專利名稱：壓力燒結爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種硬質合金燒結設備，特別涉及一種壓力燒結爐。
背景技術：
硬質合金燒結是硬質合金生產的關鍵工序，對產品的最終質量具有決定性的作 用。目前，國際上燒結工藝的的發展方向有兩個，一個是氣氛控制燒結，另一個就是壓力燒 結。氣體壓力燒結是硬質合金制造的一種新工藝技術，于上世紀八十年代后期在美國肯納 首次應用于工業生產。它是在產品完成脫氣、表面孔隙已經封閉、粘結相仍然是液相的情況 下，用高壓氣體促進產品致密化的燒結新技術。由于該工藝技術能有效地降低或消除硬質 合金中的殘留孔隙和內部缺陷，提高硬質合金的抗彎強度和疲勞壽命，因而，在硬質合金工 業中得到了較快的發展和應用。目前粉末冶金的研究院所和主要硬質合金生產廠家都普遍 將該工藝應用于超細硬質合金、礦用球齒、結構零件的制造上，產品質量水平和穩定性大幅 提高。但現有技術中的氣壓燒結爐價格非常昂貴，設備投資巨大，生產廠家難以承受。現有 技術中的壓力燒結爐一般包括爐殼、真空系統、配氣系統、加熱及保溫裝置、加壓系統、冷卻 系統、液壓系統、控制系統、泄壓裝置、快冷裝置等，爐殼部分包括爐殼、爐門及液壓鎖緊裝 置、密封裝置部分。爐殼部分存在以下技術問題 1、由于壓力爐內部保溫門和石墨門需要經常開合，有些爐型實現了石墨門的彈性 壓合，但無法使其獨立開合，有些爐型實現了石墨間的獨立開合，卻又無法使其彈性壓合。 總之現有技術中尚未實現石墨門的獨立彈性壓合，難以保證石墨筒內部空腔的密封性，存 在蠟蒸汽有逸散到爐膛外腔的現象。 2、壓力爐爐門密封圈容易過熱損壞的問題。爐門密封圈為易損件，設備使用過程 中若出現密封不嚴情況時，易導致泄漏，影響產品質量。 3、脫蠟閥因蠟蒸汽冷凝，阻滯了閥的開關動作，經常出現開關動作困難，關閉不嚴 而漏氣的現象。 4、因壓力爐工作過程中經常需要進行抽氫氣步驟，而現有技術中的壓力爐機械泵 一般未采用氫氣防爆措施，存在安全隱患。 5、發熱體是壓力燒結爐的核心元件，發熱體材料的選用及結構布局，關系到爐內 提供的總熱量、產品消耗熱量、爐內結構蓄熱、以及與爐體相關部件的熱損失，如冷卻水吸 熱、氣體帶走熱、爐壁散熱等。現有技術中發熱體一般是分是三帶組成圓型，所使用的石墨 發熱棒直徑均在15mm以下，而長度達1100mm以上，導致發熱棒機械性能差，安裝、使用中容 易斷裂，維修頻繁。 6、因壓力爐的特殊性，其電極電流一般都相當大，如爐殼電極使用高導磁材料，可 能會在此處因渦流而產生的高溫，影響爐殼的安全。 7、加壓系統尚未根據生產工藝要求有效控制氫氣、氮氣等氣體的流量，以保證產 品在脫蠟、燒結過程中所需的氣體壓力，確保產品生產過程中，合金粉未顆粒的有效粘合， 提高產品致密度。
由于現有技術中的壓力燒結爐還存在上述結構缺陷，不可避免會出現毛坯直接與
空氣接觸而發生氧化化和吸潮的現象，不利于合金中碳含量的控制，導致產品合格率僅能
達到80%左右。 總之，其生產成本需進一步降低，.產品合格率需進一步提高。
發明內容
本發明的目的在于提供一種壓力燒結爐，它具有性能穩定、成本低、安全性能好、
自動化程度高、產品合格率高的優點。 本發明的技術方案是 —種壓力燒結爐，它包括爐殼、真空系統、配氣系統、加熱及保溫裝置、加壓系統、 冷卻系統、泄壓裝置，其特征在于所述的爐殼為設置有雙層壁水套的臥式圓筒，所述爐殼 上的爐門為快開門液壓側旋結構，所述的爐殼的爐門包括位于外層的保溫門和位于爐內側 的石墨門，所述的爐門的開啟由包括有關門氣缸的液壓鎖緊裝置控制，所述的關門氣缸上 設置有彈性聯接裝置，所述爐門的保溫門為凸臺保溫門； 所述的真空系統包括由真空管道聯接成一體的真空泵組和真空閥。 所述的配氣系統包括設置有氬氣、氫氣進口管的配氣盤、所述的氬氣、氫氣進口管
