CN102872650A

CN102872650A - 烧结粉末多孔材料滤芯制备方法及专用真空加热炉

Info

Publication number: CN102872650A
Application number: CN2012103536524A
Authority: CN
Inventors: 高麟; 汪涛; 蒋敏
Original assignee: Intermet Technology Chengdu Co Ltd
Current assignee: Intermet Technology Chengdu Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2012-09-21
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-09-21
Also published as: CN102872650B

Abstract

本发明公开了一种能够改善对炉腔中距离炉腔周边的电加热元件较远的坯料加热滞后问题的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法，以及能够有效改善对炉腔中距离炉腔周边的电加热元件较远的物料加热滞后问题的真空加热炉。该方法包括粉末原料的配制、成型以及将成型后的坯料置于真空加热炉中进行烧结的步骤，所述真空加热炉包括加热系统，该加热系统包括第一辐射加热单元，第一辐射加热单元由分布于炉腔周边的第一电加热元件构成，加热系统还包括第二辐射加热单元，第二辐射加热单元由设置于炉腔芯部的第二电加热元件构成；所述坯料置于第一辐射加热单元与第二辐射加热单元之间。该方法改善了所述的坯料加热滞后问题，并进一步的提高了坯料烧结后的一致性。

Description

烧结粉末多孔材料滤芯制备方法及专用真空加热炉

技术领域

本发明涉及粉末冶金工程中的真空烧结技术，尤其涉及烧结粉末多孔材料滤芯制备过程中的真空烧结技术及专用真空加热炉。

背景技术

现有的烧结粉末多孔材料滤芯的制备过程主要包括粉末原料的配制、成型以及将成型后的坯料置于真空加热炉中进行烧结等步骤。其中，真空加热炉包括加热系统，该加热系统中的辐射加热单元仅由分布于炉腔周边的电加热元件所构成。正常生产时，炉腔中放置有多根滤芯坯料，它们中有的离电加热元件较近，有的离电加热元件较远。真空加热炉运行过程中，这些分布于炉腔周边的电加热元件首先将其附近的坯料加热，然后这些先被加热的坯料再向离电加热元件较远的坯料辐射热量，从而使炉腔中的所有坯料逐渐被加热到设定温度。显然，上述这种加热方式存在部分坯料加热滞后的问题，因而难以使炉腔中的坯料温度迅速的到达一致。这种加热过程中炉腔内温度场不均匀的现象最终会影响材料烧结的一致性。

发明内容

本申请旨在解决的技术问题是提供一种能够改善对炉腔中距离炉腔周边的电加热元件较远的坯料加热滞后问题的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法。

本申请的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法，包括粉末原料的配制、成型以及将成型后的坯料置于真空加热炉中进行烧结的步骤，所述的真空加热炉包括加热系统，该加热系统包括第一辐射加热单元，所述第一辐射加热单元由分布于炉腔周边的第一电加热元件构成，加热系统还包括第二辐射加热单元，所述第二辐射加热单元由设置于炉腔芯部的第二电加热元件构成；所述坯料置于第一辐射加热单元与第二辐射加热单元之间。

通过在炉腔芯部设置的第二电加热元件显然能够对炉腔中那些距离炉腔周边的电加热元件较远的坯料（即相对而言更靠近炉腔中心的坯料）进行加热，由此改善这部分坯料的加热滞后问题。需要指出的是，术语“芯部”包含了炉腔内任何相比分布于炉腔周边的第一电加热元件更靠近炉腔中心的区域。但是，为了在炉腔中放置尽可能多的坯料，往往会在炉腔中沿炉腔的径向布置至少两层坯料，且每层坯料又是以炉腔中心环布的一定数量的坯料所组成；这时，最好将第二电加热元件设置在基本处于炉腔中心的位置上，既能够节省坯料的放置空间，同时又能够使温度场达到较高的均匀性。

基于提高炉腔内温度场均匀性的目的，所述的第一电加热元件构成一个整体上为环形且主要向炉腔中心辐射能量的第一加热带。例如，将第一电加热元件按照在炉腔的轴向和周向方向均匀间隔的方式设置，就能够形成所述的第一加热带。或者，沿炉腔的轴向间隔设置一定数量呈环形结构的第一电加热元件也能够形成所述的第一加热带。

