CN208805046U - 氮气燃烧控制炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种氮气燃烧控制炉，包括炉体，在炉体前端设置有炉门，在炉体上设置有充氮气口，充氮气口通过充气阀连接充气装置；在炉体上设置有抽真空口，炉体上设置一端连通炉体内部的压力表，压力表电连接控制器控制充气阀开启或关闭；在炉体内设置有加热装置，在加热装置上设置有冷却装置，在冷却装置上设置有装料盘；炉体内设置温度传感器，温度传感器和加热装置电连接控制器。本实用新型采用炉内直接加热金属的方式，对炉管材料要求降低，加热功率降低很多，炉子成本大幅降低。炉体很容易做大，反应剧烈时炉体内压力上升慢，有足够时间控制氮气流量，安全性提高。

Description

氮气燃烧控制炉

技术领域

本实用新型涉及氮化物反应生产设备，具体涉及一种氮气燃烧控制炉。

背景技术

金属氮化物是制造硬质材料的原料之一，活性金属在氮气环境下燃烧是制备该金属氮化物的常用方法，因此就需要一个密闭的氮气环境，并加热使金属在氮气中平稳氮化。不同金属其燃烧的剧烈程度不一样，放出的热量也不同。对于剧烈燃烧并释放大量热量的活性金属，对其氮化尤其注意安全，需要安全可靠的设备才能完成，过程中实时监控反应温度并控制氮气流量，保证氮化过程安全。

以往氮化大多采用管式炉或井式炉，采用外加热方式，对整个炉膛空间进行加热，加热过程缓慢，降温也是采用外侧降温的方式，降温的速度更慢，效率低。受到结构限制，其炉膛空间小，氮化金属量少，反应剧烈释放大量热时，压力急剧上升，对控制要求很严格，出现一点控制不及时，就容易发生爆炸等严重事故。这种设备不适合工业大批量稳定生产。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：现有的氮化炉，炉膛空间小，氮化金属少，对控制要求很严格，不适于工业大批量稳定生产，为解决上述问题，提供一种氮气燃烧控制炉。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：氮气燃烧控制炉，包括炉体，在炉体前端设置有炉门，在炉体上设置有充氮气口，充氮气口通过充气阀连接充气装置；在炉体上设置有抽真空口，炉体上设置一端连通炉体内部的压力表，压力表电连接控制器控制充气阀开启或关闭；在炉体内设置有加热装置，在加热装置上设置有冷却装置，在冷却装置上设置有装料盘；炉体内设置温度传感器，温度传感器和加热装置电连接控制器。

加热装置为加热板，加热板上连接有加热板电极，在加热板与冷却装置之间设置有热电偶。

炉体上设置安全阀，所述安全阀包括机械泄压阀和电连接压力表的电控泄压阀。

冷却装置为水冷盘，水冷盘接水口穿过炉体与外接冷却水相连。

装料盘上端设置有卷边，下方连接有裙边，在装料盘中设置有耐高温陶瓷内衬。

在炉体内设置有盛料盘，盛料盘设置在加热装置的下方。

炉体包括炉体内壁和炉体外壁，在炉体内壁和炉体外壁之间设置有循环水通道，循环水通道进水口设置在一侧炉体外壁的下端，循环水通道出水口设置在对侧炉体外壁的上端。

在炉体中部设置有支架，加热装置设置在支架上。

相对于现有技术，本实用新型采用炉内直接加热金属的方式，对炉管材料要求降低，加热功率降低很多，炉子成本大幅降低。炉体很容易做大，反应剧烈时炉体内压力上升慢，有足够时间控制氮气流量。安全性提高。采用加热装置、冷却装置和料盘三者结合的布置方式，加热和降温速度很快，缩短了生产时间，提高了生产效率。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是装料盘结构示意图。

图3是螺旋水冷管结构示意图。

其中，1是压力传感器；2是炉体外壁；3是炉体内壁；4是热电偶；5是循环水通道；6是盛料盘；7是充氮气口；8是加热板；9是加热板电极；10是螺旋水冷管；11是装料盘；12是抽真空口；13是安全阀；14是压力表；15是加热板支架；16是卷边；17是裙边；18是接水口。

具体实施方式

如图1-图3所示，氮气燃烧控制炉，包括炉体，在炉体前端设置有炉门，在炉体上设置有充氮气口7，充氮气口7通过充气阀连接充气装置。在炉体上设置有抽真空口12，炉体上设置一端连通炉体内部的压力表14，压力表14电连接控制器控制充气阀开启或关闭。在炉体内设置有加热装置，在加热装置上设置有冷却装置，在冷却装置上设置有装料盘11。炉体内设置温度传感器，温度传感器和加热装置电连接控制器。

将金属放入装料盘11中放到加热板8上，密闭容器后，然后需要对容器进行抽真空。抽真空口12通过抽气阀连接抽气装置。抽真空后，需要通过氮气到预定的压力。炉体上的压力表14可以为电接点压力表。电接点压力表有上限和下限值，充气过程中压力表指针到达上限时，电接点压力表发出信号，充气阀关闭，停止充气，当氮气消耗炉体内部压力下降低于下限值时，充气阀打开，自动往炉内冲入氮气，直到达到上限值时关闭氮气充气气路。在炉体上也可以设置压力传感器1，与压力表14一道测量压力，更准确的测压。

控制器包括自动控温仪，通过自动控温仪控制加热电路。温度过高时，温度传感器将信号发给自动控温仪，自动控温仪控制加热装置停止加热。温度低时，自动控温仪控制加热装置开始加热或者增大加热速度。氮化温度控制通过自动控温仪控制，可根据需要设定工艺曲线。

