Высокотемпературная вакуумная печь сопротивления
Владельцы патента RU 2663233:
Общество с ограниченной ответственностью Многопрофильное предприятие "Комплекс" (RU)
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при проведении процессов синтеза и спекания для получения тугоплавких материалов из группы нитридов. Высокотемпературная вакуумная печь сопротивления содержит расположенные внутри корпуса с герметизирующими крышками нагреватель с экранной теплоизоляцией, выполненные из углекомпозитного материала. В рабочей зоне печи размещен стол для изделий в виде засыпки или брикетов. Система вакуумной откачки полости печи включает заполненный маслом вакуумный насос и устройство для улавливания пыли, установленное между насосом и полостью печи. Устройство для улавливания пыли выполнено в виде обтекаемого корпуса с верхним и нижним патрубком, в полости которого с зазором к корпусу установлена на держателе емкость для силиконового масла, открытая часть которой направлена в сторону верхнего патрубка. Верхний патрубок соединен трубопроводом с полостью печи, а нижний патрубок соединен трубопроводом с вакуумным насосом. Изобретение позволяет предотвратить попадание пыли из полости печи в вакуумный насос и повысить надежность работы печи при синтезе абразивных исходных материалов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области порошковой металлургии и может быть использовано при проведении процессов синтеза и спекания для получения тугоплавких материалов из группы нитридов.
Известна вакуумная электропечь сопротивления, содержащая корпус с нагревателем, снабженным экранной теплоизоляцией, выполненной из пластин углерод-углеродных композиционных материалов, расположенные по торцам корпуса боковые герметизирующие крышки, установленную в рабочей зоне печи подставку для размещения изделий в виде засыпки или брикетов, систему вакуумирования, включающую вакуумный насос (RU 106342, публ. 10.07.2011 г.).
В известной печи пыль, образующаяся при высокотемпературном синтезе материалов шихты, и в значительном количестве пыль от углеродных экранов и мелкодисперсных частиц материала шихты, попадает в систему вакуумной откачки и выводит из строя вакуумный насос, что останавливает работу печи.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой является вакуумная печь сопротивления для высокотемпературного синтеза и спекания изделий, спрессованных из порошков, преимущественно тугоплавких металлов и их соединений (RU 131140, публ. 10.08.2013 г.). Печь содержит корпус с вольфрамовым нагревателем, снабженным экранной теплоизоляцией, выполненной из фольги тугоплавких металлов, расположенные по торцам корпуса верхнюю и нижнюю герметизирующие крышки, установленную в рабочей зоне печи вольфрамовую решетку для размещения изделий в виде засыпки или брикетов, систему вакуумной откачки, включающую вакуумный насос.
Известной печи также присущ недостаток аналога, а именно попадание пыли, образующейся при высокотемпературном синтезе материалов шихты, в систему вакуумирования, выводящее из строя вакуумный насос и приводящее к остановке работы печи.
Кроме того, при синтезе тугоплавких металлов из группы нитридов реакция высокотемпературного синтеза происходит не только с исходными материалами шихты, а также с нагревателями из вольфрама, что выводит из строя нагреватели и останавливает работу печи.
Задача изобретения заключается в увеличении надежности работы высокотемпературной вакуумной печи сопротивления при проведении высокотемпературного синтеза тугоплавких металлов из группы нитридов.
Технический эффект состоит в предотвращении попадания в систему вакуумной откачки печи пыли, образующейся при высокотемпературном синтезе тугоплавких металлов, с целью увеличения времени работы печи без технического обслуживания вакуумного насоса.
Для достижения технического эффекта в высокотемпературной вакуумной печи сопротивления, содержащей корпус с нагревателем, снабженным экранной теплоизоляцией, расположенные по торцам корпуса верхнюю и нижнюю герметизирующие крышки, стол в рабочей зоне печи для размещения изделий в виде засыпки или брикетов, систему вакуумной откачки полости печи, включающую маслозаполненный вакуумный насос, система вакуумной откачки дополнительно содержит устройство для улавливания пыли, выполненное в виде обтекаемого корпуса с верхним и нижним патрубком, в полости которого с зазором к корпусу установлена на держателе емкость для силиконового масла, открытая часть которой направлена в сторону верхнего патрубка, при этом верхний патрубок соединен трубопроводом с полостью печи, а нижний патрубок соединен трубопроводом с вакуумным насосом.
Преимущественно, нагреватели и экранная теплоизоляция выполнены из углекомпозитного материала.
Изобретение поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлена схема заявленной печи.
На фигуре 2 представлена схема устройства для улавливания пыли.
