专利名称：一种多气氛可倾斜式回转炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可以引入包括危险气体在内的多种气氛的可倾斜式回转炉。
背景技术：
硬质合金、结构陶瓷、功能陶瓷、金属陶瓷等粉末原料的干燥、热分解、煅烧、氧化、还原、碳化、氮化过程的制备设备通常是(1)固定床用这种设备制备粉末过程中，由于原料与反应气氛没有充分接触，导致反应不均匀，同时由于粉末处于静止状态，粉末在反应过程中容易聚集长大，得到的产物颗粒较粗、成分和粒度分布都不够均匀。
(2)流化床这种设备克服了固定床的缺点，在粉末制备中有着广泛的用途，但是由于需要大量使用反应气体和载气，造成粉末制备成本增加，同时流动状态的粉末容易被气体带出，使制备产率降低、控制较复杂。
(3)回转炉这种设备广泛应用于化工、冶金、建材、垃圾处理等多个领域，如废铅熔炼回转炉(梅家林，中国实用新型专利ZL 95 2 26707.1，1995年11月27日)；焚烧垃圾的回转炉排炉(李鑫，中国实用新型专利ZL 00253487.8，2000年12月19日)；铁磁料电热回转炉(夏重力，中国发明专利ZL 97 1 01681.X，1997年3月17日)；湿法氟化铝外热式脱水干燥回转炉(李映伟等，中国实用新型专利ZL 992 09446.1，1999年4月19日)；磁性材料烧结外热式回转窑(陈瑞生，中国实用新型专利ZL 89205257.9，1989年8月1日)；电阻炉加热煅烧高岭土回转窑(冯建明等，中国发明专利ZL 01128612.1，2001年9月19日)；多功能回转窑(于翔，中国实用新型专利ZL 96231504.4，1996年3月26日)；风水冷却式回转窑(韩世国，中国实用新型专利ZL 91223886.0，1991年8月24日)；高效回转窑(陈耕云，中国实用新型专利ZL 98242686.0，1998年11月18日)；外加热回转窑(袁奕明等，中国实用新型专利ZL 97232399.6，1999年5月5日)；自控间隔式回转窑(沈国祥，中国实用新型专利ZL 01237607.8，2002年4月3日)、直接还原法及回转炉床炉(株式会社神户制钢所，中国发明专利ZL 00105893.2，2000年11月15日)等等。
经仔细分析上述回转炉(窑)的结构发现，上述回转炉(窑)全部采用了“直通式结构”，即从一端进料、进气，从另一端出料、出气，这种结构的回转炉(窑)适合连续化生产，操作方便，但它们存在以下不足(a)由于原料是一端进一端出，为了使反应完全，势必要增加回转炉的长度，这就造成回转炉制造成本加大、能耗增加、利用率不高；日本住友和东京钨公司就采用了多级回转炉来制备碳化钨-钴粉末(AsadaNobuaki，Rotary furnace，JP 3099192，1991年4月24日)；(b)原料的反应时间为原料从一端回转到另一端所需的时间，实际上不同的原料反应时间不同，导致工艺控制的难度加大；(c)对于同批次的原料，其成分不可能完全均匀，并且多数情况下总是有中间产物产生，初始原料、中间产物和最终产物混杂，导致所制粉末的纯度不高，成分不均匀；(d)若使回转炉(窑)保持水平回转，反应完全后出料，可使上述情况得到改善，但由于粉末在炉体长径方向基本不移动，所以炉体温差仍会造成料的不均匀。
另有研究者设计了气流回转炉(Alan W，et al.，Apparatus for producing uniform，fine ceramic powder，US Pat.5110565，May 5，1992；张丽英等，一种制备碳化钨-镍-铁系纳米级复合粉的工艺及设备，中国发明专利ZL 97 1 22085.9，1999年6月30日)，这种气流回转炉的炉体不转动，而是利用炉内的叶片式离心泵和气流的作用带动炉内粉末回转，该炉结构较复杂，成本较高。
