專利名稱：一種熱處理pan基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫工業(yè)爐，具體是一種井式高溫電阻爐。
背景技術(shù)：
以PAN基平板氈為原料，經(jīng)預(yù)氧化、900°C炭化制得碳?xì)?，碳?xì)衷俳?jīng)1600 1800°C的熱處理，使其進(jìn)一步炭化，制得高溫氈。本發(fā)明用于對(duì)PAN基碳 氈 進(jìn)行1600 1800°C的熱處理。高溫氈的優(yōu)點(diǎn)是耐燒蝕、抗腐蝕、純度高、含碳量高、高溫?zé)o揮發(fā)、導(dǎo)熱系數(shù)小、高溫不變形。廣泛應(yīng)用于真空爐(特別是單晶硅爐)和惰性氣體爐的絕熱材料，熱的氣體、液體、熔融金屬的濾材，燃料電池多孔電極，催化劑載體、耐腐蝕容器襯里。高溫電阻爐是一種對(duì)工件進(jìn)行熱處理的設(shè)備，利用電阻發(fā)熱的原理，把電能轉(zhuǎn)化為熱能，產(chǎn)生熱量。其主要優(yōu)點(diǎn)是噪聲小，環(huán)境污染少，自動(dòng)化程度高，控溫精度高，爐溫均勻性好。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，主要有井式、臥式、臺(tái)車式、箱式等種類。高溫爐主要分為爐殼、發(fā)熱體、保溫層、爐膛。1994年7月6日公開的專利號(hào)為ZL93239340. 3，名稱為“低能耗真空石墨高溫爐”的專利申請(qǐng)文件中公開了一種工業(yè)高溫爐，它包括石墨加熱筒體、殼體及其支架，石墨加熱筒體沿著垂直軸線方向交錯(cuò)等距成雙地分割成不間斷加熱電極小塊，縫隙處填充有耐高溫絕緣填料，通電電極從位于加熱筒體一端的、不間斷加熱電極小塊的兩個(gè)端子輸入。冷卻水盤管焊接于石墨加熱筒體上，其輸入輸出端由殼體穿進(jìn)引出。2012年2月8日公開的專利號(hào)為ZL201110303419. 0，名稱為“一種高溫爐發(fā)熱體”的專利申請(qǐng)文件中公開了一種高溫爐發(fā)熱體，將若干根鎢棒加工成形狀為“彎折U形”，然后將“彎折U形”鎢棒的兩端按軸對(duì)稱排列方式分別安裝于兩個(gè)環(huán)形電極圈上，制作成高溫爐發(fā)熱體，通電后形成具有軸向溫度梯度且周向完全對(duì)稱的溫度分布，適用于要求縱向有溫度梯度且具有軸對(duì)稱溫度分布的高溫爐設(shè)備。上述兩個(gè)專利申請(qǐng)文件中公開的工業(yè)高溫爐存在如下不足I)發(fā)熱體成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于維修更換。2)熱屏蔽能力不好，設(shè)備的高溫會(huì)對(duì)周圍環(huán)境及工作人員造成影響。3)保溫能力不好，會(huì)增加能耗并降低工作效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的發(fā)熱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、熱屏蔽差，以及保溫性差的不足，本發(fā)明提出了一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t。本發(fā)明包括上循環(huán)水箱、爐體、下循環(huán)水箱、發(fā)熱體；所述的爐體內(nèi)有保溫層，在爐體頂端有上保溫蓋，發(fā)熱體位于爐體內(nèi)中心處，上循環(huán)水箱固定在上保溫蓋的上表面，下循環(huán)水箱固定在爐體的下端；所述發(fā)熱體包括多塊石墨電熱板、多塊石墨連板和三個(gè)電極孔，石墨板與環(huán)狀石墨連板之間采用二并聯(lián)四串聯(lián)的連接方式，并通過三個(gè)電極形成三角形連接；在上循環(huán)水箱和下循環(huán)水箱內(nèi)布有水通道；爐體的殼體為夾層，該夾層空間形成了循環(huán)水的通路。
