CN2844815Y - 真空氢气烧结炉 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了属于烧结设备的用于人工金刚石合成材料的一种真空氢气烧结炉。该真空氢气烧结炉为单室烧结炉，在炉体内安装炉胆、前面为炉门、后部为风冷装置、石墨棒加热元件由电绝缘材料95瓷固定在炉胆内壁，隔热层由碳毡、陶瓷毡和柔性石墨分层包裹在炉胆外周；炉体为双层壁水冷装置；中真空系统和炉体侧面的主抽气口连接。人造金刚石粉末合成块经真空氢气炉还原烧结处理后得到了充分的还原，材料纯度提高；在合成金刚石的过程中工艺稳定性和重复性好；合成工艺易掌握，调整范围较窄，比常规工艺操作简单。操作安全，自动化程度高，工作环境好，改变了原来了金刚石生产中粉尘大的劳动条件，无污染无公害。
Description
技术领域
本实用新型属于烧结设备，具体是用于人工金刚石合成材料的一种真空氢气烧结炉。
背景技术
我国人造金刚石行业自从工业化以来，一直采取用镍基片状触媒做主要生产材料(镍含量为70％，其余为钴、锰)，一般在空气中加热或充保护气体的烧结炉中绕结，含杂质多，达不到高质量的要求，同时由于国内镍材料从2003年以来市场价格不断增涨，大大增加了金刚石的生产成本，另外片状工艺只局限生产中档金刚石。而国外早在九十年代初就实现了向铁基粉末触媒生产金刚石的转化。铁基粉末触媒生产金刚石(铁含量为70％，其余为镍钴锰等)，一方面降低了金刚石的成本，另一方面又大大提高了高档金刚石所占比例。但由于铁基粉末触媒生产金刚石的工艺采用普通的烧结炉烧结，工艺复杂还很难保证质量，因此国内虽然早有对相关技术的研究，却仍未达到工业化的技术要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种真空氢气烧结炉，由炉体、炉胆、真空系统、充气系统、风冷系统及水冷系统组成。其特征在于：所述真空氢气烧结炉为单室烧结炉，在炉体2内安装炉胆3、炉体2前面为炉门1，炉体2后部为风冷装置4，在炉体2顶部安装有安全阀7和旁路抽气口5，气体进口6设置在炉体2下部，加热元件8由电绝缘材料95瓷固定在炉胆3内壁，料台9支撑在炉胆3内下部，隔热层10包在炉胆3外周。在炉体2的侧面设有主抽气口并和由串连的气动阀11、手动阀12、罗茨泵13和旋片泵14组成的真空系统连接；旋片泵14排气口通过氢气稀释装置17分别和炉体2连接；和流量计16、电磁阀15连接。
所述炉体为双层水冷结构。
所述加热元件采用石墨棒。
所述隔热保温层采用碳毡、陶瓷毡和柔性石墨分层包裹。
本实用新型的有益效果是人造金刚石粉末合成块经真空氢气炉还原烧结处理后得到了充分的还原；同时由于真空脱气作用，使材料中残留的气体的部分杂质被挥发，材料纯度提高。在合成金刚石的过程中工艺稳定性和重复性好；
人造金刚石粉末合成块经真空氢气炉还原烧结处理后得到了充分的还原，动作控制采用可编程序控制器，除装、卸料外，实现全自动操作，同时备有手动操作系统。
相同腔体的单产较常规工艺提高30％；人造金刚石的体积转化率由传统工艺的1.0-1.2ct/cm3，提高到1.6-1.8ct/cm3；
粒度集中：50/60目以粗可达75％，SMD级人造金刚石可达35-40％，SMD25可达20％左右；相同腔体40/60比例要提高10％；颜色好：金刚石品质透明度好，经检测比较，比常规工艺提高30％；高档料所占比例高，≥12g以上较常规工艺提高20％；低档料所占比例低，相同腔体，低档料较常规工艺降低15％；
电能消耗低，相同腔体，单块可节约0.5度电；
附图说明
图1为真空氢气烧结炉。
