专利名称：红外碳硫分析用瓷坩埚预处理炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外碳硫分析用瓷坩锅预处理炉，具体地说是一种用于消除瓷坩锅本身残余的碳硫元素，以保证红外碳硫分析试样准确率的瓷坩锅预处理炉，属于高温电阻炉领域。
背景技术：
目前，在国内需要分析碳硫元素的各化验室内，消除瓷坩锅本身残余碳硫元素的瓷坩锅预处理炉通常是使用高温箱式电阻炉，但是这类预处理瓷坩锅的高温箱式炉不足之处是采用电阻丝为发热体，发热值较低，电阻丝使用寿命较短；同时瓷坩锅在炉内作一次灼烧处理后，尽管瓷坩锅本身原有残余的碳和硫元素被烧掉，但已预处理的瓷坩锅在冷却、转移和存放的过程中，容易造成程度不同的再次污染，使瓷坩锅的碳硫元素含量再次增高，使同一批灼烧过的瓷坩锅进行试样的分析时结果不准确；另外待处理的瓷坩锅需逐个放到高温箱式炉中、需数小时加热升温后冷却至室温，再逐个取出放入干燥器内、使用时逐个取出称量等等，各道工序繁琐，劳动生产率低下。国外有日本HORIBA GROUP株式会社崛场制作所在2001年生产的型号为FK-10“CRUCIBLE CRUCIBLE PER-BURNING”，用于灼烧瓷坩锅的预处理炉，其不足之处在于①也采用电阻丝为发热体，其发热能达到的最高炉温较低，使瓷坩锅本身的碳硫元素灼烧不完全，准确分析超低碳硫存在困难；电阻丝容易烧断、故障率较高，使用寿命也较短；②用于灼烧瓷坩锅的高温区域太短，可灼烧瓷坩锅的数量太少，无法满足生产现场大批量连续使用瓷坩锅的需求；③引进费用较高，难在国内推广。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种能克服了上述预处理炉之不足、且结构新颖、价格低廉、使用方便快速、预处理效果显著、并能满足化验室需要的红外碳硫分析用瓷坩锅预处理炉。
本实用新型的目的通过下列措施达到提供一种红外碳硫分析用瓷坩锅预处理炉，上部为炉子部分，下部为电气控制部分，炉子部分由炉壳(1)、炉体(3)、高温瓷管(12)和双铂铑热电偶(16)组成，其特征在于炉子部分炉壳由铝板和角钢制成，炉壳的侧板中有一块由上、下两截侧板构成，炉壳内设有炉体，炉壳与炉体间保持有70～80mm的距离；炉体的内腔为一矩形的炉膛，炉膛向上开口，四壁上有台阶，台阶上设有二个盖子密封炉膛的开口，一是炉膛下盖(7)为凹形矩形体平放在炉膛内壁的台阶上，二是炉膛压盖(5)压在炉膛下盖的凹处，还有一个炉膛上盖(4)封在炉体上端面上；捆带(13)将炉体和炉膛上盖一起固定在两侧的接线柱(11)上；硅钼棒(8)为带两条垂直腿的U形体，从U形体两端引出的两腿端均有一接线管与紫铜软线(9)相接，U形体圆弧端为热端，圆弧上端及两条垂直的腿为冷端，热端伸入炉膛内，圆弧上端的冷端在炉膛压盖(5)的开槽(6)和炉膛下盖(7)的槽孔内，紫铜软线的另一端通过接线点(10)接在接线柱(11)上；有两管高温瓷管(12)贯穿炉壳和炉体前、后壁，高温瓷管的两端为瓷坩锅的进、出口端，瓷坩锅的出口端(2)在炉壳前壁，瓷坩锅的进口端(14)在炉壳后壁；双铂铑热电偶(16)夹在两高温瓷管间，固定在炉壳的后壁上，炉壳的后壁内还设有两台抽风机(17)；两坩锅架(15)分别设在瓷坩锅的进、出口端下，固定在炉壳的外壁上。
本实用新型的预处理炉，其上部为炉子部分，下部为电气控制部分，各自相对独立。这种设计使制造、使用和维修预处理炉更方便，制造厂可分别以电气和耐材为主的车间制造各自的部分，组装成完整的预处理炉。预处理炉使用和维修时可根据使用损坏情况只需打开要维修的部分，减少维修费用和减轻维修工人劳动强度。
