專利名稱：燒結粉末多孔材料濾芯制備方法及專用真空加熱爐的制作方法
技術領域：
本發明涉及粉末冶金工程中的真空燒結技術，尤其涉及燒結粉末多孔材料濾芯制備過程中的真空燒結技術及專用真空加熱爐。
背景技術：
現有的燒結粉末多孔材料濾芯的制備過程主要包括粉末原料的配制、成型以及將成型后的坯料置于真空加熱爐中進行燒結等步驟。其中，真空加熱爐包括加熱系統，該加熱系統中的輻射加熱單元僅由分布于爐腔周邊的電加熱元件所構成。正常生產時，爐腔中放置有多根濾芯坯料，它們中有的離電加熱元件較近，有的離電加熱元件較遠。真空加熱爐運行過程中，這些分布于爐腔周邊的電加熱元件首先將其附近的坯料加熱，然后這些先被加熱的坯料再向離電加熱元件較遠的坯料輻射熱量，從而使爐腔中的所有坯料逐漸被加熱到設定溫度。顯然，上述這種加熱方式存在部分坯料加熱滯后的問題，因而難以使爐腔中的坯料溫度迅速的到達一致。這種加熱過程中爐腔內溫度場不均勻的現象最終會影響材料燒結 的一致性。
發明內容
本申請旨在解決的技術問題是提供一種能夠改善對爐腔中距離爐腔周邊的電加熱元件較遠的坯料加熱滯后問題的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法。本申請的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法，包括粉末原料的配制、成型以及將成型后的坯料置于真空加熱爐中進行燒結的步驟，所述的真空加熱爐包括加熱系統，該加熱系統包括第一輻射加熱單元，所述第一輻射加熱單元由分布于爐腔周邊的第一電加熱元件構成，加熱系統還包括第二輻射加熱單元，所述第二輻射加熱單元由設置于爐腔芯部的第二電加熱元件構成；所述坯料置于第一輻射加熱單元與第二輻射加熱單元之間。通過在爐腔芯部設置的第二電加熱元件顯然能夠對爐腔中那些距離爐腔周邊的電加熱元件較遠的坯料(即相對而言更靠近爐腔中心的坯料)進行加熱，由此改善這部分坯料的加熱滯后問題。需要指出的是，術語“芯部”包含了爐腔內任何相比分布于爐腔周邊的第一電加熱元件更靠近爐腔中心的區域。但是，為了在爐腔中放置盡可能多的坯料，往往會在爐腔中沿爐腔的徑向布置至少兩層坯料，且每層坯料又是以爐腔中心環布的一定數量的坯料所組成；這時，最好將第二電加熱元件設置在基本處于爐腔中心的位置上，既能夠節省坯料的放置空間，同時又能夠使溫度場達到較高的均勻性。基于提高爐腔內溫度場均勻性的目的，所述的第一電加熱元件構成一個整體上為環形且主要向爐腔中心輻射能量的第一加熱帶。例如，將第一電加熱元件按照在爐腔的軸向和周向方向均勻間隔的方式設置，就能夠形成所述的第一加熱帶。或者，沿爐腔的軸向間隔設置一定數量呈環形結構的第一電加熱元件也能夠形成所述的第一加熱帶。基于進一步提高爐腔內溫度場均勻性的目的，所述的第二電加熱元件構成一個整體上為柱形且主要向爐腔周邊輻射能量的第二加熱帶。例如，直接將第二電加熱元件制成一個柱狀結構就能夠形成第二加熱帶。或者，沿爐腔的軸向間隔設置一定數量直徑較小的環形結構的第二電加熱元件也能夠形成所述的第二加熱帶。上述第一電加熱元件和第二電加熱元件均可采用現有材料來制造，例如石墨、鑰等。由于第一輻射加熱單元位于爐腔周邊，因此，主要受第一輻射加熱單元加熱影響的坯料數量往往要比主要受第二輻射加熱單元加熱影響的坯料數量更多。這時，所述第二輻射加熱單元的發熱量最好是第一輻射加熱單元發熱量的1/5至1/3。這樣就可防止與第二電加熱元件靠近的坯料先于與第一電加熱元件靠近的坯料達到設定溫度。總之，這樣設計同樣是基于進一步提高爐腔內溫度場均勻性的目的。為了方便第二輻射加熱單元的安裝和檢修，所述的第二輻射加熱單元安裝在一物料支撐構件上，該物料支撐構件設置于真空加熱爐的可活動端蓋的內側并與之連接形成一個由外部機構驅動的物料裝/卸載單元，所述物料支撐構件上位于所述第二輻射加熱單元的周圍形成物料容置區，所述坯料放置在該物料容置區內。上述結構既能夠方便坯料在真空加熱爐內外的運載，同時還可以簡化第二輻射加熱單元的安裝設置，便于第二輻射加熱單元的檢修。除此以外，第二輻射加熱單元也可以懸吊在爐腔內。 