上循環(huán)水箱和下循環(huán)水箱均為兩端封閉的箱體，分別包括二個(gè)圓形端板、圓環(huán)形的壁板和多塊水路隔板；所述多塊水路隔板交錯(cuò)排布在上循環(huán)水箱或下循環(huán)水箱內(nèi)，并分別固定在所處循環(huán)水箱的二個(gè)端板上。爐體包括兩層不同直徑的環(huán)形壁板和兩個(gè)法蘭；所述兩層不同直徑的環(huán)形壁板嵌套，并將嵌套后的環(huán)形壁板的兩端焊接在法蘭上。安裝在爐體內(nèi)的發(fā)熱體的外圓表面與爐體內(nèi)壁之間有IOOmm的間距。在上循環(huán)水箱上端蓋的中心有觀察窗；在下循環(huán)水箱下端蓋的中心有貫通的進(jìn)氣孔。所述法蘭為圓環(huán)形，該法蘭的外徑與循環(huán)水箱上法蘭的外徑相同；該法蘭的內(nèi)徑與爐體的內(nèi)徑相同，在所述法蘭的一個(gè)表面有環(huán)形的密封槽，分別用于該表面與固定在該表面上的上循環(huán)水箱或下循環(huán)水箱之間的密封。 爐體中部設(shè)計(jì)有測(cè)溫孔，供熱電偶、光學(xué)高溫計(jì)測(cè)溫，爐溫在0-1000°C時(shí)，用熱電偶測(cè)溫，爐溫在1000-1800°C時(shí)，用光學(xué)高溫計(jì)測(cè)溫，這樣的設(shè)計(jì)降低了測(cè)溫裝置的成本。本發(fā)明的發(fā)熱體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，布局合理，便于維修更換，使?fàn)t膛能夠均勻地加熱，爐膛均溫區(qū)的溫差為±10°c。專利號(hào)為ZL201110303419.0，名稱為“一種高溫爐發(fā)熱體”的專利申請(qǐng)文件中介紹了一種用鎢棒制成的高溫爐發(fā)熱體，相對(duì)于這種發(fā)熱體，本發(fā)明的發(fā)熱體降低成本約50%。專利號(hào)為ZL93239340. 3，名稱為“低能耗真空石墨高溫爐”的專利申請(qǐng)文件介紹，石墨加熱筒體的兩極需通入上萬安培的電流，本發(fā)明的設(shè)計(jì)電流為3600安培，有效的降低了能耗。上循環(huán)水箱、爐體、下循環(huán)水箱的循環(huán)水可以均勻定向流動(dòng)，能有效地屏蔽爐膛的熱輻射，爐體外壁溫度不高于室溫+ 25°C，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境及工作人員造成影響。爐體內(nèi)襯有保溫層，上部設(shè)計(jì)有上保溫蓋，保溫層為多層碳?xì)挚p合而成，能有效地對(duì)爐膛進(jìn)行保溫，確保爐膛具有設(shè)計(jì)的升溫速率。不同的溫度段采用不同的測(cè)溫裝置，降低了成本。


圖I為高溫爐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為爐蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為爐底的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為發(fā)熱體的展開圖；圖5為發(fā)熱體的俯視圖；圖6為發(fā)熱體的連接示意圖。圖中I.爐蓋觀察窗 2.上循環(huán)水箱3.爐體4.下循環(huán)水箱 5.進(jìn)氣孔6.爐體抽氣口 7.熱電偶插孔8.光學(xué)測(cè)溫口 9.上循環(huán)水箱隔板10.下循環(huán)水箱隔板11.石墨電熱板12.石墨聯(lián)板 13.電極孔14.上保溫蓋 15.保溫層 16.發(fā)熱體 17.法蘭18.密封槽19.出水口20.進(jìn)水口
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例是一種用于熱處理PAN基碳?xì)值难b置，包括上循環(huán)水箱2、爐體3、下循環(huán)水箱4、發(fā)熱體16。所述的爐體內(nèi)有保溫層15，在爐體頂端有上保溫蓋14。發(fā)熱體16位于爐體內(nèi)，并通過高鋁磚和電極支撐在爐底板上。上循環(huán)水箱2安放在上保溫蓋14的上表面，下循環(huán)水箱4位于爐體3的下端，并通過法蘭17分別與爐體的上端和下端固連。在爐體內(nèi)底板上鋪設(shè)有用碳?xì)种瞥傻谋貙印t體3上部有爐體抽氣口 6，通過活套法蘭將該爐體3與真空系統(tǒng)、排廢系統(tǒng)連接。在爐體3中部有熱電偶插孔7，便于對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行檢測(cè)，插孔熱電偶7上裝有膠木環(huán)和密封圈。在爐體中部設(shè)有光學(xué)測(cè)溫口 8，使用石英玻璃與外界隔絕，為主要測(cè)溫點(diǎn)。爐體內(nèi)壁襯有130mm厚的保溫層15,采用IOmm厚的碳租通過Φ3ι πι碳繩縫合而成。