SU1695094A1

SU1695094A1 - High temperature semicontinuous furnace

Info

Publication number: SU1695094A1
Application number: SU894721582A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Исаакович Пипко
Original assignee: Предприятие П/Я М-5006
Priority date: 1989-06-08
Filing date: 1989-06-08
Publication date: 1991-11-30

Abstract

Изобретение относитс к электротермическому оборудованию дл обработки изделий с жесткими требовани ми к остаточной среде, в которой происходит термообработка и может примен тьс в электронной про- мышленности. Цель изобретени - повышение производительности и качества- обработки путем улучшени процесса обез- гаживани и уменьшение удельных энергозатрат и охладител . Печь состоит из рабочей камеры (Р.К.) 1 и шлюзовой камеры 2. Р.К.1 содержит нагреватель 3, выполненный в виде двух коаксиальных обечаек, соединенных электрически последовательно. Внутренн обечайка нагревател плотно насажена на токопровод 4, который гермеThe invention relates to electrothermal equipment for the treatment of products with stringent requirements for a residual medium in which heat treatment takes place and can be applied in the electronic industry. The purpose of the invention is to increase the productivity and quality of processing by improving the process of decontamination and reducing the specific energy consumption and chiller. The furnace consists of a working chamber (PK) 1 and a lock chamber 2. PKK1 contains a heater 3, made in the form of two coaxial shells connected electrically in series. The inner shell of the heater tightly mounted on the conductors 4, which herme

Description

Изобретение относитс к области термообработки , а именно к электротермическому оборудованию дл обработки изделий с жесткими требовани ми к содержанию нежелательных примесей в среде, в которой проводитс термическа обработка и может примен тьс в электронной промышленности .The invention relates to the field of heat treatment, in particular to electrothermal equipment for the treatment of products with stringent requirements for the content of undesirable impurities in an environment in which thermal treatment is carried out and can be used in the electronics industry.

Целью изобретени вл етс повышение производительности и качества обработки путем улучшени процесса обезгаживани и уменьшени удельных энергозатрат и охладител .The aim of the invention is to increase the productivity and quality of processing by improving the outgassing process and reducing the specific energy consumption and chiller.

На чертеже изображена схема предложенной высокотемпературной печи сопротивлени в варианте вакуумной печи.The drawing shows a diagram of the proposed high-temperature resistance furnace in a variant of a vacuum furnace.

Печь состоит, из рабочей камеры 1 и шлюзовой камеры 2.The furnace consists of a working chamber 1 and a lock chamber 2.

Рабоча камера 1 содержит нагреватель 3, выполненный в виде двух коаксиальных , например, склепанных из листового тугоплавкого металла обечаек, соединенных электрически последовательно, причем внутренн обечайка нагревател плотно насажена на цилиндрический по сок токо- провода 4, который, в свою очередь, герметизирован с днищем рабочей камеры 1. В верхней части внутренней обечайки нагревател плотно вставлена крышка 5 из листового тугоплавкого металла.The working chamber 1 contains a heater 3, made in the form of two coaxial shells, riveted from sheet refractory metal, electrically connected in series, with the inner heater sheath tightly mounted on the cylindrical juice of the conductor 4, which, in turn, is sealed to the bottom working chamber 1. In the upper part of the inner shell of the heater tightly inserted cover 5 of a sheet of refractory metal.

Поскольку внутренн часть объема рабочей камеры с нагреваемой садкой и внеш- н ее часть при работе в вакууме откачиваютс независимыми вакуумными системами, а при работе в газовой защитной атмосфере во внутренней части объема рабочей камеры поддерживаетс некоторое избыточное давление, отпадает необходимость в полной герметизации рабочего пространства с размещенными в кем издели ми, то есть, цилиндр нагревател может иметь наклепанную конструкцию из листового тугоплавкого металла, а его соединени с крышкой и токопроводом не должны быть абсолютно герметичными.Since the internal part of the working chamber with a heated tank and its external part are pumped out by independent vacuum systems when operating in vacuum, and when operating in a protective gas atmosphere, some excessive pressure is maintained in the internal part of the working chamber volume, there is no need to completely seal the working space. placed in whom the products, i.e., the cylinder of the heater may have a riveted structure of sheet refractory metal, and its connection with the lid and conductor is not zhny be absolutely airtight.

Таким образом, садка с издели ми б или иными словами рабочее пространство отделены от внешней части объема рабочей камеры 1, в которой наход тс тепловые экраны 7 с развитой поверхностью, вводы термопары 8, токопроводы и водоохлаждаемые стенки.Thus, the cage with items b or in other words, the working space is separated from the outer part of the volume of the working chamber 1, in which there are thermal screens 7 with a developed surface, thermocouple leads 8, conductors and water-cooled walls.

В каждой садке имеетс одна или несколько термопар 9, позвол ющих, при необходимости , контролировать непосредственно температуру изделий. Последнее особенноEach tank contains one or several thermocouples 9, which, if necessary, directly control the temperature of the products. Last especially

важно при окончательном остывании изделий в шлюзовой камере 2.important in the final cooling products in the airlock 2.

