一种连续真空气氛热处理设备的制作方法

1.本发明涉及真空热处理设备领域，具体涉及一种连续式的真空气氛热处理设备，能够适用于金属等材料在真空或特定气氛下的热处理操作。


背景技术：

2.为满足金属材料的烧结、气氛掺杂等多种处理需求，一般需要对材料在真空或者特定气氛下进行热处理操作。实验室中由于处理量有限，一般仅在小空间的单体箱式真空烧结炉中进行少量材料的热处理即可。但目前工业上需要进行大批量持续的真空热处理操作，以满足材料的持续产出。虽然通过一些不同的手段可以在一定程度上提高工业热处理能力，但现有手段均存在很大的缺陷和弊端。
3.在一些方案中，通过加大单台真空气氛炉的热处理空腔来提升一次热处理物料的能力，但这种手段能够提高的空腔容积是非常有限的，过大的空腔容积通常导致热处理温度的均衡性难于把握，升温降温时间变长，空腔内存在温度梯度或不同的温区，影响设备整体效率以及热处理效果。
4.在一些方案中，还通过同时采用多台真空气氛炉同时使用来提高整体物料处理能力，但这样一方面需要投入大量的设备成本，另一方面同时应用多台真空气氛炉的耗能也会大大增加。
5.在一些方案中，采用现有通用的连续真空热设备能够实现金属材料的连续烧结。现有通用的连续真空热设备一般具有相互连接的多个腔室，通过传送机构将待处理的金属材料依次输送通过各个腔室，各个腔室之间可以设置可开闭的阀门实现腔室之间的连通或封闭，并分别在各个腔室独立设置控温和抽真空设备，以实现金属材料在不同腔室之间的连续热处理。这类现有通用连续真空热设备也具有诸多缺陷：其一是由于需要设置传送机构，必然导致空腔扩大，每一腔室的空腔同样导致热处理温度不均；其二是各个腔室局部相互独立，材料在腔室之间的将会面临一个阶梯性的突变；其三是各个腔室单独配备控温和真空（或气氛）设备，并需要设计腔室之间连接部分（可开闭阀门）的密封性等问题，增加了设备的复杂化。
6.因此，现有工业生产中实现大批量高效率的真空热处理是一个亟需解决的现实问题。


