖維批量化生產以及提高纖維整體性能的要求。
[0003]現(xiàn)有技術存在如下問題:
[0004]1、爐管容量小，裝爐量小，產率低，不能滿足器件化應用研宄對氮化硼纖維用量的需求?，F(xiàn)有爐管為石英管，為提高裝爐量，將石英管內徑擴大后，高溫下局部強度降低導致石英管破裂，設備使用不安全。
[0005]2、如單純解決問題I中爐管強度問題，采用不銹鋼管擴大內徑后，強度能夠滿足要求，但內壁光滑度和清潔度低，不能滿足氮化環(huán)境要求，產品質量降低且不穩(wěn)定。
[0006]3、爐管空間擴大后，爐管中反應氣體如仍采取自由擴散，反應氣體濃度不均勻，爐內原絲各處氣體濃度不均勻，不能滿足氮化反應要求。
[0007]4、爐管空間擴大后，爐管空間溫度差增大，影響產品質量。
[0008]5、爐管空間擴大后，爐子兩端反應氣體進出口需要更加嚴密的密封技術，確保反應氣體(如氨氣)零泄漏，不危害環(huán)境。
[0009]6、氮化硼纖維整體性能低。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型的目的是提供一種高效低溫氮化爐，結構簡單，擴大了爐管容量，提高了裝爐量，提高了生產效率，提高了爐管強度，增強了設備安全性和操作安全性，爐管清潔度高。
[0011]本實用新型所述的高效低溫氮化爐，包括爐體，爐體內設置爐管，爐管上部和/或下部設置加熱管，爐管包括耐熱不銹鋼管和石英管，耐熱不銹鋼管內套裝石英管，爐管貫穿爐體設置，爐管兩端分別連接介質導入裝置和介質回收裝置，介質導入裝置設有介質導入管，介質導入管一端連通爐管，另一端通過介質緩沖罐連通介質壓力罐；介質導出裝置設有介質導出管，介質導出管一端連通爐管，另一端連通真空泵輸入端。
[0012]通過耐熱不銹鋼管內套裝石英管組合而成爐管，增強了爐管強度，能夠將爐管直徑增大，能夠至少比現(xiàn)有爐管直徑增大2-3倍以上；避免石英管單獨做爐管高溫下因局部強度降低導致破裂的危險，增強了設備安全性和操作安全性；石英管內壁光滑清潔，清潔度尚ο
[0013]本實用新型使用時，將纏繞于石墨氮化架上的氧化硼纖維原絲放置到石墨托板上，將石墨托板放置到爐管內，爐管采用石英管和套裝在石英管上的耐熱不銹鋼管組合而成，兩種材質均可以承受氮化反應最高溫度1100攝氏度，且滿足數(shù)小時高溫保溫不變形；石英管內壁非常光滑清潔，易于清理，滿足氮化環(huán)境清潔度高的要求，石英管外套裝耐熱不銹鋼管組合而成爐管后，爐管強度好，解決了石英管單獨做爐管高溫條件下局部強度變低易破裂造成危險的問題，提高了設備安全性；啟動加熱管，反應介質從介質壓力罐通過介質緩沖罐以及介質導入管進入爐管，真空泵通過介質導出管回收反應介質，爐管內介質濃度均勻，氧化硼纖維原絲與反應介質發(fā)生化學反應得到氮化硼纖維。
[0014]所述的介質導入管及介質導出管與爐管連接端設有空心不銹鋼帽，空心不銹鋼帽上設有分別與其內腔相通的冷卻介質導入管和冷卻介質導出管，空心不銹鋼帽上設有第一法蘭盤，爐管端部設有第二法蘭盤，第一法蘭盤與第二法蘭盤之間緊固連接，可以通過螺栓連接，也可以通過固定連接、卡槽連接或者焊接等；第一法蘭盤與第二法蘭盤之間設置硅橡膠密封圈。
[0015]爐管采用耐熱不銹鋼管內套裝石英管組合而成，耐熱不銹鋼管端部設置第二法蘭盤，耐熱不銹鋼管端部第二法蘭盤與空心不銹鋼帽上的第一法蘭盤緊固連接；采用空心不銹鋼帽，并通過冷卻介質導入管導入冷卻介質，通過冷卻介質導出管將升溫后的冷卻介質導出，使空心不銹鋼帽保持適當溫度，避免硅橡膠密封圈密封高溫變形；確保很好的密封效果，確保反應介質零泄漏，提高了操作和生產安全性，環(huán)保效果好。
[0016]所述的爐管兩側可以設置測溫熱電偶，均勻設置測溫熱電偶效果更好，測溫熱電偶通過線路連接溫度控制器，溫度控制器采用PID溫度控制器，可以精確控制溫度，加熱效果更好。
[0017]所述的加熱管可以橫向布置于爐管上部和/或下部，橫向均勻布置效果更好。
[0018]所述的加熱管也可以均勻布置于爐管上部和/或下部，加熱管可以為硅碳棒加熱管。
[0019]爐管內根據需要布置加熱管，使爐管內加熱溫度滿足要求，提高產品性能，質量更加穩(wěn)定。
[0020]本實用新型突破現(xiàn)有技術單純采用石英管為爐管的技術限制，采用耐熱不銹鋼管內套裝石英管組合而成爐管，既滿足氮化環(huán)境對清潔度的高要求，同時提高了爐管強度，解決石英管單獨做爐管因局部強度變低易破裂的問題，提高了安全性；耐熱不銹鋼管壁厚5mm效果最好；石英管外表面包裹石英纖維氈，可起到緩沖作用，有效減緩石英管破裂危險，增強爐管安全性。
[0021]按照常規(guī)，為增強使用方便性，可在爐體上設置爐門，便于取放；為增強本實用新型整體強度，也可在爐體外部設置爐體支架；為增強保溫效果，可在爐體內壁設置耐熱保溫層O
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是:
[0023](I)本實用新型結構簡單，通過設置耐熱不銹鋼管內套裝石英管組合而成爐管，增強了爐管強度，石英管和耐熱不銹鋼管直徑能夠至少比現(xiàn)有爐管直徑增加2-3倍以上，有效提高了爐管容量，提高了裝爐量，提高了生產效率，同時解決了石英管單獨做爐管高溫下局部強度變低易導致破裂的問題，提高了設備整體強度和安全性；
[0024](2)石英管內壁光滑清潔易于清理，爐管清潔度高，滿足氮化環(huán)境對清潔度的高要求；
[0025](3)介質導入裝置和介質導出裝置確保爐管內介質濃度均勻，氮化反應效果好，產品性能得到提尚;
[0026](4)采用空心不銹鋼帽連接并加裝硅橡膠密封圈確保密封效果，避免反應介質泄漏，環(huán)保效果好，提高了安全性，避免危害環(huán)境；
[0027](5)加熱管可均勻布置或根據需要布置，加熱溫度更符合要求，并通過PID溫度控制器精確控制溫度，提尚廣品性能，廣品質量更加穩(wěn)定。
【附