基于进一步提高炉腔内温度场均匀性的目的，所述的第二电加热元件构成一个整体上为柱形且主要向炉腔周边辐射能量的第二加热带。例如，直接将第二电加热元件制成一个柱状结构就能够形成第二加热带。或者，沿炉腔的轴向间隔设置一定数量直径较小的环形结构的第二电加热元件也能够形成所述的第二加热带。上述第一电加热元件和第二电加热元件均可采用现有材料来制造，例如石墨、钼等。

由于第一辐射加热单元位于炉腔周边，因此，主要受第一辐射加热单元加热影响的坯料数量往往要比主要受第二辐射加热单元加热影响的坯料数量更多。这时，所述第二辐射加热单元的发热量最好是第一辐射加热单元发热量的1/5至1/3。这样就可防止与第二电加热元件靠近的坯料先于与第一电加热元件靠近的坯料达到设定温度。总之，这样设计同样是基于进一步提高炉腔内温度场均匀性的目的。

为了方便第二辐射加热单元的安装和检修，所述的第二辐射加热单元安装在一物料支撑构件上，该物料支撑构件设置于真空加热炉的可活动端盖的内侧并与之连接形成一个由外部机构驱动的物料装/卸载单元，所述物料支撑构件上位于所述第二辐射加热单元的周围形成物料容置区，所述坯料放置在该物料容置区内。上述结构既能够方便坯料在真空加热炉内外的运载，同时还可以简化第二辐射加热单元的安装设置，便于第二辐射加热单元的检修。除此以外，第二辐射加热单元也可以悬吊在炉腔内。

显然，本申请在提供上述的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法外，同时还提供了一种能够有效改善对炉腔中距离炉腔周边的电加热元件较远的物料加热滞后问题的真空加热炉。该真空加热炉包括加热系统，所述加热系统包括第一辐射加热单元，所述第一辐射加热单元由分布于炉腔周边的第一电加热元件构成，所述加热系统还包括第二辐射加热单元，所述第二辐射加热单元由设置于炉腔芯部的第二电加热元件构成。

基于上面已陈述的理由，所述的第一电加热元件构成一个整体上为环形且主要向炉腔中心辐射能量的第一加热带。同样，所述的第二电加热元件构成一个整体上为柱形且主要向炉腔周边辐射能量的第二加热带。同样，所述第二辐射加热单元的发热量是第一辐射加热单元发热量的1/5至1/3。同样，所述的第二辐射加热单元安装在一物料支撑构件上，该物料支撑构件设置于真空加热炉的可活动端盖的内侧并与之连接形成一个由外部机构驱动的物料装/卸载单元，所述物料支撑构件上位于所述第二辐射加热单元的周围形成物料容置区。

综上所述，本申请基于对现有真空加热炉构造的改进，有效的改善了现有真空加热炉所存在的对炉腔中距离炉腔周边的电加热元件较远的物料加热滞后的问题；通过本申请中对真空加热炉所作的一系列进一步的改进，能够提高炉腔内温度场的均匀性，以及达到第二辐射加热单元的较优的设置形式。因此，采用本申请改进后的真空加热炉的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法改善了对炉腔中距离炉腔周边的电加热元件较远的坯料加热滞后问题，并进一步的提高了坯料烧结后的一致性。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

图1为本申请真空加热炉处于关闭状态时的结构示意图。

图2为图1中A-A向剖视图。

图3为本申请真空加热炉处于开启状态时的结构示意图。

具体实施方式

图1至3所示为一立式真空加热炉，其中的第一辐射加热单元100由分布于炉腔120周边的第一电加热元件101构成，这些第一电加热元件101按照在炉腔120的轴向和周向方向均匀间隔的方式设置，由此构成一个整体上为环形且主要向炉腔120中心辐射能量的第一加热带3（如图2）；其中的第二辐射加热单元110由设置于炉腔120中心的第二电加热元件111构成，第二电加热元件111为一个柱状结构，由此构成一个整体上为柱形且主要向炉腔120周边辐射能量的第二加热带4（如图1、2）；此外，第二辐射加热单元110安装在物料支撑构件131上，该物料支撑构件131设置于真空加热炉的可活动端盖132的内侧并与之连接形成一个由外部机构驱动的物料装/卸载单元130，所述物料支撑构件131上位于所述第二辐射加热单元110的周围形成物料容置区133（如图3）。当然，为了向第二辐射加热单元110供电，不可避免的会在真空加热炉中增设电缆等必要输电设施，这显然是本领域的公知常识，故在此不再赘述。