技术实现要素：

7.基于以上技术问题，本发明的主要目的在于提出一种连续真空气氛热处理设备，能够连续高效进行真空热处理，并确保处理效果的稳定，满足工业化生产需要。
8.本发明的连续真空气氛热处理设备，包括外箱系统、内腔系统、真空及充气系统；所述外箱系统包括开放的隧道结构和传动装置，隧道结构上设有加热器件；内腔系统包括若干独立的真空箱，用于存放待处理材料并保持真空或气氛状态；真空及充气系统用于为内腔系统抽真空并且/或者填充保护气体，能够与内腔系统的真空箱可拆卸连接；内腔系统
的真空箱能够通过传动装置的输送在隧道结构内通行。
9.其中，所述隧道结构内设置为不同的温度段，优选为依次设置的加热段、保温段、降温段。
10.其中，所述隧道结构内设有保温结构，优选的，所述保温结构为呈夹层复合结构的隧道壁，具体的夹层复合结构可以为最外层金属外壳、中间层保温材料、内层耐火材料。
11.其中，所述隧道结构上的加热器件可以包括但不限于电阻加热装置、微波加热装置、红外加热装置、循环介质加热装置中的一种或多种的组合，优选的，所述加热器件为电阻加热装置。
12.其中，所述隧道结构上的加热器件连接有外部温控系统。
13.其中，所述传动装置可以包括但不限于链式、板式、滚筒式等传动装置，优选的，所述传动装置为滚筒式传动装置。
14.其中，所述隧道结构内的传动路线具有10
°
以下的倾斜角度，以保证真空箱在传动过程中的稳定。
15.其中，真空及充气系统可以包括真空泵和/或氮气、氩气、氦气等气氛的充气装置。
16.本发明提出的连续真空气氛热处理设备，从根本上改变了传统真空热处理设备需要在整个真空或气氛空间内进行温度调控的设计出发点，是首先将待处理材料分别处于独立可控的真空或气氛环境的真空箱中，再将存放待处理材料的各个独立的真空箱处于可控的温度环境之下，无需考虑温度调控和真空/气氛环境调控同时实现的抵触问题。本发明的真空箱空间可控，因此真空或气氛环境可控，同时隧道内也无需再考虑密闭等问题，因此温度的调控可以更加灵活准确，形成稳定的温度空间，使整体的处理效果更加稳定。同时可以通过真空箱在隧道结构内的连续通过，实现连续热处理作业，提高设备的整体处理效率和处理能力，有效满足工业化生产的大批量、高效率和稳定性问题。
附图说明
17.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明的一种具体实施方式示意图。
具体实施方式
18.为了更好的理解本发明，下面结合具体附图对本发明进行详细描述。以下描述中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。附图实例为清楚描述本发明的优选实施例进行了详细的细节描述，但并不代表本发明的唯一实施方式，本领域技术人员在不脱离该具体实施方式的情况下所作的细节结构更改也应视为在本实施例公开的范围之内。
19.本发明的连续真空气氛热处理设备，包括外箱系统、内腔系统、真空及充气系统三个部分。
20.外箱系统用于提供热处理需求的加热保温环境。外箱系统主要包括开放的隧道结构，隧道内可以依照加热或降温需要设置为不同的温度段，如前部为加热段、中间为保温段、后部为降温段。隧道内不同的温度段上设有加热器件，加热器件可通过外部温控系统进
行控制调温，如分别在加热段和保温段设置加热器件。隧道设有保温结构，如隧道壁为夹层复合结构，最外层为金属外壳、中间层为保温材料、内层为耐火材料，可以在隧道内提供稳定的温度区间段。外箱系统还设置传动装置，用于使内腔系统在隧道的通行。传动装置可以采用现有诸多通用的结构设备，如链式、板式、滚筒式等。
21.内腔系统用于存放待处理材料并保持真空或气氛状态。内腔系统主要可以采用若干独立的真空箱，真空箱自身不需要配备加热与保温功能，真空箱可以保持密闭抽真空状态或保持充填保护气体状态。
22.真空及充气系统用于为内腔系统抽真空并且/或者填充保护气体，可以采用外接的现有诸多通用设备，通过连接接口与内腔系统的真空箱可拆卸连接即可。
23.使用时，外箱系统的隧道结构开启加热，隧道内各区间段温度稳定后，将待处理材料放入内腔系统的真空箱，关闭真空箱，并通过真空及充气系统抽真空或向真空箱内充填保护气体，完成后断开真空及充气系统与真空箱之间的连接，真空箱一个接一个在外箱系统的隧道内通行，完成真空热处理。
24.本发明一种示例性的结构如图1所示，外箱系统包括开放的隧道结构1和可在隧道内实现运输的传动装置2，隧道结构1上设有加热器件，且加热器件连接有外部的温控系统3。内腔系统包括若干真空箱4，真空箱4上通过连接口可拆卸连通有真空及充气系统5。真空箱4通过传动装置2的运输，可在隧道结构1内通行。
25.下面通过部分示例进一步说明本发明的结构。
26.实施示例1真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为石棉，内层耐火材料为硅铝耐火砖。前端与中间段都有加热器件，加热器为硅碳发热棒，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
27.实施示例2真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为耐高温发泡砖，内层耐火材料为硅铝耐火砖。前端与中间段都有加热器件，加热器为硅碳发热棒，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
28.实施示例3
真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为气凝胶，内层耐火材料为硅铝耐火砖。前端与中间段都有加热器件，加热器为硅碳发热棒，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
29.实施示例4真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为石棉，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为硅碳发热棒，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
30.实施示例5真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为耐高温发泡砖，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为硅碳发热棒，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
31.实施示例6真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为气凝胶，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为硅碳发热棒，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
32.实施示例7真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为石棉，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
33.实施示例8真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为耐高温发泡砖，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
34.实施示例9真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为气凝胶，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有传送带式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
35.实施示例10真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为石棉，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处
理。
36.实施示例11真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为耐高温发泡砖，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
37.实施示例12真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为气凝胶，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
38.实施示例13真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为石棉，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，隧道有5度的倾斜角度，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
39.实施示例14真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为耐高温发泡砖，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，隧道有5度的倾斜角度，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空
箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
40.实施示例15真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为气凝胶，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，隧道有5度的倾斜角度，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，断开真空泵系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成真空热处理。
41.实施示例16真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为石棉，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，隧道有5度的倾斜角度，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，连接保护气体系统充氮气，断开充气系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成热处理。
42.实施示例17真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为耐高温发泡砖，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，隧道有5度的倾斜角度，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，连接保护气体系统充氮气，断开充气系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成热处理。
43.实施示例18真空气氛隧道炉主要由三部分组成，一个是外箱系统，一个是内腔系统，一是真空及充气系统。外箱系统为开放的隧道结构，负责加热保温，隧道的前端为加热段，中间为保温段，后部为降温段。隧道壁为夹层复合结构，最外层金属外壳为普通碳钢，中间层保温材料为气凝胶，内层耐火材料为不锈钢板。前端与中间段都有加热器件，加热器为微波加热器，外置温控系统控制加热器件。隧道有滚筒式物料传动装置，隧道有5度的倾斜角度，可以保障待处理的器件在隧道的通行。内腔系统是多个不带加热与保温的不锈钢真空箱。真空
及充气系统可与真空箱连接或断开。使用时，隧道炉开启加热，将待处理材料放入真空箱，关闭真空箱门连接真空系统抽真空，关闭真空阀，连接保护气体系统充氮气，断开充气系统，真空箱一个接一个在隧道炉通行，完成热处理。
44.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。