顯然，本申請在提供上述的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法外，同時還提供了一種能夠有效改善對爐腔中距離爐腔周邊的電加熱元件較遠的物料加熱滯后問題的真空加熱爐。該真空加熱爐包括加熱系統，所述加熱系統包括第一輻射加熱單元，所述第一輻射加熱單元由分布于爐腔周邊的第一電加熱元件構成，所述加熱系統還包括第二輻射加熱單元，所述第二輻射加熱單元由設置于爐腔芯部的第二電加熱元件構成。基于上面已陳述的理由，所述的第一電加熱元件構成一個整體上為環形且主要向爐腔中心輻射能量的第一加熱帶。同樣，所述的第二電加熱元件構成一個整體上為柱形且主要向爐腔周邊輻射能量的第二加熱帶。同樣，所述第二輻射加熱單元的發熱量是第一輻射加熱單元發熱量的1/5至1/3。同樣，所述的第二輻射加熱單元安裝在一物料支撐構件上，該物料支撐構件設置于真空加熱爐的可活動端蓋的內側并與之連接形成一個由外部機構驅動的物料裝/卸載單元，所述物料支撐構件上位于所述第二輻射加熱單元的周圍形成物料容置區。綜上所述，本申請基于對現有真空加熱爐構造的改進，有效的改善了現有真空加熱爐所存在的對爐腔中距離爐腔周邊的電加熱元件較遠的物料加熱滯后的問題；通過本申請中對真空加熱爐所作的一系列進一步的改進，能夠提高爐腔內溫度場的均勻性，以及達到第二輻射加熱單元的較優的設置形式。因此，采用本申請改進后的真空加熱爐的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法改善了對爐腔中距離爐腔周邊的電加熱元件較遠的坯料加熱滯后問題，并進一步的提高了坯料燒結后的一致性。下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步的說明。本申請附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
圖I為本申請真空加熱爐處于關閉狀態時的結構示意圖。圖2為圖I中A-A向剖視圖。
圖3為本申請真空加熱爐處于開啟狀態時的結構示意圖。
具體實施例方式圖I至3所示為一立式真空加熱爐，其中的第一輻射加熱單元100由分布于爐腔120周邊的第一電加熱元件101構成，這些第一電加熱元件101按照在爐腔120的軸向和周向方向均勻間隔的方式設置，由此構成一個整體上為環形且主要向爐腔120中心輻射能量的第一加熱帶3 (如圖2);其中的第二輻射加熱單元110由設置于爐腔120中心的第二電加熱元件111構成，第二電加熱元件111為一個柱狀結構，由此構成一個整體上為柱形且主要向爐腔120周邊輻射能量的第二加熱帶4 (如圖1、2);此外，第二輻射加熱單元110安裝在物料支撐構件131上，該物料支撐構件131設置于真空加熱爐的可活動端蓋132的內側并與之連接形成一個由外部機構驅動的物料裝/卸載單元130，所述物料支撐構件131上位于所述第二輻射加熱單元110的周圍形成物料容置區133 (如圖3)。當然，為了向第二輻射加熱單元110供電，不可避免的會在真空加熱爐中增設電纜等必要輸電設施，這顯然是本領域的公知常識，故在此不再贅述。·
使用上述的立式真空加熱爐對經過原料的配制、成型等步驟后形成的燒結粉末多孔材料濾芯坯料進行燒結時，先將這些坯料2布置在所述的物料容置區133內(如圖3)。布料時，物料裝/卸載單元130處于開啟的狀態，操作者在所述物料容置區133內沿爐腔120徑向布置三層坯料2，每層坯料2均由數個以第二輻射加熱單元110為中心環向布置的坯料2組成，且每層坯料2的數量以從第一輻射加熱單元100向第二輻射加熱單元110的方向逐層遞減(如圖2)。布料后，通過外部機構驅動的物料裝/卸載單元130向上運動從而使立式真空加熱爐關閉。之后啟動立式真空加熱爐，當爐腔120達到要求的真空度或燒結氣氛時，第一輻射加熱單元100和第二輻射加熱單元110開始加熱并分別向坯料2輻射熱量，第二輻射加熱單元110的發熱量設定為第一輻射加熱單元100發熱量的1/4，這時，爐腔120邊部的坯料2和中部的坯料2在第一輻射加熱單元100和第二輻射加熱單元110的共同作用下快速達到設定溫度，并根據一定的溫度變化曲線進行燒結，最終制備出一致性較高的燒結粉末多孔材料濾芯。
權利要求
