CN104220830B - 热处理装置 - Google Patents

Abstract

所熟知的热处理装置包括被由石英玻璃构成的炉衬所包围的过程室、加热机构和反射器。为了以此为出发点提供一种具有炉衬的热处理装置，该热处理装置可以容易地并且以可变的形状来制造、能够实现对于加热物料的快速的加热和冷却以及较短的过程时间，并且突出之在于较长的使用寿命。在此建议，所述炉衬包括多个壁体元件，所述壁体元件具有朝向所述过程室的和背向所述过程室的侧面，并且所述壁体元件中的至少一个壁体元件具有多根石英玻璃管，所述石英玻璃管通过含SiO₂的连接材料彼此相连接。

Description

热处理装置

技术领域

本发明涉及一种热处理装置，该热处理装置包括一被由石英玻璃构成的炉衬所包围的过程室、一加热机构和一反射器。

在这个意义上的装置尤其适合于将基片加热到高于600℃的温度。

背景技术

在用于将加热物料加热到高于600℃的温度的、工业的电热炉中，作为加热元件经常使用红外线辐射器，所述红外线辐射器发射短波的、中波的和/或长波的红外线辐射。所述红外线辐射器经常布置在过程室的内部并且由此暴露在高温下；因此它们具有有限的使用寿命。

为了保证较高的过程温度和较小的能量损失，这些炉子设有绝缘性的炉衬，所述炉衬比如在许多传统的炉子中由相应的耐火泥构成的高温绝缘砖所构成。不过，由耐火泥构成的炉衬具有较高的热容量。因为在接通所述炉子之后，首先必须对所述炉衬进行加热，所以所述炉衬的较高的热容量在引起较高的能量消耗的同时导致所述炉子的较长的加热时间。此外，由耐火泥构成的炉衬的使用也限制了在所述过程室中的纯度条件。具有由耐火泥构成的炉衬的炉子拥有较高的重量，并且因此只能有限制地移动地使用。

一种具有由耐火泥构成的炉衬的、用电加热的旋风焙烧炉比如从DE1973753U中得到了公开。所述旋风焙烧炉作为加热机构具有红外线辐射器，所述红外线辐射器则具有布置在所述过程室的顶盖壁体的区域中的、被石英包围的加热螺旋管。通过在所述过程室的内部布置红外线辐射器这种方式，虽然应该实现烧灼物料的较短的加热时间和均匀的加热。但是，对于这种炉子来说通过所述炉衬也不仅延长了加热时间，而且延长了冷却时间。

为了在所述过程室中获得均匀的温度，在这里也首先应该将所述炉衬加热到运行温度。除此以外，具有由耐火泥构成的炉子仅仅具有较小的抗热冲击性，从而在提早打开所述炉子时可能在所述炉衬中产生裂纹。为了保证所述炉衬的较高的使用寿命，应该只有在所述炉子的过程室冷却到低于400℃的温度时才打开所述炉子。

除了耐火泥之外，也将其它耐火的材料、通常是具有超过600℃的使用温度的陶瓷的产品和材料用作炉衬。

对于特殊的要求来说，比如对于具有较高的纯度要求的过程来说，要使用由石英玻璃构成的炉衬。一种用于对基片进行热处理的、具有由石英玻璃构成的炉衬的装置比如从US4,883,424中得到了公开。所述炉衬应该能够实现对于加热物料的快速的加热和冷却；它构造为柱筒状并且被设有反射器的、用于冷却的包裹层所包围。在所述炉衬的内部布置了由镍格合金制成的加热机构。

不过，由石英玻璃构成的炉衬、尤其是这样的具有较大的尺寸的炉衬的制造十分麻烦。它们一般具有柱筒形状并且因此仅仅有限地适合于许多应用情况，在这些应用情况中使用电热炉。

技术目的

本发明的目的是，提供一种具有炉衬的热处理装置，该热处理装置可以容易地并且以可变的形状来制造，能够实现对于所述加热物料的快速的加热和冷却以及较短的过程时间，并且突出之处在于较长的使用寿命。

