小型碳管炉制造技术

本实用新型专利技术涉及一种实验室用小型碳管炉，属于粉末冶金技术领域。小型碳管炉，包括碳管、炉体、热电偶、出气管、进气管、紫铜电极和炉壳，所述碳管位于炉体内部并水平放置；所述炉体底部设置有进气管，顶部设置有出气管，还包括高纯石墨电极夹套、碳粉层、刚玉砖层、耐热砖层和石棉板层，所述小型碳管炉从内到外依次为碳管、碳粉层、刚玉砖层、耐热砖层、石棉板层和炉壳；所述碳管的两端各由1件高纯石墨电极夹套夹紧，所述紫铜电极与高纯石墨电极夹套螺纹连接；所述热电偶穿过炉壳及石棉板层、耐热砖层、刚玉砖层插入所述碳粉中。本新型的小型碳管炉，可以实现连续推舟，投料少，易于调节温度、保温时间、炉内气氛的特点，具有较好的隔热保温效果。

【技术实现步骤摘要】
小型碳管炉
本技术涉及一种实验室用小型碳管炉，属于粉末冶金

技术介绍
碳管炉是粉末冶金中制取金属粉末或金属陶瓷粉末的重要设备之一。目前的碳管炉均是适合规模化生产的大型碳管炉，这类大型碳管炉均为卧式，采用连续推舟式的，适用于工业化生产各种金属粉末和金属陶瓷粉末，具有投料多，产出大的特点。但当企业和科研单位要研发一些新型的，各种复合金属粉末或金属陶瓷粉末时，需要做一些小规模试验，这种情况下，仍用大型碳管炉试验就显得研发成本太高，需要一种投入少，使用成本低，气氛和工艺条件易变化的小型实验碳管炉。虽然，目前有部分厂家也生产了小型真空实验碳管炉，但这种真空碳管炉的局限性在于是立式的，不能实现连续推舟，不能模拟现行的、卧式的工业化生产的碳管炉进行实验。现有的大型碳管炉碳管两端电极是用铸件铜套套接，铜套内通水冷却，铜套外接紫铜母排，有两个缺点：a.受冷热温度变化，膨胀系数不一的影响，常出现碳管与铜套电极打弧现象；b.因受目前铸造技术地限制，还铸造不出小型带冷却水套的铜套。另外，现有的大型碳管炉的碳管和炉壁之间是用碳黑填充，碳黑的隔热保温效果有限，且容易氧化，在使用过程必然会伴随热损失过大。因此，要制备卧式小型碳管炉面临着以下问题：1.设备小型化后热量更容易损失；2.电极与碳管如何连接。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种卧式的小型碳管炉，该卧式小型碳管炉保温效果好，电极与碳管之间的连接不打弧。为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下：小型碳管炉，包括碳管、炉体、热电偶、出气管、进气管、紫铜电极和炉壳，所述碳管位于炉体内部并水平放置；所述炉体底部设置有进气管，顶部设置有出气管，还包括高纯石墨电极夹套、碳粉层、刚玉砖层、耐热砖层和石棉板层，所述小型碳管炉从内到外依次为碳管、碳粉层、刚玉砖层、耐热砖层、石棉板层和炉壳；所述碳管的两端各由1件高纯石墨电极夹套夹紧，所述紫铜电极与高纯石墨电极夹套螺纹连接；所述热电偶穿过炉壳及石棉板层、耐热砖层、刚玉砖层插入所述碳粉层中。进一步地，所述碳管的材料为高纯石墨。进一步地，所述小型碳管炉还包括CFC螺杆，所述碳管与高纯石墨电极夹套通过CFC螺杆固定，所述高纯石墨电极夹套上设置有与碳管相适配的碳管孔、与CFC螺杆相适配的CFC螺杆孔、与紫铜电极相适配的电极孔，以及与电极孔相通的出气孔。进一步地，所述紫铜电极上还套接有电极法兰盘和电极法兰垫片，所述电极法兰盘焊接于炉体的表面，所述电极法兰垫片为绝缘垫，所述紫铜电极上还套有电极冷水套。进一步地，所述炉体上还设置有两个炉门、炉门法兰盘和法兰盘冷却水套，所述炉门位于碳管的两端，通过炉门法兰盘进行密封，所述炉门法兰盘上套有法兰盘冷却水套。