CN111043859A - 用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉，包括具有炉膛的炉体和用于封闭炉膛开口的活动炉门，炉膛内安装有加热元件，活动炉门与炉体之间设有用于密封活动炉门和炉膛开口之间缝隙的三重密封装置，三重密封装置包括沿炉膛内部到外部方向依次布置的纤维毯环形密封件、沙封密封组件和橡胶环形密封件。本发明具有密封性好、使用寿命长、安全性高、能耗低等优点。

Description

用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉

技术领域

本发明涉及窑炉设备技术领域，具体涉及一种用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉。

背景技术

高温气氛烧结炉广泛用于粉末冶金、功能陶瓷、微波铁氧体等新材料的烧结。烧结温度在1500-1800℃的窑炉一般采用二硅化钼作为发热元件，首先，由于二硅化钼常温脆性大且高温时又有可塑性，因此其最好安装方法是垂直悬挂，以避免将机械应力加到元件发热端上而导致元件断裂，但是这种安装方式导致窑炉纵向截面的发热功率无法单独控制，使窑炉纵向的温度差较大，因此1500-1800℃的高温气氛烧结炉普遍温度均匀性较差(达到±10℃)；其次，该温度范围内设备稳定性可靠性尤为重要，一方面是结构及元件在高温环境下的可靠性，这要求在窑炉设计的时候就要充分考虑窑炉机械及炉衬方面的稳定性；再次，设备要有良好的密封性能，一方面在设计时要考虑整体性，尽量少的开孔，同时对开孔处要做好密封处理，另一方面，需要处理好炉门的密封问题，尤其是高温纯氧环境下的密封；最后，在经济角度仍需要进一步的提高设备热效率，降低能耗，包括合适的炉衬及保温结构，以及采用更好的节能降耗手段等。

随着市场的不断细分，产品形状复杂性、尺寸精度、内部晶相组织结构等要求越来越高，对窑炉烧结温度均匀性、密封性、炉压以及能耗等方面也提出了更高的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种密封性好、使用寿命长、安全性高、能耗低的用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉，包括具有炉膛的炉体和用于封闭炉膛开口的活动炉门，所述炉膛内安装有加热元件，所述活动炉门与炉体之间设有用于密封活动炉门和炉膛开口之间缝隙的三重密封装置，所述三重密封装置包括沿炉膛内部到外部方向依次布置的纤维毯环形密封件、沙封密封组件和橡胶环形密封件。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述沙封密封组件包括环形沙封槽和环形沙封刀，所述环形沙封槽安装在活动炉门上，所述环形沙封刀安装在炉体上。

所述炉体和/或活动炉门上设有在活动炉门封闭炉膛开口时与橡胶环形密封件接触的冷却气套，所述冷却气套具有冷却气腔，所述冷却气腔连接有冷却气体入口管和冷却气体出口管。

所述沙封密封组件、橡胶环形密封件、冷却气套、炉体和活动炉门在活动炉门封闭炉膛开口时围成一环形空间，所述气氛钟罩炉还设有用于向所述环形空间通入工艺气体的工艺气体通入管。

所述气氛钟罩炉设有排气装置，所述排气装置包括两个与炉膛相连的排气阀，两个所述排气阀为口径不相等的旋转排气阀。

所述加热元件呈U型，U型加热元件的两端自炉膛内部贯穿炉体顶壁延伸至炉体外部，所述炉体外部设有将U型加热元件和炉体之间缝隙密封的密封舱，所述密封舱的连接用于通入工艺气体的气管。

所述气氛钟罩炉设有用于向炉膛内通入气体的进气组件，所述进气组件包括设于炉膛底部的多个进气口和与多个所述进气口相连的进气管路，多个进气口环绕炉膛间隔设置，任意两个进气口的进气方向不在同一条直线上。