发明概述

该任务以一种具有开头所提到的特征的热处理装置为出发点按照本发明通过以下方式得到解决：所述炉衬包括多个壁体元件，所述壁体元件具有朝向所述过程室和背向所述过程室的侧面，并且所述壁体元件中的至少一个壁体元件具有多根石英玻璃管，所述石英玻璃管通过含SiO₂的连接材料彼此相连接。

与所熟知的、具有由石英玻璃构成的炉衬的装置相比，所述按本发明的改动方案具有两个主要的附加的特征，也就是其一所述炉衬包括多个壁体元件，并且其二所述壁体元件中的至少一个壁体元件具有多根石英玻璃管，所述石英玻璃管通过含SiO₂的连接材料彼此相连接。

通过由多个壁体元件来构造所述炉衬的方式，所述炉衬可以以可变的形状、比如以长方体、球体、圆柱体、棱椎体或者立方体的形状来制造。所述炉衬的形状也可以与有待加热的加热物料相匹配。各个壁体元件以能够松开的或者固定的方式彼此相连接。所述连接比如可以通过接合连接来进行，所述接合连接比如包括所述壁体元件的、纯机械的、形状配合的组装、压紧或者压入或者粘贴。

除此以外规定，所述壁体元件中的至少一个壁体元件具有多根石英玻璃管。石英玻璃管可以容易并且成本低廉地来制造。所述石英玻璃管具有一空腔，该空腔为所述炉衬的绝热作贡献；它们可以伸展或者弯曲。通过用含SiO₂的连接材料来连接所述石英玻璃管的方式，来得到一种基本上由石英玻璃构成的壁体元件。这样的壁体元件具有较高的耐热性。它能够实现很高的、高于1,000℃的运行温度。

所述按本发明的炉衬与由耐火泥构成的炉衬相比具有更小的重量并且由此具有更小的热容量。由此能够实现对于所述装置的快速的加热和冷却。除此以外，所述装置的突出之处在于较高的抗热冲击性，使得其比如也可以在温度较高时打开。所述装置的使用寿命由此没有通过经常的、快速的温度交变而受到不好的影响。所述按本发明的装置不仅适合于分批运行，而且适合于连续的运行。

在所述按本发明的装置的一种优选的改动方案中规定，所述含SiO₂的连接材料同时用作反射器并且用作连接器件。

为了连接所述石英玻璃管，而使用含SiO₂的连接材料，所述连接材料比如以泥浆的形式被施加到有待连接的石英玻璃管上，经过干燥并且必要时经过烧结。优选所述含SiO₂的连接材料形成不透明的、高度散射的并且多细孔的层，所述层具有反射的特性，并且所述层因此同时用作反射器。通过所述连接材料的反射的特性，能够实现所述装置的有能效的运行。除此以外，所述加热物料可以通过所设置的反射器层来更快地加热，从而在分批过程中也缩短所述过程时间。

已经经受验证的是，所述含SiO₂的连接材料被施加到壁体元件的朝向过程室的侧面上。

所述含SiO₂的连接材料具有较高的温度稳定性和抗热冲击性。所述含SiO₂的连接材料被施加到所述壁体元件的朝向过程室的侧面上，由此能够对所述加热物料进行有能效的热处理。在此，不仅将所出现的能量损失降低到最低限度，而且减少输入到所述壁体元件中的能量，使得通过所述加热机构加入到所述过程室中的能量更多地供对于加热物料的热处理所用。

在一种作为替代方案的实施方式中规定，所述含SiO₂的连接材料被施加到壁体元件的、背向过程室的侧面上。

被施加到背向所述过程室的侧面上的、含SiO₂的连接材料引起所出现的能量损失的降低。将所述涂层施加到所述壁体元件的背向过程室的侧面上，由此所述涂层经受较小的温度和温度波动。与被施加到朝向所述过程室的侧面上的涂层相比，这样的涂层具有更高的使用寿命。

已经证实有利的是，所述石英玻璃管具有圆形的横截面，并且所述石英玻璃管的外直径处于4mm到50mm的范围内。

具有圆形的直径的石英玻璃管可以容易并且成本低廉地制造。具有小于4mm的外直径的石英玻璃管仅仅具有较小的空腔，从而失去所述空腔的、对所述过程室的绝热的作用。具有大于50mm的外直径的石英玻璃管的加工比较麻烦，并且其对所述装置的紧凑的结构形式产生不好的影响。