上分別設置有流量計、壓力開關、電磁閥，前級泵，所述的充氮氣防爆裝置是在前級泵入口
處接入氮氣有電磁閥控制的氣源管。 所述的加熱及保溫裝置包括固定于爐殼內的、由多組發熱棒組成的發熱體、將各 個發熱體聯接成一體的電極，所述的保溫裝置包括設置于爐殼內的石墨筒和設置于爐門上 的石墨門，所述的石墨筒可由石墨門封閉。 作為對本發明的進一步改進，所述的發熱棒的直徑為24-30mm，電極的材質為高純石墨。 作為對本發明的進一步改進，所述的加壓系統的氣體流量控制為PLC自動控制方 式。 作為對本發明的進一步改進，所述的加壓系統設置有正常工作高壓泄壓出氣口、 安全保護自動泄壓出氣口、手動泄壓出氣口、停電時自壓泄壓出氣口。 作為對本發明的進一步改進，所述的冷卻系統中電極、爐殼和爐門處的回水管道 上設置有水流量開關。 作為對本發明的進一步改進，所述的泄壓裝置包括自動報警泄壓裝置和手動卸壓 開關。 本發明的有益效果在于 1、本發明采用聯合關門機構，在關門氣缸前加裝彈性聯接裝置，實現了石墨門的 彈性壓合，降低了制作與裝配的難度，同時保證了石墨筒內部空腔的密封性，控制蠟蒸汽不 致逸散到爐膛外腔，成功地解決了石墨門的彈性壓合問題。凸臺保溫門可有效遮擋保溫門 壓合面處爐內對外的輻射，保護壓合面附近的爐門密封圈，解決了現有技術中壓力爐爐門 密封圈容易過熱損壞的問題。 本發明通過在脫臘球閥上設計加熱水套，可有效防止蠟蒸汽的冷凝，保證脫蠟閥 的嚴密關閉，杜絕充高壓時壓力達不到要求，避免安全隱患。
本發明設置有冷卻水循環系統，可避免設備本體溫度超高，并根據需要使產品快
速冷卻。在電極、爐殼和爐門等回水管道上加裝水流量開關，在重要的回水管路及主進水管
路上裝有溫度開關，可對水流量、溫度進行監測，并保證在斷水的緊急情況下能及時中斷電
源并排出壓力氣體。手動泄壓裝置可以確保在出現緊急狀況時，手動卸壓，消除安全隱患。
配氣系統提供多種氣體進口并進行壓力及流量的控制，在進行氣氛燒結處理時，有多種進、
出氣方式可供選擇，并實現程序自動控制，保證設備在高壓狀態下的安全運行。 本發明的發熱體根據功率輸出端結構的進行調整，采用炭/炭復合材料，將發熱
棒直徑增加到24mm以上，提高了發熱體本身的機械強度，減少更換頻次，有效地保證了爐
內溫度的穩定性和分布的均勻性。采用低導磁材料作為電極材料，能有效有效防止此處因
渦流而產生的高溫，保證爐殼的安全。 本發明的加壓系統可根據生產工藝要求，由PLC自動控制氫氣、氮氣等氣體的流 量，通過氣體流量控制，保證產品在脫蠟、燒結過程中所需的壓力，確保產品生產過程中，合 金粉未顆粒的粘合，提高產品致密度。 總之，本發明性能穩定、成本低，可實現安全生產，胡有效提高了爐內溫場分布的 均勻性、產品合格率達90%以上。
其工藝參數如下
1、工作溫度1600°C。 2、溫度均勻性要求265t:微正壓下±10°C ;100(TC以上真空下±7°C ;140(TC下 ±10°C : 3、1000°C 140(TC，升溫速度^ 10°C /min ;
4、冷態真空極限《5X 10—3mbar ;
5、泄漏率《5X10—3mbarL/sec。 本發明有效避免了毛坯直接與空氣接觸而發生氧化化和吸潮的現象，有利于合金 中碳含量的控制，使產品合格率90%以上，產品的鈷磁可處于質量控制的中值，燒結后產品 孔隙小，產品質量穩定。經過多達70余爐次的生產運行以及近10噸不同牌號的硬質合金 的試燒，證明設備設備整體的安全性能、使用性能、操作性能等多項指標穩定可靠。
下面結合附圖對本發明作進一步的說明
圖1為本發明的爐體結構示意主視圖