所述进气管路包括与气源相连的集中供气箱，所述集中供气箱贴靠炉体的外壁设置，各进气口通过支气管与所述集中供气箱相连。

各支气管上设有用于调节支气管中气体流量的分流量计，所述集中供气箱设有用于调节进入集中供气箱中气体流量的总流量计。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉采用纤维毯环形密封件、沙封密封组件和橡胶环形密封件三重密封结构密封活动炉门和炉膛开口之间的缝隙，能够大大提高密封性，利于提高温度可控性、提高设备安全性和降低能耗，同时纤维毯环形密封件、沙封密封组件和橡胶环形密封件三者组合的三重密封装置能够更好的适应窑炉高温环境，在满足耐高温、隔火和隔热气流要求的前提下，可延长密封装置的整体使用寿命。

附图说明

图1为用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉的主视结构示意图。

图2为用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉的主剖视结构示意图。

图3为三重密封装置的局部剖视结构示意图。

图4为集中供气箱设置在炉体外壁上的结构示意图。

图5为多个进气口环绕炉膛设置的结构示意简图。

图例说明：

1、炉体；11、炉膛；12、进气口；13、集中供气箱；2、活动炉门；3、加热元件；4、纤维毯环形密封件；5、沙封密封组件；51、环形沙封槽；52、环形沙封刀；6、橡胶环形密封件；7、冷却气套；8、工艺气体通入管。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图3所示，本实施例的用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉，包括具有炉膛11的炉体1和用于封闭炉膛11开口的活动炉门2，炉膛11的开口朝下设置，炉膛11内安装有加热元件3，活动炉门2与炉体1之间设有用于密封活动炉门2和炉膛11开口之间缝隙的三重密封装置，三重密封装置包括沿炉膛11内部到外部方向依次布置的纤维毯环形密封件4、沙封密封组件5和橡胶环形密封件6。纤维毯环形密封件4采用耐高温的轻质纤维毯制作，轻质纤维毯具有容重小、弹性好、耐高温、可压缩性强等特点，当活动炉门2封闭炉膛11开口时，轻质纤维毯被压缩成常态的一半高度，能够起到很好的初步密封隔绝作用，防止了高温气流的流动；沙封密封组件5起到档火的作用；橡胶环形密封件6起到隔绝气流的作用。该用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉采用纤维毯环形密封件4、沙封密封组件5和橡胶环形密封件6三重密封结构密封活动炉门2和炉膛11开口之间的缝隙，能够大大提高密封性，利于提高温度可控性、提高设备安全性和降低能耗，同时纤维毯环形密封件4、沙封密封组件5和橡胶环形密封件6三者组合的三重密封装置能够更好的适应窑炉高温环境，在满足耐高温、隔火和隔热气流要求的前提下，可延长密封装置的整体使用寿命。

本实施例中，沙封密封组件5包括环形沙封槽51和环形沙封刀52，环形沙封槽51安装在活动炉门2上，环形沙封刀52安装在炉体1上，当活动炉门2封闭炉膛11开口时，环形沙封刀52插入环形沙封槽51形成密封。

本实施例中，炉体1上设有在活动炉门2封闭炉膛11开口时与橡胶环形密封件6接触的冷却气套7，冷却气套7具有冷却气腔，冷却气腔连接有冷却气体入口管和冷却气体出口管，通过冷却气体入口管通入冷却气体，同时通过冷却气体出口管将冷却气腔中的气体排出，可实现持续的冷却。设置冷却气套7，能够保证橡胶环形密封件6在高温环境下的使用寿命。本实施例的橡胶环形密封件6采用硅橡胶密封条。

在其他实施例中，还可进一步在活动炉门2上设置上述冷却气套7，或者仅在活动炉门2上设置上述冷却气套7。

本实施例中，沙封密封组件5、橡胶环形密封件6、冷却气套7、炉体1和活动炉门2在活动炉门2封闭炉膛11开口时围成一环形空间，气氛钟罩炉还设有用于向环形空间通入工艺气体的工艺气体通入管8。通过工艺气体通入管8向环形空间通入工艺气体，一方面通入的工艺气体会冷却橡胶环形密封件6附近的气体温度，有利于延长橡胶环形密封件6的使用寿命；另一方面工艺气体可沿着活动炉门2与炉体1的间隙进入炉膛11，有利于升温阶段快速达到工艺气体所需的浓度。

