CN2603085Y - 立式中频碳化炉 - Google Patents

Abstract

一种立式中频碳化炉，其炉壳为不锈钢板夹层结构，夹层内通冷却水，由炉壳从外往里分别为填充层、感应器、外保温层、内保温层、感应器、发热体、物料舟皿；填充层为填充沙；炉盖与炉壳上法兰之间采用水密封；红外测温探头下设有测温观察窗；所述进气管分为中孔和边孔两路，中孔垂直于炉盖安装在炉膛中心轴位置，边孔从所述红外测温探头安装位置进入，两路进气管的气体均进入物料舟皿中部和外侧通道，经炉底中心气路、排气管送到炉外点火封口；进气管保护气体从中孔和边孔两路引入可以起到扫清视场和镜片的作用；设有测温控温系统，测温准确，最高使用温度高达2400℃ ，是一种具有温度闭环控制功能的超高温加热炉。

Description

立式中频碳化炉

技术领域

本实用新型属于一种硬质合金碳化、烧结设备，特别是一种立式中频碳化炉。

技术背景

目前，硬质合金生产中使用的立式中频碳化、烧结炉最高使用温度一般在1600℃以下，主要用于碳化细颗粒碳化钨粉和烧结工艺温度在1600℃以下的合金。其温度控制系统的测温点选择在接近实际温度的中心点。由于中心温度是由物料以热传递方式传递过来的，具有极大的热惯性，在较大功率运行时把加热电源停掉还会往上冲一百多度，导致控制系统无法在较短时间内找到电功率与温度的对应关系，不适应自动控温；其次是它的烧结温度不超过1600℃，无法满足更高温度要求的烧结工艺。同时，由于没有测温控温系统，保护气体是通过一根给气管从炉盖正中心直插舟皿中心底部，使气体从进气孔中孔至舟皿中心底部，再通过舟皿外侧回到炉膛上方，从进气孔边孔出来，这种进排气方式的碳化炉显然不适用把测温探头及观察窗放在进气孔边孔上方，否则带有尘埃的高温废气会污染和灼伤镜片。

技术方案

本实用新型的目的旨在于提供一种烧结温度更高，测温更加准确、适合全自动测温控温的立式中频碳化炉。其技术内容如下：

它包括由炉壳1、感应器2、发热体3、外保温层4、内保温层5、炉膛内盖6、物料舟皿7、炉盖起吊装置8、红外测温探头9、填充层10、炉盖11、排气管12、进气管13、炉膛支撑底座14，其特征在于：

所述炉壳1为不锈钢板夹层结构，夹层内通冷却水，由炉壳1从外往里分别为填充层10、感应器2、外保温层4、内保温层5、发热体3、物料舟皿7；填充层10为填充沙；

所述炉盖11与炉壳1上法兰之间采用水密封22进行密封；

所述红外测温探头9垂直于炉盖11安装在偏离炉膛中心轴位置，其下设有测温观察窗16；所述进气管13分为中孔和边孔两路，中孔垂直于炉盖11，安装在炉膛中心轴位置，边孔从所述红外测温探头9安装位置进入，两路进气管的气体均进入物料舟皿7中部和外侧通道，经炉底中心气路21、排气管12送到炉外点火封口；进气管13保护气体从中孔和边孔两路引入可以起到扫清视场和镜片的作用；

所述内保温层5采用碳黑作内保温材料，其厚度在40mm-50mm之间为佳；所述外保温层4采用空心球氧化铝砖，其厚度在30mm-40mm之间为佳；所述炉膛内盖6底层为石墨，上层为多层碳毡迭加，厚度以100mm-120mm为佳；发热体3、物料舟皿7均为石墨碳素材料；

加热时炉体内必须通保护气体(一般为氢气，也可为氮气)，保护气体从炉体顶部进底部出。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

具体实施方式

1、炉壳  2、感应器  3、发热体  4、外保温层  5、内保温层6、炉膛内盖  7、物料舟皿  8、炉盖起吊装置  9、红外测温探头10、填充层  11、炉盖  12、排气管  13、进气管  14、炉膛支撑底座  15、物料  16、测温观察窗  17、测温点  18、观察窗  19、高温中心观察点  20、高温区  21、炉底中心气路  22、水密封

如图1，它包括由炉壳1、感应器  2、发热体  3、外保温层  4、内保温层  5、炉膛内盖  6、物料舟皿  7、炉盖起吊装置  8、红外测温探头9、填充层  10、炉盖  11、排气管  12、进气管  13、炉膛支撑底座  14，发热体3置于感应器2中，其特征在于：

所述炉壳1为不锈钢板夹层结构，夹层内通冷却水，由炉壳1从外往里分别为填充层10、外保温层4、内保温层5、感应器2、发热体3、物料舟皿7；填充层10为填充沙；

所述炉盖11与炉壳1上法兰之间采用水密封22进行密封；

所述红外测温探头9垂直于炉盖11安装在偏离炉膛中心轴位置，其下设有测温观察窗16；所述进气管13分为中孔和边孔两路，中孔垂直于炉盖11安装在炉膛中心轴位置，边孔从所述红外测温探头9安装位置进入，两路进气管的气体均进入物料舟皿7中部和外侧通道，经炉底中心气路21、排气管12送到炉外点火封口；进气管13保护气体从中孔和边孔两路引入可以起到扫清视场和镜片的作用；

所述内保温层5采用碳黑作内保温材料，其厚度在40mm-50mm之间为佳；所述外保温层4采用空心球氧化铝砖，其厚度在30mm-40mm之间为佳；所述炉膛内盖6底层为石墨，上层为多层碳毡迭加，厚度以100mm-120mm为佳；发热体3、舟皿7及其它高温区部件均为石墨碳素材料；

