Высокотемпературная электропечь полунепрерывного действия

 

Изобретение относится к электротермическому оборудованию для обработки изделий с жесткими требованиями к остаточной среде, в которой происходит термообработка и может применяться в электронной промышленности. Цель изобретения - повышение производительности и качестваобработки путем улучшения процесса обезгаживания и уменьшение удельных энергозатрат и охладителя. Печь состоит из рабочей камеры (Р.К.) 1 и шлюзовой камеры 2. Р.К.1 содержит нагреватель 3, выполненный в виде двух коаксиальных обечаек, соединенных электрически последовательно. Внутренняя обечайка нагревателя плотно насажена на токопровод 4, который герме

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s F 27 В 1/09

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

om чаи

/(Йку пе рк

dog (21) 4721582/02 (22) 08.06,89 (46) 30,11.91. Бюл. N 44 (72) А.И.Пипка (53) 621.783.2.246.2 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 393330, кл. С 21 D 9/00, 1970, Макарычев И.И. и Кондратьев А.И.

Сверхвысоковакуумные электрические печи сопротивления. M„1975, с,75, р.38. (54) ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНАЯ ЭЛЕКТРОПЕЧЬ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение относится к электротермическому оборудованию для обработки изде„„. Ж „„1695094 А1 лий с жесткими требованиями к остаточной среде, в которой происходит термообработка и может применяться в электронной промышленности. Цель изобретения повышение производительности и качества обработки путем улучшения процесса обезгаживания и уменьшение удельных энергозатрат и охладителя. Печь состоит из рабочей камеры (Р.К.) 1 и шлюзовой камеры

2. P,К.1 содержит нагреватель 3, выполненный в виде двух коаксиальных обечаек, соединенных электрически последовательно.

Внутренняя обечайка нагревателя плотно насажена на токопровод 4, который герме1695094

45 тизирован по периметру загрузочного проема P.Ê, 1. В верхней части внутренней обечайки нагревателя плотно вставлена крышка 5 из листового тугоплавкого металла, Внутренняя обечайка нагревателя и P.Ê. 1 откачиваются независимыми вакуумными системами. Достигаемое в заявляемой конструкции печи за счет плотной насадки цилиндрического нагреИзобретение относится к области термообработки, а именно к электротермическому оборудованию для обработки изделий с жесткими требованиями к содержанию нежелательных примесей в среде, в которой проводится термическая обработка и может применяться в электронной промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности и качества обработки путем улучшения процесса обезгаживания и уменьшения удельных энергозатрат и охладителя.

На чертеже изображена схема предложенной высокотемпературной печи сопротивления в варианте вакуумной печи.

Печь состоит. из рабочей камеры 1 и шлюзовой камеры 2.

Рабочая камера 1 содержит нагреватель 3, выполненный в виде двух коаксиальных, например, склепанных иэ листового тугоплавкого металла обечаек, соединенных электрически последовательно, причем внутренняя обечайка нагревателя плотно насажена на цилиндрический поясок токопровода 4, который, в свою очередь, герметизирован с днищем рабочей камеры 1. В верхней части внутренней обечайки нагревателя плотно вставлена крышка 5 из листового тугоплавкого металла.

Поскольку внутренняя часть объема рабочей камеры с нагреваемой садкой и внешняя ее часть при работе в вакууме откачиваются независимыми вакуумными системами, а при работе в газовой защитной атмосфере во внутренней части объема рабочей камеры поддерживается некоторое иЗбыточное давление, отпадает необходимость в полной герметизации рабочего пространства с размещенными в нем изделиями, то есть, цилиндр нагревателя может иметь наклепанную конструкцию из листового тугоплавкого металла, а его соединения с крышкой и токопроводом не должны быть абсолютно герметичными.

Таким образом, садка с изделиями 6 или иными словами рабочее пространство отде5

35 вателя 3 с крышкой 5 в верхней части на токопровод 4, герметизированный с днищем P.Ê. 1, отделени объема рабочего пространства с изделиями от прочей части объема Р.К, 1 позволяет улучшить качество продукции благодаря значительному (на

1,5-2 порядка) уменьшению содержания в среде нежелательных примесей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. лены от внешней части объема рабочей камеры 1, в которой находятся тепловые экраны 7 с развитой поверхностью, вводы термопары 8, токопроводы и водоохлаждаемые стенки.

В каждой садке имеется одна или несколько термопар 9, позволяющих, при необходимости, контролировать непосредственно температуру изделий, Последнее особенно важно при окончательном остывании изделий в шлюзовой камере 2, Шлюзовая камера 2 снабжена люком

10, перекрывающим загрузочное окно шлюзовой камеры. На люке 10 укреплены вентиляторы с герметичным приводом 11, ускоряющие остывание продукции а шлюзовой камере 2, Печь имеет две садки. с тарелками 12, отделяющими рабочее пространство от объема шлюзовой камеры.

В шлюзовой камере 2 размещена поворотная колонка с вертикальными направляющими 13 садок.

Кроме того, в шлюзовой камере 2 размещены механизм подъема 14 садка с приводом 15. механизм герметизации 16 с приводом, механизм поворота 17 садка с приводом и механизм перемещения люка с приводом (на схеме не показан).

В варианте печи с газовой защитной атмосферой, например водородом, газ подается в рабочее пространство и через неплотности во внутренней обечайке нагревателя 3 попадает во внешнюю часть объема рабочей камеры 1 и затем удаляется из нее.