在所述按本发明的装置的一种优选的改动方案中规定，在至少一根所述石英玻璃管中布置了加热元件，所述加热元件是所述加热机构的一部分。

在石英玻璃管的内部可以布置一个或者多个加热元件，并且可以给多根石英玻璃管配备加热元件。通过将所述加热元件布置在石英玻璃管中这种方式，来实现在加热元件与加热物料之间的较小的间距，而没有对辐射强度的质量产生不好的影响。

已经经受验证的是，壁体元件的所有石英玻璃管都附有加热元件。

壁体元件的所有石英玻璃管都附有加热元件，由此保证用较高的辐射强度对所述加热物料进行尽可能均匀的辐射。

已经证实有利的是，所述加热元件是红外线辐射器，该红外线辐射器具有辐射器管和加热丝。

红外线辐射器的形式的加热元件实现这一点：直接对所述加热物料进行加热，从而对所述加热物料进行快速而均匀的加热。所使用的红外线辐射器比如可以针对短波的、中波的和/或长波的红外线辐射所设计；它具有至少一根加热丝，所述加热丝被比如由石英玻璃构成的辐射器管所包围。

已经经受验证的是，所述石英玻璃管是所述红外线辐射器的辐射器管。

所述壁体元件的石英玻璃管同时是所述红外线辐射器的辐射器管，由此可以实现在所述加热元件与所述有待辐射的加热物料之间的尽可能小的间距。除此以外，将在所述石英玻璃管及辐射器管上出现的辐射损失降低到最低限度，从而改进所述装置的能效。

在一种有利的设计方案中，所述加热元件针对中波的红外线辐射所设计。

与用于短波的红外线波长范围的、为了保护加热丝而用惰性气体填充的并且因此被封闭的红外线辐射器相比，中波的加热辐射器的辐射器管可以是敞开的。对于单侧或者双侧敞开的辐射器管来说，所述加热丝可以直接接近，并且因此可以特别容易并且成本低廉地加以更换。这种实施方式由此使所述装置的安装和维护变得容易。

在所述按本发明的装置的一种有利的设计方案中规定，所述壁体元件形成长方体形的空心体。

所述壁体元件是所述炉衬的一部分。优选如此布置所述壁体元件，使得其形成长方体形的空心体。比如所述长方体形的空心体在所有侧面上被本发明的意义上的壁体元件所包围。这样的空心体尤其用作用于在断断续续的运行中使用的炉子的炉衬。除此以外，所述长方体形的空心体也可以构造为在一侧或者在两侧敞开的结构。尤其在两侧敞开的炉衬适合于在连续的持续运行中使用。

在一种优选的改动方案中规定，所述长方体形的空心体包括一形成底板的壁体元件、一形成盖板的壁体元件以及四个形成所述空心体的侧壁的壁体元件。

构造为具有一底板、一盖板和四个壁体元件的、长方体形的空心体的形式的炉衬尤其适合用作用于在断断续续的运行中使用的炉子的炉衬。所述壁体元件包围着所述过程室，由此所述炉衬也适合于具有较高的纯度要求的应用情况。因为所述炉衬由石英玻璃制成，所以在过程条件下不会预料到值得一提的、通过所述炉衬引起的污染。

已经证实有利的是，至少两个壁体元件以堆砌构造方式（Blockbauweise）彼此相连接，方法是：优选两个壁体元件在主体转角（Korpusecken）处通过镀锌彼此相连接，并且/或者第一和第二壁体元件的石英玻璃筒在主体转角处交替地突出。

所述炉衬的壁体元件以堆砌构造方式比如通过镀锌或者齿部啮合彼此相连接。所述壁体元件交替地在所述主体转角处突出，或者它们齐平地在所述转角处终止。通过所述壁体元件的、以堆砌构造方式进行的连接来得到一种接合连接，该接合连接经得住较高的机械负荷并且同时能够实现各个壁体元件的更换。

已经经受验证的是，所述突出的壁体元件为了其自身的固定而与将所述炉衬包围的炉套相连接。

所述炉套包括比如矿物纤维垫的形式的绝缘层以及板材包皮。所述突出的壁体元件可以为了其自身的固定而松动地或者固定地与所述炉套相连接。在最简单的情况中，对于所述壁体元件的固定已经能够通过以下方法得到实现：所述壁体元件被所述绝缘层和所述板材包皮所包围。