本实用新型的预处理炉炉壳由铝板和角钢制成，采用铝板做面板使炉壳表面更平整美观，采用角钢做边衬起加固作用。炉壳的侧板中有一侧板由上、下两块侧板构成，这样设计使维修时操作很方便。炉壳与炉体间保持有距离，可使炉壳内空气流动，同时由于炉壳内有两台抽风机，炉子工作时通过抽风机将少量散失的热量抽出炉壳，保持炉壳始终处于在较低的温度状态。
本实用新型的预处理炉用硅钼棒作为发热体，硅钼棒(8)为带两条垂直腿的U形体，U形体部分的热端和冷端用两种材质的硅钼材料制成，U形体的圆弧端为热端，圆弧上端及其垂直的两条腿为冷端，两腿末端均有一接线管与紫铜软线(9)相接，热端伸入炉膛内，U形体上部的冷端在炉膛压盖(5)的压盖开槽(6)和炉膛下盖(7)的槽孔内。紫铜软线的另一端通过接线点(10)接在接线柱(11)上；使用的6根硅钼棒分别排列在炉膛下盖的左右两边。本实用新型控制系统的电路通过导线与炉子部分的控制连接点连接。
本实用新型的预处理炉，采用了露在炉壳后壁的高温瓷管一端为装载预处理瓷坩锅的进口端(14)，露在炉壳前壁的高温瓷管一端为处理后索取瓷坩锅的出口端(2)。第一次使用炉子时先空炉升温至1150℃，再在每管高温瓷管内先装13个瓷坩锅，即已装到高温瓷管的高温段，待瓷坩锅在高温段灼烧停留3分钟后，可继续装入待处理的瓷坩锅，一直装到出口端出现瓷坩锅为止，此时两高温瓷管内各装载有26个瓷坩锅，当进口端装入一个待处理的瓷坩锅时，可在出口端索取一个处理好的瓷坩锅。两坩锅架(15)分别设在两高温瓷管的进、出口端下，固定在炉壳的壁上，这种设计尤其使瓷坩锅能方便地从进口端装载、手动推进、自动灼烧后从出口端便利索取，实现了连续加温至冷却的瓷坩锅预处理方式。
本实用新型的预处理炉，其炉体(3)、炉膛压盖(5)和炉膛下盖(7)分别用耐高温材料陶瓷纤维整体浇铸，炉膛上盖(4)由保温材料氧化铝空心球泡沫浇铸；高温瓷管(12)由刚玉材料制作；硅钼棒(8)由硅、钼材料制作。设计的三层盖子密封炉体，可确保高温瓷管的灼烧区域和保温区域均能稳定地保持在正常的使用温度范围，使炉壳外表的温度，也能保持在≤60℃水平。
本实用新型预处理炉的主要技术参数和指标是1.供电电源单相220V、20A、50/60HZ。
2.炉体炉温使用温度1150℃、最高温度1300℃、炉壳温度≤60℃。
3.预处理方式手动推进、双高温瓷管、每管装载26个瓷坩锅连续加温至冷却的预处理方式。
4.预处理产量每30秒钟预处理2个瓷坩锅。
本实用新型预处理炉具有如下优点
1.采用“硅钼棒”作为发热元件发热效率高、使用寿命长、电能消耗低。与传统的箱式电阻炉采用“电阻丝”或“硅碳棒”作为发热元件相比，不仅使用寿命长、设备故障少，而且运行成本也可大幅度降低。
2.采用新的预处理瓷坩锅方式，能够手动推进、连续预处理瓷坩锅，不仅能快速及时满足生产需要，还方便使用，保证分析质量。本实用新型可在每管高温瓷管的内部，连续装载26个待处理的瓷坩锅，当进口端装入一个待处理的瓷坩锅时，可在出口端索取一个处理好的瓷坩锅。这种在高温瓷管内连续加温至冷却的预处理方式与传统的箱式电阻炉灼烧瓷坩锅的方式相比，不仅缩短了瓷坩锅的灼烧时间，还大幅度地降低了瓷坩锅检测到的碳、硫空白值，同时还省略了装载、冷却、取出、存放及再取出瓷坩锅的各道繁琐工序，从而大大地减轻了操作工人的劳动强度，极大地提高了劳动生产力。
3.采用新型的保温技术确保灼烧区域温度。本实用新型炉体的炉膛开口处设计了密封性很好的炉膛下盖、炉膛压盖，还加有炉膛上盖，使高温瓷管的灼烧区域和保温区域均能稳定地保持在正常的使用温度范围之内，而且可根据瓷坩锅的不同要求，随意连续可调地设定高温瓷管的灼烧温度。由于采用新型的保温技术，使炉壳外表的温度能够保持在≤60℃水平。