Шлюзова камера 2 снабжена люком 10, перекрывающим загрузочное окно шлюзовой камеры. На люке 10 укреплены вентил торы с герметичным приводом 11, ускор ющие остывание продукции в шлюзовой камере 2.The airlock chamber 2 is equipped with a hatch 10, overlying the loading window of the airlock. On the hatch 10, hermetically driven fans 11 are reinforced, accelerating the cooling of the product in the airlock chamber 2.

Печь имеет две садки с тарелками 12, отдел ющими рабочее пространство от объема шлюзовой камеры.The furnace has two cages with plates 12 separating the working space from the volume of the sluice chamber.

В шлюзовой камере 2 размещена поворотна колонка с вертикальными направл ющими 13 садок.A rotary column with vertical guides 13 cages is placed in the airlock chamber 2.

Кроме того, в шлюзовой камере 2 размещены механизм подъема 14 садка с приводом 15, механизм герметизации 16 с приводом, механизм поворота 17 садка с приводом и механизм перемещени люка с приводом (на схеме не показан).In addition, in the sluice chamber 2, there is a lifting mechanism 14 of a cage with a drive 15, a sealing mechanism 16 with a drive, a turning mechanism 17 of a cage with a drive, and a mechanism for moving the hatch with a drive (not shown).

В варианте печи с газовой защитной атмосферой, например водородом, газ подаетс в рабочее пространство и через неплотности во внутренней обечайке нагревател 3 попадает во внешнюю частьIn the embodiment of a furnace with a gas protective atmosphere, such as hydrogen, gas is supplied to the working space and through leaks in the inner shell of the heater 3 enters the outer part

объема рабочей камеры 1 и затем удал етс из нее.volume of working chamber 1 and then removed from it.

Работает печь следующим образом.The oven works as follows.

Оператор через окно в стенке шлюзовой камеры 2 при отодвинутом в сторонуThe operator through the window in the wall of the airlock chamber 2 when pushed to the side

люке 10 загружает издели 6 на полочкиthe hatch 10 loads products 6 on shelves

садки, наход щейс в шлюзовой камере. Вcages located in the lock chamber. AT

TON: врем втора садка находитс в рабочейTON: the second charge time is in working

камере 1 и проходит термическую обработку .chamber 1 and undergoes heat treatment.

После окончани загрузки заслонка 10 перекрывает загрузочное окно и производитс откачка шлюзовой камеры 2 до заданного давлени .After the loading is completed, the shutter 10 closes the loading window and the sluice chamber 2 is pumped out to the specified pressure.

При обработке изделий в газовой защитной атмосфере после откачки шлюзова камера 2 заполн етс газом, например очи- щенным азотом.When processing products in a gaseous protective atmosphere after pumping out, the lock chamber 2 is filled with gas, for example, purified nitrogen.

По окончании термической обработки изделий, если в это врем шлюзова камера 2 откачена до заданного давлени (при обработке издели в вакууме) или заполнена газом, механизм герметизации 16 освобождает тарелку 12 и механизм подъема садок с приводом 15 опускает садку в нижнее положение . Затем механизм поворота 17 садок с приводом поворачивает на 180° поворотную колонку с вертикальными направл ющими 13 садок и мен ет таким образом садки местами.At the end of the heat treatment of the products, if at this time the lock chamber 2 is evacuated to a predetermined pressure (when processing the product in vacuum) or filled with gas, the sealing mechanism 16 releases the plate 12 and the lifting mechanism with the drive 15 lowers the charge to the lower position. Then, the turning mechanism 17 of the cage with a drive rotates by 180 ° a turntable with vertical guides 13 of the cage and thus changes the cages in places.

Затем механизм подъема 14 садок под- нимает садку с необработанными издели ми в рабочую камеру 1. механизм герметизации 16 прижимает тарелку 12 к гнезду и отдел ет тем самым рабочую камеру 1 от шлюзовой камеры 2. После этого начинаетс процесс термической обработки изделий в рабочей камере 1, а выгруженные 413 рабочей камеры издели продолжают остывание в шлюзовой камере 2. По достижении издели ми в шлюзовой камере заданной температуры с целью форсировани дальнейшего остывани , включаютс вентил торы с герметичным приводом 11 либо (при обработке изделий в вакууме) шлюзова камера 2 сначала заполн етс азотом и лишь затем включаютс вентил торы с герметичным приводом 11. Происходит окончательное остывание изделий, отодвигаетс люк 10 и производитс выгрузка обработанных изделий и загрузка не- обработанных. Затем цикл работы печи повтор етс с той лишь разницей, что механизм поворота 17 садок с приводом поворачивает поворотную колонку с вертикальными направл ющими 13 садок на 180°, но в про- тивоположную сторону, что позвол ет исключить электрический коллектор из цепи термопар 9 и вод ные сальники из линий подачи воды дл охлаждени тарелок 12.Then, the lifting mechanism 14 of the cage lifts the cage with untreated products into the working chamber 1. the sealing mechanism 16 presses the plate 12 to the slot and thereby separates the working chamber 1 from the lock chamber 2. Then the process of heat treatment of the products in the working chamber 1 begins , and the unloaded 413 work chamber of the product continues to cool in the lock chamber 2. When the products reach the set temperature in the lock chamber, to force further cooling, the fans with a hermetic drive 11 are turned on or TKE articles in vacuo) first lock chamber 2 is filled with nitrogen, and then only the fans are turned on with a sealed actuator 11. There is a final cooling of the product, the hatch 10 is moved away and is manufactured discharging processed products and loading non-processed. Then the operation cycle of the furnace is repeated with the only difference that the rotation mechanism 17 of the powered cage turns the rotary column with the vertical guides 13 of the cage by 180 °, but in the opposite direction, which eliminates the electrical collector from the thermocouple circuit 9 and water glands of water supply lines for cooling the plates 12.