进一步地，所述炉门法兰盘焊接于炉体上；炉门法兰盘与法兰盘冷却水套法兰之间设置有炉门法兰垫片，炉门法兰盘上设置有法兰孔和管孔，所述法兰盘冷却水套上设置有冷水套法兰孔、不锈钢管和冷却水进出口；所述法兰孔与冷水套法兰孔相适配；管孔和管相适配；所述管与碳管的端口相适配，并通过炉门刚玉砖固定。进一步地，所述管上设置有炉管进气口和炉管出气口。进一步地，所述的热电偶为钨铼热电偶，热电偶的检测端插入碳粉层中，另一端与温度控制柜相连。进一步地，所述刚玉砖层和耐热砖层之间的空隙用刚玉砖碎块或是刚玉砂填充。进一步地，所述碳管中装有小型舟皿。有益效果：本新型提供的卧式小型碳管炉，可以实现连续推舟、模拟现行卧式工业化生产，用于还原碳化制取金属或金属陶瓷粉末，也可用于粉末冶金烧结的实验室用小型碳管炉，及用这些粉末制成的粉末压坯的烧结，对研发粉末冶金新产品有重要意义。其次，本新型的卧式小型碳管炉还具有投料少，易于调节温度、保温时间、炉内气氛的特点，同时本新型的小型碳管炉还具有较好的隔热保温效果。本新型的小碳管炉的碳管电极采用与电极相同的材料石墨做夹套，解决了石墨管、石墨夹套、紫铜电极打弧现象；石墨电极夹套加CFC高温碳纤维螺杆紧固，石墨电极夹套的另一端采用紫铜电极螺纹配合、紫铜电极通以冷却水冷却，防止了紫铜电极在高温时烧坏。附图说明图1是碳管炉装配图；图2是紫铜电极装配图；图3是高纯石墨电极夹套图；图4是炉门法兰盘图；图5是法兰盘冷却水套图；图6是校温示意图；图7是炉体保温层分布图；图8是碳管炉图。附图标记：1-碳管；2-炉体；3-热电偶；4-出气管；5-炉门法兰盘；51-炉门法兰垫片；52-法兰孔；53-管孔；6-法兰盘冷却水套；62-冷水套法兰孔；63-管；7-炉管进气口；8-高纯石墨电极夹套；81-CFC螺杆；82-CFC螺杆孔；83-电极孔；84-碳管孔；85-出气孔；9-进气管；10-冷却水进出口；11-炉管出气口；12-刚玉砖层；13-碳粉层；14-紫铜电极；15-电极冷水套；16-小型舟皿；17-电极法兰盘；18-电极法兰垫片；19-炉门刚玉砖；20-校正热电偶；21-耐热砖层；22-石棉板层；23-炉壳；24-炉门。具体实施方式下面结合实施例对本新型的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本新型限制在所述的实施例范围之中。如图1、2和7所示，本技术的小型碳管炉，包括碳管1、炉体2、热电偶3、出气管4、进气管9、紫铜电极14和炉壳23，所述碳管1位于炉体2内部并水平放置；所述炉体2底部设置有进气管9，顶部设置有出气管4，还包括高纯石墨电极夹套8、碳粉层13、刚玉砖层12、耐热砖层21和石棉板层22，所述小型碳管炉从内到外依次为碳管1、碳粉层13、刚玉砖层12、耐热砖层21、石棉板层22和炉壳23；所述碳管1的两端各由1件高纯石墨电极夹套8夹紧，所述紫铜电极14与高纯石墨电极夹套8螺纹连接；所述热电偶3穿过炉壳23及石棉板层22、耐热砖层21、刚玉砖层12插入所述碳粉层13中。本新型的小型碳管炉从内到外依次为碳管1、碳粉层13、刚玉砖层12、耐热砖层21、石棉板层22和炉壳23，能较好的隔热保温，解决了设备小型化后热量更容易损失的问题。碳管1既是炉子的发热体，也是承载实验炉料的装置，紫铜电极14分别和对应高纯石墨电极夹套8之间以螺纹的形式连接，能有效避免电流接触不良引起打弧，解决了碳管炉小型化后电极与碳管如何连接的技术问题。碳管1的外层空隙填上碳粉层13，碳粉层13既可以保护碳管1在高温不被空气氧化又可以起到保温的作用。热电偶3的检测端穿过炉壳23及石棉板层22、耐热砖层21、刚玉砖层12插入所述碳粉层13中，热电偶3的上端和有关控温仪器连接，从而实现控温。