CN105135883B - 一种中频炉高温烧结用隔热工装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中频炉高温烧结用隔热工装，包括：氧化锆底砖(1)、氧化锆侧砖(2)、氧化锆顶砖(3)、钨坩埚(4)、钨底垫(6)、钨盖板(7)和隔热屏(8)；钨底垫(6)放于氧化锆底砖(1)上；钨坩埚(4)设于隔热仓的内部，并且钨坩埚(4)的外壁与氧化锆侧砖(2)的内壁相贴合；钨盖板(7)放于钨坩埚(4)的顶端，并且钨盖板(7)的中心设有竖直通气孔(5)；3～5层隔热屏(8)层叠放于钨盖板(7)上，并且由下至上每层隔热屏(8)的直径逐渐缩小，每层隔热屏(8)的中心均设有竖直通气孔(5)。本发明实施例不仅可以对烧结温度需要高于2350℃的材料进行烧结，而且可以使烧结出的普通钨钼制品的烧结密度大幅提高，产品整体性能更好。
Description
技术领域
本发明涉及中频炉烧结技术领域，尤其涉及一种中频炉高温烧结用隔热工装。
背景技术
中频炉是一种根据电磁感应原理制成的烧结炉，它的基本工作原理是：先将三相工频交流电整流后转变成直流电，再将直流电转变为可调节的中频电流，这些中频电流为由电容和感应线圈组成的负载供电，从而使感应线圈中产生高密度磁力线；这些高密度磁力线会使放置于感应线圈中的待烧结金属材料产生很大的涡流，而这种涡流具有与中频电流相同的一些性质，可以使金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动并产生热量，从而就可以实现对待烧结金属材料的烧结。
由于感应线圈的耐热温度只有600～700℃，因此现有中频炉的感应线圈内部需要设置一个隔热工装，而待烧结金属材料放置于隔热工装内部，例如：如图1所示，该隔热工装包括氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2、氧化锆顶砖3和钨坩埚4；氧化锆侧砖2呈环形，氧化锆底砖1设于氧化锆侧砖2的底部，而氧化锆顶砖3是顶部设有竖直通气孔5的锥形筒，并且氧化锆顶砖3的底部设于氧化锆侧砖2的顶部，从而氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2和氧化锆顶砖3共同围成一个顶部设有竖直通气孔5的氧化锆隔热仓；钨坩埚4设于氧化锆隔热仓的内部，并且钨坩埚4的外壁贴在氧化锆侧砖2的内壁上；待烧结金属材料放置于该隔热工装的钨坩埚4的内部，而感应线圈位于该隔热工装的外部。中频炉在烧结过程中，该隔热工装可以将高温区的待烧结金属材料与低温区的感应线圈和炉壳相隔离，从而既实现了对待烧结金属材料的高温烧结，又有效保护了低熔点的感应线圈和炉壳。
目前，钨钼领域中已经开始采用中频炉来烧结钨制品，但是本申请的发明人发现现有中频炉无法对烧结温度需要高于2350℃的材料(例如：含钍的钨粉)进行烧结，而且由于受到烧结温度的限制，现有中频炉所烧结出的普通钨钼制品的烧结密度最高只有18.5g/cm3，无法烧结出更高密度的产品。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种中频炉高温烧结用隔热工装，不仅可以对烧结温度需要高于2350℃的材料进行烧结，而且可以使烧结出的普通钨钼制品的烧结密度大幅提高，产品整体性能更好。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种中频炉高温烧结用隔热工装，包括：氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2、氧化锆顶砖3、钨坩埚4、钨底垫6、钨盖板7和隔热屏8；
