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1. 概述 针对目前常用的高温加热炉保护气体管路使用中存在的不便性,采用改进措施和配套装置,使得惰性气体管路的使用更方便、更安全和更直观。2. 常用保护气体管路结构 高温真空炉,如石墨加热炉和钨丝加热炉等,在工作过程中都需要惰性气体保护。常需对炉体先抽真空后充惰性气体,并使真空炉内惰性气体的气压略大于大气压,在整个升降温过程中真空炉始终处在正压状态,以避免发热体和工件氧化。保护气体管路结构如图 2-1所示。 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/04/201704021923_01_3384_3.png图 2-1 高温加热炉常用保护气体管路示意图3. 常用保护气体管路使用步骤 (1)使真空腔处于闭合状态,关闭所有阀门。 (2)开启真空泵和开关阀2,对高温加热炉真空腔开始抽真空。 (3)当真空腔内的真空度达到要求真空度时,一般为20Pa左右,先后开启气瓶减压阀和开关阀1,调节浮子流量计,用最小气体流量对真空腔进行充气,同时真空泵抽掉充气管路中的残存大气。 (4)按顺序先后关闭开关阀2和真空泵,调节浮子流量计增大充气流量,使真空腔内惰性气体较快速度接近大气压。 (5)当充气使得真空腔内气压达到放气阀出气压力时,调节浮子流量计到合适的最小流量,使充入的气体经过真空腔由放气阀排出,形成单向流动。 (6)保持浮子流量计调节位置不变,真空腔内始终处于恒定的正压环境,然后开始高温加热炉的升降温过程和其它试验操作。4. 问题提出 上述的高温真空炉保护气体管路在实际工程使用中存在以下问题: (1)充气管路中调节气体流速的浮子流量计真空密闭性很差,在负压状态下的充气过程中,大气会经浮子流量计进入到真空腔内。如果将充气管路和浮子流量计与真空腔一起抽真空,浮子流量计的泄漏会造成真空腔真空度始终无法达到高温加热炉腔体的真空度要求。 (2)当腔内气压达到设定正压,放气阀开始放气。但放气阀的放气过程并不直观,无法准确观察到放气现象。尽管有些单向放气阀带有放气哨音,但腔体始终处于正压放气状态,连续的放气哨音反而成为一种噪音。如果采用更复杂和准确的压力仪表来进行检测,会增加相应的成本。 5. 新型管路要求 所需求的加热炉保护气体管路如图 5 1所示。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/04/201704021924_01_3384_3.png 图 5-1 新型高温加热炉常用保护气体管路示意图 具体要求如下: (1)将浮子流量计改进为真空密封型的浮子流量计,便于将充气管路中的残存气体抽取干净,同时保证充气过程中的惰性气体纯度,避免外部空气渗入。如果不考虑气体流量的直观性调节,也可以增加两路充气管路,一路用开度较大的调节阀来进行快速充气,以满足较大真空腔体对快速充气的要求;另一路用开度较小的针阀控制充气,以满足较小体积真空腔体的充气要求,以避免腔体内部过压太快。 (2)将真空腔上两个放气阀更换为两个不同量程的单向限压阀,如6Psi和9Psi,其中6Psi限压阀保证只有真空腔内气压大于大气压6Psi时才能导通放气,9Psi限压阀保证只有真空腔内气压大于大气压9Psi时才能导通放气。这样配置两个不同量程单向限压阀的作用,一是将真空腔内的惰性气体正压严格控制在6~9Psi之间,二是当其中6Psi放气阀发生堵塞失效正压增加后,9Psi放气阀导通起到安全保护作用,控制真空腔内正压不至于过大。 (3)分别在两个不同量程的单向限压阀出气端连接上两个气泡式流量指示计,从两个限压阀流出的气体通过导管导入油内,以气泡形式指示出气体的流出和流量大小。 (4)如果高温真空炉内不要求有惰性气体正压形式,充入的惰性气体直接经过加热炉后直接以一个大气压压力直接排出炉外。这样可以不安装两个不同量程的单向限压阀,而是在相应接口处直接安装上两个气泡式流量指示计,或只安装上一个气泡式流量指示计而另一接口密封,这样排出的惰性气体可以通过气泡直接观察。在这种情况下,这种气泡式流量指示计就需要兼顾负压功能,即在抽真空状态过程中气泡式流量指示计自动密闭起到关闭阀门的作用,而在充惰性气体过程中当真空腔内气压接近一个大气压式自动打开排出气体并由气泡显示流量大小。6. 效果总结 改进后的管路可以更有效的消除充气管路内残留大气和浮子流量计大气泄漏所引起的真空腔内惰性气体不纯问题,惰性气体防护作用更有效。 通过改进后的高温加热炉保护气体管路,保护气体管路可以应用于有设定正压要求的高温加热炉系统,也可以应用于无正压要求的高温加热炉。 改进后的管路可以精确控制真空腔内惰性气体气压范围,提高真空腔内气压保护的安全性,可以直观的观察到真空腔内惰性气体的气压变化过程和速度,重要的是整体结构比较廉价。
我们刚开发与生产的热电偶,可以在氧化气氛测温2300度。导电陶瓷的发热体,蒸发舟,坩埚,电极,烧嘴,炉管炉衬,喷管喷嘴等这些产品是目前国内外领先的产品,材料的当前最先进的陶瓷,是铪的化合物的复合陶瓷,抗热震,耐腐蚀,有良好的导电与导热性能。这些陶瓷产品可以在氧化气氛耐温2300度,最高达3000度。 材料的突破往往带来一系列设备与产品进步与突破。 我们刚开发与生产的超高温、抗氧化、抗热震,耐腐蚀 ,长寿命导电导热性良好的陶瓷应用就很广,是一个重大利好消息。以此可以提高现有产品质量及开发新的设备,使以前所不能完成的研究与产品生产变为现实。 这种陶瓷是锆的化合物的复合陶瓷。经过复杂的工序制作经等静压后热压2100度烧结。是目前国内外(美、日、俄、欧等)投巨资正在热门研究的材料。这种产品首先是航空航天所急需。如火箭,导弹的鼻锥,翼前缘,发动机内衬,喷管等,所以我国也不例外,如上海硅所,哈工大,西北工大等已研究数年。是863计划。但多年并没有见走出实验室的社会应用报道。 目前我们将这种陶瓷制作于超高温热电偶保护管。利用我们自己的两项专利技术,生产的热电偶可以在氧化气氛及其它气氛准确测温达2300度,在航空航天发动机燃烧室测温,冶金连铸连续测温,高温窑炉,铝电解业连续温,阳极焙烧,燃烧炉,真空炉等以前所不能完成的测温变成现实或使用寿命短的热电偶温情况得到改善。而目前国内外氧化气氛热电偶测温小于1800度,影响了科研与生产的进步。大于1800度往往使用光学等法,由于光亮反射及气氛的影响,测温误差较大。在大于1800度的氧化气氛温度也通常凭经验进行估计。这对于温度要求严格的科研与生产是很不科学的。所以可以在氧化气氛测温超过1800度的热电偶是很有意义的产品。 同样这种陶瓷还可以应用于; 如这种导电陶瓷管以组成超高温氧化气氛感应电炉,可以在氧化气氛长期2300度使用,冲击使用温度最高可达3000度,比现在国内外氧化气氛电炉2000度,提高500度以上。是世界上氧化气氛使用温度最高的电炉。目前国内外最高氧化气氛使用电炉如氧化锆炉,铬酸镧炉等,由于其抗热震差容易炸裂,升降温很慢,浪费能源。并且氧化锆炉需要热启动,热电偶测温在1750度时要慢慢退出,另加光学测温。铬酸镧有严重挥发物影响。(最高使用温度小于1900度)。 以前的氧化气氛超高温炉中多使用碳化硅,硅钼,氧化锆,铬酸镧等,在保护气氛炉中多使用钨,钼,钽,石墨等这些炉管炉衬在超高温时往往不能很好满足研究与生产的特种需求。