1.燒結粉末多孔材料濾芯制備方法，包括粉末原料的配制、成型以及將成型后的坯料(2)置于真空加熱爐中進行燒結的步驟，所述的真空加熱爐包括加熱系統，該加熱系統包括第一輻射加熱單元(100)，所述第一輻射加熱單元(100)由分布于爐腔(120)周邊的第一電加熱元件(101)構成，其特征在于所述加熱系統還包括第二輻射加熱單元(110)，所述第二輻射加熱單元(110)由設置于爐腔(120)芯部的第二電加熱元件(111)構成；所述坯料(2)置于第一輻射加熱單元(100)與第二輻射加熱單元(I10)之間。
2.如權利要求I所述的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法，其特征在于所述的第一電加熱元件(101)構成一個整體上為環形且主要向爐腔(120)中心輻射能量的第一加熱帶(3)。
3.如權利要求I所述的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法，其特征在于所述的第二電加熱元件(111)構成一個整體上為柱形且主要向爐腔(120)周邊輻射能量的第二加熱帶(4)。
4.如權利要求I所述的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法，其特征在于所述第二輻射加熱單元(I 10)的發熱量是第一輻射加熱單元(100)發熱量的1/5至1/3。
5.如權利要求I所述的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法，其特征在于所述的第二輻射加熱單元(110)安裝在一物料支撐構件(131)上，該物料支撐構件(131)設置于真空加熱爐的可活動端蓋(132)的內側并與之連接形成一個由外部機構驅動的物料裝/卸載單元(130)，所述物料支撐構件(131)上位于所述第二輻射加熱單元(110)的周圍形成物料容置區(133)，所述坯料(2)放置在該物料容置區(133)內。
6.真空加熱爐，包括加熱系統，所述加熱系統包括第一輻射加熱單元(100)，所述第一輻射加熱單元(100)由分布于爐腔(120)周邊的第一電加熱元件(101)構成，其特征在于所述加熱系統還包括第二輻射加熱單元(110)，所述第二輻射加熱單元(110)由設置于爐腔(120)芯部的第二電加熱元件(111)構成。
7.如權利要求6所述的真空加熱爐，其特征在于所述的第一電加熱元件(101)構成一個整體上為環形且主要向爐腔(120)中心輻射能量的第一加熱帶(3)。
8.如權利要求6所述的真空加熱爐，其特征在于所述的第二電加熱元件(111)構成一個整體上為柱形且主要向爐腔(120)周邊輻射能量的第二加熱帶(4)。
9.如權利要求6所述的真空加熱爐，其特征在于所述第二輻射加熱單元(110)的發熱量是第一輻射加熱單元(100)發熱量的1/5至1/3。
10.如權利要求6所述的真空加熱爐，其特征在于所述的第二輻射加熱單元(110)安裝在一物料支撐構件(131)上，該物料支撐構件(131)設置于真空加熱爐的可活動端蓋(132)的內側并與之連接形成一個由外部機構驅動的物料裝/卸載單元(130)，所述物料支撐構件(131)上位于所述第二輻射加熱單元(110)的周圍形成物料容置區(133)。
全文摘要
本發明公開了一種能夠改善對爐腔中距離爐腔周邊的電加熱元件較遠的坯料加熱滯后問題的燒結粉末多孔材料濾芯制備方法，以及能夠有效改善對爐腔中距離爐腔周邊的電加熱元件較遠的物料加熱滯后問題的真空加熱爐。該方法包括粉末原料的配制、成型以及將成型后的坯料置于真空加熱爐中進行燒結的步驟，所述真空加熱爐包括加熱系統，該加熱系統包括第一輻射加熱單元，第一輻射加熱單元由分布于爐腔周邊的第一電加熱元件構成，加熱系統還包括第二輻射加熱單元，第二輻射加熱單元由設置于爐腔芯部的第二電加熱元件構成；所述坯料置于第一輻射加熱單元與第二輻射加熱單元之間。該方法改善了所述的坯料加熱滯后問題，并進一步的提高了坯料燒結后的一致性。
文檔編號B01D39/14GK102872650SQ20121035365
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月21日 優先權日2012年9月21日
發明者高麟, 汪濤, 蔣敏 申請人:成都易態科技有限公司