CN101881555B - 一种带电磁场的高温气氛炉 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带电磁场的高温气氛炉。其技术方案是：该高温气氛炉包括第一电源1、线圈2、炉壳3、隔热炉衬6、加热元件7、炉膛8和真空泵9。炉壳3为夹层壳体，夹层壳体内设置有冷却水管5，炉壳3的外壁绕有线圈2，线圈2与第一电源1电连接；炉壳3的内壁和隔热炉衬6外壁间设有空气隔热层4，在隔热炉衬6内壁和炉膛8的外壁间均匀地设置有4～8个加热元件7，加热元件7与第二电源11连接。炉膛8上端设置有带水冷的炉盖10，真空泵9经管道通过带水冷的炉盖10与炉膛8相通；本发明具有可调电磁场、可控制气氛、温度为1800℃、可满足冶炼和材料工业对电磁场、温度场及不同气氛要求的特点。
Description
技术领域
本发明属于高温气氛炉技术领域。特别涉及一种带电磁场的高温气氛炉。
背景技术
目前使用的高温气氛炉主要用于冶炼及材料烧结，以确定气氛和温度等工艺参数对冶炼及材料性能的影响。一般都是电阻作为加热源，其加热效率较低。
关于热效率较低这一问题，已引起科技人员的关注：“新型感应炉”(ZL95231985.3)专利技术提供了一种利用电磁场感应加热的高温炉，其热效率可达到80％。但感应炉的加热温度范围一般为1250-1650℃，且必须有感应介质，如导电金属或非金属存在，具有较大的局限性；“粉体材料微波烧结炉”(ZL200520051470.7)专利技术提供一种利用微波能与材料耦合，由烧结材料本身作为加热元件，加热材料至烧结温度的高温炉，微波烧结的最高烧结温度可达到2000℃，但这种炉子需通过谐振腔产生电磁波，频率和强度无法改变，且由于电磁屏蔽效应不能应用于金属；另有人研究在电加热过程中通过线圈产生磁场的加热炉(李享成龚荣洲，铁镍纤维的磁场诱导制备及电磁性能研究，功能材料.2006，37(1).-27-28，32)，用于材料的气相沉积，此种加热炉以电阻丝的加热元件，只能产生500-600℃的温度，且不能控制气氛。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种可调电磁场、可控制气氛、温度为1800℃、可满足冶炼和材料工业对电磁场、温度场及不同气氛要求的带电磁场的高温气氛炉。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该高温气氛炉包括第一电源、线圈、炉壳、隔热炉衬、加热元件、炉膛和真空泵。炉壳为夹层壳体，夹层壳体内设置有冷却水管；炉壳的外壁绕有线圈，线圈与第一电源电连接；炉壳的内壁和隔热炉衬外壁间设有空气隔热层，在隔热炉衬内壁和炉膛的外壁间均匀地设置有4～8个加热元件，加热元件与第二电源连接；炉膛上端设置有带水冷的炉盖，真空泵经管道通过带水冷的炉盖与炉膛相通。
在上述技术方案中：第一电源由信号发生器和功率放大器连接而成，功率放大器分别与信号发生器和线圈连接；信号发生器频率为1～100kHz，功率放大器的电流强度为0.5～10A，线圈为500～2000匝的铜线圈；加热元件为硅钼棒、硅碳管、金属电阻丝、贵金属加热体、铬酸棒中的一种；炉膛为空心圆柱体，材质为刚玉质；隔热炉衬为轻质氧化铝砖、高铝耐火纤维砖，高铝质隔热耐火砖中一种；设置有冷却水管是指冷却水管在炉壳的夹层壳体呈M形垂直设置或呈螺纹状设置，冷却水管的两端分别与循环水源相通。
由于采用上述技术方案，本发明在高温气氛炉炉壳外缠绕线圈提供电磁场，可使炉膛内同时具有高温场和电磁场，用于冶炼和材料工业。其工作过程是：通过加热元件给炉膛预热，将已预热的样品放入炉膛中，开启真空泵先抽真空，然后通入所需气体确保反应气氛。再通过加热元件将炉膛加热到1800℃，隔热炉衬起到隔热保温作用，确保炉膛中温度稳定上升。同时打开进水阀，向水管进水口通入冷水，由水管出水口放出热水，形成循环水系统，循环冷却，以免温度过高导致炉壳外层的线圈电阻过大，影响所提供的电磁场。最后接通第一电源调节到电压和频率，提供所需的磁场。
本发明的积极效果是：采用的第一电源由信号发生器和功率放大器组成，为频率和强度均可调的交流电源，既能在1～100kHz范围内调整频率，又能在0.5～10A的范围内调整电流强度；炉膛工作温度为1800℃，可满足冶炼和材料工业的要求，使炉膛内同时存在高温场和电磁场；电磁场、高温场与气氛并存。
因此，本发明具有可调电磁场、可控制气氛、温度为1800℃、可满足冶炼和材料工业对电磁场、温度场及不同气氛要求的特点。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意的剖视图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方案