图2为真空系统和充气系统结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供一种真空氢气烧结炉。图1所示真空氢气烧结炉为单室烧结炉，在炉体2内安装炉胆3、炉体2前面为炉门1，炉体2后部为风冷装置4，安全阀7和旁路抽气口5在炉体2顶部，气体进口6设置在炉体2下部，石墨棒加热元件8由电绝缘材料95瓷固定在炉胆3内壁，料台9支撑在炉胆3内下部，隔热层10由碳毡、陶瓷毡和柔性石墨分层包裹在炉胆3外周；炉体2为双层水冷结构。所述炉胆采用石墨结构，由隔热层、加热元件、料台等部分组成，维修保养时可整体拆卸。在炉体2的侧面设有主抽气口并和由串连的气动阀11、手动阀12、罗茨泵13和旋片泵14组成的中真空系统连接；同时有旁路抽气口7在炉体顶部，用于恒定负压气氛烧结。
充气系统：由充气阀和管路组成，完成炉体置换冷却充气及稀释充氮。配备了包括由充气电磁阀15和串连的流量计16、电磁阀15并联组成的送氢系统，同时由充气电磁阀15和手动阀12并联组成的充氮系统与送氢系统同时用于加热时的恒定负压或脉冲充气(惰性气体/H2)(如图2所示)，实现气氛烧结。充气位于炉体的底部中间位置，并有内部气体输送管和喷嘴将气体喷向所处理的材料。
在机械泵排气口安装了氢气稀释装置17，并和流量计16、电磁阀15连接(如图2所示)，稀释氢气的氮气从这里进入，用氮气将排出的氢气稀释后再行排放，保证了排放安全。
风冷系统包括由电机、离心风扇叶轮、热交换器和导风装置组成，可对工件进行2bar快速气体冷却。
以智能化温控仪、可编程序控制器(PLC)、加热调压器、真空计及记录仪为核心构成包括供电、控制、记录、监视、报警保护功能在内的电控系统。具有真空、气氛烧结(正压/负压)及加压(绝对压力0.2MPa)气冷功能，专门用于人造金刚石粉末合成块的还原烧结处理。
动作控制采用可编程序控制器，除装、卸料外，实现全自动操作，同时备有手动操作系统。
温度控制采用智能化温控表，实现全自动智能控温，控温精度±0.1％，可存储多条工艺曲线，PID参数可根据温度变化自动切换，具有PID参数自整定功能。
根据大量的生产实验表明，采用新工艺后，人造金刚石粉末合成块经真空氢气炉还原烧结处理后得到了充分的还原。同时由于真空脱气作用；使材料中残留的气体的部分杂质被挥发，材料纯度提高。在合成金刚石的过程中工艺稳定性和重复性好。合成工艺易掌握，调整范围较窄，比常规工艺操作简单。操作安全，自动化程度高，工作环境好，改变了原来了金刚石生产中粉尘大的劳动条件，无污染无公害。
Claims (4)
1.一种真空氢气烧结炉，由炉体、炉胆、真空系统、充气系统、风冷系统及水冷系统组成，其特征在于：所述真空氢气烧结炉为单室烧结炉，在炉体(2)内安装炉胆(3)、炉体(2)前面为炉门(1)，炉体(2)后部为风冷装置(4)，在炉体2顶部安装有安全阀(7)和旁路抽气口(5)，气体进口(6)设置在炉体(2)下部，加热元件(8)由电绝缘材料95瓷固定在炉胆(3)内壁，料台(9)支撑在炉胆(3)内下部，隔热层(10)包在炉胆(3)外周；在炉体(2)的侧面设有主抽气口并和由串连的气动阀(11)、手动阀(12)、罗茨泵(13)和旋片泵(14)组成的真空系统连接；旋片泵(14)排气口通过氢气稀释装置(17)分别和炉体(2)连接；和流量计(16)、电磁阀(15)连接。
2.根据权利要求1所述真空氢气烧结炉，其特征在于：所述加热元件采用石墨棒。
3.根据权利要求1所述真空氢气烧结炉，其特征在于：所述隔热保温层采用碳毡、陶瓷毡和柔性石墨分层包裹。
4.根据权利要求1所述真空氢气烧结炉，其特征在于：所述炉体为双层水冷结构。
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