圖2為本發明的爐體結構示意左視圖 圖中1、熱交換器2、保險栓3、進氣口 4、保溫層5、爐門6、裝料軌道7、排氣口 8、 熱電偶9、爐殼10、進電柱11、發熱體12、保溫門13、石墨門
具體實施方式
實施例1 : —種壓力燒結爐，如圖1、圖2所示，它包括爐殼、真空系統、配氣系統、加熱及保溫 裝置、加壓系統、冷卻系統、泄壓裝置。爐體是其核心組成部分，主要包括熱交換器1、保險栓 2進氣口 3、保溫層4、爐門5、裝料軌道6、排氣口 7、熱電偶8、爐殼9、進電柱10、發熱體11
5等部分，通過爐體上的接口與外部管網相聯接。外部管網系統可根據用戶安裝現場情況進 行分布調整。 爐殼9為設置有雙層壁水套的臥式圓筒，爐殼9上的爐門5為快開門液壓側旋結 構，爐殼9的爐門5包括位于外層的保溫門12和位于爐內側的石墨門13，爐門5的開啟由 包括有關門氣缸的液壓鎖緊裝置控制，關門氣缸上設置有彈性聯接裝置，爐門5的保溫門 12為凸臺保溫門；保溫層4為碳氈。真空系統包括由真空管道聯接成一體的真空泵組和真 空閥。配氣系統包括設置有氬氣、氫氣進口管的配氣盤、氬氣、氫氣進口管上分別設置有流 量計、壓力開關、電磁閥，前級泵，充氮氣防爆裝置是在前級泵入口處接入氮氣有電磁閥控 制的氣源管。加熱及保溫裝置包括固定于爐殼內的、由多組發熱棒組成的發熱體、將各個發 熱體聯接成一體的電極，保溫裝置包括設置于爐殼9內的石墨筒和設置于爐門5上的石墨 門13，石墨筒可由石墨門13封閉。發熱體ll中發熱棒的直徑為24mm，電極的材質為高純 石墨。 加壓系統的氣體流量控制為PLC自動控制方式，加壓系統設置有正常工作高壓泄
壓出氣口、安全保護自動泄壓出氣口、手動泄壓出氣口、停電時自壓泄壓出氣口。冷卻系統
中電極、爐殼和爐門處的回水管道上設置有水流量開關，泄壓裝置包括自動報警泄壓裝置
和手動卸壓開關。 本發明是這樣工作的 首先，根據不同產品設定不同的工藝曲線，并輸入到PLC控制中心。經裝料軌道6 將產品送入產品區，爐門5與爐殼9在液壓控制系統控制下由保險栓2控制閉合后，程序啟 動進入升溫加壓過程。控制系統將壓力燒結爐工作所需的水、電、氣等動力通過進氣口 3、進 電柱10、發熱體11等爐體與外部動力管網的接口，按設定程序輸入爐內加溫生產區，并通 過安裝在爐體及動力管網上的壓力控制元件、溫度控制元件、流量控制元件，實時將各種測 量數據傳輸至PLC中央控制中心，由系統根據設定工藝自動進行調節與監測，完成整個工 藝流程。 實施例2 : —種壓力燒結爐，如圖1、圖2所示，它包括爐殼、真空系統、配氣系統、加熱及保溫 裝置、加壓系統、冷卻系統、泄壓裝置。爐體是其核心組成部分，主要包括熱交換器1、保險栓 2進氣口 3、保溫層4、爐門5、裝料軌道6、排氣口 7、熱電偶8、爐殼9、進電柱10、發熱體11 等部分，通過爐體上的接口與外部管網相聯接。外部管網系統可根據用戶安裝現場情況進 行分布調整。 爐殼9為設置有雙層壁水套的臥式圓筒，爐殼9上的爐門5為快開門液壓側旋結 構，爐殼9的爐門5包括位于外層的保溫門12和位于爐內側的石墨門13，爐門5的開啟由 包括有關門氣缸的液壓鎖緊裝置控制，關門氣缸上設置有彈性聯接裝置，爐門5的保溫門 12為凸臺保溫門；保溫層4為碳氈。真空系統包括由真空管道聯接成一體的真空泵組和真 空閥。配氣系統包括設置有氬氣、氫氣進口管的配氣盤、氬氣、氫氣進口管上分別設置有流 量計、壓力開關、電磁閥，前級泵，充氮氣防爆裝置是在前級泵入口處接入氮氣有電磁閥控 制的氣源管。加熱及保溫裝置包括固定于爐殼內的、由多組發熱棒組成的發熱體、將各個發 熱體聯接成一體的電極，保溫裝置包括設置于爐殼9內的石墨筒和設置于爐門5上的石墨 門13，石墨筒可由石墨門13封閉。發熱棒的直徑為30mm，電極的材質為高純石墨。
