多室连续式真空炉的应用

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本文主要介绍多室连续式真空炉的性能，结构，特点以及在真空钎焊、粉末冶金材料真空烧结、金属材料真空热处理、电子器件与不锈钢保温容器的真空排气与封接等领域的应用及现状
  目前我国在各行业中使用的真空炉基本上都是单室或双室间歇式真空炉，其缺点是效率低、能耗大、成本高、产量小、不适合大批量生产。为了克服间歇式真空炉存在的上述缺点，满足现代工业大批量生产的需要，本 公司技术专家在多年研制单室、双室间歇式真空炉的基础上，针对连续 式真空炉的关键性技术难题进行攻关，独立开发、精心设计，成功地研制出多室连续式真空炉。该产品为全自动流水线式多室组合机电一体化真空加热设备，其结构新颖，操作简便，性能先进，运行可靠。该设备的整体技术性能已达到发达国家同类产品同期水平，是对传统单室间歇式真空炉进行升级换代的理想设备。
一、前言
  真空电阻炉是于二十世纪四十年代发展起来的重要的工业加热设备，广泛应用于钛、锆、钨、钼、铌等活性金属、难熔金属及其合金、铝箔、电工纯铁、软磁合金、铜管带等金属材料的无氧化光亮退火；高速工具钢、模具钢的光亮淬火；不锈钢、钛、铝、铜、硬质合金、高温合金、陶瓷等同种材料或异种材料之间的无钎剂真空钎焊；硬质合金、稀土永磁材料钕铁硼等粉末冶金材料的真空烧结；电子管、真空开关、不锈钢保温容器的真空排气与封接等等。在航空、航天、船舶、车辆、机械、电子、石化、工具、材料、家电等行业正日益发挥越来越大的作用。
  目前我国在上述行业中使用的真空炉基本上都是单室或双室间歇式真空炉，其缺点是效率低、能耗大、成本高、产量小、不适合大批量生产。为了克服间歇式真空炉存在的上述缺点，满足现代工业大批量生产的需要，本文作者在多年研制单室、双室间歇式真空炉的基础上，针对连续 式真空炉的关键性技术难题进行攻关，独立开发、精心设计，成功地研制出多室连续式真空炉。该产品为全自动流水线式多室组合机电一体化真空加热设备，其结构新颖，操作简便，性能先进，运行可靠，设备的整体技术性能已达到发达国家同类产品同期水平，是对传统单室间歇式真空炉进行升级换代的理想设备。
二、多室连续式真空炉的主要技术指标与性能
l     有效加热区尺寸：1200 (长)×600(宽)×500(高)mm
l     预热室:温度600℃～800℃, 真空度≤5×10-3pa, 温差≤±5℃
l     工作室:温度800℃～1200℃, 真空度≤5×10-3pa, 温差≤±5℃
l     进料室: 真空度≤5×10-1pa
l     冷却室: 真空度≤8×10-3pa
l     出料室: 真空度≤5×10-1pa
l     压升率：≤0.67Pa/h
l     装料量: 500kg
l     工作节拍: 三室：50分钟、五室：25分钟、七室：15分钟。
三、多室连续式真空炉的工作原理、结构、设计、配置
  单室间歇式真空炉工作时,装料、抽低真空、抽高真空、加热升温、保温、降温冷却、放大气、工件出炉等工序都在同一个工作室内完成，周期很长，通常需要2～4个小时。多室连续式真空炉的工作原理是将上述工序进行合理的分解，由几个室分别独立完成。以五室连续式真空炉为例，由进料室完成装料和抽低真空、由预热室进行抽高真空和加热升温、再由高温加热室继续进行抽高真空和保温、由冷却室进行降温冷却、再由出料室继续完成冷却和放大气、工件出炉，这样每个室的工作节拍可以缩短至20～30分钟，因而大大提高工作效率。
  多室连续式真空炉由进料室、预热室、高温工作室、冷却室、出料室、中间闸板阀、真空系统、工件传递系统、水冷系统、电控系统等部分组成。由于采用积木组合式设计，根据用户需要可以任意搭配组合成七室、 五室、三室等不同规模的生产线，以满足大小不同的产量需要。
1、炉体与炉门
  为了充分利用炉体的内部空间，减轻真空系统的负载，炉体采用方箱型结构，既实用又美观。