在所述按本发明的装置的另一种优选的实施方式中规定，所述炉衬构造为柱筒状，并且包括一形成所述柱筒围面的、具有多根环状弯曲的石英玻璃管的壁体元件、一形成所述盖板的壁体元件和一形成所述底板的壁体元件。

尤其如果所述加热物料同样具有柱筒形状，那么空心柱筒状的炉衬就能够实现对于所述加热物料的、全面的均匀的辐射。除此以外，所述炉衬具有底板和盖板的形式的壁体元件。

已经经受验证的是，所述底板和/或所述盖板具有多个石英玻璃筒，所述石英玻璃筒通过含SiO₂的连接材料彼此相连接。

由石英玻璃筒构成的底板和/或盖板可以容易并且成本低廉地制成。除此以外，所述石英玻璃筒具有一空腔，该空腔为对于所述装置的绝热作贡献。此外，可以在由多个石英玻璃筒构成的底板和/或盖板中布置多个加热元件，从而关于所述加热物料实现尽可能均匀的辐射强度。

在一种有利的设计方案中规定，所述炉衬被耐火的高温垫所包围。

附图说明

下面借助于实施例和附图对本发明进行详细解释。附图以示意图详细地示出：

图1是所述按本发明的热处理装置的、壁体元件的第一种实施方式的立体图；

图2是所述按本发明的热处理装置的、壁体元件的第二种实施方式的侧视图；

图3是按照图1的四个彼此相连接的壁体元件的俯视图；

图4是四个彼此相连接的壁体元件的立体图；并且

图5是在所述按本发明的装置中定位的试样的温度-时间-曲线。

具体实施方式

图1示意性地示出了所述按本发明的热处理装置的壁体元件，在总体上为该壁体元件分配了附图标记1。所述壁体元件1包括四根由透明的石英玻璃构成的石英玻璃管4a-4d。单个的石英玻璃管4a-4d拥有尺寸长×宽×高（L×B×H）350mm×34mm×14mm。为了构造面状的壁体元件，所述石英玻璃管4a-4d并排布置并且通过含SiO₂的连接材料5彼此相连接。在所述壁体元件1中，所述石英玻璃管4a-4d在一个平面中交替地以相互偏置50mm的方式来布置，使得所述石英玻璃管4a和4c与所述石英玻璃管4b和4d从所述复合结构中伸出来。整个壁体元件1是140mm宽和400mm长。

下面对所述壁体元件1的制造进行详细解释：

为了连接所述石英玻璃管4a-4d，作为含SiO₂的连接材料5，使用由石英粉末和水构成的悬浮体，用该悬浮体来先后单侧地对所述四根石英玻璃管4a-4d进行涂覆。在常温下用自动化的喷涂方法来将所述悬浮体施加到所述石英玻璃管4a-4d的表面上。所述涂层的厚度大约为一毫米。在干燥之前，将单侧被涂覆的石英玻璃管4a-4d以被涂覆的一侧向上放到由石英玻璃构成的、耐高温的平坦的存放板上。就在涂覆之前，将所述石英玻璃管4a-4d在轴向上相互压紧，从而在连续的构造中产生板的形式的、材料融合的、平坦的复合结构。

所述彼此压紧的石英玻璃管4a-4d在涂覆之后处于易碎的生坯压坯状态中；因此随后将它们与所述存放板一起转移到烧结炉中。生坯的烧结在1240℃下在空气氛围中进行两小时。在烧结之后，所述石英玻璃管4a-4d机械地稳定地彼此相连接，从而得到一种壁体元件1，该壁体元件超过99.9%由石英玻璃（SiO₂）所构成。在制成的壁体元件1中，将所述涂层施加到所述壁体元件1的、背向过程室的侧面3上；该涂层是不透明的并且同时用作反射器层。