如高温氧化气氛下材料性能实验根本不能完成。我们这种导电陶瓷套管可以在空气中稳定使用,不需要气体保护。如在真空炉,保护气氛炉中使用该炉管制作的电炉可以一炉多用。大大节省设备投资。应用广泛。 如在石英拉丝炉中使用避免了保护气体的干扰影响产品质量及保护气体的密闭麻烦,并且没有石墨高温挥发造成的产品污染等等。对于开发更高熔点的新光纤产品提供了条件。尤其氧化物加工在氧化气氛是适当的。使拉丝机使用简单方便实用。也可以使得拉丝一机多用。 另外可以在高温光纤予制棒加热设备中得到应用。对于予制棒的研究也将发挥很大的作用。 同样在高温电炉业可以有升级换代的作用,对于氧化物的宝石及激光晶体生长炉也特别适宜,是宝石及晶体生产行业重要的新设备,是以前所绝无仅有的。对于容易氧化的材料加工也可以使用气氛保护,可以一炉两用。 陶瓷件的应用更加广泛,如导电蒸发舟的使用,可以直接接入电源,其效果及寿命远远好于现有产品及进口产品(如硼化钛,氮化硼陶瓷蒸发舟)。 导电陶瓷可以应用于磁流体发电的电极,通道。由于之前没有可以满足磁流体发电所需要的耐高温、抗氧化、耐腐蚀及有良好的导电与导热性能的材料,我国自从60年代在中科院电工所制作样机使用时间短,一直不能得到实际应用。而磁流体发电是一个没有机械传动直接由热能变电能的高效能低污染的发电方式。有很大的发展前途。 有其它如坩埚、蒸发舟,匝钵、电极、烧嘴、水口、铸模、等等在冶金,化工,航空航天,国防,军工等领域都是 前所未有的高档产品。也将发挥前所未有的作用。 这些产品是目前国内外领先的产品 ,在社会上是第一次推出。 导电陶瓷性能;熔点 : 3200度电阻率 : 9.2-11.5微欧.CM密度 : 4.8-6G.CM致密化 : 96%抗弯强度: 330Pa洛氏硬度: 92烧蚀率或抗氧化 : 氧-乙炔焰1950度3.2X10-5MM/S热胀系数: 25-1500;7.2X10-6/DEG导热率 : 0.07CAL/CM.SEC.DEG蒸汽压 : 4.3X10-3(1800度)抗热震 : 1200度放水中反复5次不炸裂耐腐蚀 : 耐金属铁、铝、铜、铅,硅,镁等熔体及冰晶石,氟化物,酸碱、气体等腐蚀可用气氛: O,V,R,N生产方法: 200MP等静压2100度热压烧结 热电偶参数;测温范围: 0-2300度(超过2300度须特别设计与制作)测温气氛: O,V,R,N分度号 : WRe5/26偏差 : 0-500;+ -5; 500-2300+ -1%;2300以上+ -2%丝径 : 0.1-0.5MM;超过1800度非标0.8特制抗热震 : 良好耐腐蚀 : 良好规格 : 直径10,12,14,16,18,20,22 ,24, 26,28,30,35MM;长度陶瓷部分小于200MM价格 : 高 导电陶瓷炉管发热体;感应加热:需要根据炉管尺寸及形状确定其电阻设计电源电阻加热:设计电源及引线体,引线体也可以是发热体材料加大横截面等方法。规格 :外径14,18,22,26,30...100MM;长度小于200MM。性能同上。
一个进口的PE[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原吸[/color][/url]石墨炉管,价格1800元,没有检测几个样品,就碎了,上次同样的厂家生产的石墨炉管,都可以分析七,八百个样品,这次换了后,却只有分析四,五十个样品,打电话问PE工程师,PE工程师说可能是使用过程中的压力太大了,是啊,自从换了石墨炉管,我就将压力上调了,看来压力对石墨炉管寿命的影响太大了,以后做实验时要注意了