CN102620556A - 丝网烧结炉和用该炉进行丝网烧结的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于丝网烧结技术领域，特别公开了一种丝网烧结炉和用该炉进行丝网烧结的方法。其技术方案为：包括由炉壁和炉腔组成的炉体，在所述炉体上方设置有液压机构，在所述炉壁上开有第一通孔，在所述烧结腔上方与所述第一通孔对应位置开有第二通孔，所述液压机构的液压顶杆穿过所述的第一通孔和第二通孔，所述液压顶杆包括位于顶端的耐热顶杆和位于所述耐热顶杆后方的金属支撑杆。在进行烧结的同时，增加烧结组网中各网片之间的压力，使得一次烧结成型，与现有工艺中采用烧结、冷轧、再烧结或多次循环相比，降低了能耗，从而降低了生产成本；不但节约了隔离层，减少了清洗工序，提高了工作效率；而且减少了对不锈钢材质造成破坏问题的发生，使得烧结网的过滤精度更加均匀。
Description
技术领域
本发明属于丝网烧结技术领域，特别涉及一种丝网烧结炉和用该炉进行丝网烧结的方法。
背景技术
烧结网是采用多层金属丝编制网经过特殊叠层压制，经真空炉烧结而成的具有较高强度及整体钢性的一种新型过滤材料，克服了金属丝网强度低、钢性差、网孔易变形不稳定的不足。在石油、化工、能源、航空、航天、安全、环保、医药、电力等领域被广泛应用。
丝网烧结采用的主要设备是丝网烧结炉，目前使用的丝网烧结炉首先抽真空，然后采用高温烧结，由于各网片接触点少，在第一次高温烧结时，各网片之间只有少部分接触点可以烧结在一起，其余大部分不能接触，烧结网的强度特别低，需要降温后将需要烧结的烧结组网轧制，使原来没有接触的接触点进一步接触，然后再次烧结，有时为了提高烧结网的强度，进行3—4次上述循环。
使用目前的烧结炉进行金属网片的烧结，存在以下缺陷：其一，采用烧结、冷轧、再烧结或多次循环，增加了能耗，降低了工作效率，从而提高了生产成本；其二，在烧结前，将各烧结组网之间放置隔离层，在每次烧制完成后，需要清理隔离层，在下一次烧结前再重新铺上新的隔离层，不但浪费隔离层，而且还增加了清洗工序，降低了工作效率；其三，在多次烧结和冷轧过程中，容易对不锈钢材质造成破坏，使得烧结网的过滤精度不均匀。
发明内容
本发明解决的第一个技术问题就是提供一种工作效率高、烧结网成品强度高、过滤精度均匀、生产成本低、节能环保的丝网烧结炉。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
丝网烧结炉，包括由炉壁和炉腔组成的炉体，在所述的炉腔内设置有保温材料制成的烧结腔，在所述的炉壁上设置有与抽真空设备连接的抽真空口，在所述的炉壁上还设置有与所述烧结腔连通的冷却气体入口、冷却气体出口和氢气进口，在所述烧结腔内设置有加热装置，其特征在于：在所述炉体上方设置有液压机构，在所述炉壁上开有第一通孔，在所述烧结腔上方与所述第一通孔对应位置开有第二通孔，所述液压机构的液压顶杆穿过所述的第一通孔和第二通孔，
所述液压顶杆包括位于顶端的耐热顶杆和位于所述耐热顶杆后方的金属支撑杆，所述耐热顶杆由耐高温且热传导系数低的材料制成，在所述的金属支撑杆内部设置有与金属支撑杆外部连通的冷却通道；在所述第一通孔与所述金属支撑杆之间设置有密封垫；所述第二通孔的直径大于耐热顶杆的直径。
其附加技术特征为：
所述耐热顶杆的截面面积与所述第二通孔的截面面积之比为0.95—0.97；
所述耐热顶杆为圆台状，所述耐热顶杆顶端的截面面积与第二通孔的截面面积之比为0.85—0.87，所述耐热顶杆基部的截面面积与第二通孔的截面面积之比为0.97—0.98。
本发明解决的第二个技术问题就是提供一种使用上述丝网烧结炉进行丝网烧结的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
该方法包括下列步骤：
第一步，备料
将需要烧结的多层网片按工艺要求顺序整齐叠放在一起，并将四角点焊固定在一起，制成烧结组网；
第二步，排网
将多个烧结组网逐层叠放在物料托板上，在各烧结组网之间带有隔离层，在烧结组网上端放置物料压板，并将叠放好的物料托板、烧结组网和物料压板装入烧结炉中；
第三步，抽真空
将烧结炉中抽真空，使得烧结炉内的压强小于等于1.3×10-3Pa；
第四步，加热升温