为简化工艺流程、制备成分和粒度分布均匀的原料粉末，有必要设计一种新型设备，它能够使原料与反应气氛充分接触、反应速度加快、反应温度降低、制粉工艺参数(进出料、气氛、温度)控制容易。本实用新型特提出一种多气氛可倾斜式回转炉。
发明内容
为了设计一种可应用于硬质合金、结构陶瓷、功能陶瓷、金属陶瓷等粉末原料的干燥、热分解、煅烧、氧化、还原、碳化、氮化过程的新型设备，本实用新型特提出一种多气氛可倾斜式回转炉，它由轴向定位装置1、炉膛底部端面可拆卸部件2、固定加热炉体3、回转炉膛4、进气管5、热电偶6、轴承支承部件7、机械回转装置8、炉膛顶部端面可拆卸部件9、出气口10、动密封装置11、压力表12、旋转台13、旋转机构14、升降装置15和底座16构成。其中回转炉膛4位于固定加热炉体3之中，固定加热炉体3通过焊接或铆钉固定在旋转台13上，回转炉固定加热炉体的加热方式可以采用下列中的一种电阻丝、硅碳棒、刚玉莫来石电阻管、燃油、燃气；炉膛底部端面的可拆卸部件2通过螺纹与回转炉炉膛4密封联接，底部端面的可拆卸部件2外面有一个轴向定位装置1，轴向定位装置1的尖端与底部端面的可拆卸部件2的中心接触，轴向定位装置1焊接在旋转台13上，回转炉炉膛4顶部通过轴承与支承部件7联接，机械回转装置8通过齿轮或皮带轮与回转炉炉膛4联接；通过回转炉膛的底部端面可拆卸部件2可以进料和出料，且在与轴向定位装置1相接触的地方有一个凹槽，便于支撑和定位；炉膛顶部端面可拆卸部件9与回转炉膛4通过螺纹密封联接，通过回转炉膛的顶部端面可拆卸部件9可以进料和出料，且出气口10焊接于炉膛顶部端面可拆卸部件9上，轴承支承部件7焊接在旋转台13上，机械回转装置8通过铆钉固定在旋转台13上；进气管5和热电偶6一起伸入回转炉膛4中心部位，在回转炉膛4外部通过焊接与一个动密封装置11相连；动密封装置11可以采用以下动密封形式中的一种毛毡密封、软填料密封、浮动环密封、迷宫密封、挤压密封、离心密封、唇型密封、螺旋密封、液体密封、气动密封、涨圈密封、机械密封、磁流体密封；通过动密封装置11，进气管5经过带压力表12的进气口与气源相连，热电偶6与加热控制系统相连；回转炉膛4内部可以通过进气管5引入包括危险气体在内的下列反应和保护所需的气体中的一种或几种H2、O2、N2、Ar、He、CO、CO2、NH3、CH4、C2H2；旋转台13与旋转机构14通过铰链联接，旋转台13借助旋转机构14调节倾斜角度，调节范围为-90°～90°，调节完毕后以升降装置15固定，升降装置15可以在底座16移动，旋转机构14通过焊接或铆钉固定在底座16上。
本实用新型具有的效果和优点是1、回转炉膛4在轴承支承部件7和机械回转装置8的作用下，可连续绕回转炉膛4的中心轴线旋转，回转炉膛4的内壁上还可以设置挡板、或有规则的起伏波纹、或有规则的突起多面球，便于物料与气体的充分、均匀接触；2、回转炉膛4内部可以通过进气管5引入包括危险气体在内的多种反应和保护气体，尾气通过带有陶瓷多孔板、或耐热金属多孔板、或气体反吹装置的出气口10排空或燃烧；
3、旋转台13借助旋转机构14调节倾斜角度，调节范围为-90°～90°；4、回转炉膛4内部温度可以借助与热电偶6相连的加热控制系统自动检测和调节；5、进出料方便、结构紧凑、检修容易；6、可广泛应用于硬质合金、结构陶瓷、功能陶瓷、金属陶瓷等粉末原料的干燥、热分解、煅烧、氧化、还原、碳化、氮化过程。