加热时炉体内必须通保护气体(一般为氢气，也可为氮气)，保护气体从炉体顶部进底部出。

加热前先将待加工粉末或成型料的物料15装在舟皿7中，舟皿分为上、中、下三段，可依次顺序卸料和装料，盖好炉膛内盖6和炉盖11，从进气管13引入氢气或其它保护气体(一般为氢气)，打开外部水阀引入冷却水，接通中频电源，在感应器2两端加单相中频电，使置于感应器2中的发热体3产生涡流而快速发热，炉膛工作温度快速而均匀地升高，当温度至一定值(700℃-800℃)，红外测温探头9通过测温观察窗16对测温点17进行温度测量，此后的所有升温、保温过程均由电控部分按设定程序自动完成。为了保确系统运行安全，在加热过程中操作者可随时通过观察窗18对高温区中心位置高温中心观察点19进行实际观察，保护气体从两个观察窗下方进气管13处引入炉内(这样可对观察镜片进行吹扫，确保镜片、观察视场清晰)，进入高温区20，通过物料舟皿7的外围和中心气路从炉底中心气路21、经排气管12送至炉外点火，燃烧封口。

保护气体一般为还原性气体，主要作用是：防止大气进入炉膛，氧化炉内碳素材料和物料，保证炉膛寿命和产品质量，炉体顶部配有千斤顶起吊装置，用于提升炉盖(1)。

观察窗16下物料舟皿7上盖偏离炉膛中心轴线一定距离的对应位置设置测温点17，即测温点17所测温度这物料舟皿7上表面温度，该位置距炉膛中心轴线位置有一定偏离，其目的在于减小测量点的热惯性，以满足电控系统对热惯性的要求，使系统成为一个闭环的温度控制系统。

本实用新型的测温点17在上舟皿盖对应位置，高温中心观察点19在物料舟皿轴线中心对应位置；测温点17测的是舟皿上表面温度，而高温中心观察点19观察的是舟皿中心温度属舟皿内部温度。在升温过程中，由于保护气体从测温观察窗16引入，对近距离的测温点17有一定冷却作用等原因，使测温点17和高温中心观察点19的实际温度有一定的偏差。实践证明：中心温度是由物料以热传递方式传递过来的，具有极大的热惯性(在较大功运行时把加热电源停掉还往上冲一百多度)，控制系统无法在较短时间内找到电功率与温度的对应关系，不适应自动控温。测温点17就不一样，它反映的是舟皿表面温度值，该温度值的热惯性很小，能满足电控系统对热惯性的要求。通过设定合适的PID参数，可准确地使测温点17的值按给定升温曲线升温，从而也使实际物料温度按给定升温曲线规律变化，而测温点17和高温中心观察点19的偏差则可通过仪表的补偿来减小，也就是说从测温点17测温后送往仪表出来的显示值接近高温中心观察点19实际温度值。

以上概述为通过对热惯性较小的测温点17进行温度测量，从而使系统成为一个闭环的自动化测温控温系统，并通过仪表补偿功能来减小偏差，使仪表显示值接近舟皿物料的实际温度值。

采用保护气体从炉体上部进下部出的方案，这与进口设备保护气体从上部中孔进，边孔出方案，在结构上有较大的区别。

本实用新型的立式中频碳化炉采用水冷式夹层全不锈钢炉壳，保证炉体在高温运行时有足够的机械强度；具有内、外保温层，其最高使用温度高达2400℃，是一种超高温加热炉，可满足粗颗粒碳化钨粉(1900℃工作温度)、复合料碳化钨粉(2100℃工作温度)碳化工艺对超高温度的要求。

Claims (4)

1、一种立式中频碳化炉，它包括由炉壳(1)、发热体(3)、外保温层(4)、内保温层(5)、炉膛内盖(6)、物料舟皿(7)、炉盖起吊装置(8)、红外测温探头(9)、填充层(10)、炉盖(11)、排气管(12)、进气管(13)、炉膛支撑底座(14)，其特征在于：

所述炉壳(1)为不锈钢板夹层结构，夹层内通冷却水，由炉壳1从外往里分别为填充层(10)、感应器(2)、外保温层(4)、内保温层(5)、感应器(2)、发热体(3)、物料舟皿(7)；

所述红外测温探头(9)垂直于炉盖(11)安装在偏离炉膛中心轴位置，其下设有测温观察窗(16)；所述进气管(13)分为中孔和边孔两路，中孔垂直于炉盖(11)安装在炉膛中心轴位置，边孔从所述红外测温探头(9)安装位置进入，两路进气管的气体均进入物料舟皿(7)中部和外侧通道，经炉底中心气路(21)、排气管(12)送到炉外点火封口。

2、如权利要求1的一种立式中频碳化炉，其特征在于所述内保温层(5)采用碳黑作内保温材料，其厚度在40mm 50mm之间。

3、如权利要求1的一种立式中频碳化炉，其特征在于所述观察窗(16)下面物料舟皿(7)上盖偏离炉膛中心轴线一定距离的对应位置设置测温点(17)，即测温点(17)所测温度为舟皿上表面温度，该位置距炉膛中心轴线位置有一定偏离，其目的在于减小测量点的热惯性，以满足电控系统对热惯性的要求，使系统成为一个闭环的温度控制系统。

4、如权利要求1的一种立式中频碳化炉，其特征在于保护气体从所述进气管(13)的中孔和边孔两路进入炉膛，经物料舟皿(7)中部通道和外侧通道、炉底中心气路(21)、排气管(12)送到炉外点火封口，即保护气体从炉体顶部进底部出。

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