CN112393583B - 一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉及其工作方法，其中此种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉包括炉体，设置在炉体内部的发热体和承载在发热体上的坩埚，所述氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括一用于传输高压气体的管道装置，其中所述管道装置适于将高压气体传输至发热体的下方。保证了加热温度持续均匀，减少出现烧结的合金材料发生重结晶的现象；通过管道装置向炉体加入高压气体时，配合控风装置，减小高压气体对坩埚所产生的影响，同时使得坩埚持续均匀的受热，使坩埚中材料充分反应；通过设置在炉壁上的温度传感器，检测炉体内部的温度，从而选择合适温度的高压气体通入炉体中，进一步的配合控风系统。

Description

一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉及其工作方法

技术领域

本发明涉及烧结炉，具体涉及一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉及其工作方法。

背景技术

中国专利申请号：CN202010613549.3公开了一种钕铁硼真空烧结炉，包括炉体、真空泵、清扫装置、冷却装置、加热装置和放置装置，炉体内横向设有挡板，挡板将炉体内分割成烧结腔和冷却腔两个空间，清扫装置和加热装置均设置在烧结腔内，冷却装置设置在冷却腔内，放置装置可滑动的卡接在炉体右侧内壁上，放置装置上设有驱动装置，烧结腔和冷却腔上均设有一个炉盖，炉盖枢接在炉体上，真空泵通过气管分别与烧结腔和冷却腔相连接，本发明可在烧结腔内对钕铁硼进行烧结，在冷却腔内对钕铁硼进行冷却，冷却与烧结分开进行节约了大量能源，还可提高烧结和冷却程序的工作效率，通过设置清扫装置可自动对烧结腔内的钕铁硼残余物质进行打扫，节约了大量的人工成本。

以上方案存在以下弊端：1）无法确保烧结温度的均匀性；2）因加热温度不持续均匀，可能导致所烧结的合金材料重结晶，对后续的产品的硬度、强度等都会产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，包括炉体，设置在炉体内部的发热体和承载在发热体上的坩埚，所述氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括一用于传输高压气体的管道装置，其中

所述管道装置适于将高压气体传输至发热体的下方。

作为优选，所述管道装置包括环形管道，设置在所述环形管道上的若干进气口和与所述环形管道连接且连通的若干传输管道；以及

若干所述进气口位于所述炉体的侧壁，所述传输管道的出气口位于所述发热体的下方。

作为优选，所述环形管道固定在所述炉体的内壁。

作为优选，所述氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括位于若干所述传输管道的出气口处的控风装置，其中

所述控风装置适于控制经所述传输管道传输的高压气体的流向。

作为优选，所述控风装置包括调整台；

所述调整台的内腔设置有若干转向腔和若干封堵腔，每个所述转向腔适配一个所述封堵腔；每个所述转向腔的转向入口位于所述调整台的侧部，转向出口位于所述调整台的顶部；所述封堵腔的封堵入口与所述转向腔的转向竖通道互相连通，所述封堵腔的封堵出口位于所述调整台的顶部；

每个所述传输管道的端部连接且连通有一转向管，所述转向管卡设在所述转向腔内，所述转向管的侧部开设有一侧出风口，所述侧出风口与所述封堵腔入口相互连通。

作为优选，所述转向管的转向出气口处可转动地设置有叶轮，所述叶轮的底部一体设置有一分流头，以及

沿着气体流动方向，所述分流头呈锥形，所述分流头的根部位于所述侧出风口的一侧。

作为优选，所述调整台上开设有若干导流腔，每个所述导流腔适配一个所述封堵腔的封堵竖通道；以及

所述导流腔包括相互连通的梯形腔和竖直腔，所述梯形腔的较大底面与所述竖直腔连通，所述梯形腔的较小底面与所述封堵腔的封堵竖通道连通。

作为优选，经所述竖直腔喷射的高压气体形成一横截面为封闭多边形的屏障；以及

当高压气体温度达到加热温度时，所述发热体在竖直方向上的投影位于所述屏障之内；

当高压气体温度未达到加热温度时，所述发热体在竖直方向上的投影包含该封闭多边形。

本发明的有益效果是，本发明一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，（1）保证了加热温度持续均匀，减少出现烧结的合金材料发生重结晶的现象；（2）通过管道装置向炉体加入高压气体时，配合控风装置，减小高压气体对坩埚所产生的影响，同时使得坩埚持续均匀的受热，使坩埚中材料充分反应。（3）通过设置在炉壁上的温度传感器，检测炉体内部的温度，从而选择合适温度的高压气体通入炉体中，进一步的配合控风系统。

