竖式大容量高效中频炉及其生产方法与流程

本发明涉及竖式钒氮合金加热炉，尤其涉及竖式大容量高效中频炉及其生产方法。

背景技术：

钒氮合金的生产方式门类繁多，主要工序是将钒原料与碳制粉剂、粘结剂混合均匀并压制成球，然后送入炉内加热，经还原、渗氮过程得到钒氮合金产品。从设备的区别划分，其生产方法主要分为推板窑法和中频炉法。

推板窑法作为比较成熟的生产工艺，有其自身的优点，该法是在非真空条件下生产，可实现钒氮合金的简单、快捷生产,还能实现较高的自动化程度。但推板窑法同时也存在着较大缺点：能耗高、损耗高、密封性差、炉内氮气压力难调节、产品的氮含量不高，炉内空间主要为横向空间，氮气分布空间广，利用率不高、占地面积大、大修时间长、耗费资金高。

中频炉加热又分为卧式加热和竖式加热。

卧式加热的工作原理和推板窑相近，只是将热源换成了电磁感应加热，同样存在着和推板窑相同的问题。

竖式中频炉法生产钒氮合金，竖式加热可以通过加高炉体的方式增大生产规模，因此具有节省占地面积的优点。另外竖式加热，可以实现氮气的底进顶出，氮气和物料逆向流动，增加了反应物的接触面积，降低了反应活化能。同时，烟气从顶部排出的过程要经过物料，烟气的热量可起到加热物料的作用，提高了能源利用率相比较而言，该工艺在降低生产能耗和氮气用量等方面都存在一定的优势，但目前竖式中频炉采用人工辅助重力下料生产的连续性差，在加热工序完成以后，炉料随着炉体一起冷却，炉体保温性好，散热面积小炉料冷却缓慢。

比对以上钒氮合金生产的技术和装备，本专利针对竖式中频炉工艺存在的问题开展研究，对炉体的自动化进料和出料装置进行改进，以提高生产连续性，对炉料现在使用的冷却方式进行改进，以提高生产速率。

技术实现要素：

发明的目的：为了提供一种效果更好的竖式大容量高效中频炉及其生产方法，具体目的见具体实施部分的多个实质技术效果。

为了达到如上目的，本发明采取如下技术方案：

方案一：

竖式大容量高效中频炉坩埚生产方法，期特征在于，下部空间和上部空间，下部空间从左到右依次为进料准备室、进料室、冷却室;准备室、进料室、冷却室之间通过密封门能打开或者封闭，进料准备室和进料室之间包含的密封门上包含进料室阀门，进料准备室上包含进料准备室阀门，进料准备室还和真空泵的管道连接，进料室下方安装有送料装置，送料装置上包含托盘，送料装置能够将托盘顶高，进料室上方为上方空间，上方空间为炉体，进料室和炉体之间包含横向的密封门，炉体通过管道以及管道上的冷却室上阀门连接冷却室，所述炉体上方包含进出气系统，进出气系统为管道和阀门；冷却室上包含冷却室阀门，冷却室通过管道连接着真空泵；

使用过程中：一号坩埚进入进料准备室，进料准备室关闭密封门，进料室阀门开启，进料室与炉体连接的密封门开启，进出气系统及其阀门关闭，对进料准备室、进料室和炉体使用真空泵抽真空，进料室内安装真空度检测装置，同时关闭冷却室阀门、冷却室上阀门进行抽真空处理；达到要求时，通过进料准备室阀门、进料室阀门通入氮气，进料准备室与进料室之间的密封门开启，一号坩埚放在托盘上，通过液压装置将坩埚升到炉体内，密封门关闭，托盘退出炉体，冷却室阀门、冷却室上阀门开启通入氮气，进出气系统开启；产品在炉体内完成烘干、预热、还原、氮化、初步冷却；炉料冷却至650℃，密封门开启，托盘托出一号坩埚，进料室和冷却室之间的密封门打开，将一号坩埚移入强冷。

本发明进一步技术方案在于，所述冷却室由双层空心结构构成，材料采用耐热耐腐蚀材料，夹层之间通入流动冷却水辅助冷却，室内不断通入氮气辅助降温；同时炉体还处在高温状态，二号坩埚通过相同步骤进入炉体内进行生产；一号坩埚中炉料冷却至100℃即可打开冷却室的密封门，炉料完成出料过程。

本发明进一步技术方案在于，还包含输料架，一号坩埚能固定在输料架上，输料架包含孔，一号坩埚固定在输料架包含的孔中，托盘能够被送料装置托起穿过输料架包含的孔。

本发明进一步技术方案在于，所述输料架为框架结构，框架结构能够移动。

本发明进一步技术方案在于，所述炉体内部包含夹持结构，夹持结构能够将坩埚夹持起来。

本发明进一步技术方案在于，所述输料架上安装有位置传感器。

本发明进一步技术方案在于，所述下部空间和上部空间外部均为钒氮合金壳体。

方案二：

竖式大容量高效中频炉，期特征在于，下部空间和上部空间，下部空间从左到右依次为进料准备室、进料室、冷却室;准备室、进料室、冷却室之间通过密封门能打开或者封闭，进料准备室和进料室之间包含的密封门上包含进料室阀门，进料准备室上包含进料准备室阀门，进料准备室还和真空泵的管道连接，进料室下方安装有送料装置，送料装置上包含托盘，送料装置能够将托盘顶高，进料室上方为上方空间，上方空间为炉体，进料室和炉体之间包含横向的密封门，炉体通过管道以及管道上的冷却室上阀门连接冷却室，所述炉体上方包含进出气系统，进出气系统为管道和阀门；冷却室上包含冷却室阀门，冷却室通过管道连接着真空泵。