氧化锆侧砖2呈环形，氧化锆底砖1设于氧化锆侧砖2的底部，而氧化锆顶砖3为顶部设有竖直通气孔5的锥形筒，并且氧化锆顶砖3设于氧化锆侧砖2的顶部，从而氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2和氧化锆顶砖3共同围成一个顶部设有竖直通气孔5的隔热仓；钨底垫6放置于氧化锆底砖1上，并且钨底垫6的厚度为50～100mm；钨坩埚4设于隔热仓的内部，并且钨坩埚4的外壁与氧化锆侧砖2的内壁相贴合，钨坩埚4的壁厚为15～20mm；钨盖板7放置于钨坩埚4的顶端，并且钨盖板7的中心也设有竖直通气孔5，钨盖板7的厚度为10mm；3～5层隔热屏8层叠放置于钨盖板7上，并且由下至上每层隔热屏8的直径逐渐缩小，每层隔热屏8的中心均设有竖直通气孔5，每层隔热屏8的厚度为2～5mm。
优选地，氧化锆顶砖3的竖直通气孔5、钨盖板7的竖直通气孔5以及每层隔热屏8的竖直通气孔5均处于同一轴线上。
优选地，所述竖直通气孔5的直径为35mm。
优选地，所述的隔热屏8采用钨或钼制成。
优选地，相邻两层隔热屏8之间通过立柱81连接固定。
优选地，所述的钨盖板7由两块半圆形的钨板拼成。
优选地，所述的钨底垫6采用一整块钨圆饼，或采用碎钨块堆积而成。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例所提供的中频炉高温烧结用隔热工装采用了比氧化锆更能耐高温的钨，并且利用钨坩埚4、钨底垫6、钨盖板7和隔热屏8在氧化锆隔热仓内部围成了一个钨隔热仓，由于钨的熔点可以达到3400℃，因此钨隔热仓可以承受更高的烧结温度，从而可以在氧化锆隔热仓与待烧结金属材料之间起到一个温度缓冲作用，使传递到氧化锆隔热仓的温度大幅降低。当待烧结金属材料的烧结温度达到2550℃时，钨坩埚4、钨底垫6、钨盖板7和隔热屏8可以逐渐降低热传导，传递到氧化锆隔热仓的温度只有2300℃，这可以使中频炉能够进行烧结温度高于2350℃的高温烧结(例如：可以对含钍的钨棒进行烧结)，并且能够使烧结出的普通钨钼制品的烧结密度大幅提高，产品整体性能更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为现有中频炉用隔热工装的结构示意图。
图2为本发明实施例所提供的中频炉高温烧结用隔热工装的结构示意图。
图3为本发明实施例所提供的钨盖板7的俯视结构示意图。
图4为本发明实施例所提供的隔热屏8的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的中频炉高温烧结用隔热工装进行详细描述。
如图2、图3和图4所示，一种中频炉高温烧结用隔热工装，其具体结构可以包括：氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2、氧化锆顶砖3、钨坩埚4、钨底垫6、钨盖板7和隔热屏8；
氧化锆侧砖2呈环形，氧化锆底砖1设于氧化锆侧砖2的底部，而氧化锆顶砖3为顶部设有竖直通气孔5的锥形筒，并且氧化锆顶砖3设于氧化锆侧砖2的顶部，从而氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2和氧化锆顶砖3共同围成一个顶部设有竖直通气孔5的隔热仓(即氧化锆隔热仓)；钨底垫6放置于氧化锆底砖1上，并且钨底垫6的厚度为50～100mm；钨坩埚4设于隔热仓的内部，并且钨坩埚4的外壁与氧化锆侧砖2的内壁相贴合，钨坩埚4的壁厚为15～20mm；钨盖板7放置于钨坩埚4的顶端，并且钨盖板7的中心也设有竖直通气孔5，钨盖板7的厚度为10mm；3～5层隔热屏8层叠放置于钨盖板7上，并且由下至上每层钨盖板7的直径逐渐缩小，每层隔热屏8的中心均设有竖直通气孔5，每层隔热屏8的厚度为2～5mm。
其中，该中频炉高温烧结用隔热工装的各部件具体可以包括如下实施方案：
(1)与现有中频炉隔热工装相比，本发明所提供的隔热工装将钨坩埚4的壁厚增加到了15～20mm，从而可以对氧化锆侧砖2进行更好的保护，即使隔热工装内部的烧结温度达到2550℃，增厚的钨坩埚4也能够有效保护氧化锆侧砖2不会发生熔化。
