压力烧结炉制造技术

本发明专利技术涉及一种硬质合金生产用压力烧结炉。它包括炉壳、真空系统、配气系统、加热及保温装置、加压系统、冷却系统、泄压装置，其特征在于：所述的炉壳为设置有双层壁水套的卧式圆筒，所述炉壳上的炉门为快开门液压侧旋结构，所述的炉壳的炉门包括位于外层的保温门和位于炉内侧的石墨门，所述的炉门的开启由包括有关门气缸的液压锁紧装置控制，所述的关门气缸上设置有弹性联接装置，所述炉门的保温门为凸台保温门。本发明专利技术性能稳定、成本低，可实现安全生产，故有效提高了炉内温场分布的均匀性、产品合格率达９０％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬质合金烧结设备，特别涉及一种压力烧结炉。
技术介绍
硬质合金烧结是硬质合金生产的关键工序，对产品的最终质量具有决定性的作 用。目前，国际上烧结工艺的的发展方向有两个，一个是气氛控制烧结，另一个就是压力烧 结。气体压力烧结是硬质合金制造的一种新工艺技术，于上世纪八十年代后期在美国肯纳 首次应用于工业生产。它是在产品完成脱气、表面孔隙已经封闭、粘结相仍然是液相的情况 下，用高压气体促进产品致密化的烧结新技术。由于该工艺技术能有效地降低或消除硬质 合金中的残留孔隙和内部缺陷，提高硬质合金的抗弯强度和疲劳寿命，因而，在硬质合金工 业中得到了较快的发展和应用。目前粉末冶金的研究院所和主要硬质合金生产厂家都普遍 将该工艺应用于超细硬质合金、矿用球齿、结构零件的制造上，产品质量水平和稳定性大幅 提高。但现有技术中的气压烧结炉价格非常昂贵，设备投资巨大，生产厂家难以承受。现有 技术中的压力烧结炉一般包括炉壳、真空系统、配气系统、加热及保温装置、加压系统、冷却 系统、液压系统、控制系统、泄压装置、快冷装置等，炉壳部分包括炉壳、炉门及液压锁紧装 置、密封装置部分。炉壳部分存在以下技术问题 1、由于压力炉内部保温门和石墨门需要经常开合，有些炉型实现了石墨门的弹性 压合，但无法使其独立开合，有些炉型实现了石墨间的独立开合，却又无法使其弹性压合。 总之现有技术中尚未实现石墨门的独立弹性压合，难以保证石墨筒内部空腔的密封性，存 在蜡蒸汽有逸散到炉膛外腔的现象。 2、压力炉炉门密封圈容易过热损坏的问题。炉门密封圈为易损件，设备使用过程 中若出现密封不严情况时，易导致泄漏，影响产品质量。 3、脱蜡阀因蜡蒸汽冷凝，阻滞了阀的开关动作，经常出现开关动作困难，关闭不严 而漏气的现象。 4、因压力炉工作过程中经常需要进行抽氢气步骤，而现有技术中的压力炉机械泵 一般未采用氢气防爆措施，存在安全隐患。 5、发热体是压力烧结炉的核心元件，发热体材料的选用及结构布局，关系到炉内 提供的总热量、产品消耗热量、炉内结构蓄热、以及与炉体相关部件的热损失，如冷却水吸 热、气体带走热、炉壁散热等。现有技术中发热体一般是分是三带组成圆型，所使用的石墨 发热棒直径均在15mm以下，而长度达1100mm以上，导致发热棒机械性能差，安装、使用中容 易断裂，维修频繁。 6、因压力炉的特殊性，其电极电流一般都相当大，如炉壳电极使用高导磁材料，可 能会在此处因涡流而产生的高温，影响炉壳的安全。 7、加压系统尚未根据生产工艺要求有效控制氢气、氮气等气体的流量，以保证产 品在脱蜡、烧结过程中所需的气体压力，确保产品生产过程中，合金粉未颗粒的有效粘合， 提高产品致密度。 由于现有技术中的压力烧结炉还存在上述结构缺陷，不可避免会出现毛坯直接与空气接触而发生氧化化和吸潮的现象，不利于合金中碳含量的控制，导致产品合格率仅能达到80%左右。 总之，其生产成本需进一步降低，.产品合格率需进一步提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种压力烧结炉，它具有性能稳定、成本低、安全性能好、自动化程度高、产品合格率高的优点。 本专利技术的技术方案是 —种压力烧结炉，它包括炉壳、真空系统、配气系统、加热及保温装置、加压系统、 冷却系统、泄压装置，其特征在于所述的炉壳为设置有双层壁水套的卧式圆筒，所述炉壳 上的炉门为快开门液压侧旋结构，所述的炉壳的炉门包括位于外层的保温门和位于炉内侧 的石墨门，所述的炉门的开启由包括有关门气缸的液压锁紧装置控制，所述的关门气缸上 设置有弹性联接装置，所述炉门的保温门为凸台保温门； 所述的真空系统包括由真空管道联接成一体的真空泵组和真空阀。 