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制：
本具体实施方式所述的第一电源1由信号发生器和功率放大器连接而成， 功率放大器分别与信号发生器和线圈2连接；所述的炉膛8为空心圆柱体，材质为刚玉质。以下实施例中不再赘述。
实施例1
一种带电磁场的高温气氛炉。该高温气氛炉包括第一电源1、线圈2、炉壳3、隔热炉衬6、加热元件7、炉膛8和真空泵9。
该高温气氛炉如图1和图2所示，炉壳3为夹层壳体，夹层壳体内设置有冷却水管5，炉壳3的外壁绕有线圈2，线圈2与第一电源1电连接；炉壳3的内壁和隔热炉衬6外壁间设有空气隔热层4，在隔热炉衬6内壁和炉膛8的外壁间均匀地设置有加热元件7，加热元件7与第二电源11连接；炉膛8上端设置有带水冷的炉盖10，真空泵9经管道通过带水冷的炉盖10与炉膛8相通。
本实施例中：第一电源的信号发生器频率为1～50kHz，功率放大器的电流强度为0.5～5A，线圈2为500～1000匝的铜线圈；加热元件7为6个硅钼棒；冷却水管5在炉壳3的夹层壳体呈M形垂直设置，冷却水管5的两端分别与循环水源相通；隔热炉衬6为高铝耐火纤维砖。
实施例2
一种带电磁场的高温气氛炉。其中：第一电源的信号发生器频率为50～100kHz，功率放大器的电流强度为5～10A，线圈2为1000～2000匝的铜线圈；加热元件7为4～5个硅碳管或4～5个金属电阻丝；冷却水管5在炉壳3的夹层壳体呈螺纹状设置，冷却水管5的两端分别与循环水源相通；隔热炉衬6为高铝质隔热耐火砖。
其余同实施例1。
实施例3
一种带电磁场的高温气氛炉。其中：第一电源的信号发生器频率为40～80kHz，功率放大器的电流强度为2～8A，线圈2为800～1500匝的铜线圈；加热元件7为7～8个贵金属加热体或7～8个铬酸镧棒；冷却水管5在炉壳3的夹层壳体呈M形垂直设置，冷却水管5的两端分别与循环水源相通；隔热炉衬6为轻质氧化铝砖。
其余同实施例1。
本具体实施方式在高温气氛炉炉壳3外缠绕线圈2提供电磁场，可使炉膛8内同时具有高温场和电磁场，用于冶炼和材料工业。其工作过程是：
通过加热元件7给炉膛8预热，将已预热的样品放入炉膛8中，开启真空泵9先抽真空，然后通入所需气体确保反应气氛。再通过加热元件7加热炉膛3到1800℃，隔热炉衬6起到隔热保温作用，确保炉膛8中温度稳定上升。同时打开进水阀，向水管5进水口通入冷水，由水管5出水口放出热水，形成循环水系统，循环冷却，以免温度过高导致炉壳3外层的线圈2电阻过大，影响所提供的电磁场。最后接通第一电源1调节到电压和频率，提供所需的磁场。
本具体实施方式的积极效果是：采用的第一电源1由信号发生器和功率放大器组成，为频率和强度均可调的交流电源，既能够在1～100kHz范围内调整频率，又能在0.5～10A的范围内调整电流强度；炉膛8工作温度为1800℃，可满足冶炼和材料工业的要求，使炉膛内同时存在高温场和电磁场；电磁场、高温场与气氛并存。
因此，本具体实施方式具有可调电磁场、可控制气氛、温度为1800℃、可满足冶炼和材料工业对电磁场、温度场及不同气氛要求的特点。
Claims (6)
1.一种带电磁场的高温气氛炉，其特征在于该高温气氛炉包括第一电源(1)、线圈(2)、炉壳(3)、隔热炉衬(6)、加热元件(7)、炉膛(8)和真空泵(9)；炉壳(3)为夹层壳体，夹层壳体内设置有冷却水管(5)，炉壳(3)的外壁绕有线圈(2)，线圈(2)与第一电源(1)电连接；炉壳(3)的内壁和隔热炉衬(6)外壁间设有空气隔热层(4)，在隔热炉衬(6)内壁和炉膛(8)的外壁间均匀地设置有4～8个加热元件(7)，加热元件(7)与第二电源(11)连接；炉膛(8)上端设置有带水冷的炉盖(10)，真空泵(9)经管道通过带水冷的炉盖(10)与炉膛(8)相通。
2.按照权利要求1所述的带电磁场的高温气氛炉，其特征在于所述的第一电源(1)由信号发生器和功率放大器连接而成，功率放大器分别与信号发生器和线圈(2)连接；信号发生器频率为1～100kHz，功率放大器的电流强度为0.5～10A，线圈(2)为500～2000匝的铜线圈。
3.按照权利要求1所述的带电磁场的高温气氛炉，其特征在于所述的加热元件(7)为硅钼棒、硅碳管、金属电阻丝、贵金属加热体、铬酸镧棒中的一种。
4.按照权利要求1所述的带电磁场的高温气氛炉，其特征在于所述的炉膛(8)为空心圆柱体，材质为刚玉质。
5.按照权利要求1所述的带电磁场的高温气氛炉，其特征在于所述的设置有冷却水管(5)是指冷却水管(5)在炉壳(3)的夹层壳体呈M形垂直设置或呈螺纹状设置，冷却水管(5)的两端分别与循环水源相通。
6.按照权利要求1所述的带电磁场的高温气氛炉，其特征在于所述的隔热炉衬(6)为轻质氧化铝砖、高铝耐火纤维砖，高铝质隔热耐火砖中一种。
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