只要在附图1到4中使用相同的附图标记，那就由此指代和上面借助于对于图1的壁体元件的实施方式的说明来详细解释的构件和组成部分结构相同的或者等效的构件和组成部分。

在图2中示意性地示出了壁体元件的第二种实施方式，图2以侧视图示出了所述壁体元件20。所述壁体元件20包括四个石英玻璃筒21a、21b、21c、21d，所述石英玻璃筒通过含SiO₂的连接材料彼此相连接。所述石英玻璃筒以并排的并且交替地彼此偏置了50mm的方式来布置。所述壁体元件20的侧面22而且对置的侧面（未示出）仅仅在连接的区域中用含SiO₂的连接材料5来涂覆。各个石英玻璃筒21a、21b、21c、21d具有以下尺寸：（L×B×H）350mm×34mm×14mm；整个壁体元件20是140mm宽和400mm长。

实施例1

在所述第一种实施例中，所述热处理装置（未示出）具有长方体形的空心体的形式的炉衬；所述炉衬包括多个由石英玻璃构成的壁体元件1、一底板和一盖板。

图3示出了四个垂直地搭起的、通过接合连接彼此连接的壁体元件1。在总体上为所述复合结构分配了附图标记30。如此组装所述壁体元件1，使得所述壁体元件1的、交替地相对于彼此偏置了50mm的端部嵌套到彼此当中，并且以堆砌构造方式彼此相连接。每个壁体元件1都具有一背向所述过程室31的侧面2和一朝向所述过程室31的侧面3。所述朝向过程室31的侧面3用含SiO₂的连接材料5来涂覆。图4示出了所述以堆砌构造方式彼此相连接的壁体元件1的立体图。

所述复合结构30用矩形的盖板（未示出）来遮盖，所述盖板由十一根由石英玻璃构成的管子所构成。所述管子具有400mm的长度、34mm的宽度和14mm的高度，它们彼此通过含SiO₂的连接材料5相连接。所述连接像为所述壁体元件1关于图1所描述的那样进行。所述盖板的各根管子并排地布置。与所述壁体元件1不同的是，所述盖板的各根管子不是相对于彼此偏置地布置。所述矩形的盖板的、朝向过程室的侧面用含SiO₂的连接材料来涂覆；所述背向过程室的侧面没有涂层。所述矩形的盖板拥有以下尺寸：L×B×H400×400×14mm。所述盖子的面积为0.16m²。

所述底板（未示出）同样由一些由石英玻璃构成的圆管来制成，所述圆管通过所述含SiO₂的连接材料5彼此相连接。为了制造所述底板，十根具有10mm的外直径和400mm的长度的圆管彼此相连接。所述圆管并排地但是不是相对于彼此偏置地布置在一个平面中。所述底板的宽度大约100mm；它拥有400×100mm²=0.04m²的面积。

将350mm长的加热丝（长丝）拉入到所述底板的十根圆管中的每根圆管中。所述圆管的端部用陶瓷管座来封闭。每根长丝都具有400瓦特的电功率，总功率为4千瓦（kW）。因为所述底板的加热区的面积为350×100mm²大，所以产生4kW/0.035m²=114kW/m²的面积功率。

所述底板的相对于盖板的面积差（0.12m²）用管段来设计。所述管段在上侧面上用不透明的、高度散射的石英玻璃来涂覆。所述涂层由很多和很小的、具有大约10纳米到50微米的直径的石英小球体所构成。所述牢固地烧结的并且相应地多细孔的SiO₂材料的气孔用空气填充，所述SiO₂材料由于微小的结构而拥有巨大的表面；每克材料大约5m²。对于这里所描述的构造来说，固定地施加大约670克不透明的材料，从而在炉子内部空间中产生大约3,350m²的表面。这个很大的表面支持通过借助于红外线辐射器对所述石英玻璃进行直接加热的方式来快速地直接地对所述气孔中的空气进行加热。

所述炉衬被单层的绝热层所包围。所述绝热层由基于氧化铝和氧化硅的、耐火的高温垫所构成；它具有25mm的厚度。所述绝热层的外侧面用板材包皮来包围。为了能够通过上侧面来装载所述炉子，可以打开所述盖子。整个辐射装置重大约10千克，并且适合于移动的使用。