Достигаемое в за вл емой конструкции печи за счет плотной посадки цилиндрического нагревател 3 с крышкой 5 в верхней части на по сок токопровода 4, герметизированного с днищем рабочей камеры, отделение объема рабочего пространства с издели ми от прочей части объема рабочей камеры позвол ет резко улучшить качество продукции благодар значительному (на 1,5-2 пор дка) уменьшению содержани в среде нежелательных примесей.Achieved in the claimed furnace design due to the tight fit of a cylindrical heater 3 with a lid 5 in the upper part of the conductor 4 sealed to the bottom of the working chamber, separating the volume of the working space with products from the other part of the working chamber volume dramatically improves the quality products due to a significant (by 1.5-2 order) decrease in the content of undesirable impurities in the medium.

Печь, выполненна предложенным ob- разом, обладает всеми преимуществами муфельных печей, работающих по системе вакуум в вакууме или газ в газе (например , водород в водороде), но при этом может работать при температуре до 2000°С и имеет гораздо более высокую экономичность (при размерах полезной части рабочего пространства в пределах: диаметр от 100 до 400 мм и высота от 200 до 800 мм, удельные затраты электроэнергии и охлаждающей воды меньше в среднем на 50% по сравнению с муфельными печами и с теми же размерами рабочего пространства).The furnace, made in the proposed manner, has all the advantages of muffle furnaces operating in the vacuum system in a vacuum or a gas in a gas (for example, hydrogen in hydrogen), but it can operate at temperatures up to 2000 ° C and has a much higher efficiency ( with the size of the useful part of the working space within: diameter from 100 to 400 mm and height from 200 to 800 mm, the unit cost of electricity and cooling water is less on average by 50% compared with muffle furnaces and with the same dimensions of working space).

Производительность печи предложенной конструкции выше ввиду сокращени времени достижени заданных параметров среды в рабочем пространстве.The productivity of the furnace of the proposed construction is higher due to the reduction of the time to achieve the specified environmental parameters in the working space.

Испытани показали, что в рабочем пространстве печи при обработке изделий в вакууме легко достигаетс давление, меньшее на 1,5-2 пор дка давлени в остальной части рабочей камеры, а при обработке продукции в газовой среде (водороде) влажность газа в рабочем пространстве также соответственно меньше на пор док, причем указанные параметры среды достигаютс за гораздо меньшее (на 50-70%) врем , чем в печах с нагревател ми традиционной конструкции , что соответственно повышает производительность .Tests have shown that the pressure in the rest of the working chamber is easily achieved in the working space of the furnace when processing products in vacuum, and when processing products in a gaseous environment (hydrogen) the gas humidity in the working space is also correspondingly less by an order of magnitude; moreover, the indicated parameters of the medium are achieved in a much shorter (by 50–70%) time than in furnaces with heaters of traditional construction, which correspondingly improves productivity.

Достигаемые в рабочем пространстве печи предложенной конструкции параметры среды позвол ют существенно улучшить качество продукции за счет улучшени обез- гаживани .Achieved in the working space of the furnace of the proposed design, the parameters of the medium can significantly improve product quality by improving the aeration.

Удельные затраты электроэнергии и воды дл охлаждени при проверке на натуральном макете с размерами садки: диаметр 200 мм, высота 400 мм, при температуре от 800 до 1300°С оказались вдвое меньшими, чем в печах традиционной конструкции .The specific costs of electricity and cooling water when tested on a natural model with the dimensions of the charge: diameter 200 mm, height 400 mm, at temperatures from 800 to 1300 ° C were twice as low as in traditional furnaces.

Claims

1. A high-temperature semi-continuous electric furnace containing a working chamber with a loading opening in its lower part, a heater, current-conducting wires, heat shields and thermocouples, a lock chamber with a column with vertical guides placed in it, mechanisms for lifting and sealing the charge, a vacuum system connected to the working chamber, characterized in that, in order to increase the productivity and quality of processing by improving the outgassing process and reducing the unit cost of electric power and cooler, the heater is made in the form of coaxially installed in the working chamber and connect

interconnected in the upper part of the sheath-mounted lid, and a vacuum system

EC, while the shells are tightly connected-connected to the inner shell; they are heated in the lower part with the current leads, one body.

of which hermetically placed on the peri-

2. Electric furnace pop. 1, distinguished by the meter of the loading opening of the working chamber-5 with this. that the heater and cover are made

ry, in the inner shell hermetically of a sheet of refractory alloy.