Высокотемпературная электропечь полунепрерывного действия Советский патент 1991 года по МПК F27B1/09 

Изобретение 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 из листового тугоплавкого металла обечаек, соединенных электрически последовательно, причем внутренняя обечайка нагревателя плотно насажена на цилиндрический поясок токо- провода 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 внеш- няя 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 кем 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 б или иными словами рабочее пространство отделены 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 в 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

люке 10 загружает изделия 6 на полочки

садки, находящейся в шлюзовой камере. В

TON: время вторая садка находится в рабочей

камере 1 и проходит термическую обработку.

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

При обработке изделий в газовой защитной атмосфере после откачки шлюзовая камера 2 заполняется газом, например очи- щенным 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 под- нимает 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 413 рабочей камеры изделия продолжают остывание в шлюзовой камере 2. По достижении изделиями 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 не- обработанных. 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 про- тивоположную 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 за счет плотной посадки цилиндрического нагревателя 3 с крышкой 5 в верхней части на поясок токопровода 4, герметизированного 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.

Печь, выполненная предложенным ob- разом, 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 изделий 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 производительность.

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

Удельные затраты электроэнергии и воды для охлаждения при проверке на натуральном макете с размерами садки: диаметр 200 мм, высота 400 мм, при температуре от 800 до 1300°С оказались вдвое меньшими, чем в печах традиционной конструкции.

Формула изобретения

1. Высокотемпературная электропечь полунепрерывного действия, содержащая рабочую камеру с загрузочным проемом в ее нижней части, нагревателем, токопровода- ми, 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 соеди

ненных между собой в верхней части обеча-установлена крышка, а вакуумная система

ек, при этом обечайки герметично соедине-соединена с внутренней обечайкой нагреваны в нижней части с токоподводами, одинтеля.

из которых герметично размещен по пери-2. Электропечь поп.1,отличающаяметру загрузочного проема рабочей каме-5 с я тем. что нагреватель и крышка выполнены

ры, во внутреннюю обечайку герметичноиз листового тугоплавкого сплава.

Изобретение относится к электротермическому оборудованию для обработки изделий с жесткими требованиями к остаточной среде, в которой происходит термообработка и может применяться в электронной про- мышленности. Цель изобретения - повышение производительности и качества- обработки путем улучшения процесса обез- гаживания 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