通过加热装置加热，当烧结腔内的温度升至295—305℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在39—41 Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1200℃—1300℃；
第五步，开启液压机构加压
向金属支撑杆的冷却通道注入循环冷却液体，同时启动液压机构，使得耐热顶杆下端顶压在物料压板上，烧结组网处的压强大小为0.5—1.5千克/平方厘米；
第六步，保温
保持压力和温度4—10小时；
第七步，自然降温并撤去压力
关掉加热装置，同时撤去压力，慢慢降温至1080℃——1120℃；
第八步，保温
在温度为1080℃——1120℃状态下，持续保温1—2小时；
第九步，迅速降温
关闭氢气进口阀门，通过冷却气体入口通入1.9-2.1个大气压的冷却气体，并通过冷却气体出口排出，使得温度在15分钟之内迅速降至280℃—310℃；
第十步，自然降温
停止输入冷却气体，依靠循环冷却水使其慢慢降温至35℃——45℃；
第十一步，出炉
将物料托板、烧结组网和物料压板移出烧结炉，经过负压吸尘、轧制、校平、清洗、烘干、检验、包装，制成烧结网成品。
其附加技术特征为：
在所述第三步抽真空阶段，烧结炉内的压强小于等于6×10-4Pa；
在所述第四步加热升温阶段，当烧结腔内的温度升至298—302℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在39.5—40.5Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1240℃—1260℃；
在所述第五步加压阶段，烧结组网处的压强大小为0.85—0.95千克/平方厘米；
在所述第六步保温阶段，保持压力和温度7—8小时；
在所述第七步自然降温并撤去压力阶段，慢慢降温至1090℃——1100℃；
在所述第八步保温阶段，持续保温1.4—1.6小时；
在所述第九步，迅速降温阶段，通入的冷却气体的压强为2个标准大气压，在12分钟内温度迅速降至300℃；
在所述第十步自然降温阶段，使其慢慢降温至40℃——42℃；
所述的冷却气体为纯度大于99.999%高纯氩气；
在所述第四步加热升温阶段，按照9—11℃/分钟的升温速度均匀升温。
本发明所提供的丝网烧结炉同现有技术相比具有以下优点：其一，由于包括由炉壁和炉腔组成的炉体，在所述的炉腔内设置有保温材料制成的烧结腔，在所述的炉壁上设置有与抽真空设备连接的抽真空口，在所述的炉壁上还设置有与所述烧结腔连通的冷却气体入口、冷却气体出口和氢气进口，在所述烧结腔内设置有加热装置，在所述炉体上方设置有液压机构，在所述炉壁上开有第一通孔，在所述烧结腔上方与所述第一通孔对应位置开有第二通孔，所述液压机构的液压顶杆穿过所述的第一通孔和第二通孔，所述液压顶杆包括位于顶端的耐热顶杆和位于所述耐热顶杆后方的金属支撑杆，所述耐热顶杆由耐高温且热传导系数低的材料制成，在所述的金属支撑杆内部设置有与金属支撑杆外部连通的冷却通道；在所述第一通孔与所述金属支撑杆之间设置有密封垫；所述第二通孔的直径大于耐热顶杆的直径，在对烧结组网高温烧结的同时，采用液压机构向下顶压位于烧结组网上端的物料压板，使得烧结组网各网片之间接触点更多，烧结成的烧结网成品强度大；其二，耐热顶杆采用耐高温且热传导系数低的材料制成，不但能够耐高温，还不至于将烧结腔内的热量传递给金属支撑杆，而且在金属支撑杆内设置有与金属支撑杆外部连通的冷却通道，可以有效降低金属支撑杆的温度，使得第一通孔与金属支撑杆之间设置的密封垫周围的温度较低，延长了密封垫的使用寿命，提高了密封垫的密封效果；其三，由于密封垫的密封作用，保证了烧结时炉体内的真空度，而且还保证了在冷却过程中充进的惰性气体不容易跑出；其四，由于所述耐热顶杆的截面面积与所述第二通孔的截面面积之比为0.95—0.97或者所述耐热顶杆为圆台状，所述耐热顶杆顶端的截面面积与第二通孔的截面面积之比为0.85—0.87，所述耐热顶杆基部的截面面积与第二通孔的截面面积之比为0.97—0.98，这样既能保证抽真空时将烧结腔内的空气压强与炉腔内压强大小相同，而且保证烧结腔的热量尽可能的少的散失到炉腔内，保证了炉腔内的温度远低于烧结腔的温度，从而保证了密封垫处的温度不会太高，增加了气密性。
