一种方型高温石墨化处理加热炉制造技术

本实用新型专利技术公开了一种方型高温石墨化处理加热炉,包括方形钢结构的水冷炉壳，水冷炉壳的内壁四周设有隔热层，水冷炉壳内沿竖直方向均匀分布有若干石墨加热元件，石墨加热元件吊挂在隔热层内部，水冷炉壳内部中心处设有炉膛内方形等温区，水冷炉壳的一侧设有方形炉门，方形炉门与水冷炉壳的壳口形状相适应，水冷炉壳的外部还连接有真空机组，真空机组用于对炉膛内方向等温区进行抽真空。本实用新型专利技术可以实现加热元件对工件的等距离辐射加热，水冷炉壳散热均匀，对炉膛内温度均匀性起到了改善作用。

A Square High Temperature Graphitization Heating Furnace

【技术实现步骤摘要】
一种方型高温石墨化处理加热炉
本技术属于C/C新材料加热设备
，涉及一种方型高温石墨化处理加热炉。
技术介绍
高温石墨化处理过程是制备C/C新材料不可缺少的热处理工艺，该工艺的特点是应用热活化将热力学不稳定的炭原子实现由乱层结构向石墨晶体结构有序转化的过程，是在2300℃左右高温及真空或惰性保护气氛下进行的。C/C新材料高温石墨化热处理炉主要由炉体钢结构水冷炉壳、炭材料隔热层、石墨加热元件和真空机组组成。目前应用的C/C新材料石墨化处理加热炉主要现状如下陈述：1.第一种结构炉体钢结构水冷炉壳为圆柱状夹层结构，整体呈卧式放置,在圆柱轴线方向截面开圆形炉门，以满足炉膛内部抽真空，在负压下运行和装卸工件的工艺要求；在炉体钢结构水冷炉壳内部安装隔热层，隔热层的内部形成炉膛内部空间，炉膛内部隔热层整体采用与外部钢结构水冷炉壳相匹配的圆柱状结构，直接固定在炉体钢结构水冷炉壳内壁上；加热元件从炉体钢结构水冷炉壳的外侧通过隔热层吊挂在炉膛内部空间的两侧，通过加热元件的发热，形成炉膛内有效等温区。2.第二种结构炉体钢结构水冷炉壳为圆柱状夹层结构，整体呈卧式放置，在圆柱轴线方向截面开圆形炉门，以满足炉膛内部抽真空，在负压下运行和装卸工件的工艺要求；在炉体钢结构水冷炉壳内部安装隔热层，隔热层的内部形成炉膛内部空间，炉膛内部隔热层整体设计成方形结构，通过方形框架固定在圆柱状炉体钢结构水冷炉壳的内壁上；加热元件从炉体钢结构水冷炉壳的外侧通过方形隔热层的上面吊挂在隔热层内部空间的两侧或四侧，通过周围加热元件的发热。形成炉膛内有效等温区。目前这两种高温石墨化处理加热炉炉体钢结构水冷炉壳均是圆柱状的，该结构的高温石墨化加热炉在制造、安装、和使用过程中存在以下不足。(一)炉膛内部隔热层与水冷炉壳同样是圆柱状结构时(即外圆内圆型)。(1)加热元件安装不便，在炉膛内空间的布置受到限制，导致加热元件的有效发热面积减少；(2)水冷外炉壳散热不均匀，对炉膛内温度均匀性受到影响；(3)炉膛内等温区的体积在炉膛空间内不能最大化，形成空间浪费。(二)炉膛内部隔热层整体呈方形结构时(即外圆内方型)。(1)炉膛方形隔热层要通过方形框架固定在圆柱状外壳的内壁上，隔热层框架安装不便，且隔热层各部距离圆柱状外壳的距离不同，形成圆柱状外壳的散热不均匀，对炉膛内等温区的温度均匀性受到影响；(2)加热元件的有效发热面积减少；(3)炉膛内等温区的体积在圆柱状水冷炉壳空间内不能最大化；(4)方形隔热层固定框架在高温运行不稳定，易变形，故障率偏高。(5)C/C新材料高温石墨化热处理工艺运行周期长，炉内使用温度高，外部钢结构水冷炉壳呈圆柱状结构的高温石墨化处理加热炉在使用时内部结构故障率偏高，维修不便。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种方型高温石墨化处理加热炉，该加热炉可以实现加热元件对工件的等距离辐射加热，水冷炉壳散热均匀，对炉膛内温度均匀性起到了改善作用。本技术所采用的技术方案是，一种方型高温石墨化处理加热炉,包括方形钢结构的水冷炉壳，水冷炉壳的内壁四周设有隔热层，水冷炉壳内沿竖直方向均匀分布有若干石墨加热元件，石墨加热元件吊挂在隔热层内部，水冷炉壳内部中心处设有炉膛内方形等温区，水冷炉壳的一侧设有方形炉门，方形炉门与水冷炉壳的壳口形状相适应，水冷炉壳的外部还连接有真空机组，真空机组用于对炉膛内方向等温区进行抽真空。本技术的特点还在于，水冷炉壳包括内层碳钢钢板和外层碳钢钢板，内层碳钢钢板和外层碳钢钢板之间均匀分布有若干隔水板，隔水板垂直分布在内层碳钢钢板和外层碳钢钢板之间。方形炉门与水冷炉壳的连接处设有密封圈，密封圈安装在方形炉门的密封槽内。隔热层由炭毡及C/C材料复合制作。