加壓系統的氣體流量控制為PLC自動控制方式，加壓系統設置有正常工作高壓泄 壓出氣口、安全保護自動泄壓出氣口、手動泄壓出氣口、停電時自壓泄壓出氣口。冷卻系統 中電極、爐殼和爐門處的回水管道上設置有水流量開關，泄壓裝置包括自動報警泄壓裝置 和手動卸壓開關。
權利要求
一種壓力燒結爐，它包括爐殼、真空系統、配氣系統、加熱及保溫裝置、加壓系統、冷卻系統、泄壓裝置，其特征在于所述的爐殼為設置有雙層壁水套的臥式圓筒，所述爐殼上的爐門為快開門液壓側旋結構，所述的爐殼的爐門包括位于外層的保溫門和位于爐內側的石墨門，所述的爐門的開啟由包括有關門氣缸的液壓鎖緊裝置控制，所述的關門氣缸上設置有彈性聯接裝置，所述爐門的保溫門為凸臺保溫門；
2. 根據權利要求1所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的真空系統包括由真空管道 聯接成一體的真空泵組和真空閥。 3. 根據權利要求2所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的配氣系統包括設置有氬氣、 氫氣進口管的配氣盤、所述的氬氣、氫氣進口管上分別設置有流量計、壓力開關、電磁閥，前 級泵，所述的充氮氣防爆裝置是在前級泵入口處接入氮氣有電磁閥控制的氣源管。
3. 根據權利要求2所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的加熱及保溫裝置包括固定 于爐殼內的、由多組發熱棒組成的發熱體、將各個發熱體聯接成一體的電極，所述的保溫裝 置包括設置于爐殼內的石墨筒和設置于爐門上的石墨門，所述的石墨筒可由石墨門封閉。
4. 根據權利要求3所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的發熱棒的直徑為24-30mm， 電極的材質為高純石墨。
5. 根據權利要求3所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的加壓系統的氣體流量控制 為PLC自動控制方式。
6. 根據權利要求5所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的加壓系統設置有正常工作 高壓泄壓出氣口、安全保護自動泄壓出氣口、手動泄壓出氣口、停電時自壓泄壓出氣口。
7. 根據權利要求l所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的冷卻系統中電極、爐殼和爐門處的回水管道上設置有水流量開關。
8. 根據權利要求1所述的壓力燒結爐，其特征在于所述的泄壓裝置包括自動報警泄壓裝置和手動卸壓開關。
全文摘要
本發明涉及一種硬質合金生產用壓力燒結爐。它包括爐殼、真空系統、配氣系統、加熱及保溫裝置、加壓系統、冷卻系統、泄壓裝置，其特征在于所述的爐殼為設置有雙層壁水套的臥式圓筒，所述爐殼上的爐門為快開門液壓側旋結構，所述的爐殼的爐門包括位于外層的保溫門和位于爐內側的石墨門，所述的爐門的開啟由包括有關門氣缸的液壓鎖緊裝置控制，所述的關門氣缸上設置有彈性聯接裝置，所述爐門的保溫門為凸臺保溫門。本發明性能穩定、成本低，可實現安全生產，故有效提高了爐內溫場分布的均勻性、產品合格率達90％以上。
文檔編號F27D1/18GK101788226SQ201010133498
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月29日 優先權日2010年3月29日
發明者譚華茂 申請人:株洲鉆石硬質合金設備有限公司