预热室、高温工作室、冷却室、出料室均为水冷双层式炉壳,炉体内壁采用出气率低的奥氏体不锈钢材料制造，外壁用碳钢材料。进料室为单层式炉壳。为了保证壳体的强度，减少内外壁的厚度，在壳体的纵向与横向均布置矩形截面的加强筋。
  炉门采用悬垂吊挂式平移结构，便于炉外料车与炉内辊轴的对接传递，减少占地空间。
2、真空系统：
  预热室、高温工作室、冷却室均由K-600型高真空油扩散泵、2X-70型旋片式机械泵组成，真空度高,工作真空度可达10-3pa量级；进料室、出料室由ZJP-600型罗茨泵、H-150型滑阀泵组成，抽气速度快，由大气压抽至10-1pa量级时间少于15min。真空阀门采用气动挡板阀。真空测量采用数字显示复合真空计，用电离规管测量高真空，电阻规管测量低真空。
3、预热室、高温工作室：
  预热室由不锈钢加热室壳体、不锈钢反射屏、镍铬合金带加热器、硅酸铝纤维毡、 陶瓷绝缘件、水冷铜电极等组成。使用温度为500℃～800℃，控温采用镍铬镍硅S型热电偶。
  高温工作室由不锈钢加热室壳体、耐热钢或钼片反射屏、钼带或石墨棒加热器、硅酸铝纤维毡、陶瓷绝缘件、水冷电极等组成。工作温度为800℃～1250℃，分三区独立加热，控温采用铂铑铂S型热电偶。加热系统具有升温速度快、保温效果好、控温精确、节能等优点。                       
4、新型气动闸板阀
  进料室、预热室、高温工作室、冷却室、出料室之间采用新型气动闸板阀进行隔离与密封。新型闸板阀采用阀架与阀板分体式结构，阀架与阀板之间采用连杆机构，阀板不仅能上下运动，还可以水平运动。阀板采用八点压紧，使真空密封绝对安全可靠。密封圈安装在阀板上，高温工件通过阀体时不会烘烤到密封圈，阀板上下运动时也不会与阀体密封面产生磨擦，从而提高密封圈的使用寿命。
5、工件料车传递系统：
  真空设备要实现连续作业，传动系统及其动密封至关重要。该设备采用的辊轴式传动机构和新型独特的动密封结构，可靠性高，可实现免维护。辊轴与电机之间采用链传动，由电机、减速机、变频器、行程开关等组成。通过变频器可以调整电机的转速，进而控制工件的转移时间，双保险行程开关可以准确控制工件的停留位置。工件传递系统由可编程控制器进行精确控制，并按照预先设定的程序自动运行。工件料车的启动、运行和停止都十分平稳，没有任何冲击，安全可靠。
6、全自动控制系统：
  由加热控制、冷却控制、传动控制、抽真空控制等组成。全部工况动作均采用安全连锁保护，实现全自动控制。设备调试与检修时也可切换至手动操作。
6．1温度控制方式：
  采用温控仪+触摸屏。加热室的温度控制由FP21型温度可编程控制器、晶闸管调压器、热电偶等组成多区PID闭环控制回路，实现可编程精确控温。温控仪可预置9种工艺曲线，PID（比例、积分、微分）参数可根据炉膛特性自动整定。加热工艺曲线可暂停、跳跃、延长、更改。
  预热室、高温工作室的加热电源采用晶闸管调压器供电，调压器二次侧输出电压0～70V。晶闸管调压器与温控仪的PID调节系统配套组成炉温自动控制系统。由热电偶反馈炉内的实际温度，与设定温度比较由温控仪依据偏差按PID规律输出4-20mA直流调节信号，通过可控硅触发器产生相应的触发脉冲，以调节可控硅元件的导通角,再通过变压器降压后输出0～70V电压送给电炉加热器，这样输入电炉的功率作相应的改变并克服炉温的偏差，使炉温准确地回复到设定值，达到自动控制炉温的目的。
6．2过程控制方式：
  采用PLC可编程控制器+触摸屏方式。本设备逻辑控制部分以PLC可编程控制器和触摸屏为中心，配以接触器、继电器、空气开关、指示灯等组成。全部工况动作均采用安全连锁保护，并可实现自动和手动切换操作。
6．3触摸屏操作系统
  本设备的所有操作均可在触摸屏上完成，包括各种泵、阀门、电机的开关动作及运行状态显示，控制参数的设定及修改，设备的模拟画面,触摸屏系统可独立承担全部操作控制。
四、多室连续式真空炉的应用领域
    多室连续式真空炉可以广泛应用于金属材料真空热处理、真空钎焊、真空烧结、真空电子器件以及不锈钢真空保温容器的排气与封接等领域的大批量、流水线式连续生产。