本实施例中，气氛钟罩炉设有排气装置，排气装置包括两个与炉膛11相连的排气阀，两个排气阀为口径不相等的旋转排气阀。由于气氛钟罩炉烧结过程中的不同阶段，工艺对炉压、排气量的要求不同，需要对排气阀的开度进行调节，以满足不同阶段下炉压的工艺要求。但是在高温的工作温度(例如，1500-1800℃)下，要实现排气阀的开度可调，很少有调节阀能耐受如此高的温度，就算有能耐受次温度的调节阀，成本更高，使用寿命也不会太久。采用两个口径不相等的旋转排气阀，可根据需要进行全关、全开、仅开大、仅开小多种方式下灵活调整，能够满足不同阶段的排气需求，同时旋转排气阀为现有的普通阀门，其具有成本低、维护方便、便于操作的优点。

本实施例中，加热元件3呈U型，U型加热元件3的两端自炉膛11内部贯穿炉体1顶壁延伸至炉体1外部，也即加热元件3采用吊装方式安装在炉体11顶部，炉体1外部设有将U型加热元件3和炉体1之间缝隙密封的密封舱，密封舱的连接用于通入工艺气体的气管。通过气管向密封舱内通入工艺气体，可避免U型加热元件3连接端子等元件过热损坏。同时，安装U型加热元件3的安装孔集中布置在炉体1顶壁，减少了炉体1开孔数量，有利于提高密封性。本实施例中，炉膛11内安装有多个加热元件3，多个加热元件3分布在炉膛11四周，便于控制炉膛11内的加热温度及温度场的分布，加热元件3采用二硅化钼元件。优选的，为了更好地控制炉膛11内的加热温度及温度场的分布，根据需要将炉膛11划分为多个温区，并通过增设温度控制模块并根据各温区的测量值对炉内的温度进行相应的调节。

为进一步减少炉膛11内的温差，尤其是炉膛11纵向方向的温差，优选的，设置若干组特殊U型硅钼棒，该种U型硅钼棒的结构形状及安装方式与上述U型加热元件3相同，发热端的长度较普通硅钼棒短25-50％，且通过独立的控制回路控制，通过特殊U型硅钼棒发热部分的补偿加热，可有效改善炉膛上下的温度分布。

本实施例中，如图4和图5所示，气氛钟罩炉设有用于向炉膛11内通入气体的进气组件，进气组件包括设于炉膛11底部的多个进气口12和与多个进气口12相连的进气管路，多个进气口12环绕炉膛11间隔设置，任意两个进气口12的进气方向不在同一条直线上。由于设置多个进气口12，且任意两个进气口12的进气方向不在同一条直线上，通过多个进气口12向炉膛11内通入气体时，可使大部分气体沿炉膛11内侧壁旋转上升，能够增加气体与加热元件3的接触时间，使气体被快速、充分的加热到要求温度，从而改善炉内的温度均匀性。尤其是在加热元件3采用吊装方式时，旋转上升的气体更易于与加热元件3充分接触被加热，更有利于提高炉内的温度均匀性。相比于传统通过采用更多加热元件3或者采用分段发热元件来控制温度均匀性的现有技术，该气氛钟罩炉还具有结构简单、成本低、易于控制的优点。