采用如上技术方案的本发明，相对于现有技术有如下有益效果：采用全自动进出料方式，一次性生产产量高，在炉体内一次完成金属还原和渗氮工序；炉料成熟以后，随炉冷却至650℃左右即可将坩埚从中频炉中撤出，进入冷却室进行二次冷却，第二个坩埚可以马上进入炉体进行生产，生产高效，节约能源。

附图说明

为了进一步说明本发明，下面结合附图进一步进行说明：

图1为发明结构示意图；

其中：a-进料准备室，b-进料室，c-冷却室，1.一号坩埚，2.二号坩埚，3进料准备室阀门、4进料室阀门、5冷却室阀门、6.冷却室上阀门、7.进出气系统，8-炉体，9-送料装置，10-输料架，11-真空泵，12-密封门。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行说明，实施例不构成对本发明的限制：

竖式大容量高效中频炉坩埚生产方法，期特征在于，下部空间和上部空间，下部空间从左到右依次为进料准备室a、进料室b、冷却室c;准备室a、进料室b、冷却室c之间通过密封门能打开或者封闭，进料准备室a和进料室b之间包含的密封门上包含进料室阀门4，进料准备室a上包含进料准备室阀门3，进料准备室a还和真空泵1的管道连接，进料室b下方安装有送料装置，送料装置上包含托盘，送料装置能够将托盘顶高，进料室b上方为上方空间，上方空间为炉体8，进料室b和炉体之间包含横向的密封门12，炉体通过管道以及管道上的冷却室上阀门6连接冷却室c，所述炉体8上方包含进出气系统，进出气系统为管道和阀门；冷却室c上包含冷却室阀门5，冷却室c通过管道连接着真空泵；本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：使用过程中：一号坩埚1进入进料准备室a，进料准备室a关闭密封门，进料室阀门4开启，进料室b与炉体连接的密封门12开启，进出气系统7及其阀门关闭，对进料准备室、进料室和炉体使用真空泵抽真空，进料室内安装真空度检测装置，同时关闭冷却室阀门5、冷却室上阀门6进行抽真空处理；达到要求时，通过进料准备室阀门3、进料室阀门4通入氮气，进料准备室a与进料室b之间的密封门开启，一号坩埚1放在托盘9上，通过液压装置将坩埚升到炉体内，密封门12关闭，托盘9退出炉体，冷却室阀门5、冷却室上阀门6开启通入氮气，进出气系统7开启；产品在炉体8内完成烘干、预热、还原、氮化、初步冷却；炉料冷却至650℃，密封门12开启，托盘9托出一号坩埚1，进料室b和冷却室c之间的密封门打开，将一号坩埚1移入强冷。

作为进一步的优选，所述冷却室c由双层空心结构构成，材料采用耐热耐腐蚀材料，夹层之间通入流动冷却水辅助冷却，室内不断通入氮气辅助降温；同时炉体还处在高温状态，二号坩埚2通过相同步骤进入炉体8内进行生产；一号坩埚1中炉料冷却至100℃即可打开冷却室的密封门，炉料完成出料过程。

作为进一步的优选，还包含输料架10，一号坩埚1能固定在输料架10上，输料架10包含孔，一号坩埚1固定在输料架10包含的孔中，托盘能够被送料装置托起穿过输料架10包含的孔。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：输料架能将坩埚移动到托盘的正上方，能方便被移动。作为优选，所述输料架10为框架结构，框架结构能够移动。

作为进一步的改进，所述炉体内部包含夹持结构，夹持结构能够将坩埚夹持起来。本处的技术方案所起到的实质的技术效果及其实现过程为如下：夹持起来后，下方的封闭门12能够承接坩埚。作为优选，所述输料架10上安装有位置传感器。所述下部空间和上部空间外部均为钒氮合金壳体。

开创性地，以上各个效果独立存在，还能用一套结构完成上述结果的结合。

作为进一步的改进描述：

炉料盛放装置由特制石墨坩埚构成，具备大容量兼顾高强度容许大量炉料的盛放；进料氮气保护装置、冷却室均由采用密封门且空间内安置氮气充满度检测装置；进出气系统由图中管道构成，保证进料及冷却室没有空气介质存在的前提下，冷却室中流出的含有大量热量的氮气还能为中频炉内提供气体及能量；送料装置由托料机械手和液压装置构成，通过位移传感器控制在输料架上移动位置，到达指定地点通过液压装置升起机械手将坩埚托至指定位置，炉体关闭闸门保证炉体密封。与炉体直接相连的空间室由于炉体温度很高，墙体需采用双层结构，内部由耐热钢材构成，中间部分加入耐火材料起到隔热的效果，外部再由耐热钢材构成，起到保护的作用；冷却室做成夹层空心结构，冷却过程中通过流动的冷却水辅助降温。送料装置的液压托盘位于输送架上，运送炉料的过程稳定，托料完成后，托盘退出中频炉，由炉体的密封门托住坩埚在炉体内完成生产，故对送料装置材料的耐热度和强度有特定要求。

采用和传统技术对比，发现，本专利的工作效率为原来坩埚生产效率的三倍；需要的冷却时间为原来冷却时间的二分之一。

以上结构实现的技术效果实现清晰，如果不考虑附加的技术方案，本专利名称还可以是一种炉子。图中未示出部分细节。

需要说明的是，本专利提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不相互制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互组合，达到多个效果共同实现。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。