实验真空烧结炉

一、主要原理、用途、特点
真空高温烧结炉是在抽真空后充氢气保护状态下，利用电阻发热辐射加热的原理，通过热辐射传导到工件上，对工件进行热处理的设备。

氢气烧结炉用途：

◆ 本设备可满足在真空或保护性气氛中对硬质合金、陶瓷材料、磁性材料和难熔金属等材料进行还原、烧结、退火和表面处理

等工艺需要

◆ 用于一些难熔金属在氢气保护下烧结

◆ 用于在真空高温环境中有蒸发的材料钎焊

◆ 用于粉末材料还原烧结成型

◆ 可满足陶瓷金属化需要

◆ 广泛应用于航空航天、热处理、粉末冶金、磁性材料等领域

氢气烧结炉特点：

◆ 高温度可达到1450℃

◆ 具备完善的报警功能，更先进的连锁保护系统

◆ 多重防暴措施，多种气体排放方式确保良好的工作环境

◆ 先进的自动化控制系统，通过可编程控制器PLC自动完成整个工艺过程,可配备计算机控制系统

◆ 完善的气氛控制系统，满足各种工艺需要

◆ 电气元件保证设备长期运行的稳定可靠性

◆ 低负荷加热器，可有效提高设备的使用寿命

◆ 配备自动点火装置、防回火装置等多种辅助装置，提高设备运行的性
二、主要结构及组成
结构形式为卧式、侧门出料方式。其主要组成为：电炉本体、真空系统、水冷系统、气动系统、底座、工作台、电阻加热装置及金属保温隔热屏、进电装置、晶闸管调功器及电气控制系统等。
三、主要功能
真空状态下或者保护气氛环境下，控制炉内真空和气氛的烧结状态。可用铠装铂铑热电偶连续测温(0～1600℃)，并通过智能控温仪与设定程序相比较后，选择执行状态反馈给晶闸管电源，自动控制温度的高低及保温程序。

四、技术参数

产品型号:DTZG – 350

炉体结构: 单室、卧式、水平前装料、全金属屏、电加热、自然冷却

大额定载重:50公斤
有效均温区(L×W×H)350mm×350mm×350mm
工作环境:真空或保护气氛
高温度:1200℃
加热元件:钼带
工作温度:1000℃
控温精度:±1℃
有效发热区均温性：:±5℃
设备总功率:45KW
电源功率:30KW  
输入电压：380V±10%    3相   50Hz
极限真空度:≤5×10 ^-3Pa(空炉、冷态)
压升率:≤2 pa / h(空炉、冷态)
温度上升速度:10℃/分钟(1000℃以下
冷却速度: ≤20℃-25℃/分钟

发热区数：单区
加热元件: 钼带、 Y 型接法
保温材料:3层钼屏 ,3层不锈钢屏
炉壳材料:双层水冷,内壁304不锈钢,，外壁Q235碳钢。壁厚10mm
控制方式:三菱空开，Siemens  PLC控制,11英寸  触摸屏

测温方式：0-1200℃ 热电偶

控温方式：手动控制及智能化程序控制（按给定升温曲线升温）

控温仪表： SHIMADEN  FP-23  自动控制
控温热电偶:WRe/526  C分度

热电偶测温数目: 3点测量

数据记录：无纸记录仪
真空机组：2X-70机械泵 ZJP-300罗茨泵 KT-300扩散泵

真空测量：ZDF―Ⅲ复合真空计
真空规管：ZJ-52T电阻规   ZJ-27电离规
保护气体类型：氩气 氮气

气体纯度：99.99%

冷却水循环量：8M³/H

水压：0.15-0.25Mpa

压缩空气的压力：0.4-0.6MPa

五、真空烧结炉的构成

5.1、炉壳及炉门

高温氢气烧结炉为内热式，电阻加热，炉壳中安设不锈钢炉胆、钼带电热元件、金属隔热屏、炉床、料架、钼料框和其它部件。

炉体为卧式单室水冷夹套结构，内壁采用10mm厚SUS304不锈钢，外壁Q235碳钢，双壁之间有加强筋加固，炉壳内部抛光，炉壳焊接焊缝严密，满足水压试验，X射线或氦质谱仪检测的检漏技术要求。炉壳内壁温度低于150℃.

炉体为圆柱形，圆筒两端与不锈钢法兰焊接，底部也为双层水冷半球封头。炉体前部开门，炉体与炉门为高颈、高压法兰连接。真空口位于炉体后部，采用高压法兰与真空机组连接；炉体设有观察孔，进气口，真空口，，电气接口等

炉门是送入或者取出工件的通道，炉门通常是有法兰。密封圈、门板、转动铰链、预紧机构、水冷装置和观察孔等组成。

炉门采用双层椭圆形炉门，中间通水冷却，炉门法兰上开有密封槽及密封圈密封，炉门开启为手动，炉门设有4套丝杆螺母加紧机构。

圈齿式炉门与炉体采用铰链连接，手动操作，左侧开启，气动锁紧、异型圈密封，即能封负压，也能封微正压；

5.2、真空烧结炉热场

烧结炉热场又称炉胆，由外至内分别由不锈钢圆筒、钼板不锈钢复合隔热屏、钼带发热体、钼支架、钼托盘等组成。

加热器为圆筒状，前后门无加热器，单区发热，三角形连接方式。为了保证温度的均匀性，依靠加长加热器的长度予以弥补。发热材料为宽15mm钼带，三相钼笼网状式结构，围成一个有效加热内径φ350mm×350mm的圆柱面发热体。整个加热器接成星形，圆筒形加热器的上端引出三个电极，电极用水冷却。