在实际应用中，钨坩埚4可以采用整体式钨坩埚(例如：可采用外径为450mm、高为900mm的整体式钨坩埚)，也可以采用分体式钨坩埚(例如：可采用3个直径为450mm、高为300mm的分体式钨坩埚罗列拼接而成)。
(2)氧化锆底砖1上设置了厚度为50～100mm的钨底垫6，从而钨底垫6可以对氧化锆底砖1进行隔热保护，即使隔热工装内部的烧结温度达到2550℃，这一厚度的钨底垫6也能够有效保护氧化锆底砖1不会发生熔化。
在实际应用中，钨底垫6可以采用一整块钨圆饼，或采用碎钨块堆积而成。
(3)如图3和图4所示，钨坩埚4的顶端放置了一层10mm厚的钨盖板7，并且钨盖板7的中心也设有竖直通气孔5，而钨盖板7上放置了3～5层厚度为2～5mm隔热屏8，并且每层隔热屏8的中心均设有竖直通气孔5，这一结构不仅可以保障竖直通气孔5的气体流量不受影响，而且可以对氧化锆顶砖3进行有效的隔热保护，即使隔热工装内部的烧结温度达到2550℃，10mm厚的钨盖板7以及3～5层厚度为2～5mm的隔热屏8也能够有效保护氧化锆顶砖3不会发生熔化。
在实际应用中，氧化锆顶砖3的竖直通气孔5、钨盖板7的竖直通气孔5以及每层隔热屏8的竖直通气孔5最好处于同一轴线上，这不仅可以保障竖直通气孔5的气体流量不受影响，而且可以方便地通过该竖直通气孔5对隔热工装内部的烧结温度进行测量。竖直通气孔5的直径最好为35mm，这既可以保障该竖直通气孔5具有较好的气体流量，也可以为通过该竖直通气孔5测温提供便利；如果竖直通气孔5的直径过大，则隔热工装内部的烧结热量会大量流失，这不仅会浪费能源，而且会对烧结工艺产生不良影响。
(4)隔热屏8最好采用钨或钼制成，这是因为钨材和钼材的熔点较高，因此采用钨或钼制成隔热屏8具有很好的耐热能力和隔热效果；隔热工装内部的高温先经过10mm厚的钨盖板7，再经过3～5层厚度为2～5mm的钨隔热屏(或钼隔热屏)后，温度大幅降低，传递到氧化锆顶砖3的温度只有2300℃，由于氧化锆顶砖3的熔点为2350℃，因此氧化锆顶砖3不会发生熔化。
在实际应用中，对于叠放在一起的隔热屏8而言，由下至上每层隔热屏8的直径逐渐缩小，这可以使叠放在一起的隔热屏8满足氧化锆顶砖3的锥形筒形状要求；同时，相邻两层隔热屏8之间最好通过立柱81(立柱81可以采用钨材或钼材制成)连接固定，在安装该隔热工装时，可以将固定好的多层隔热屏8直接放置到钨盖板7上，这为该隔热工装的安装和拆卸提供了很大便利。
(5)钨盖板7由两块半圆形的钨板拼成，这不仅可以方便钨盖板7的制造加工，而且可以方便钨盖板7的搬运、安装和拆卸。
具体地，该中频炉高温烧结用隔热工装的原理如下：在现有中频炉隔热工装的基础上，本发明的隔热工装将钨坩埚4的壁厚增加到了15～20mm，从而可以对氧化锆侧砖2进行更好的隔热保护；本发明的隔热工装在氧化锆底砖1上设置了厚度为50～100mm的钨底垫6，从而可以对氧化锆底砖1进行良好的隔热保护；本发明的隔热工装还在钨坩埚4的顶端放置了一层10mm厚的钨盖板7，并且在钨盖板7上放置了3～5层厚度为2～5mm隔热屏8，从而可以对氧化锆顶砖3进行良好的隔热保护。也就是说，本发明的隔热工装采用了比氧化锆更能耐高温的钨，并且利用钨坩埚4、钨底垫6、钨盖板7和隔热屏8在氧化锆隔热仓内部围成了一个钨隔热仓，由于钨的熔点可以达到3400℃，因此钨隔热仓可以承受更高的烧结温度，从而可以在氧化锆隔热仓与待烧结金属材料之间起到一个温度缓冲作用，使传递到氧化锆隔热仓的温度大幅降低。本发明的中频炉高温烧结用隔热工装能够承受的最高烧结温度可达2550℃；当待烧结金属材料的烧结温度达到2550℃时，钨坩埚4、钨底垫6、钨盖板7和隔热屏8逐渐降低热传导，传递到氧化锆隔热仓的温度只有2300℃，这可以使中频炉能够进行烧结温度高于2350℃的高温烧结(例如：可以对含钍的钨棒进行烧结)，并且能够使烧结出的普通钨钼制品的烧结密度大幅提高，产品整体性能更好。