图1多气氛可倾斜式回转炉结构图。
在图1中，多气氛可倾斜式回转炉由轴向定位装置1、炉膛底部端面可拆卸部件2、固定加热炉体3、回转炉膛4、进气管5、热电偶6、轴承支承部件7、机械回转装置8、炉膛顶部端面可拆卸部件9、出气口10、动密封装置11、压力表12、旋转台13、旋转机构14、升降装置15和底座16构成。
其中回转炉膛4位于固定加热炉体3之中，固定加热炉体3通过铆钉固定在旋转台13上，底部端面的可拆卸部件2与回转炉膛4通过螺纹密封联接，轴向定位装置1尖端与底部端面的可拆卸部件2中心接触，轴向定位装置1焊接在旋转台13上，炉膛顶部端面可拆卸部件9与回转炉膛4通过螺纹或铆钉密封联接，回转炉膛4通过轴承与轴承支承部件7联接，机械回转装置8通过齿轮或皮带轮与回转炉膛4联接，轴承支承部件7焊接在旋转台13上，机械回转装置8通过铆钉固定在旋转台13上，进气管5和热电偶6一起伸入回转炉膛中心部位，在回转炉膛外通过焊接与一个动密封装置11相连，通过动密封装置11，进气管5经过带压力表12的进气口与气源相连，热电偶6与加热控制系统相连；旋转台13与旋转机构14通过铰链联接，旋转台13借助旋转机构14调节倾斜角度，调节范围为-90°～90°，调节完毕后以升降装置15固定，升降装置15可以在底座16移动，旋转机构14通过焊接或铆钉固定在底座16上。
具体实施方式
实施例1本实用新型多气氛可倾斜式回转炉由轴向定位装置1(直径60mm，长300mm，顶角60°)、炉膛底部端面可拆卸部件2(直径180mm，厚15mm)、固定加热炉体3(内径220mm，外径370mm，长1000mm，电阻丝加热)、回转炉膛4(外径200mm，壁厚10mm，长1500mm，材质为1Cr25Ni20Si2耐热钢)、进气管5(外径12mm，壁厚2mm，长1500mm)、热电偶6(铂铑-铂热电偶，长1500mm)、轴承支承部件7、机械回转装置8(齿轮传动，功率3kW)、炉膛顶部端面可拆卸部件9(直径180mm，厚10mm)、出气口10(外径10mm，壁厚2mm)、动密封装置11(采用机械动密封)、压力表12、旋转台13、旋转机构14、升降装置15和底座16构成。其中回转炉膛4位于固定加热炉体3之中，固定加热炉体3通过铆钉固定在旋转台13上，底部端面的可拆卸部件2与回转炉膛4通过螺纹密封联接，轴向定位装置1尖端与底部端面的可拆卸部件2中心接触，轴向定位装置1焊接在旋转台13上，炉膛顶部端面可拆卸部件9与回转炉膛4通过铆钉密封联接，回转炉膛4通过轴承与轴承支承部件7联接，机械回转装置8通过齿轮与回转炉膛4联接，轴承支承部件7焊接在旋转台13上，机械回转装置8通过铆钉固定在旋转台13上，进气管5和热电偶6一起伸入回转炉膛中心部位，在回转炉膛外通过焊接与一个动密封装置11相连，通过动密封装置11，进气管5经过带压力表12的进气口与气源相连，热电偶6与加热控制系统相连；旋转台13与旋转机构14通过铰链联接，旋转台13借助旋转机构14调节倾斜角度，调节范围为-90°～90°，调节完毕后以升降装置15固定，升降装置15可以在底座16移动，旋转机构14通过铆钉固定在底座16上。