Высокотемпературная вакуумная печь сопротивления содержит корпус 1, стержневой нагреватель 2 из углерод-углеродного композита, экранную теплоизоляцию 3, выполненную из войлока углеродного «Карбопон В-22», расположенные по торцам корпуса верхнюю и нижнюю герметизирующие крышки 4, 5 (фиг. 1). В рабочей зоне печи размещен стол 6 для тигля с шихтой, содержащей в известных пропорциях готовый материал и начальное сырье. Система вакуумной откачки полости печи включает маслозаполненный вакуумный насос 7. В систему вакуумной откачки полости печи дополнительно введено устройство 8 для улавливания пыли, выполненное в виде обтекаемого корпуса 9 с верхним и нижним патрубками 10, 11, в полости которого с зазором к корпусу установлена на держателе (на чертеже не показано) емкость 12 для силиконового масла, открытая часть которой направлена в сторону верхнего патрубка 10, при этом верхний патрубок 10 соединен трубопроводом с полостью печи, а нижний патрубок 11 соединен трубопроводом с вакуумным насосом 7 (фиг. 2).
Работа печи осуществляется следующим образом.
С помощью лифта (на чертеже не показано) осуществляют нижнюю загрузку печи тиглями с шихтой из смешанного в определенных пропорциях готового материала и начального продукта, в частности нитрида алюминия и порошка алюминия, или нитрида циркония и порошка циркония. После чего с помощью подъемного механизма (на чертеже не показано) перемещают стол 6 с тиглями в полость печи. С помощью маслозаполненного вакуумного насоса 7 производят откачку полости печи. Затем включают нагревательный элемент 2, подключенный через понижающий трансформатор тока. В полости печи происходит процесс неорганического синтеза, при котором зашихтованный материал превращается в готовый продукт.
Использование нагревателей и экранов теплоизоляции, выполненных из углекомпозитного материала, обусловлено следующим. Применение вольфрамовых нагревателей при получении тугоплавких материалов из группы нитридов в условиях азотной газовой среды при температуре 1000-1700 градусов Цельсия приводит к реакции высокотемпературного синтеза не только с материалами шихты, но и с вольфрамовыми нагревателями. При этом образуются частицы вольфрам нитрида, что выводит нагреватели из строя. Углекомпозитные нагреватели надежны в работе, так как нейтральны в азотной газовой среде при высоких температурах. Недостатком углекомпозитных нагревателей является образование при высокотемпературном синтезе большого количества пылевидных частиц.
Материалы, используемые для получения шихты, а именно нитрид алюминия и порошок алюминия, или нитрид циркония и порошок циркония, являются абразивами. При их высокотемпературном синтезе образуются пылевидные абразивные частицы, которые вместе с пылевидными частицами от углекомпозитных нагревателей попадают в систему вакуумной откачки печи и оседают в масле вакуумного насоса, выводя его из строя.
Для предотвращения попадания пыли в вакуумный насос в систему вакуумной откачки полости печи введено устройство 8 для улавливания пыли. Откачиваемая из полости печи газовая среда вместе с пылью через входной верхний патрубок 10 поступает в полость устройства 8. Газовая среда обтекает емкость 12 с силиконовым маслом, и через выходной нижний патрубок 11 поступает в маслозаполненный вакуумный насос 7. Пылевидные частицы по инерции попадают в емкость с силиконовым маслом, обладающим высокой вязкостью.
В устройстве 8 оседает до 90% пыли, размерами до 0,1 мм. До установки в конструкцию печи устройства 8 для улавливания пыли масло в высоковакуумном насосе (АВЗ-20Д) заменяли через 2-4 цикла работы печи при проведении синтеза, в основном карбида вольфрама. Высокотемпературная вакуумная печь сопротивления, включающая устройство 8 для улавливания пыли, позволила увеличить интервал между заменами масла в насосе до 30 циклов работы печи.
Введение в конструкцию высокотемпературной вакуумной печи сопротивления, согласно изобретению, устройства для улавливания пыли незначительно усложнило конструкцию печи, повысив надежность ее работы при синтезе абразивных исходных материалов.
1. Высокотемпературная вакуумная печь сопротивления, содержащая корпус с нагревателем с экранной теплоизоляцией, расположенные по торцам корпуса верхнюю и нижнюю герметизирующие крышки, стол в рабочей зоне печи для размещения изделий в виде засыпки или брикетов, систему вакуумной откачки, включающую заполненный маслом вакуумный насос, отличающаяся тем, что система вакуумной откачки дополнительно снабжена устройством для улавливания пыли, выполненным в виде обтекаемого корпуса с верхним и нижним патрубком, в полости которого с зазором к корпусу на держателе установлена емкость с силиконовым маслом, открытая часть которой направлена в сторону верхнего патрубка, при этом верхний патрубок соединен трубопроводом с полостью печи, а нижний патрубок соединен трубопроводом с вакуумным насосом.
2. Высокотемпературная вакуумная печь сопротивления по п. 1, отличающаяся тем, что нагреватели и экранная теплоизоляция выполнены из углекомпозитного материала.