在炉体中部设置有支架，加热装置设置在支架上。加热装置为加热板8，加热板8放在加热板支架15上，加热板8上连接有加热板电极9，在加热板8与冷却装置之间设置有热电偶4，以确保准确检测温度。热电偶4可以测出温度，是一种温度传感器。炉壁上开孔安装电极接线柱，电极接线柱与容器绝缘，以免加热时炉壁带电，电极接线柱外面连接外部电源，电极接线柱里面连接加热板电极9。

炉体上设置安全阀13，安全阀13包括机械泄压阀和电连接压力表的电控泄压阀。机械泄压阀是当炉体内部压力达到一定值时，机械泄压阀自动打开放气，维持炉体内部压力平衡；电控泄压阀由电接点压力表和电磁阀门组成，电接点压力表有上限和下限值，当炉体内部压力达到一定压力时（小于机械泄压阀泄压压力），电接点压力表发出信号，电磁阀打来泄压，当压力降到一定值时关闭电磁阀，停止泄压。两个泄压阀，充分保证容器安全，以免造成安全事故。

如图3所示，冷却装置为水冷盘，水冷盘接水口18穿过炉体与外接冷却水相连。水冷进出口管和容器壁焊接牢固，并且保证密封性好。冷却装置也可以为螺旋水冷管10，螺旋水冷管的接水口18穿过炉体。

如图2所示，装料盘11上端设置有卷边16，下方连接有裙边17，在装料盘中设置有耐高温陶瓷内衬。装料盘采用耐热不锈钢，并内衬耐高温材料，如石墨或六方氮化硼，装料盘结构上采用卷边结构，防止溢出的物料流到加热盘上。装料盘底部采用螺旋水冷机构，水管采用耐热不锈钢材质，充分降低反应时的温度，避免金属燃烧释放的热量烧毁装料盘。

在炉体内设置有盛料盘6，盛料盘6设置在加热装置的下方，盛料盘的长和宽均大于装料盘的长和宽，使得溢出的物料直接流到盛料盘中，避免粘到炉壁上，方便回收。盛料盘采用耐热不锈钢或者石墨或者六方氮化硼陶瓷等材质。

炉体包括炉体内壁3和炉体外壁2，炉体外壁2采用碳钢，厚度6-10mm，炉体内壁采用310S耐热不锈钢，厚度8-12mm，在炉体内壁3和炉体外壁2之间设置有循环水通道5，循环水通道进水口设置在一侧炉体外壁的下端，循环水通道出水口设置在对侧炉体外壁的上端。

本实用新型改变以往设计，主体思路是采取内加热方式，金属、加热装置和装料盘11都放置在一个大的密封容器中，容器可以承受一定正压，0.15MPa以内。首先，开启炉门，将金属放入料盘中放到加热板上，密闭容器，对容器进行抽真空，真空小于10Pa后，通入氮气到1个大气压，通电加热时，只加热需要氮化的金属，待金属温度达到氮化温度时，金属开始燃烧，并释放热量，其释放的热量足以提供后续金属反应所需能量，因此此时断开加热盘电源，能够节省能源。具体可以检测到炉体内部压力下降时停止加热。

反应过程中氮气因为消耗会减少，通过电接点压力表来调整容器内部氮气压力，氮气压力上限0.12Mpa，下限0.09Mpa，当氮气消耗使容器内部压力低于0.09Mpa时，电接点压力表感应到压力，发出信号，打开氮气充气阀，氮气自动往容器内部充，当压力达到0.12Mpa 时，电接点压力表发出信号，关闭氮气充气阀。氮化温度控制通过自动控温仪控制，可根据需要设定工艺曲线。控制炉体内压力，调整氮气流量，当炉体内部压力不变时，氮化完成降温到室温打开炉门，取出物料。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.氮气燃烧控制炉，包括炉体，在炉体前端设置有炉门，在炉体上设置有充氮气口，充氮气口通过充气阀连接充气装置；其特征在于：在炉体上设置有抽真空口，炉体上设置一端连通炉体内部的压力表，压力表电连接控制器控制充气阀开启或关闭；在炉体内设置有加热装置，在加热装置上设置有冷却装置，在冷却装置上设置有装料盘；炉体内设置温度传感器，温度传感器和加热装置电连接控制器。

2.根据权利要求1所述氮气燃烧控制炉，其特征在于：所述加热装置为加热板，加热板上连接有加热板电极，在加热板与冷却装置之间设置有热电偶。

3.根据权利要求1所述氮气燃烧控制炉，其特征在于：所述炉体上设置安全阀，所述安全阀包括机械泄压阀和电连接压力表的电控泄压阀。

4.根据权利要求1所述的氮气燃烧控制炉，其特征在于：所述冷却装置为水冷盘，水冷盘接水口穿过炉体与外接冷却水相连。

5.根据权利要求1所述的氮气燃烧控制炉，其特征在于：所述装料盘上端设置有卷边，下方连接有裙边，在装料盘中设置有耐高温陶瓷内衬。

6.根据权利要求1所述的氮气燃烧控制炉，其特征在于：所述炉体内设置有盛料盘，盛料盘设置在加热装置的下方。

7.根据权利要求1所述的氮气燃烧控制炉，其特征在于：所述炉体包括炉体内壁和炉体外壁，在炉体内壁和炉体外壁之间设置有循环水通道，循环水通道进水口设置在一侧炉体外壁的下端，循环水通道出水口设置在对侧炉体外壁的上端。

8.根据权利要求1所述的氮气燃烧控制炉，其特征在于：所述炉体中部设置有支架，加热装置设置在支架上。