在回转炉运行前，先将炉膛顶部端面的可拆卸部件9卸下，加入2000g的CoWO4/WO3物料(按WC-10wt％Co配比，以喷雾热解法制得)后再装上，调节旋转台13的倾斜角度为30°，完毕后以升降装置15固定，通入N2(流量为6000ml/min)，接通固定加热炉体3的电源和机械回转装置8的动力电源，开始加热并使回转炉膛4以10转/分的转速匀速转动，升温速率为10℃/min，升温至550℃后通入H2(流量为6000ml/min)，点燃尾气，升温速率为10℃/min，升温至950℃后通入CH4(流量为600ml/min)，开始保温，保温4小时后关闭CH4，开始降温，降温速率为10℃/min，降温至750℃后通入CO2(流量为500ml/min)，保温半小时后关闭固定加热炉体3的电源，随炉冷却，温度降至200℃后关闭氢气，同时关闭机械回转装置8的动力电源，随炉冷却至室温后，切断所有气源，调节旋转台13的倾斜角度为-60°，卸下炉膛顶部端面的可拆卸部件9，即可将制得的1500g的WC-10Co复合粉末取出。
权利要求1.一种多气氛可倾斜式回转炉，其特征在于回转炉由轴向定位装置1、炉膛底部端面可拆卸部件2、固定加热炉体3、回转炉膛4、进气管5、热电偶6、轴承支承部件7、机械回转装置8、炉膛顶部端面可拆卸部件9、出气口10、动密封装置11、压力表12、旋转台13、旋转机构14、升降装置15和底座16构成，其中回转炉膛4位于固定加热炉体3之中，固定加热炉体3通过焊接或铆钉固定在旋转台13上，底部端面的可拆卸部件2与回转炉膛4通过螺纹密封联接，轴向定位装置1尖端与底部端面的可拆卸部件2中心接触，轴向定位装置1焊接在旋转台13上，炉膛顶部端面可拆卸部件9与回转炉膛4通过螺纹或铆钉密封联接，回转炉膛4通过轴承与轴承支承部件7联接，机械回转装置8通过齿轮或皮带轮与回转炉膛4联接，轴承支承部件7焊接在旋转台13上，机械回转装置8通过铆钉固定在旋转台13上，进气管5和热电偶6一起伸入回转炉膛中心部位，在回转炉膛外通过焊接与一个动密封装置11相连，通过动密封装置11，进气管5经过带压力表12的进气口与气源相连，热电偶6与加热控制系统相连，旋转台13与旋转机构14通过铰链联接，旋转台13借助旋转机构14调节倾斜角度，调节范围为-90°～90°，调节完毕后以升降装置15固定，升降装置15可以在底座16移动，旋转机构14通过焊接或铆钉固定在底座16上。
2.根据权利1要求所述的多气氛可倾斜式回转炉，其特征在于通过回转炉膛的底部端面可拆卸部件2可以进料和出料，且在与轴向定位装置1相接触的地方有一个凹槽，便于支撑和定位。
3.根据权利1要求所述的多气氛可倾斜式回转炉，其特征在于通过回转炉膛的顶部端面可拆卸部件9可以进料和出料，且出气口10位于炉膛顶部端面可拆卸部件9上。
4.根据权利1要求所述的多气氛可倾斜式回转炉，其特征在于出气口10可以带有陶瓷多孔板、或耐热金属多孔板、或气体反吹装置；
5.根据权利1要求所述的多气氛可倾斜式回转炉，其特征在于回转炉膛4的内壁上可以设置挡板、或有规则的起伏波纹、或有规则的突起多面球，便于物料与气体的充分、均匀接触。
专利摘要本实用新型涉及一种可以引入包括危险气体在内的多种气氛的可倾斜式回转炉。本回转炉由轴向定位装置1、炉膛底部端面可拆卸部件2、固定加热炉体3、回转炉膛4、进气管5、热电偶6、轴承支承部件7、机械回转装置8、炉膛顶部端面可拆卸部件9、出气口10、动密封装置11、压力表12、旋转台13、旋转机构14、升降装置15和底座16构成。本回转炉可以引入反应和保护所需的多种气体，可以方便地调节倾斜角度，具有可连续回转、物料受热均匀、进出料方便、结构紧凑、检修容易的优点，可广泛应用于硬质合金、结构陶瓷、功能陶瓷、金属陶瓷等粉末原料的干燥、热分解、煅烧、氧化、还原、碳化、氮化过程。
文档编号F23C3/00GK2697459SQ200420017540
公开日2005年5月4日 申请日期2004年3月26日 优先权日2004年3月26日
发明者邵刚勤, 段兴龙, 易忠来, 孙鹏, 王冲, 史晓亮, 谢济仁 申请人:武汉理工大学