一种不锈钢吹氮气合金化的真空实验设备的制作方法

本实用新型涉及一种在真空和非真空条件下对奥氏体不锈钢吹氮气合金化的实验设备，属于冶金实验设备技术领域。

背景技术：

目前，公知的不锈钢吹氮气合金化的实验设备由硅钼棒炉和吹氮管组成，这种设备适用于在非真空情况下研究不锈钢吹氮气合金化的规律。但是在实际生产中，很多含氮不锈钢是在真空状态下（VOD炉）生产的，一般的不锈钢吹氮气合金化的实验设备不能研究真空情况下不锈钢吹氮气合金化的规律，不能为实际生产的真空状态下生产的不锈钢吹氮气合金化提供指导，影响了不锈钢吹氮气合金化水平的进步和提高，因此设计一种能够研究在真空状态下不锈钢吹氮气合金化的规律的实验设备是十分必要的。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种不锈钢吹氮气合金化的真空实验设备，这种实验设备不仅能在非真空情况下，而且在真空情况下都能进行吹氮合金化操作，能够研究真空情况下不锈钢吹氮气合金化规律，为提高产品质量提供科学依据。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种不锈钢吹氮气合金化的真空实验设备，它包括硅钼棒炉，炉体内安装有电阻炉、石墨保护坩埚和刚玉坩埚，其改进之处是，在硅钼棒炉的上部增加了水冷盖，水冷盖与硅钼棒炉为密封连接，水冷盖上分别有真空泵孔、真空表孔、密封瓶孔、取样管孔和氮气管孔，真空泵孔、真空表孔、密封瓶孔、取样管孔和氮气管孔分别通过导管与真空泵、真空表、密封瓶、取样管、吹氮气管相连接，在真空泵与水冷盖的连接管路上安装有开关阀门。

上述不锈钢吹氮气合金化的真空实验设备，所述吹氮气管与氮气瓶相连接，在吹氮气管的管路上安装有流量计。

上述不锈钢吹氮气合金化的真空实验设备，在硅钼棒炉的底部连接有吹氩气管，吹氩气管与氩气瓶相连接，在吹氩气管的管路上安装有流量计。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型在硅钼棒炉的上部增加了水冷盖，水冷盖与硅钼棒炉为密封连接，水冷盖上有真空泵孔与抽真空管路相连接，真空泵可以通过抽真空管路将硅钼棒炉内抽真空，进行真空状态下的吹氮气合金化操作实验。

本实用新型结构简单、使用方便，可以进行真空和非真空不同状态下的吹氮气合金化的操作，模拟VOD深真空自由脱碳和还原阶段，研究真空情况下不锈钢吹氮气合金化规律，为真空情况下不锈钢吹氮气合金化提供真实、有效的实验数据，对提高产品质量提供科学依据。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是水冷盖的俯视图。

图中标记如下：流量计1、真空表2、缓冲瓶3、密封瓶4、真空泵5、开关阀门6、炉管7、发热元件8、电阻炉9、石墨保护坩埚10、刚玉坩埚11、不锈钢熔体12、填充材料13、测温热电偶14、吹氮气管15、氮气瓶16、吹氩气管17、氩气瓶18、水冷盖19、真空泵孔20、真空表孔21、密封瓶孔22、取样管孔23、氮气管孔24。

具体实施方式

本实用新型由硅钼棒炉、水冷盖19，以及流量计1、真空表2、缓冲瓶3、密封瓶4、真空泵5、开关阀门6、测温热电偶14、吹氮气管15、氮气瓶16、吹氩气管17、氩气瓶18组成。

图1显示，硅钼棒炉包括炉管7、电阻炉9、石墨保护坩埚10、刚玉坩埚11、填充材料13。电阻炉9环绕在炉管7的圆周，电阻炉9的腔室内安装有发热元件8电阻炉9通过发热元件8对炉管7进行加热。炉管7内有石墨保护坩埚10，石墨保护坩埚10内放置刚玉坩埚11，刚玉坩埚11内有不锈钢熔体12，石墨保护坩锅10下方的炉管7内有填充材料13。

图1显示，在炉管7的底部安装有测温热电偶14，测温热电偶14穿过填充材料13与石墨保护坩锅10的底部相连接。

图1显示，氮气瓶16通过吹氮气管15与硅钼棒炉的炉管7上部相连通，向炉管7内吹入氮气。氩气瓶18通过吹氩气管17与硅钼棒炉的炉管7底部相连通，向炉管7内吹入氩气。在吹氮气管15的管路上和吹氩气管17的管路上分别安装有流量计1。

图1、2显示，本实用新型增加了水冷盖19，水冷盖19与硅钼棒炉的炉管7的上端为密封连接，水冷盖19用于在炉管7内形成真空，以便进行真空状态下的吹氮气合金化操作实验。

图1、2显示，水冷盖19上分别有真空泵孔20、真空表孔21、密封瓶孔22、取样管孔23和氮气管孔24。真空泵孔20、真空表孔21、密封瓶孔22、取样管孔23、氮气管孔24分别通过导管与真空泵5、真空表2、缓冲瓶3、密封瓶4、取样管、吹氮气管15相连接，在真空泵5与水冷盖19的连接管路上安装有开关阀门6。

本实用新型的一个实施例如下：

真空泵孔20、真空表孔21、密封瓶孔22、取样管孔23的直径分别为8mm，氮气管孔24的直径为10mm；取样管为内径5 mm、外径8mm的石英管；吹氮气管15为内径3 mm、外径10mm的刚玉管；测温热电偶14为双铂铑热电偶；流量计1为转子流量计。

实验用氮气的纯度为99.999%，氩气的纯度为99.99%。

实验时的真空度可达1 kPa，加温温度可达1650℃，可做真空和非真空条件下吹氮实验。在真空情况下，开启真空泵5，抽气量为2 L/min，在1分钟内能够抽到1 kPa，3分钟真空度可达133Pa（1mmHg），模拟VOD深真空自由脱碳和还原阶段，进行吹氮气合金化操作，研究真空情况下不锈钢吹氮气合金化规律。

本实用新型的操作步骤：

在真空条件下电阻炉9加热升温；当控制温度达到实验要求后，打开底吹氩气，调节流量使真空度达到实验要求；待钢料熔清并达到实验要求温度后，保温20 分钟，用取样管抽取初始样；根据实验要求，调节氮气和氩气流量值达到氮分压实验要求后，将吹氮气管15插入不锈钢熔体12中吹气，吹入气体保持稳定和均匀；每间隔10分钟取样一次；取样结束后，电阻炉9断电降温，在此过程中取出刚玉坩埚11和剩余钢样并冷却至室温。非真空条件下实验步骤相似，熔化物料时不抽真空，通氩气保护，后序步骤相同。