本发明提供的和用该炉进行丝网烧结的方法，同现有方法相比具有以下优点：其一，在进行烧结的同时，增加烧结组网中各网片之间的压力，使得一次烧结成型，与现有工艺中采用烧结、冷轧、再烧结或多次循环相比，降低了能耗，提高了工作效率，从而降低了生产成本；其二，在烧结前，在各烧结组网之间只需放置一次隔离层，减少了目前烧结方法在每次烧制完成后，需要清理隔离层，在下一次烧结前再重新铺上新的隔离层的工序，不但节约了隔离层，而且还减少了清洗工序，提高了工作效率；其三，由于一次烧结完成，避免了现有方法中多次烧结和冷轧，对不锈钢材质造成破坏问题的发生，使得烧结网的过滤精度更加均匀；其五，由于所述的冷却气体为惰性气体，增加了烧结网的强度和韧性，延长了烧结网的耐腐蚀性能；其六，由于第九步中，温度在15分钟内从1080℃——1120℃迅速降至280℃—310℃，迅速度过不锈钢的敏化区域，使得不锈钢网片强度和韧性不受影响；其六，在第四步中，加热到300℃后通入氢气，提高了不锈钢网的色泽和光亮度，还防止了不锈钢丝的蒸散，提高了成品的强度。
附图说明
图1为本发明所提供的丝网烧结炉的结构示意图；
图2为图1中A处剖面放大图；
图3为图1的横向截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明所提供的丝网烧结炉和用该炉进行丝网烧结的方法做进一步的详细说明。
如图1、图2和图3所示，为本发明所提供的丝网烧结炉的结构示意图，本发明提供的丝网烧结炉，包括由炉壁1和炉腔2组成的炉体3，在炉腔2内设置有保温材料15制成的烧结腔4，在炉壁1上设置有与抽真空设备26连接的抽真空口12，在炉壁1上还设置有与烧结腔4连通的冷却气体入口6、冷却气体出口7和氢气进口18，在烧结腔4内设置有加热装置8，在炉体3的上方设置有液压机构9，在炉壁1上开有第一通孔10，在烧结腔4的上方与第一通孔10对应位置开有第二通孔11，液压机构9的液压顶杆5穿过第一通孔10和第二通孔11，液压顶杆5包括位于顶端的耐热顶杆51和耐热顶杆51后方的金属支撑杆52，耐热顶杆51由耐高温且热传导系数低的材料制成，在金属支撑杆52内部设置有与金属支撑杆52外部连通的冷却通道53；在第一通孔10与金属支撑杆52之间设置有密封垫13；在金属支撑杆52上端带有压力传感器53，第二通孔11的直径大于耐热顶杆51的直径，在对烧结组网高温烧结的同时，采用液压机构9向下顶压位于烧结组网上端的物料压板，使得烧结组网各网片之间接触点更多，烧结成的烧结网成品强度大。
耐热顶杆51采用耐高温且热传导系数低的材料制成，不但能够耐高温，还不至于将烧结腔内的热量传递给金属支撑杆52，而且在金属支撑杆52内设置有与金属支撑杆52的外部连通的冷却通道53，可以有效降低金属支撑杆52的温度，使得第一通孔10与金属支撑杆52之间设置的密封垫13周围的温度较低，延长了密封垫13的使用寿命，提高了密封垫13的密封效果。
由于密封垫13的密封作用，保证了烧结时炉体3内的真空度，而且还保证了在冷却过程中充进的惰性气体不容易跑出。
耐热顶杆51的截面面积与第二通孔11的截面面积之比为0.95—0.97；或者将耐热顶杆51设计为圆台状，耐热顶杆51顶端的截面面积与第二通孔11的截面面积之比为0.85—0.87，耐热顶杆51基部的截面面积与第二通孔11的截面面积之比为0.97—0.98，这样既能保证抽真空时将烧结腔内的空气压强与炉腔内压强大小相同，而且保证烧结腔的热量尽可能的少的散失到炉腔内，保证了炉腔内的温度远低于烧结腔的温度，从而保证了密封垫处的温度不会太高，增加了气密性。
实施例1
第一步，备料
将需要烧结的多层网片按工艺要求顺序整齐叠放在一起，并将四角点焊固定在一起，制成烧结组网；
第二步，排网
将多个烧结组网逐层叠放在物料托板上，在各烧结组网之间带有隔离层，在烧结组网上端放置物料压板，并将叠放好的物料托板、烧结组网和物料压板装入烧结炉中；
第三步，抽真空
将烧结炉中抽真空，使得烧结炉内的压强为1.3×10-3Pa；
第四步，加热升温
通过加热装置加热，当烧结腔内的温度升至295℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在39 Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1300℃；
第五步，开启液压机构加压
