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还原炉在半导体、纳米材料,还有铜、钴、镍、钨、钼这些金属粉末的处理里用得不少。这些粉末在氢气或者其他保护气氛下还原,工艺复杂,要把时间、温度、气体流量、压力都配合好,是科研和新材料研发里的重要设备。还原炉跟一般热处理炉不一样的地方,在于它跟气体打交道多——氢气怎么跟物料混合、气氛怎么切换、能耗怎么压下来,都是客户关心的点。这篇文章就围绕氢气充分混合、微机自动控制和全纤维节能这几个特点,把还原炉的工艺和结构讲一讲。
一、氢气充分混合有什么好处
还原工艺里,氢气是还原剂,要跟粉末物料充分接触、充分混合,还原才充分到位、才均匀。如果氢气只是从炉膛一边过一下,物料堆中间的粉末接触不到氢气,还原就不充分,有的还原透了、有的还没到位,成品质量就不稳。还原炉设计上让物料跟氢气充分混合,氢气在料层里穿过去、把物料包住,还原反应就快、就均匀。
物料跟氢气混合充分了,还原时间就能缩短。时间短了,每一炉或者每一板的处理周期就短,产量就上去了。氢气用得合理,也省气——不是一股劲往里猛通氢气,而是让氢气真正参与反应,减少白白排空的浪费。还原结束以后,还要根据物料的特性,在不同气氛里以不同速度降温。有的物料要快速降温保住性能,有的要慢冷防变形,气氛也从还原气氛切换到保护气氛。这种气氛切换和快慢速降温,都是还原炉工艺灵活性的体现。
二、微机自动控制管着哪些事
还原工艺参数多,靠人手一个个调很难调稳。还原炉用工业微机自动控制,把工艺时间、温度、气体流量、阀门动作、反应室压力这几样一起管起来。技术人员把一条工艺曲线和对应的气氛程序设好,微机就按时间一步步执行:什么时候升温、升到多少度、通多少流量的氢气、阀门怎么动作、反应室保持多少压力,都自动走下来。
其中压力控制是个关键。还原室里的压力要稳,压力波动了,气流就乱,氢气跟物料的接触就不稳定。还原炉配进口压力控制系统,做闭环控制——实时测反应室压力,跟设定值比,偏差了就自动调整进气和排气,把压力稳在一个很窄的范围里。闭环控制的好处是抗干扰,气路有点小波动,系统自己补回来,不用人去盯。微机把温度、流量、压力、阀门串在一起自动跑,工艺重复性就好,同一批粉末每炉还原出来性能一致。

三、钢带连续进料和炉内空间利用
还原炉有的做成连续式,粉末均布在钢带上,跟着钢带慢慢走过加热区。这种连续进料的方式,把炉内空间有效利用起来——料摊在钢带上一层一层往前走,不是一炉一炉地装,而是连续不断地处理。物料均匀地经过加热区,受热均匀,工艺调整也方便,要调产量就调钢带走速,要调温度就调各区功率。 类似工况下,真空铝钎焊炉能够提供稳定的作业环境。
钢带连续进料适合粉末这类散料。粉末薄薄地铺在钢带上,氢气能从上下两面跟粉末接触,还原均匀。跟间歇式炉比,连续炉产量大、省人工,适合规模化生产粉末还原。当然,连续炉对气路密封和钢带运行稳定性要求高——钢带要在气氛环境里来回走,进出口怎么密封、钢带怎么不跑偏,都是设计要点。粉末均布、炉内空间用满、物料均匀过加热区,这些是连续还原炉提产量的关键。
四、全纤维节能和气路安全
还原炉是长时间运行的设备,能耗账要算细。炉衬用全纤维针刺毯模块做隔热,这种纤维模块保温效果好、蓄热低。蓄热低的意思是,纤维本身不怎么吸热,加热的热量主要用来加热工件而不是用来把炉衬烧热,能耗就降下来了。全纤维比重质砖衬轻,升温快、降温也快,连续生产时节能更明显。
因为还原炉要用氢气这种易燃易爆气体,气路安全不能含糊。管件和阀门用进口耐腐蚀不锈钢,气路气密性做得完善,氢气不漏。控制系统配报警和安全互锁——一旦气路异常、压力不对、温度超标,先报警,必要时自动切断、互锁保护,不让危险工况继续。全纤维把能耗降下来,气路和报警互锁把安全兜住,还原炉才能既省又安全地跑。

氢气充分混合让还原又快又省,微机自动控制把时间、温度、流量、压力管稳,钢带连续进料把产量提上去,全纤维节能和气路互锁把能耗和安全兜住——这就是还原炉的几个主要特点。选还原炉时,既要问工艺控制精不精,也要问气路安全和能耗配得好不好。东莞市志远工业设备有限公司在真空箱式气氛炉和真空管式炉这类气体保护加热设备上,会把气氛混合、闭环控制、全纤维保温和气路安全保护按工艺要求配全,让新材料研发和粉末还原用得稳、用得省。 东莞市志远工业设备有限公司主营真空箱式气氛炉、真空铝钎焊炉等系列产品,可根据客户工艺需求定制方案。