作为优选，通电发热体以使坩埚加热，经管道组件通过高压气体并经调整台散射。

作为优选，当发热体在竖直方向上的投影位于所述屏障之内时，通入达到加热温度的高压气体；

当发热体在竖直方向上的投影包含该封闭多边形时，通入未达到加热温度的高压气体。

本发明的有益效果是，本发明一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉的工作方法，比较发热体在竖直方向上的投影与所形成屏障的横截面大小，选择不同温度的高压气体，从而控制高温集聚或扩散，以及在一定程度上促进该高温气体与炉内气体的混合，大大的提高了烧结效率，

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉的优选实施例的主视图；

图2是本发明的环形管道结构的俯视图；

图3是本发明的微调台结构的立体图；

图4是本发明的微调台结构的局部立体图；

图5是本发明的叶轮的立体图；

图6是本发明的转向腔结构的剖视图及风向流动图；

图7是本发明的转向腔结构的剖视图及风向流动图；

图8是本发明的一种烧结效果良好的优选实施例的风向流动图；

图9是本发明的一种烧结效果良好的优选实施例的风向流动图。

图中：

炉体1，发热体2，坩埚3，

管道装置4，进气口41，环形管道42，传输管道43，出气口431，

控风装置5，调整台51，转向腔511，转向竖通道5111，

封堵腔512，封堵竖通道5121，封堵横通道5122，斜台5123，

转向管52，叶轮521，分流头522，侧出风口523，

导流腔53，梯形腔531，竖直腔532，

温度传感器6，排风口7。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在现有技术中，一般的烧结炉，其高压气体直接通入到烧结炉内，从而使高压气体直接喷射到发热体的坩埚位置处，导致集聚的热气流被打散，从而使烧结的物料质量层次不齐，为了能够解决以上技术问题，采用了如下的技术方案。

如图1~7所示，本发明提供一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，烧结炉包括炉体1和发热体2，发热体2设置在炉体1内部，发热体2是电热元件，例如碳棒、碳管，发热体2通过支撑架固定连接在炉体1内，在发热体2上承载有一坩埚3，坩埚3设置在发热体2上通过发热体2进行加热。

为了通过高压气体，该烧结炉还包括一用于传输高压气体的管道装置4，其中管道装置4适于将高压气体传输至发热体2的下方。通过管道装置4将高压气体注入炉体1内，传输至发热体2的下方，高压气体流向发热体2，在一定程度上避免了高压气体直接对坩埚3进行冲击，减少了对承载在发热体2上的坩埚3的影响。

管道装置4包括环形管道42，设置在环形管道42上的若干进气口41和与环形管道42连接且连通的若干传输管道43；以及若干进气口41位于炉体1的侧壁，传输管道43的出气口位于发热体2的下方。环形管道42固定在炉体1的内壁。高压气体从管道装置4的进气口41进入，流向环形管道42，环形管道42的设置使得进入的高压气体减少冲击力，避免直接对发热体2以及坩埚3产生较大的冲击力。

该烧结炉还包括位于若干传输管道43的出气口处的控风装置5，其中控风装置5适于控制经传输管道43传输的高压气体的流向。传输管道43的出风口与控风装置5固定连接，高压气体从传输管道43传输至控风装置5中，控风装置5改变高压气体的流向，有效的减少高压气体对坩埚3的影响。

控风装置5包括调整台51；调整台51的内腔设置有若干转向腔511和若干封堵腔512，每个转向腔511适配一个封堵腔512；所谓适配就是相互配合，即每个转向腔511都与一个封堵腔512连通，每个转向腔511都组合搭配一个封堵腔512，每个转向腔511的转向入口位于调整台51的侧部，转向出口位于调整台51的顶部；封堵腔512的封堵入口与转向腔511的转向竖通道5111互相连通，封堵腔512的封堵出口位于调整台51的顶部；每个传输管道43的端部连接且连通有一转向管52，转向管52卡设在转向腔511内，转向管52的侧部开设有一侧出风口523，侧出风口523与封堵腔512入口相互连通。通过将侧出风口523与封堵腔512连通的设置，使从侧出风口523流出的高压气体直接至封堵腔512出口流出，从而形成高压气体屏障。