使用上述的立式真空加热炉对经过原料的配制、成型等步骤后形成的烧结粉末多孔材料滤芯坯料进行烧结时，先将这些坯料2布置在所述的物料容置区133内（如图3）。布料时，物料装/卸载单元130处于开启的状态，操作者在所述物料容置区133内沿炉腔120径向布置三层坯料2，每层坯料2均由数个以第二辐射加热单元110为中心环向布置的坯料2组成，且每层坯料2的数量以从第一辐射加热单元100向第二辐射加热单元110的方向逐层递减（如图2）。布料后，通过外部机构驱动的物料装/卸载单元130向上运动从而使立式真空加热炉关闭。之后启动立式真空加热炉，当炉腔120达到要求的真空度或烧结气氛时，第一辐射加热单元100和第二辐射加热单元110开始加热并分别向坯料2辐射热量，第二辐射加热单元110的发热量设定为第一辐射加热单元100发热量的1/4，这时，炉腔120边部的坯料2和中部的坯料2在第一辐射加热单元100和第二辐射加热单元110的共同作用下快速达到设定温度，并根据一定的温度变化曲线进行烧结，最终制备出一致性较高的烧结粉末多孔材料滤芯。

Claims

1.烧结粉末多孔材料滤芯制备方法，包括粉末原料的配制、成型以及将成型后的坯料（2）置于真空加热炉中进行烧结的步骤，所述的真空加热炉包括加热系统，该加热系统包括第一辐射加热单元（100），所述第一辐射加热单元（100）由分布于炉腔（120）周边的第一电加热元件（101）构成，其特征在于：所述加热系统还包括第二辐射加热单元（110），所述第二辐射加热单元（110）由设置于炉腔（120）芯部的第二电加热元件（111）构成；所述坯料（2）置于第一辐射加热单元（100）与第二辐射加热单元（110）之间。

2.如权利要求1所述的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法，其特征在于：所述的第一电加热元件（101）构成一个整体上为环形且主要向炉腔（120）中心辐射能量的第一加热带（3）。

3.如权利要求1所述的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法，其特征在于：所述的第二电加热元件（111）构成一个整体上为柱形且主要向炉腔（120）周边辐射能量的第二加热带（4）。

4.如权利要求1所述的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法，其特征在于：所述第二辐射加热单元（110）的发热量是第一辐射加热单元（100）发热量的1/5至1/3。

5.如权利要求1所述的烧结粉末多孔材料滤芯制备方法，其特征在于：所述的第二辐射加热单元（110）安装在一物料支撑构件（131）上，该物料支撑构件（131）设置于真空加热炉的可活动端盖（132）的内侧并与之连接形成一个由外部机构驱动的物料装/卸载单元（130），所述物料支撑构件（131）上位于所述第二辐射加热单元（110）的周围形成物料容置区（133），所述坯料（2）放置在该物料容置区（133）内。

6.真空加热炉，包括加热系统，所述加热系统包括第一辐射加热单元（100），所述第一辐射加热单元（100）由分布于炉腔（120）周边的第一电加热元件（101）构成，其特征在于：所述加热系统还包括第二辐射加热单元（110），所述第二辐射加热单元（110）由设置于炉腔（120）芯部的第二电加热元件（111）构成。

7.如权利要求6所述的真空加热炉，其特征在于：所述的第一电加热元件（101）构成一个整体上为环形且主要向炉腔（120）中心辐射能量的第一加热带（3）。

8.如权利要求6所述的真空加热炉，其特征在于：所述的第二电加热元件（111）构成一个整体上为柱形且主要向炉腔（120）周边辐射能量的第二加热带（4）。

9.如权利要求6所述的真空加热炉，其特征在于：所述第二辐射加热单元（110）的发热量是第一辐射加热单元（100）发热量的1/5至1/3。

10.如权利要求6所述的真空加热炉，其特征在于：所述的第二辐射加热单元（110）安装在一物料支撑构件（131）上，该物料支撑构件（131）设置于真空加热炉的可活动端盖（132）的内侧并与之连接形成一个由外部机构驱动的物料装/卸载单元（130），所述物料支撑构件（131）上位于所述第二辐射加热单元（110）的周围形成物料容置区（133）。