本实施例中，进气管路包括与气源相连的集中供气箱13，如图4所示，集中供气箱13贴靠炉体1的外壁设置，各进气口12通过支气管与集中供气箱13相连。设置集中供气箱13向各进气口12供气，集中供气箱13提供了更大的空间，起到一定的稳压作用，当总气量变化，不会对各个进气口12的气流速度造成太大影响，有利于炉内热场及流程的稳定。同时，集中供气箱13贴靠炉体1的外壁设置，炉体1的部分热量会加热集中供气箱13内的气体，实现了余热利用，降低了能耗，并且集中供气箱13内气体先被加热后再进入炉内，也对改善炉内温差起到积极的作用。优选的，集中供气箱13为环绕炉体1设置的环形箱体，能够更有效的进行余热利用。

本实施例中，各支气管上设有用于调节支气管中气体流量的分流量计，实现对每一个进气口12气体流量的调节，实现不同温度条件下的气流扰动程度。集中供气箱13设有用于调节进入集中供气箱13中气体流量的总流量计，只需要调节总流量计的流量，即可实现总气量的调节，便于满足不同工艺对气氛气量的要求。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于微波铁氧体烧结的气氛钟罩炉，包括具有炉膛(11)的炉体(1)和用于封闭炉膛(11)开口的活动炉门(2)，所述炉膛(11)内安装有加热元件(3)，其特征在于：所述活动炉门(2)与炉体(1)之间设有用于密封活动炉门(2)和炉膛(11)开口之间缝隙的三重密封装置，所述三重密封装置包括沿炉膛(11)内部到外部方向依次布置的纤维毯环形密封件(4)、沙封密封组件(5)和橡胶环形密封件(6)。

2.根据权利要求1所述的气氛钟罩炉，其特征在于：所述沙封密封组件(5)包括环形沙封槽(51)和环形沙封刀(52)，所述环形沙封槽(51)安装在活动炉门(2)上，所述环形沙封刀(52)安装在炉体(1)上。

3.根据权利要求1所述的气氛钟罩炉，其特征在于：所述炉体(1)和/或活动炉门(2)上设有在活动炉门(2)封闭炉膛(11)开口时与橡胶环形密封件(6)接触的冷却气套(7)，所述冷却气套(7)具有冷却气腔，所述冷却气腔连接有冷却气体入口管和冷却气体出口管。

4.根据权利要求3所述的气氛钟罩炉，其特征在于：所述沙封密封组件(5)、橡胶环形密封件(6)、冷却气套(7)、炉体(1)和活动炉门(2)在活动炉门(2)封闭炉膛(11)开口时围成一环形空间，所述气氛钟罩炉还设有用于向所述环形空间通入工艺气体的工艺气体通入管(8)。

5.根据权利要求1所述的气氛钟罩炉，其特征在于：所述气氛钟罩炉设有排气装置，所述排气装置包括两个与炉膛(11)相连的排气阀，两个所述排气阀为口径不相等的旋转排气阀。

6.根据权利要求1所述的气氛钟罩炉，其特征在于：所述加热元件(3)呈U型，U型加热元件(3)的两端自炉膛(11)内部贯穿炉体(1)顶壁延伸至炉体(1)外部，所述炉体(1)外部设有将U型加热元件(3)和炉体(1)之间缝隙密封的密封舱，所述密封舱的连接用于通入工艺气体的气管。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的气氛钟罩炉，其特征在于：所述气氛钟罩炉设有用于向炉膛(11)内通入气体的进气组件，所述进气组件包括设于炉膛(11)底部的多个进气口(12)和与多个所述进气口(12)相连的进气管路，多个进气口(12)环绕炉膛(11)间隔设置，任意两个进气口(12)的进气方向不在同一条直线上。

8.根据权利要求7所述的气氛钟罩炉，其特征在于：所述进气管路包括与气源相连的集中供气箱(13)，所述集中供气箱(13)贴靠炉体(1)的外壁设置，各进气口(12)通过支气管与所述集中供气箱(13)相连。

9.根据权利要求7所述的气氛钟罩炉，其特征在于：各支气管上设有用于调节支气管中气体流量的分流量计，所述集中供气箱(13)设有用于调节进入集中供气箱(13)中气体流量的总流量计。

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