向金属支撑杆的冷却通道注入循环冷却液体，同时启动液压机构，使得耐热顶杆下端顶压在物料压板上，烧结组网处的压强大小为0.5千克/平方厘米；
第六步，保温
保持压力和温度10小时；
第七步，自然降温并撤去压力
关掉加热装置，同时撤去压力，慢慢降温至1080℃；
第八步，保温
在温度为1080℃状态下，持续保温2小时；
第九步，迅速降温
关闭氢气进口阀门，通过冷却气体入口通入1.9个大气压的冷却气体，并通过冷却气体出口排出，使得温度在15分钟迅速降至280℃；
第十步，自然降温
停止输入冷却气体，依靠循环冷却水使其慢慢降温至35℃；
第十一步，出炉
将物料托板、烧结组网和物料压板移出烧结炉，经过负压吸尘、轧制、校平、清洗、烘干、检验、包装，制成烧结网成品。
实施例2
在所述第三步抽真空阶段，烧结炉内的压强6×10-4Pa；
在所述第四步加热升温阶段，当烧结腔内的温度升至305℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在41Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1200℃；
在所述第五步加压阶段，烧结组网处的压强大小为1.5千克/平方厘米；
在所述第六步保温阶段，保持压力和温度4小时；
在所述第七步自然降温并撤去压力阶段，慢慢降温至1120℃；
在所述第八步保温阶段，持续保温1小时；
在所述第九步，迅速降温阶段，通入的冷却气体的压强为2个标准大气压，在12分钟内温度迅速降至310℃；
在所述第十步自然降温阶段，使其慢慢降温至45℃；
其余步骤与实施例1相同。
实施例3
在所述第三步抽真空阶段，烧结炉内的压强6×10-4Pa；
在所述第四步加热升温阶段，当烧结腔内的温度升至298℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在39.5Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1260℃；
在所述第五步加压阶段，烧结组网处的压强大小为0.85千克/平方厘米；
在所述第六步保温阶段，保持压力和温度7小时；
在所述第七步自然降温并撤去压力阶段，慢慢降温至1090℃；
在所述第八步保温阶段，持续保温1.4小时；
在所述第九步，迅速降温阶段，通入的冷却气体的压强为1.9个标准大气压，在9分钟内温度迅速降至300℃；
在所述第十步自然降温阶段，使其慢慢降温至40℃；
其余步骤与实施例1相同。
实施例4
在所述第三步抽真空阶段，烧结炉内的压强6×10-4Pa；
在所述第四步加热升温阶段，当烧结腔内的温度升至302℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在40.5Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1240℃；
在所述第五步加压阶段，烧结组网处的压强大小为0.95千克/平方厘米；
在所述第六步保温阶段，保持压力和温度8小时；
在所述第七步自然降温并撤去压力阶段，慢慢降温至1100℃；
在所述第八步保温阶段，持续保温1.6小时；
在所述第九步，迅速降温阶段，通入的冷却气体的压强为2.1个标准大气压，在11分钟内温度迅速降至300℃；
在所述第十步自然降温阶段，使其慢慢降温至42℃；
其余步骤与实施例1相同。
实施例5
在所述第三步抽真空阶段，烧结炉内的压强8×10-4Pa；
在所述第四步加热升温阶段，当烧结腔内的温度升至300℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在40Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1250℃；
在所述第五步加压阶段，烧结组网处的压强大小为0.9千克/平方厘米；
在所述第六步保温阶段，保持压力和温度7.5小时；
在所述第七步自然降温并撤去压力阶段，慢慢降温至1100℃；
在所述第八步保温阶段，持续保温1.5小时；
在所述第九步，迅速降温阶段，通入的冷却气体的压强为2个标准大气压，在10分钟内温度迅速降至300℃；
在所述第十步自然降温阶段，使其慢慢降温至41℃；
其余步骤与实施例1相同；
实施例6
在所述第四步，加热升温阶段，通入的氢气为纯度大于等于99.999%的高纯氢气；