爐體中心為石墨發(fā)熱體16，限于石墨坯料尺寸及成本等原因，發(fā)熱體使用石墨電熱板11與環(huán)狀石墨連板12通過石墨螺栓螺母連接。整體采用二并聯(lián)四串聯(lián)的方法，通過三個(gè)電極形成Λ連接。上循環(huán)水箱2包括二個(gè)與爐體直徑相同的圓形端板、圓環(huán)形的壁板和多塊上循環(huán) 水箱隔板9組成。所述壁板位于二個(gè)端板之間，并通過焊接的方式與所述蓋板固連，形成了中空的上循環(huán)水箱2 ;多塊上循環(huán)水箱隔板9交錯(cuò)排布在上循環(huán)水箱內(nèi)，并固定在二個(gè)端板上，形成了蛇行狀的水通道。所述圓環(huán)形的壁板的高度根據(jù)實(shí)現(xiàn)冷卻所需的冷卻水流量確定，本實(shí)施例中，該圓環(huán)形的壁板的高度為76mm。在上循環(huán)水箱2的上端蓋的中心有觀察窗
Io下循環(huán)水箱4亦包括二個(gè)與爐體直徑相同的圓形端板、圓環(huán)形的壁板和多塊下循環(huán)水箱隔板10組成。所述壁板位于二個(gè)端板之間，并通過焊接的方式與所述蓋板固連，形成了中空的上循環(huán)水箱2 ;多塊下循環(huán)水箱隔板10交錯(cuò)排布在下循環(huán)水箱內(nèi)，并固定在二個(gè)端板上，形成了蛇行狀的水通道。所述圓環(huán)形的壁板的高度根據(jù)實(shí)現(xiàn)冷卻所需的冷卻水流量確定，本實(shí)施例中，該圓環(huán)形的壁板的高度為76mm。在下循環(huán)水箱4下端蓋的中心有貫通的進(jìn)氣孔5，進(jìn)氣孔5為碳鋼管，與下循環(huán)水箱4下端蓋采用焊接連接。爐體3包括兩層不同直徑的環(huán)形壁板和兩個(gè)法蘭。爐體3的殼體為夾層，用兩層不同直徑的環(huán)形壁板嵌套，并將嵌套后的環(huán)形壁板的兩端焊接在法蘭上而形成，使兩層壁板之間的夾層空間形成了循環(huán)水的通路。本實(shí)施例中，爐體3上兩層壁板之間的間距為40mm。在爐體外側(cè)壁板的上端有出水口 19，在爐體外側(cè)壁板的下端有進(jìn)水口 20，進(jìn)水口 20、出水口 19均為碳鋼管，與爐體焊接連接。所述法蘭17為圓環(huán)形，在法蘭的外緣處有連接孔。該法蘭的外徑與循環(huán)水箱上法蘭的外徑相同；該法蘭的內(nèi)徑與爐體3的內(nèi)徑相同。在所述法蘭17的一個(gè)表面有環(huán)形的密封槽18，分別用于該表面與固定在該表面上的上循環(huán)水箱2或下循環(huán)水箱4之間的密封。發(fā)熱體16包括多塊石墨電熱板11、多塊石墨連板12和三個(gè)電極孔13。發(fā)熱體16為環(huán)形，其尺寸依據(jù)所加工產(chǎn)品的尺寸確定。本實(shí)施例中，發(fā)熱體16的內(nèi)徑為1700_，發(fā)熱體16的外徑需使該發(fā)熱體安裝在爐體內(nèi)后，其外圓表面與爐體內(nèi)壁之間有IOOmm的間距。石墨電熱板11的數(shù)量依據(jù)井式高溫電阻爐的設(shè)計(jì)功率確定，本實(shí)施例中，石墨電熱板11為24塊。將所述石墨電熱板2塊一組均分為12組,并將該石墨電熱板的兩端分別固定在石墨連板12上，形成了發(fā)熱體16。在固定石墨電熱板時(shí)，采用二并聯(lián)四串聯(lián)的方式使各石墨電熱板形成三角形連接，即將四組石墨電熱板11的兩端各通過一塊石墨連板12并聯(lián)，形成四組并聯(lián)后的石墨電熱板；將四組并聯(lián)后的石墨電熱板之間相互串連，形成一個(gè)石墨電熱板電阻。按照上述方法將所有的石墨電熱板連接，共形成三個(gè)石墨電熱板電阻。將所述三個(gè)石墨電熱板電阻的兩端均與一個(gè)電極連接，形成了三角形連接。上保溫蓋14采用碳租制成。所述碳租的厚度為120mm,用碳繩縫在圓形的不銹鋼架上。本實(shí)施例在工作時(shí)，上循環(huán)水箱2和下循環(huán)水箱4中的隔板將所述的上循環(huán)水箱2和下循環(huán)水箱4內(nèi)分割成蛇形通道，使循環(huán)水定向均勻流動(dòng)，防止形成死水區(qū)域?qū)е戮植繙囟冗^高。上保溫蓋14用于防止工作中爐內(nèi)熱氣流對(duì)上循環(huán)水箱2的沖擊。爐蓋觀察窗I是一個(gè)立筒，與爐蓋焊接在一起，上部裝有一塊透明的石英玻璃，可通過觀察窗I觀察爐膛。本發(fā)明在工作時(shí)，碳?xì)志碡Q直放入爐膛內(nèi)，裝好上保溫蓋14，裝好上循環(huán)水箱2，用螺栓緊固，從爐體抽氣口 6將爐膛抽至真空，從進(jìn)氣孔5通入惰性保護(hù)氣體，打開循環(huán)水， 使循環(huán)水定向流動(dòng)，接通電源，向發(fā)熱體通入電流，按照既定溫控曲線對(duì)碳?xì)诌M(jìn)行熱處理。