在被所述炉衬包围的过程室31中放入有待加热的加热物料。所述过程室31具有320mm的长度、320mm的宽度和145mm的高度。

在图5中示出了一种试样的温度-时间-曲线，所述试样被定位在所述按本发明的装置的过程室31的中心处。所述试样是具有10mm的外直径和50mm的长度的石英玻璃圆管。为了检测所述测量试样的温度，在所述石英玻璃圆管的内部设置了用陶瓷胶粘剂来固定的NiCrNi热力学元件。为了避免测量结果由于所述加热丝的、直接朝所述石英玻璃管的内部中的辐射而被歪曲，所述石英玻璃圆管的外侧面具有环绕的金涂层。所述试样放在由石英玻璃构成的、与加热区相隔30mm的货架上。

为了确定试样温度，在常温下将所述装置投入运行（所谓的冷起动），并且接通满的电功率（4kW）。在2分种之后所述加热物料的温度达到260℃，在4分钟之后出现540℃。在大约17.5分钟之后达到900℃，在22分钟之后达到950℃的最大温度。

为了不损害所述石英构件，将最大温度限制到950℃，并且随后结束加热阶段。如果持续在1,000℃之下运行所述石英构件及加热丝，那所述炉衬的免维护的使用寿命就可以达到10,000个或者更大的运行小时数。

为了随后设定800℃的保持温度，将所述电功率降低到持久的1.6kW。这个温度比如适合于将定向的反射器施加到由玻璃构成的基片、也就是金属的层、比如金上。通过所述封闭的构造，不仅利用所述辐射能量，而且经过加热的空气的、所产生的对流热为总体加热作贡献。处于线性的范围内（260到560℃）的温度梯度在加热时大约为2.3K/min；所需要的加热时间被降低到最低限度。

在加热过程之后，紧接着在切断电流供给之后拆下所述装置（Aufbau）的盖子，并且用钳子将试样取出。所述试样在这种情况下还拥有大于600℃的温度。由于所述炉子的、由纯石英玻璃构成的内衬的、突出的抗热冲击性，耗时的冷却阶段是没有必要的，总过程时间相对于常规的旋风炉被缩短了数小时，参见比较实施例1。可以立即更换试样，从而又可以直接重新开始所述过程。

因为所述炉子的新颖的内衬由石英玻璃构成并且所述材料以及所述辐射器本身持久经得住持久高达将近1000℃的温度，所以不必借助于通风机或者冷却液体来对单个组件进行冷却。

实施例2

所述装置的构造与来自实施例1的装置的构造区别如下：完全移走了两个对置的壁体元件1。所述开口是用于连续地加入有待加热的加热物料的准备措施。在热的和接通的状态中（电的持续功率1.5kW），在当中来装载所述具有新颖的、构造为两面剩余的带有盖子和底部的壁体的形式的内衬的炉子。所述货架相对于所述加热区（底部）具有60mm的间距。

所述由石英玻璃构成的试样，如在实施例中所描述的那样从常温一开始用大约9K/min的梯度来加热，并且在仅仅三分钟之后达到600℃的温度，并且在14分钟之后达到740℃的最大温度。相对于来自实施例1的800℃的最大温度的区别，通过由于两个侧面的开口和在加热物料与辐射源之间的稍大一些的间距引起的对流的损失来解释。

实施例3

按照实施例3的炉子的构造相当于来自实施例2的装置的构造。在热的并且接通的状态中（电的持续功率1.5kW）运行所述炉子，并且将其用于连续的烧结过程。为此使在所述上侧面上用金来涂覆的构件、比如具有尺寸L×B×H=1000×34×14mm的石英玻璃管为了烧制所述涂层而如此从所述炉子中穿过，使得所述构件以200mm/min的速度穿过所述炉子的过程室来运行并且又在对面被导出。所述构件用处于所述炉子的外部的支架人工地穿过所述炉子来运动。所述管子相对于所述底板的加热区以60mm的间距运动。

在穿过所述炉子之后，所述管子上面的涂层具有在视觉上均匀的表面，所述表面具有很好的表面附着性。用胶带-撕离测试（Abrisstest）来检测金在所述表面上的附着情况。这种测试包括：将商业上可自由获得的胶带、比如3M公司的Scotch胶带施加到所述经过镀金的表面上，并且又猛然地将其拉掉。如果金的附着能力不够，那就有金属的残留物留在所述胶带的粘贴面上。所述用金属涂覆的表面显示不出任何通过颗粒或者杂质引起的不好的影响，因为所述由SiO₂构成的新颖的炉衬在无沾染的并且不产生颗粒的情况下工作。