本实用新型预处理炉用附图进一步说明图1为本实用新型预处理炉炉子结构局部剖面主视示意图，图中(1)为炉壳、(2)为瓷坩锅的出口端、(3)为炉体、(4)为炉膛上盖、(5)为炉膛压盖、(6)为压盖的开槽、(7)为炉膛下盖、(8)为硅钼棒、(9)为紫铜软线、(10)为接线点、(11)为接线柱、(12)为高温瓷管、(13)为捆带、(14)为瓷坩锅的进口端、(15)为坩锅架、(17)为冷风机。
图2为图1本实用新型的预处理炉A-A俯视图，图中(16)为双铂铑热电偶。
图3和图4分别为本实用新型的炉膛压盖(5)结构主视图和俯视图。
图5和图6分别为本实用新型的炉膛下盖(7)结构主视图和俯视图。图中(18)为沉没槽。
图7和图8分别为本实用新型的炉膛上盖(4)结构主视图和俯视图。
图9为本实用新型的硅钼棒结构立体图。图中(8)为硅钼棒，U形体圆弧端为硅钼棒的热端，U形体圆弧上端及其端部分别引出的垂直的两条腿为硅钼棒的冷端，(9)为紫铜软线、(10)为接线点。
具体实施方式
实施例1制作本实用新型预处理炉的炉子部分，结构如图1所示。
先制作带两条垂直腿的U形硅钼棒(8)，结构如图9，U形体选用硅钼材料制成，硅钼棒U形体热端尺寸为Φ3mm×101mm，热端圆弧最大间距23mm；冷端Φ6mm×47mm，间距21mm，与U形体垂直的两腿的冷端长71mm；冷端后有一接线管Φ8mm×25mm；紫铜软线(9)用7股Φ6mm的紫铜软线制成，接线管与紫铜软线先用银焊条焊接后再冲压，以确保接线管与紫铜软线牢固连接。
制作炉子，选用耐高温的晶体氧化铝纤维浇铸炉体(3)、炉膛压盖(5)和炉膛下盖(7)；炉体外缘尺寸330mm×320mm×330mm，内腔为一个矩形的高温炉膛，向上开口，四壁上有台阶，台阶上内腔250mm×236mm×250mm，台阶下内腔183mm×165mm×200mm；在炉体前后壁上各有两个圆孔，圆孔直径Φ38mm，可插入两管高温瓷管，炉膛后壁上还有一个可插入双铂铑热电偶的孔，Φ10mm；炉膛下盖结构如图5、图6，外框尺寸249mm×235mm×49mm；炉膛压盖结构如图3、图4，尺寸182mm×164mm×25mm，选用氧化铝空心球泡沫浇铸而成；炉膛上盖结构如图7、图8，尺寸330mm×320mm×50mm；选用市售双铂铑热电偶，尺寸Φ10mm×300mm；再选用两管高温瓷管，外径Φ37mm，长600mm，壁厚3mm。
装配步骤将炉壳(1)的下底板、前、后面板和一侧板安装好，炉壳的后壁内安装好两台抽风机(17)；将炉体(3)装入炉壳内，在炉体两侧安装好接线柱(11)，炉体内腔的高温炉膛口向上，安装双铂铑热电偶(16)，插入炉体和炉壳的圆孔，固定在炉壳的后壁上；将两管高温瓷管(12)贯穿炉壳、炉体的前后壁，修补好高温瓷管与炉体的间隙；分别在炉壳前、后壁瓷坩锅的出口端(2)和进口端(14)下固定一个坩锅架(15)；将凹形的矩形体的炉膛下盖(7)嵌在炉膛四壁的台阶上，分别将6根硅钼棒(8)的热端从炉膛下盖的槽孔插入炉膛，把炉膛压盖(5)压在炉膛下盖的凹处，使U形体硅钼棒的冷端对准炉膛压盖的开槽(6)，与U形体相连的垂直的两条腿沉没在沉没槽(18)里，把6对硅钼棒腿端的紫铜软线(9)的接线点(10)接到接线柱上，最后把炉膛上盖(4)盖在炉膛压盖上，并使之与炉体上端面平齐；二根捆带(13)将炉膛上盖和炉体一起固定在接线柱(10)上；接上控制系统的电路，最后将炉壳的一个上侧板、下侧板和面板装好。控制系统电气部分含有主体变压器、可控硅、温度数显器、电流互感器、容断器、电压表和电流表等部件及与炉子部分相连接的的线路部分。将控制系统与炉子部分的线路连接好，即制作成本实用新型的红外碳硫分析用瓷坩锅预处理炉。