隔热屏由前隔热屏、后隔热屏和侧面圆筒式隔热屏组成。后隔热屏和侧隔热屏都固定在炉胆不锈钢壳体内，前隔热屏固定在炉门上随炉门一起转动。侧隔热屏固定在炉胆的不锈钢壳体内侧，6层隔热屏为同轴圆筒状，层与层间距6mm,有钼屏和不锈钢屏组成复合式隔热屏，钼屏厚度为0.3mm高温TZM合金金属片，不锈钢屏厚度为0.6mm，屏的各层间通过高温钼螺钉和陶瓷隔套隔开，外层用不锈钢圆筒固定并直接悬挂在炉体上。前，后隔热屏与侧隔热屏采用阶梯式热场封闭方式，尽可能的减少热量散失

由于加热炉的高使用温度为1200℃，这里我们采用6层全金属隔热屏，其中内3层为钼层，3层为不锈钢层。按设计计算，第一层钼辐射屏与炉温相等，以后各辐射屏逐层降低，钼层每层降低250℃左右，不锈钢层每层降低150℃左右。

热场炉壳为圆筒状，304不锈钢材质，是隔热屏和发热体的载体。

5.2、真空系统

真空系统配置2X-70机械泵 ZJP-300罗茨泵 KT-300扩散泵，本炉真空系统各管道上主要阀门均采用气动挡板阀操作直观方便，真空管道碳钢和不锈钢波纹管，管道上设计有真空测量和氦气质谱仪检测接口。

真空测量：真空表、ZDF―Ⅲ型系列电阻/电离复合真空计，ZJ-52T电阻规   ZJ-27电离规。

手动充气阀门和放气阀门、阀门

5.3充、放气气路系统

对炉内进行预抽真空，真空度达到要求后再向炉内充保护气体，除气阀门为手动。

放气阀门为手动。

六、晶闸管调功器

高温真空氢气烧结炉电源由希曼顿 SCR-PAD26调功器和降压变压器组成。

调功器是一种四层三端半导体器件，把它接在电源和负载中间，配上相应的触发控制电路板，就可以调整加到负载上的电压、电流和功率。

“晶闸管调整器”主要用于各种电加热装置的加热功率调整，既可以“手动”调整，又可以和电动调节仪表、智能调节仪表、PLC以及计算机控制系统配合，实现对加热温度的恒值或程序控制。

七、电气控制系统

7.1、电气控制柜功能：

具有手动及自动两种控制方式，采用并联方式，两种方式可自动装换。
1)自动方式使用温度控制仪完成控温操作。使用这种方式，用户只需调用相应的工艺温度曲线即可。可通过触摸屏调用，也可在温度控制仪上直接编制控温曲线。
2)手动方式使用面板控制器完成控温操作。使用这种方式，用户只需调节面板控制器即可

本设备采用触控屏，主面板上显示炉内工作状态，各控制点的运行状态，动态方式演示炉内升温状况。记录各种重要数据，并实时存档以配调用。能够记录温度、进线电压、功率、单炉用电量、氢气源压力、炉内气体压力、真空度、冷却水压力等。并且工业触控屏上设有所有控制点的手动控制按钮。

系统配有以PLC为核心的水、电、气保护及报警装置，确保设备只有在各方面条件同时具备的情况下方能开机。如炉温出现超温超调、冷却水欠水、冷却水温、传感器故障、保护气体流量不足、过电流、过电压、三相进线缺相、欠压、超压、保护气体欠流量保护、等现象，立即发出声光报警，停止加热，提醒操作者及时处理现场，确保系统。

无纸记录仪对各工艺参数（温度、真空度、压力，位移）实现动态显示、记录、存储、生成文档、下载、打印。

7.2、电气控制系统组成

供电及电气控制柜：拼装式组合机柜

低压电气元件：断路器、接触器、接近开关、中间继电器、按钮、报警器和指示灯等。

降压变压器：30KVA。 输入380V      输出电压60V

晶闸管加热调功器： 希曼顿 PAD26

可编程序控制器（PLC）：Siemens  S7-200

带触摸屏的工控机：

真空测量仪：成都正华ZDF―Ⅲ复合真空计

温度控制仪表：SHIMADEN  FP-23

热电偶测温：钨铼C分度热电偶：S型双芯，共三根

无纸记录仪

其它电压表、电流表、电源指示灯、声光报警等

八、冷却水循环系统

 本设备用水对炉壳、炉底、炉门、电极进行冷却。冷却设备采用FB-160闭式冷却塔。全封闭内循环。

本系统可保证通往炉体的水压：1.5-2.5MPa

流量：8M³/h

入口水温25≦℃

出口水温40≦℃

无结垢现象

采用汇流排形式；由总进后再由分水阀多点供水；出水由多点汇流；每点进岀水均设安装有可视化水流指示器。

总进水口安装水温表和水压表，水温和水压报警装置。

高温设备在运行过程中不允许断水，预留应急水源接口。

水路管道采用PPR管道、橡胶管道和不锈钢连接件连接。

九、设备工作环境

电源：380V±10%，50HZ±1HZ

环境温度：10～30℃；

相对湿度：＜60%

地面平整，通风良好，不含易燃、易爆、腐蚀性气体和粉尘，附近没有强电磁辐射源和振动源；

要求设备在上述工作环境下长期稳定工作。