比例实施例1

常规的旋风退火炉包括电的连接功率24kW、衬壁的形式的炉衬以及过程室，所述过程室具有以下有效空间尺寸：L×B×H=1000mm×500mm×300mm。将在一侧用金属涂覆的、具有300mm的长度、34mm的宽度和14mm的高度的石英管为了烧制涂层而放入到所述旋风退火炉中，并且确定所述试样的温度-时间-曲线。加热曲线（未示出）在700℃与1000℃之间显示出6.6K/min的梯度，炉温被保持在最大1000℃上。在关掉所述炉子之后，持续5.5小时，直至达到所述温度600℃并且最早可以打开所述炉子，以便取出所述试样。为了在无裂纹形成的情况下保证所述衬壁的较高的使用寿命（大于1年），应该只有在400℃之下才打开所述炉子，因为衬壁石没有较高的抗热冲击性。

实施例4

所述装置的构造与来自实施例1的构造的区别在于，作为表面辐射器设置了三块并排布置的底板。每块底板都包括10根圆管，所述圆管分别设有一根拥有400瓦特的功率的加热丝。所述装置的电的总功率为12kW。在所述圆管的端部上设置了陶瓷管座。所述三个表面辐射器（底板）总共占据400×300mm²=0.12m²的面积。相对于所述盖子的对置的表面（0.16m²）的差用单个的、在一侧在上侧面上被涂覆的管件来设计。

如果对钢板（L×B×H=200mm×120mm×0.75mm）进行加热，那么其表面就稍许被氧化。板与表面辐射器之间的最短的间距为30mm。从20℃的常温开始，在四分钟之后达到800℃的目标温度。加热梯度在线性的范围内大约为4.5K/s。

比较实施例2

在常规的、具有新颖的短波的辐射器的红外线模块中从一侧对按照实施例4的、具有相同的尺寸和质量的钢板进行加热。所述红外线模块具有100kW/m²的功率密度和38kW的电的总功率。所述红外线模块的加热区拥有L×B=700mm×500m的面积。所述加热区的、相对于加热物料的间距为120mm。

所述加热梯度在一开始大约为14K/s，并且而后显著地展平。在大约2分钟之后达到640℃的最大温度。由于朝所有侧面的较高的对流损失以及较高的反射性，仅仅通过借助于辐射进行的加热不能达到所述钢板的较高的温度，800℃的目标无法达到。板与加热区之间的较小的间距是不实用的，因为所述环境包括辐射器尽管冷却也不允许在这个温度范围内得到加热。

比较实施例3

通过两个常规的、具有短波的辐射器的红外线模块中从两侧对来自所述比较实施例2的、具有相同的尺寸和同样的质量的钢板进行加热。所述红外线模块具有各为100kW/m²的功率密度；所述电功率总共为75kW。所述模块的加热区相应地拥有L×B=700mm×500m的面积。所述加热区的、离开加热物料的间距为120mm。

所述加热梯度在一开始大约为25-30K/s，在大约1.5分钟之后出现大约680℃的最大温度，800℃的目标温度无法达到。自500℃起，可以观察到对于环境的明显的加热（生烟）。

实施例5

在一种作为替代方案的实施方式中如此构成壁体元件，使得其本身作为加热辐射器起作用并且从多个侧面同时对所述加热物料进行加热。五根单个的、由石英玻璃构成的、具有875mm的长度、34mm的宽度和14mm的高度的双管环状地弯曲，并且而后在所述外侧面上被涂覆并且彼此相连接。如此得到的过程室的内半径大约为120mm。所述圆弧通过缝隙来打开（大约30mm）；通过所述缝隙将用于供电的电的接线导引到在所述过程室的外部的区带中。所述五根环状的双管分别配备了两根分别拥有70cm的长度的加热螺旋管；所述双管垂直上下在直接的接触中被组装成一复合结构。每根加热螺旋管都具有0.9kW的功率。所述装置的总功率为9kW。如在实施例1中所描述的那样，所述底板和盖板由所接合的、无加热元件的单管所构成。