所述的配气系统包括设置有氩气、氢气进口管的配气盘、所述的氩气、氢气进口管上分别设置有流量计、压力开关、电磁阀，前级泵，所述的充氮气防爆装置是在前级泵入口处接入氮气有电磁阀控制的气源管。 所述的加热及保温装置包括固定于炉壳内的、由多组发热棒组成的发热体、将各 个发热体联接成一体的电极，所述的保温装置包括设置于炉壳内的石墨筒和设置于炉门上 的石墨门，所述的石墨筒可由石墨门封闭。 作为对本专利技术的进一步改进，所述的发热棒的直径为24-30mm，电极的材质为高纯石墨。 作为对本专利技术的进一步改进，所述的加压系统的气体流量控制为PLC自动控制方 式。 作为对本专利技术的进一步改进，所述的加压系统设置有正常工作高压泄压出气口、 安全保护自动泄压出气口、手动泄压出气口、停电时自压泄压出气口。 作为对本专利技术的进一步改进，所述的冷却系统中电极、炉壳和炉门处的回水管道 上设置有水流量开关。 作为对本专利技术的进一步改进，所述的泄压装置包括自动报警泄压装置和手动卸压 开关。 本专利技术的有益效果在于 1、本专利技术采用联合关门机构，在关门气缸前加装弹性联接装置，实现了石墨门的 弹性压合，降低了制作与装配的难度，同时保证了石墨筒内部空腔的密封性，控制蜡蒸汽不 致逸散到炉膛外腔，成功地解决了石墨门的弹性压合问题。凸台保温门可有效遮挡保温门 压合面处炉内对外的辐射，保护压合面附近的炉门密封圈，解决了现有技术中压力炉炉门 密封圈容易过热损坏的问题。 本专利技术通过在脱腊球阀上设计加热水套，可有效防止蜡蒸汽的冷凝，保证脱蜡阀 的严密关闭，杜绝充高压时压力达不到要求，避免安全隐患。 本专利技术设置有冷却水循环系统，可避免设备本体温度超高，并根据需要使产品快速冷却。在电极、炉壳和炉门等回水管道上加装水流量开关，在重要的回水管路及主进水管路上装有温度开关，可对水流量、温度进行监测，并保证在断水的紧急情况下能及时中断电源并排出压力气体。手动泄压装置可以确保在出现紧急状况时，手动卸压，消除安全隐患。配气系统提供多种气体进口并进行压力及流量的控制，在进行气氛烧结处理时，有多种进、出气方式可供选择，并实现程序自动控制，保证设备在高压状态下的安全运行。 本专利技术的发热体根据功率输出端结构的进行调整，采用炭/炭复合材料，将发热棒直径增加到24mm以上，提高了发热体本身的机械强度，减少更换频次，有效地保证了炉内温度的稳定性和分布的均匀性。采用低导磁材料作为电极材料，能有效有效防止此处因涡流而产生的高温，保证炉壳的安全。 本专利技术的加压系统可根据生产工艺要求，由PLC自动控制氢气、氮气等气体的流 量，通过气体流量控制，保证产品在脱蜡、烧结过程中所需的压力，确保产品生产过程中，合 金粉未颗粒的粘合，提高产品致密度。 总之，本专利技术性能稳定、成本低，可实现安全生产，胡有效提高了炉内温场分布的 均匀性、产品合格率达90%以上。 其工艺参数如下 1、工作温度1600°C。 2、温度均匀性要求265t:微正压下±10°C ;100(TC以上真空下±7°C ;140(TC下 ±10°C : 3、1000°C 140(TC，升温速度^ 10°C /min ; 4、冷态真空极限《5X 10—3mbar ; 5、泄漏率《5X10—3mbarL/sec。 本专利技术有效避免了毛坯直接与空气接触而发生氧化化和吸潮的现象，有利于合金 中碳含量的控制，使产品合格率90%以上，产品的钴磁可处于质量控制的中值，烧结后产品 孔隙小，产品质量稳定。经过多达70余炉次的生产运行以及近10吨不同牌号的硬质合金 的试烧，证本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压力烧结炉，它包括炉壳、真空系统、配气系统、加热及保温装置、加压系统、冷却系统、泄压装置，其特征在于：所述的炉壳为设置有双层壁水套的卧式圆筒，所述炉壳上的炉门为快开门液压侧旋结构，所述的炉壳的炉门包括位于外层的保温门和位于炉内侧的石墨门，所述的炉门的开启由包括有关门气缸的液压锁紧装置控制，所述的关门气缸上设置有弹性联接装置，所述炉门的保温门为凸台保温门；。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭华茂，
申请(专利权)人：株洲钻石硬质合金设备有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]