本技术的有益效果是，本技术提供的一种方型高温石墨化处理加热炉，提高了高温石墨化处理加热炉的等温区体积在整个水冷外壳内热源区域内的最大利用率，起到节能的效果；此外还有炉膛内部隔热层和加热元件的安装简单化、且稳固可靠，维修和操作便利。附图说明图1是本技术一种方型高温石墨化处理加热炉的侧面剖视图；图2是本技术一种方型高温石墨化处理加热炉的俯视图剖视图。图中，1.炉膛内方形等温区，2.石墨加热元件，3.隔热层，4.水冷炉壳，5.隔水板，6.方形炉门，7.密封圈，8.真空机组。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本技术进行详细说明。本技术一种方型高温石墨化处理加热炉，结构如图1、2所示，包括方形钢结构的水冷炉壳4，该方形水冷炉壳4包括内层碳钢钢板和外层碳钢钢板，内层碳钢钢板和外层碳钢钢板之间均匀分布有若干隔水板5(隔水板5也当做加强筋使用)，隔水板5垂直分布在内层碳钢钢板和外层碳钢钢板之间；内层碳钢钢板、外层碳钢钢板及隔水板5焊接成型，保证水冷炉壳4在使用过程中无渗漏现象，隔水板5的焊接结构保证循环冷却水的流通渠道和提高整体水冷炉壳的强度和刚性，保证整体方形水冷炉壳在一个大气压的负压下不变形，能满足高温石墨化热处理的工艺要求，该水冷炉壳还是其它元件固定的基础物体。隔水板5采用碳钢钢板制作。水冷炉壳4的内壁四周设有隔热层3，水冷炉壳4内沿竖直方向均匀分布有若干石墨加热元件2，石墨加热元件2吊挂在隔热层3内部，石墨加热元件2固定在水冷炉壳4上，水冷炉壳4内部中心处设有炉膛内方形等温区1，水冷炉壳4的一侧设有方形炉门6，方形炉门6与水冷炉壳4的壳口形状相适应，水冷炉壳4的外部还连接有真空机组8，真空机组8用于对炉膛内方向等温区1进行抽真空，以满足高温石墨化处理工艺。方形炉门6与水冷炉壳4的连接处设有密封圈7，密封圈7材料为氟橡胶，安装在方形炉门6的密封槽内。方形炉门6主要起装卸工件和密封炉膛的作用，打开时装卸工件，关闭时通过密封圈7和水冷炉壳4密封，方形炉门6的开闭可以实现机械自动。隔热层3由炭毡及C/C材料(C/C复合材料是指以炭纤维或其织物为增强相，以化学气相渗透的热解炭或液相浸渍-炭化的树脂炭、沥青炭为基体组成的一种纯炭多相结构)复合制作，主要作用是隔热和保温，将炉膛内方形等温区1的高温环境与外层水冷炉壳4隔离起来，防止石墨加热元件2在加热时直接辐射水冷炉壳4。石墨加热元件2是热量的来源，通过发热加热炉膛内工件。待石墨化处理的工件放置在炉膛内方形等温区1里面。本技术一种方型高温石墨化处理加热炉的使用方法为，打开方形炉门6，通过装料机构将待处理工件装在炉膛内方形等温区1上，装料机构退出，关闭方形炉门6；打开真空机组8，对炉体内部进行抽真空处理，达到工艺要求的极限真空度；开始对炉膛加热，石墨加热元件2接通电源后开始发热，炉膛内温度升高，按照升温工艺曲线到指定温度；按照工艺要求向炉膛内方形等温区1内通入惰性保护气氛，按照工艺要求调整真空机组8和保护气氛达到炉膛设定压力；保温结束后，按照工艺要求冷却到设定温度；关停真空机组8和停止通入保护气体，破除炉膛真空，打开方形炉门6，卸下工件。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方型高温石墨化处理加热炉,其特征在于：包括方形钢结构的水冷炉壳，水冷炉壳的内壁四周设有隔热层，水冷炉壳内沿竖直方向均匀分布有若干石墨加热元件，石墨加热元件吊挂在隔热层内部，水冷炉壳内部中心处设有炉膛内方形等温区，水冷炉壳的一侧设有方形炉门，方形炉门与水冷炉壳的壳口形状相适应，水冷炉壳的外部还连接有真空机组，真空机组用于对炉膛内方向等温区进行抽真空。

【技术特征摘要】
1.一种方型高温石墨化处理加热炉,其特征在于：包括方形钢结构的水冷炉壳，水冷炉壳的内壁四周设有隔热层，水冷炉壳内沿竖直方向均匀分布有若干石墨加热元件，石墨加热元件吊挂在隔热层内部，水冷炉壳内部中心处设有炉膛内方形等温区，水冷炉壳的一侧设有方形炉门，方形炉门与水冷炉壳的壳口形状相适应，水冷炉壳的外部还连接有真空机组，真空机组用于对炉膛内方向等温区进行抽真空。2.根据权利要求1所述的一种方型高温石墨化处理加...

【专利技术属性】
技术研发人员：关刚刚，李少华，李渭，
申请(专利权)人：西安西炉特种电炉有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61