權(quán)利要求
1.一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t，其特征在于，包括上循環(huán)水箱、爐體、下循環(huán)水箱、發(fā)熱體；所述的爐體內(nèi)有保溫層，在爐體頂端有上保溫蓋,發(fā)熱體位于爐體內(nèi)中心處，上循環(huán)水箱固定在上保溫蓋的上表面，下循環(huán)水箱固定在爐體的下端；所述發(fā)熱體包括多塊石墨電熱板、多塊石墨連板和三個(gè)電極孔，石墨板與環(huán)狀石墨聯(lián)板之間采用二并聯(lián)四串聯(lián)的連接方式，并通過三個(gè)電極形成三角形連接；在上循環(huán)水箱和下循環(huán)水箱內(nèi)布有水通道；爐體的殼體為夾層，該夾層空間形成了循環(huán)水的通路。
2.如權(quán)利要求I所述一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t，其特征在于，上循環(huán)水箱和下循環(huán)水箱均為兩端封閉的箱體，分別包括二個(gè)圓形端板、圓環(huán)形的壁板和多塊水路隔板；所述多塊水路隔板交錯(cuò)排布在上循環(huán)水箱或下循環(huán)水箱內(nèi)，并分別固定在所處循環(huán)水箱的二個(gè)端板上。
3.如權(quán)利要求I所述一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t，其特征在于，爐體包括兩層不同直徑的環(huán)形壁板和兩個(gè)法蘭；所述兩層不同直徑的環(huán)形壁板嵌套，并將嵌套后的環(huán)形壁板的兩端焊接在法蘭上。
4.如權(quán)利要求I所述一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t，其特征在于，安裝在爐體內(nèi)的發(fā)熱體的外圓表面與爐體內(nèi)壁之間有IOOmm的間距。
5.如權(quán)利要求2所述一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t，其特征在于，在上循環(huán)水箱上端蓋的中心有觀察窗；在下循環(huán)水箱下端蓋的中心有貫通的進(jìn)氣孔。
6.如權(quán)利要求3所述一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t，其特征在于所述法蘭為圓環(huán)形，該法蘭的外徑與循環(huán)水箱上法蘭的外徑相同；該法蘭的內(nèi)徑與爐體的內(nèi)徑相同，在所述法蘭的一個(gè)表面有環(huán)形的密封槽，分別用于該表面與固定在該表面上的上循環(huán)水箱或下循環(huán)水箱之間的密封。
全文摘要
一種熱處理PAN基碳?xì)值木礁邷仉娮锠t，發(fā)熱體位于爐體內(nèi)中心處，上循環(huán)水箱固定在上保溫蓋的上表面，下循環(huán)水箱固定在爐體的下端。發(fā)熱體的石墨板與環(huán)狀石墨聯(lián)板之間采用二并聯(lián)四串聯(lián)的連接方式，并通過三個(gè)電極形成三角形連接。在上循環(huán)水箱和下循環(huán)水箱內(nèi)布有水通道。爐體的殼體為夾層，該夾層空間形成了循環(huán)水的通路。本發(fā)明的發(fā)熱體使?fàn)t膛均溫區(qū)的溫差為±10℃。爐蓋、爐體、爐底的循環(huán)水可以均勻定向流動(dòng)，能有效地屏蔽爐膛的熱輻射，并且爐體外壁溫度不高于室溫＋25℃。爐體內(nèi)的保溫層能有效地對(duì)爐膛進(jìn)行保溫，降低了能耗，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理的通道，便于維修更換。
文檔編號(hào)F27B1/09GK102878796SQ20121034673
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者王海濤, 許東, 葛光濤, 張鵬, 王 華 申請(qǐng)人:西安康本材料有限公司