实施例2将本实用新型实施例1制作的预处理炉应用于生产。首次使用时应先空炉升温至1150℃，然后再将待处理的瓷坩锅从进口端逐个装入，每管高温瓷管先装13个瓷坩锅，即已装到两高温瓷管的灼烧高温段。待瓷坩锅在高温段灼烧停留3分钟后，再继续装入待处理的瓷坩锅，一直装到出口端出现瓷坩锅为止。此时两高温瓷管内部各连续装载有26个瓷坩锅，其中在高温瓷管高温段之前的是已灼烧好的、可即拿即用的瓷坩锅；在高温瓷管高温段之后，是等待预处理的瓷坩锅。首次使用之后，只要预处理炉不断电，即可每30秒钟从高温瓷管的进口端装入一个待处理的瓷坩锅，在出口端取一个处理好的瓷坩锅。对已处理的瓷坩锅测定其空白值的标准偏差值，方法是每30秒钟索取1个瓷坩锅，共取11个；在瓷坩锅内加入1克纯钨粒，用美国产CS-444红外碳硫分析仪测定，测得碳的标准偏差值小于0.00005％，硫的标准偏差值小于0.00002％，完全能够达到分析超低碳硫的要求。
本实用新型的红外碳硫分析用瓷坩锅预处理炉可在所有使用碳硫分析仪器的检验室使用，特别适合于有分析超低碳硫需求的检验室使用。
权利要求1.一种红外碳硫分析用瓷坩锅预处理炉，上部为炉子部分，下部为电气控制部分，炉子部分由炉壳(1)、炉体(3)、高温瓷管(12)和双铂铑热电偶(16)组成，其特征在于炉子部分炉壳由铝板和角钢制成，炉壳的侧板中有一块由上、下两截侧板构成，炉壳内设有炉体，炉壳与炉体间保持有70～80mm的距离；炉体的内腔为一矩形的炉膛，炉膛向上开口，四壁上有台阶，台阶上设有二个盖子密封炉膛的开口，一是炉膛下盖(7)为凹形矩形体平放在炉膛内壁的台阶上，二是炉膛压盖(5)压在炉膛下盖的凹处，还有一个炉膛上盖(4)封在炉体上端面上；捆带(13)将炉体和炉膛上盖一起固定在两侧的接线柱(11)上；硅钼棒(8)为带两条垂直腿的U形体，从U形体两端引出的两腿端均有一接线管与紫铜软线(9)相接，U形体圆弧端为热端，圆弧上端及两条垂直的腿为冷端，热端伸入炉膛内，圆弧上端的冷端在炉膛压盖(5)的开槽(6)和炉膛下盖(7)的槽孔内，紫铜软线的另一端通过接线点(10)接在接线柱(11)上；有两管高温瓷管(12)贯穿炉壳和炉体前、后壁，高温瓷管的两端为瓷坩锅的进、出口端，瓷坩锅的出口端(2)在炉壳前壁，瓷坩锅的进口端(14)在炉壳后壁；双铂铑热电偶(16)夹在两高温瓷管间，固定在炉壳的后壁上，炉壳的后壁内还设有两台抽风机(17)；两坩锅架(15)分别设在瓷坩锅的进、出口端下，固定在炉壳的外壁上。
专利摘要本实用新型涉及一种红外碳硫分析用瓷坩埚预处理炉，是用于消除瓷坩埚本身残余的碳硫元素，以保证红外碳硫分析试样准确率的瓷坩埚预处理炉，属于高温电阻炉领域。本预处理炉上部为炉子部分，下部为电气控制部分。炉子部分由炉壳、炉体构成，炉体内腔为一矩形、向上开口的炉膛，设有三层盖子密封炉体，使预处理炉具有优良的保温性；采用硅钼棒作发热体，使灼烧温度稳、发热效率高、寿命长；采用两管高温瓷管装载瓷坩埚、手动推进、自动灼烧、现烧现用和连续加温至冷却的预处理方式，装载量大、方便和可连续索取。本预处理炉具有使用寿命长、设备故障少，维修方便等优点，适合于所有使用碳硫分析仪器的检验室使用。
文档编号F27B17/00GK2697559SQ20042001731
公开日2005年5月4日 申请日期2004年3月4日 优先权日2004年3月4日
发明者沈克, 肖俊勇, 刘翔, 李小杰, 周德云, 齐郁, 葛宜运, 董珍萍, 胡涛, 商明慧, 袁红兰, 舒琦, 曾尊五, 舒正权 申请人:武汉钢铁(集团)公司, 武汉华科新材料有限公司