Работает печь следующим образом.

Оператор через окно в стенке шлюзовой камеры 2 при отодвинутом в сторону лю«е 10 загружает изделия 6 на полочки садки, находящейся в шлюзовой камере. В том время вторая садка находится в рабочей камере 1 и проходит термическую обработку.

После окончания загрузки заслонка 10 перекрывает загрузочное окно и произво1695094 дится откачка шлюзовой камеры 2 до заданного давления.

При обработке иэделий в газовой защитной атмосфере после откачки шлюзовая камера 2 заполняется газом., например очищенным азотом.

По окончании термической обработки изделий, если в это время шлюзовая камера

2 откачена до заданного давления (при обработке изделия в вакууме) или заполнена газом, механизм герметизации 16 освобождает тарелку 12 и механизм подъема садок с приводом 15 опускает садку в нижнее положение. Затем механизм поворота 17 садок с приводом поворачивает на 180 поворотную колонку с вертикальными направляющими 13 садок и меняет таким образом садки местами.

Затем механизм подъема 14 садок поднимает садку с необработанными изделиями в рабочую камеру 1, механизм герметизации 16 прижимает тарелку 12 к гнезду и отделяет тем самым рабочую камеру 1 от шлюзовой камеры 2, После этого начинается процесс термической обработки изделий в рабочей камере 1, а выгруженные из рабочей камеры изделия продолжают остывание в шлюзовой камере

2. По достижении иэделиями в шлюзовой камере заданной температуры с целью форсирования дальнейшего остывания, включаются вентиляторы с герметичным приводом

11 либо (при обработке изделий в вакууме) шлюзовая камера 2 сначала заполняется азотом и лишь затем включаются вентиляторы с герметичным приводом 11. Происходит окончательное остывание изделий, отодвигается люк 10 и производится выгрузка обработанных изделий и загрузка необработанных. Затем цикл работы печи повторяется с той лишь разницей, что механизм поворота 17 садок с приводом поворачивает поворотную колонку с вертикальными направляющими 13 садок на 180, но в противоположную сторону, что позволяет исключить электрический коллектор из цепи термопар 9 и водяные сальники из линий подачи воды для охлаждения тарелок 12.

Достигаемое в заявляемой конструкции печи эа счет плотной посадки цилиндрического нагревателя 3 с крышкой 5 в верхней части на поясок токопровода 4, герметиэированного с днищем рабочей камеры, отделение объема рабочего пространства с изделиями от прочей части объема рабочей камеры позволяет резко улучшить качество продукции благодаря значительному (на

1,5-2 порядка) уменьшению содержания в среде нежелательных примесей.

25

35 ральном макете с размерами садки:

40 диаметр 200 мм, высота 400 мм, при температуре от 800 до 1300 С оказались вдвое

Печь, выполненная предложенным образом, обладает всеми преимуществами муфельных печей, работающих по системе

"вакуум в вакууме" или "газ в газе" (например, "водород в водороде"), но при этом может работать при температуре до 2000 С и имеет гораздо более высокую экономичность(при размерах полезной части рабочего пространства в пределах: диаметр от 100 до 400 мм и высота от 200 до 800 мм, удельные затраты электроэнергии и охлаждающей воды меньше в среднем на 50% по сравнению с муфельными печами и с теми же размерами рабочего пространства).

Производительность печи предложенной конструкции выше ввиду сокращения времени достижения заданных параметров среды в рабочем пространстве.

Испытания показали, что в рабочем пространстве печи при обработке иэделий в вакууме легко достигается давление, меньшее на 1,5 — 2 порядка давления в остальной части рабочей камеры, а при обработке продукции в газовой среде (водороде) влажность газа в рабочем пространстве также соответственно меньше на порядок, причем указанные параметры среды достигаются за гораздо меньшее (на 50-70%) время, чем в печах с нагревателями традиционной конструкции, что соответственно повышает производител ь ность.

Достигаемые в рабочем пространстве печи предложенной конструкции параметры среды позволяют существенно улучшить качество продукции за счет улучшения обеэгаживания.

Удельные затраты электроэнергии и воды для охлаждения при проверке на натуменьшими, чем в печах традиционной конструкции.

Формула изобретения

1, Высокотемпературная электропечь полунепрерывного действия, содержащая рабочую камеру с загрузочным проемом в ее нижней части, нагревателем, токопроводами, тепловыми экранами и термопарами, шлюзовую камеру с размещенной в ней колонной с вертикальными направляющими, .механизмы подъема и герметизации садки, вакуумную систему, соединенную с рабочей камерой. отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и, качества обработки путем улучшения процесса обезгаживания и уменьшения удельных затрат электроэнергии и охладителя, нагреватель выполнен в виде коаксиально установленных в рабочей камере и соеди1695094

Составитель Ю.Усатый

Техред M.Моргентал КоРРектоР В. Гирняк

Редактор Т.Пилипенко

Заказ 4152 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ненных между собой в верхней части обечаек, при этом обечайки герметично соединены в нижней части с токоподводами, один иэ которых герметично размещен по периметру загрузочного проема рабочей камеры,,во внутреннюю обечайку герметично. установлена крышка, а вакуумная система соединена с внутренней обечайкой нагревателя.

2. Электропечь поп.1, отл ича ющая5 с я тем, что нагреватель и крышка выполнены из листового тугоплавкого сплава.