转向管52的转向出气口处可转动地设置有叶轮521，叶轮521的底部一体设置有一分流头522，以及沿着气体流动方向，分流头522呈锥形，分流头522的根部位于侧出风口523的一侧。分流头522的设置，使得高压气体沿着分流头522向四周散开，高压气体驱动叶轮521进行转动，使得从转向腔511的气体改变流向，以及部分高压气体从侧出风口523流出，有效的减少高压气体对坩埚3的影响。

调整台51上开设有若干导流腔53，每个导流腔53适配一个封堵腔512的封堵竖通道5121；封堵腔512包括封堵竖通道5121和封堵横通道5122，封堵竖通道5121和封堵横通道5122的接合处设置45°斜台5123，45°斜台5123的设置，促使水平流入封堵横通道5122内的高压气流，能够笔直的进入到封堵竖通道5121内，从而实现将封堵腔512内的高压气体流出。

导流腔53包括相互连通的梯形腔531和竖直腔532，梯形腔531的较大底面与竖直腔532连通，梯形腔531的较小底面与封堵腔512的封堵竖通道5121连通。从侧出风口523流出的高压气体开口较小，通过梯形腔531和竖直腔532的连接设置，将小口出风口，改善成大口出风口即梯形腔531，再将呈扩散的出风口形成笔直出风口即竖直腔532，这整体的配合，促使形成了所需的高压气体竖直屏障。

该氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括位于炉壁上的温度传感器6以及炉体1顶部的排风口7，温度传感器6实时监控炉内温度，进一步得到所需数据，从而选择合适温度的高压气体通入炉体1内，达到所需效果。

实施例一

当通入管道装置4内的高压气体未达到加热温度时；

如图1~8所示，提供一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，烧结炉包括炉体1和发热体2，发热体2设置在炉体1内部，发热体2是电热元件，例如碳棒、碳管，发热体2通过支撑架固定连接在炉体1内，以及承载在发热体2上的坩埚3，坩埚3设置在发热体2上加热，氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括一用于传输高压气体的管道装置4，其中管道装置4适于将未到达加热温度的高压气体传输至发热体2的下方。通过管道装置4将未到达加热温度高压气体注入炉体1内，传输至发热体2的下方，将未到达加热温度高压气体流向发热体2。

将未到达加热温度高压气体从管道装置4的进气口41流向环形管道42，环形管道42固定在炉体1的内壁，通过环形管道42减小高压气体的冲击力，随后将未到达加热温度高压气体流向传输管道43，传输管道43传输将未到达加热温度的高压气体传输至控风装置5。

控风装置5包括调整台51，调整台51中含有转向管52，未到达加热温度的高压气体从传输管道43的出风口流入转向管52的入风口，随后，未到达加热温度的高压气体流向位于转向管52出风口处的叶轮521处，叶轮521底部一体设置有分流头522，分流头522根部两侧设置有侧出风口523，未到达加热温度的高压气体部分气体沿着分流头522流向侧出风口523，剩余气体沿着分流头522向上冲击叶轮521，叶轮521旋转，使得未到达加热温度的高压气体改变流动方向。

调整台51上开设有若干导流腔53，每个导流腔53适配一个封堵腔512的封堵竖通道5121；封堵腔512包括封堵竖通道5121和封堵横通道5122，流入侧出风口523的未到达加热温度的高压气体，流入封堵横通道5122，封堵竖通道5121和封堵横通道5122的接合处设置45°斜台5123，45度斜台5123保证了入射角与反射角一致，实现将封堵腔512内的高压气体流出；以及导流腔53包括相互连通的梯形腔531和竖直腔532，梯形腔531的较大底面与竖直腔532连通，梯形腔531的较小底面与封堵腔512的封堵竖通道5121连通。从侧出风口523流出的高压气体开口较小，通过梯形腔531和竖直腔532的连接设置，将小口出风口，改善成大口出风口。