像在所述实施例4和所述比较实施例2或3中所描述的那样，将钢板在当中垂直地放到所述过程室中。所述钢板的、相对于内壁的平均的间距大约为120mm。以大约65℃的起始温度为出发点，用大约30K/s的加热梯度在大约35秒钟之后达到超过1000℃的温度。为了获得大约800℃的保持温度，将所述电功率限制到1.6kW。

实施例6

在另一种实施方式中，所述炉衬与按照实施例1的炉衬的区别如下：移走了壁体元件1。由此通过敞开的一侧有利于装载所述过程室；所述装载过程借助于自动化的机械手臂来进行。所述机械手将有待加热的构件在热的区带中保持所定义的时间，直至达到所述目标温度。而后将所述构件送到成形模具中。最后又使下一个构件在所述红外线炉子中达到目标温度。

对用碳纤维增强的塑料（CFK）、这里是热塑性塑料PPS（聚苯硫）进行加热。由CFK构成的板拥有L×B×H=180mm×85mm×4mm的尺寸。所述表面辐射器的、相对于所述板的间距为55mm。

在接通之后，以4kW的电的馈入功率来运行所述表面辐射器。在将所述CFK夹持到所述热的区带中之前，一开始将所述过程室加热五分钟。处于线性的加热范围内的加热梯度在所述CFK的背向辐射器的一侧上大约为4.8K/s。在将所述加热物料放入到所述加热区中之后大约10秒钟，切断电的加热，用于避免所述CFK表面的提前的过热。由于所述炉子的内衬，通过在热空气的支持下（对流）对所述壁体进行的辐射，内部的温度尽管存在敞开的一侧也进一步上升，在将所述CFK放入到所述过程室中之后大约85秒在背向所述辐射器的一侧上达到260℃的目标温度。在接下来的所记录的100秒钟中，所述温度以大约0.2K/s的梯度继续一直上升到280℃，并且在接下来的一分钟中继续保持该温度。由于均匀地加热到260℃，所述PPS变软，从而可以容易地进行材料的变形。

Claims (17)

1.热处理装置，包括被由石英玻璃构成的炉衬所包围的过程室、加热机构和反射器，其特征在于，所述炉衬包括多个壁体元件，所述壁体元件具有朝向所述过程室的和背向所述过程室的侧面，并且所述壁体元件中的至少一个壁体元件具有多根石英玻璃管，所述石英玻璃管通过含SiO₂的连接材料彼此相连接。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述含SiO₂的连接材料同时用作反射器并且用作连接器件。

3.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述含SiO₂的连接材料被施加到壁体元件的、朝向所述过程室的侧面上。

4.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述含SiO₂的连接材料被施加到壁体元件的背向所述过程室的侧面上。

5.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述石英玻璃管具有圆形的横截面，并且所述石英玻璃管的外直径处于4到50mm的范围内。

6.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在至少一根所述石英玻璃管中布置了加热元件，该加热元件是所述加热机构的一部分。

7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，壁体元件的所有石英玻璃管附有加热元件。

8.按权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加热元件是红外线辐射器，该红外线辐射器具有辐射器管和加热丝。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于，所述石英玻璃管是所述红外线辐射器的辐射器管。

10.按权利要求6所述的装置，其特征在于，所述加热元件针对中波的红外线辐射所设计。

11.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述壁体元件形成长方体形的空心体。

12.按权利要求11所述的装置，其特征在于，所述长方体形的空心体包括形成底板的壁体元件、形成盖板的壁体元件以及四个形成所述空心体的侧壁的壁体元件。

13.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，至少两个壁体元件以堆砌构造方式彼此相连接。

14.按权利要求13所述的装置，其特征在于，突出的壁体元件为了其自身的固定而与将所述炉衬包围的炉套相连接。

15.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述炉衬构造为柱筒状，并且包括形成所述柱筒围面的、具有多根环状弯曲的石英玻璃管的壁体元件、形成盖板的以及形成底板的壁体元件。

16.按权利要求15所述的装置，其特征在于，所述底板和/或所述盖板具有多个石英玻璃管，所述石英玻璃管通过所述含SiO₂的连接材料彼此相连接。

17.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，两个壁体元件在主体转角处通过镀锌彼此相连接，并且/或者第一和第二壁体元件的石英玻璃管在主体转角处交替地突出。