在炉体2的右下角和左上角有进气管9和出气管4，在炉子高温工作时需要通入非氧化气体以防止碳管1被氧化。碳管1采用高纯石墨制作，其发热温度可达2600℃。如图3所示，所述小型碳管炉还包括CFC螺杆81，所述碳管1与高纯石墨电极夹套8通过CFC螺杆81固定，所述高纯石墨电极夹套8上设置有与碳管1相适配的碳管孔84、与CFC螺杆81相适配的CFC螺杆孔82、与紫铜电极14相适配的电极孔83，以及与电极孔83相通的出气孔85。CFC螺杆81是采用高温碳纤维为材料制作的螺杆。高纯石墨电极夹套8可以和碳管1实现大面积紧密接触，高纯石墨电极夹套8夹于碳管1上并用CFC螺杆81连接，高纯石墨电极夹套8的另一端带有内螺纹，紫铜电极14的外螺纹与高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.小型碳管炉，包括碳管(1)、炉体(2)、热电偶(3)、出气管(4)、进气管(9)、紫铜电极(14)和炉壳(23)，所述碳管(1)位于炉体(2)内部并水平放置；所述炉体(2)底部设置有进气管(9)，顶部设置有出气管(4)，其特征在于，还包括高纯石墨电极夹套(8)、碳粉层(13)、刚玉砖层(12)、耐热砖层(21)和石棉板层(22)，所述小型碳管炉从内到外依次为碳管(1)、碳粉层(13)、刚玉砖层(12)、耐热砖层(21)、石棉板层(22)和炉壳(23)；所述碳管(1)的两端各由1件高纯石墨电极夹套(8)夹紧，所述紫铜电极(14)与高纯石墨电极夹套(8)螺纹连接；所述热电偶(3)穿过炉壳(23)及石棉板层(22)、耐热砖层(21)、刚玉砖层(12)插入所述碳粉层(13)中。

【技术特征摘要】
1.小型碳管炉，包括碳管(1)、炉体(2)、热电偶(3)、出气管(4)、进气管(9)、紫铜电极(14)和炉壳(23)，所述碳管(1)位于炉体(2)内部并水平放置；所述炉体(2)底部设置有进气管(9)，顶部设置有出气管(4)，其特征在于，还包括高纯石墨电极夹套(8)、碳粉层(13)、刚玉砖层(12)、耐热砖层(21)和石棉板层(22)，所述小型碳管炉从内到外依次为碳管(1)、碳粉层(13)、刚玉砖层(12)、耐热砖层(21)、石棉板层(22)和炉壳(23)；所述碳管(1)的两端各由1件高纯石墨电极夹套(8)夹紧，所述紫铜电极(14)与高纯石墨电极夹套(8)螺纹连接；所述热电偶(3)穿过炉壳(23)及石棉板层(22)、耐热砖层(21)、刚玉砖层(12)插入所述碳粉层(13)中。2.根据权利要求1所述的小型碳管炉，其特征在于，所述碳管(1)的材料为高纯石墨。3.根据权利要求1或2所述的小型碳管炉，其特征在于，所述小型碳管炉还包括CFC螺杆(81)，所述碳管(1)与高纯石墨电极夹套(8)通过CFC螺杆(81)固定，所述高纯石墨电极夹套(8)上设置有与碳管(1)相适配的碳管孔(84)、与CFC螺杆(81)相适配的CFC螺杆孔(82)、与紫铜电极(14)相适配的电极孔(83)，以及与电极孔(83)相通的出气孔(85)。4.根据权利要求1或2所述的小型碳管炉，其特征在于，所述紫铜电极(14)上还套接有电极法兰盘(17)和电极法兰垫片(18)，所述电极法兰盘(17)焊接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘绍贵，侯荣，方民宪，
申请(专利权)人：攀枝花学院，四川科力特硬质合金股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51