经竖直腔532喷射未到达加热温度的高压气体形成一横截面为封闭多边形的屏障，发热体2在竖直方向上的投影包含该封闭多边形；从转向腔511流出的未到达加热温度的高压气体从转向腔511四散流出，未到达加热温度的高压气体冲击所形成的气体屏障，进而减小未到达加热温度的高压气体的冲击力，大大削减了未到达加热温度的高压气体对坩埚3的冲击，保证了加热温度持续均匀，减少出现烧结的合金材料发生重结晶的现象。

实施例二

当通入管道装置4内的高压气体达到加热温度时；

如图1~7和图9所示，提供一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，烧结炉包括炉体1和发热体2，发热体2设置在炉体1内部，发热体2是电热元件，例如碳棒、碳管，发热体2通过支撑架固定连接在炉体1内，以及承载在发热体2上的坩埚3，坩埚3设置在发热体2上加热，氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括一用于传输高压气体的管道装置4，其中管道装置4适于将高压气体传输至发热体2的下方。通过管道装置4将高压气体注入炉体1内，传输至发热体2的下方，高压气体流向发热体2。

将到达加热温度高压气体从管道装置4的进气口41流向环形管道42，环形管道42固定在炉体1的内壁，通过环形管道42减小高压气体的冲击力，随后将到达加热温度高压气体流向传输管道43，传输管道43传输将到达加热温度的高压气体传输至控风装置5。

控风装置5包括调整台51，调整台51中含有转向管52，到达加热温度的高压气体从传输管道43的出风口流入转向管52的入风口，随后，到达加热温度的高压气体流向位于转向管52出风口处的叶轮521处，叶轮521底部一体设置有分流头522，分流头522根部两侧设置有侧出风口523，到达加热温度的高压气体部分气体沿着分流头522流向侧出风口523，剩余气体沿着分流头522向上冲击叶轮521，叶轮521旋转，使得到达加热温度的高压气体改变流动方向。

调整台51上开设有若干导流腔53，每个导流腔53适配一个封堵腔512的封堵竖通道5121；封堵腔512包括封堵竖通道5121和封堵横通道5122，流入侧出风口523的到达加热温度的高压气体，流入封堵横通道5122，封堵竖通道5121和封堵横通道5122的接合处设置45°斜台5123，45度斜台5123保证了入射角与反射角一致，实现将封堵腔512内的高压气体流出；以及导流腔53包括相互连通的梯形腔531和竖直腔532，梯形腔531的较大底面与竖直腔532连通，梯形腔531的较小底面与封堵腔512的封堵竖通道5121连通。从侧出风口523流出的高压气体开口较小，通过梯形腔531和竖直腔532的连接设置，将小口出风口，改善成大口出风口。

经竖直腔532喷射到达加热温度的高压气体形成一横截面为封闭多边形的屏障，发热体2在竖直方向上的投影位于屏障之内时；从转向腔511流出的到达加热温度的高压气体从转向腔511四散流出，到达加热温度的高压气体沿着所形成的气体屏障，进而将到达加热温度的高压气体引导向坩埚3，使坩埚3更加充分受热，材料充分反应，减少出现烧结的合金材料发生重结晶的现象。

其中，调整台51的设置，起到了如下几个作用：

1、起到支撑管道组件4的效果，保证其良好的支撑；

2、根据不同的高压气体温度，采用不同规格的调整台，实现不同需求的技术效果，如滞留未达到加热温度的高压气体，防止其对于坩埚处的高温集聚的影响，如引导达到加热温度的高压气体至坩埚的高温集聚处，促进高温集聚的形成；

3、引导高压气流的流向同时，降低高压气流的冲击压力，并借助冲击压力，促使叶轮521转动以促进气流的扩散；

4、在高压气体达到加热温度的时候，通过调整台51将位于发热体2下方的高温气体引导至坩埚3的位置处，从而促进高温集聚；

5、在高压气体达到加热温度的时候，气体屏障直冲坩埚3的周向，在一定程度上限制高温集聚的气流的扩散，此种结构的采用，大大的提高了烧结效率。

6、在高压气体未达到加热温度的时候，气体冲击位于发热体2下方的高温气体，促使其与高压气体混合，促进该高温气体的迅速扩散，在一定程度上促进该高温气体与炉内气体的混合。