在所述第九步，迅速降温阶段，通入的冷却气体为纯度大于等于99.999%的高纯氩气；
其余步骤与实施例1相同。
Claims (7)
1.丝网烧结炉，包括由炉壁和炉腔组成的炉体，在所述的炉腔内设置有保温材料制成的烧结腔，在所述的炉壁上设置有与抽真空设备连接的抽真空口，在所述的炉壁上还设置有与所述烧结腔连通的冷却气体入口、冷却气体出口和氢气进口，在所述烧结腔内设置有加热装置，其特征在于：在所述炉体上方设置有液压机构，在所述炉壁上开有第一通孔，在所述烧结腔上方与所述第一通孔对应位置开有第二通孔，所述液压机构的液压顶杆穿过所述的第一通孔和第二通孔，
所述液压顶杆包括位于顶端的耐热顶杆和位于所述耐热顶杆后方的金属支撑杆，所述耐热顶杆由耐高温且热传导系数低的材料制成，在所述的金属支撑杆内部设置有与金属支撑杆外部连通的冷却通道；在所述第一通孔与所述金属支撑杆之间设置有密封垫；所述第二通孔的直径大于耐热顶杆的直径。
2.根据权利要求1所述的丝网烧结炉，其特征在于：所述耐热顶杆的截面面积与所述第二通孔的截面面积之比为0.95—0.97。
3.根据权利要求1所述的丝网烧结炉，其特征在于：所述耐热顶杆为圆台状，所述耐热顶杆顶端的截面面积与第二通孔的截面面积之比为0.85—0.87，所述耐热顶杆基部的截面面积与第二通孔的截面面积之比为0.97—0.98。
4.使用上述丝网烧结炉进行丝网烧结的方法，其特征在于：该方法包括下列步骤：
第一步，备料
将需要烧结的多层网片按工艺要求顺序整齐叠放在一起，并将四角点焊固定在一起，制成烧结组网；
第二步，排网
将多个烧结组网逐层叠放在物料托板上，在各烧结组网之间带有隔离层，在烧结组网上端放置物料压板，并将叠放好的物料托板、烧结组网和物料压板装入烧结炉中；
第三步，抽真空
将烧结炉中抽真空，使得烧结炉内的压强小于等于1.3×10-3Pa；
第四步，加热升温
通过加热装置加热，当烧结腔内的温度升至295—305℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在39—41 Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1200℃—1300℃；
第五步，开启液压机构加压
向金属支撑杆的冷却通道注入循环冷却液体，同时启动液压机构，使得耐热顶杆下端顶压在物料压板上，烧结组网处的压强大小为0.5—1.5千克/平方厘米；
第六步，保温
保持压力和温度4—10小时；
第七步，自然降温并撤去压力
关掉加热装置，同时撤去压力，慢慢降温至1080℃——1120℃；
第八步，保温
在温度为1080℃——1120℃状态下，持续保温1—2小时；
第九步，迅速降温
关闭氢气进口阀门，通过冷却气体入口通入1.9-2.1个大气压的冷却气体，并通过冷却气体出口排出，使得温度在15分钟之内迅速降至280℃—310℃；
第十步，自然降温
停止输入冷却气体，依靠循环冷却水使其慢慢降温至35℃——45℃；
第十一步，出炉
将物料托板、烧结组网和物料压板移出烧结炉，经过负压吸尘、轧制、校平、清洗、烘干、检验、包装，制成烧结网成品。
5.根据权利要求4所述的丝网烧结方法，其特征在于：
在所述第三步抽真空阶段，烧结炉内的压强小于等于6×10-4Pa；
在所述第四步加热升温阶段，当烧结腔内的温度升至298—302℃时，在烧结腔内通入氢气，使烧结腔内的压强在39.5—40.5Pa，继续加热将烧结腔内的温度升至1240℃—1260℃
在所述第五步加压阶段，烧结组网处的压强大小为0.85—0.95千克/平方厘米；
在所述第六步保温阶段，保持压力和温度7—8小时；
在所述第七步自然降温并撤去压力阶段，慢慢降温至1090℃——1100℃；
在所述第八步保温阶段，持续保温1.4—1.6小时；
在所述第九步，迅速降温阶段，通入的冷却气体的压强为2个标准大气压，在12分钟内温度迅速降至300℃；
在所述第十步自然降温阶段，使其慢慢降温至40℃——42℃。
6.根据权利要求4所述的丝网烧结方法，其特征在于：所述的冷却气体为纯度大于99.999%高纯氩气。
7.根据权利要求4所述的丝网烧结方法，其特征在于：在所述第四步加热升温阶段，按照9—11℃/分钟的升温速度均匀升温。
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