综上可见，本发明实施例不仅可以对烧结温度需要高于2350℃的材料进行烧结，而且可以使烧结出的普通钨钼制品的烧结密度大幅提高，产品整体性能更好。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例并结合附图对本发明实施例所提供的中频炉高温烧结用隔热工装进行详细描述。
实施例一
一种中频炉高温烧结用隔热工装，其具体结构采用了上述本发明所述技术方案的内容，其具体装配过程可以包括如下工序：
(1)部件尺寸确定：氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2和氧化锆顶砖3的尺寸可以根据中频炉的尺寸以及中频炉的感应线圈的尺寸进行确定，而钨坩埚4、钨底垫6、钨盖板7和隔热屏8的尺寸需要根据氧化锆底砖1、氧化锆侧砖2和氧化锆顶砖3的尺寸来确定。
(2)将氧化锆底砖1和氧化锆侧砖2装好。
(3)将钨底垫6放置于氧化锆底砖1上，钨底垫6的厚度为50～100mm。
(4)将钨坩埚4整体套在放在钨底垫6上，钨坩埚4的内径与钨底垫6的外径相等，并且钨坩埚4的外径与氧化锆侧砖2的内径相等，钨坩埚4的壁厚为15～20mm。
(5)将待烧结金属材料放置于钨底垫6上。
(6)将钨盖板7盖在钨坩埚4的顶部，钨盖板7的外径与钨坩埚4的外径相等，钨盖板7的厚度为10mm，钨盖板7的中心设有直径35mm的通气孔5。
(7)取3～5层厚度为2～5mm的钨制隔热屏8，并将相邻两层隔热屏8之间通过钨制立柱81采用氩弧焊焊接在一起，然后将焊接后的隔热屏8整体放置于钨盖板7上，每层钨制隔热屏8的中心均设有直径35mm的通气孔5。
(8)将氧化锆顶砖3盖在氧化锆侧砖2的顶部，即可进行中频炉高温烧结。
综上可见，本发明实施例不仅可以对烧结温度需要高于2350℃的材料进行烧结，而且可以使烧结出的普通钨钼制品的烧结密度大幅提高，产品整体性能更好。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (4)
1.一种中频炉高温烧结用隔热工装，其特征在于，包括：氧化锆底砖(1)、氧化锆侧砖(2)、氧化锆顶砖(3)、钨坩埚(4)、钨底垫(6)、钨盖板(7)和隔热屏(8)；
氧化锆侧砖(2)呈环形，氧化锆底砖(1)设于氧化锆侧砖(2)的底部，而氧化锆顶砖(3)为顶部设有竖直通气孔(5)的锥形筒，并且氧化锆顶砖(3)设于氧化锆侧砖(2)的顶部，从而氧化锆底砖(1)、氧化锆侧砖(2)和氧化锆顶砖(3)共同围成一个顶部设有竖直通气孔(5)的隔热仓；
钨底垫(6)放置于氧化锆底砖(1)上，并且钨底垫(6)的厚度为50～100mm；
钨坩埚(4)设于隔热仓的内部，并且钨坩埚(4)的外壁与氧化锆侧砖(2)的内壁相贴合，钨坩埚(4)的壁厚为15～20mm；
钨盖板(7)放置于钨坩埚(4)的顶端，并且钨盖板(7)的中心也设有竖直通气孔(5)，钨盖板(7)的厚度为10mm；
3～5层隔热屏(8)层叠放置于钨盖板(7)上，并且由下至上每层隔热屏(8)的直径逐渐缩小，每层隔热屏(8)的中心均设有竖直通气孔(5)，每层隔热屏(8)的厚度为2～5mm；相邻两层隔热屏(8)之间通过立柱(81)连接固定；
氧化锆顶砖(3)的竖直通气孔(5)、钨盖板(7)的竖直通气孔(5)以及每层隔热屏(8)的竖直通气孔(5)均处于同一轴线上；所述竖直通气孔(5)的直径为35mm。
2.根据权利要求1所述的中频炉高温烧结用隔热工装，其特征在于，所述的隔热屏(8)采用钨或钼制成。
3.根据权利要求1或2所述的中频炉高温烧结用隔热工装，其特征在于，所述的钨盖板(7)由两块半圆形的钨板拼成。
4.根据权利要求1或2所述的中频炉高温烧结用隔热工装，其特征在于，所述的钨底垫(6)采用一整块钨圆饼，或采用碎钨块堆积而成。
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