实施例三

实施例三是在以上实施例的基础上进行。

本实施例提供了一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉的工作方法。

调整台51上开设有若干导流腔53，每个导流腔53适配一个封堵腔512的封堵竖通道5121；封堵腔512包括封堵竖通道5121和封堵横通道5122，封堵竖通道5121和封堵横通道5122的接合处设置45°斜台5123，45度斜台5123保证了入射角与反射角一致，实现将封堵腔512内的高压气体流出；以及导流腔53包括相互连通的梯形腔531和竖直腔532，梯形腔531的较大底面与竖直腔532连通，梯形腔531的较小底面与封堵腔512的封堵竖通道5121连通。从侧出风口523流出的高压气体开口较小，通过梯形腔531和竖直腔532的连接设置，将小口出风口，改善成大口出风口。

经竖直腔532喷射的高压气体形成一横截面为封闭多边形的屏障；以及

当高压气体温度达到加热温度时，发热体2在竖直方向上的投影位于屏障之内；

当高压气体温度未达到加热温度时，发热体2在竖直方向上的投影包含该封闭多边形。

通电发热体2以使坩埚3加热，经管道组件通过高压气体并经调整台51散射。

当发热体2在竖直方向上的投影位于屏障之内时，通入达到加热温度的高压气体；当发热体2在竖直方向上的投影包含该封闭多边形时，通入未达到加热温度的高压气体。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，包括炉体，设置在炉体内部的发热体和承载在发热体上的坩埚，其特征在于，所述氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括一用于传输高压气体的管道装置，其中

所述管道装置适于将高压气体传输至发热体的下方；

所述管道装置包括环形管道，设置在所述环形管道上的若干进气口和与所述环形管道连接且连通的若干传输管道；以及

若干所述进气口位于所述炉体的侧壁，所述传输管道的出气口位于所述发热体的下方；

所述氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉还包括位于若干所述传输管道的出气口处的控风装置，其中

所述控风装置适于控制经所述传输管道传输的高压气体的流向；

所述控风装置包括调整台；

所述调整台的内腔设置有若干转向腔和若干封堵腔，每个所述转向腔适配一个所述封堵腔；每个所述转向腔的转向入口位于所述调整台的侧部，转向出口位于所述调整台的顶部；所述封堵腔的封堵入口与所述转向腔的转向竖通道互相连通，所述封堵腔的封堵出口位于所述调整台的顶部；

每个所述传输管道的端部连接且连通有一转向管，所述转向管卡设在所述转向腔内，所述转向管的侧部开设有一侧出风口，所述侧出风口与所述封堵腔入口相互连通。

2.如权利要求1所述的氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，其特征在于，

所述环形管道固定在所述炉体的内壁。

3.如权利要求1所述的氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，其特征在于，

所述转向管的转向出气口处可转动地设置有叶轮，所述叶轮的底部一体设置有一分流头，以及

沿着气体流动方向，所述分流头呈锥形，所述分流头的根部位于所述侧出风口的一侧。

4.如权利要求3所述的氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，其特征在于，

所述调整台上开设有若干导流腔，每个所述导流腔适配一个所述封堵腔的封堵竖通道；以及

所述导流腔包括相互连通的梯形腔和竖直腔，所述梯形腔的较大底面与所述竖直腔连通，所述梯形腔的较小底面与所述封堵腔的封堵竖通道连通。

5.如权利要求4所述的氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉，其特征在于，

经所述竖直腔喷射的高压气体形成一横截面为封闭多边形的屏障；以及

当高压气体温度达到加热温度时，所述发热体在竖直方向上的投影位于所述屏障之内；

当高压气体温度未达到加热温度时，所述发热体在竖直方向上的投影包含该封闭多边形。

6.一种如权利要求5所述的氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉的工作方法，其特征在于，

通电发热体以使坩埚加热，经管道组件通过高压气体并经调整台散射。

7.如权利要求6所述的氮化硅陶瓷烧结用的烧结炉的工作方法，其特征在于，

当发热体在竖直方向上的投影位于所述屏障之内时，通入达到加热温度的高压气体；

当发热体在竖直方向上的投影包含该封闭多边形时，通入未达到加热温度的高压气体。

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