一种新型超高温烧结炉炉衬结构的制作方法

本实用新型涉及一种炉衬结构，尤其涉及一种新型超高温烧结炉炉衬结构。

背景技术：

烧结炉是钨、钼及钽等特种金属加工行业广泛使用的重要设备，多采用电磁感应加热，炉衬耐火制品的最高使用温度约2300℃，为保证材料纯度及产品性能，均以氢气作保护性气氛，但氢气易燃易爆，存在安全隐患。

随着烧结炉向超高温化、操作安全化、操作工艺精细化方向发展，炉衬耐火制品所需承受的最高使用温度将达到2500℃，操作环境由氢气保护性气氛变成真空状态，生产周期也大大缩短，炉内温度波动大。新型的超高温烧结炉需要炉衬耐火制品具备四个特性：（1）炉衬使用温度更高，隔热效果更好；（2）炉内气流畅通性好，抽真空时气体能及时排出；（3）抗热冲击能力强；（4）安全可靠，使用寿命长。

目前使用的烧结炉，其炉衬通常由两层耐火制品组成，一种是氧化铝空心球制品，另一种是氧化锆空心球制品；炉衬自上而下通常分为顶盖炉衬、炉身衬和炉底衬三个部分；氧化锆空心球制品处于烧结炉内层，主要起耐高温和隔热作用，氧化铝空心球制品处于烧结炉外层，主要起绝缘和隔热作用。

采用现有技术设计和生产的烧结炉使用过程发现，当使用温度超过2300℃时，烧结炉内衬（特别指氧化锆空心球制品）寿命明显降低，损毁十分严重，损毁的情形表现为氧化锆空心球制品热面产生严重龟裂，导致结构破坏，形成砖体剥落、掉块；而且随着使用温度的进一步提高，炉内热量损失较快，设备保温困难，难以满足烧结炉生产工艺要求。分析认为主要是由于氧化锆空心球制品的热导率较低，抗热冲击能力较差，当炉内使用温度过高时，同一块制品热面和冷面温度相差数百度，温度的严重不均导致该炉衬不同部位制品的内部微观组织结构具有不均一性，沿某一特定方向存在较大的梯度变化，宏观上表现为沿某一特定方向材料的气孔率、体积密度、线膨胀系数、热导率的梯度差异过大，使得炉衬制品在不均的温度场下产生不匹配的膨胀或收缩变形，进而产生局部的应力集中造成整个制品结构的破坏。

可以说，传统意义上的烧结炉炉衬结构已难以满足目前特种金属加工行业技术快速发展的需要，急需一种新型的烧结炉炉衬结构来解决遇到的技术难题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提出了一种新型超高温烧结炉炉衬结构，以提高烧结炉的使用温度、操作安全性、保温性能和使用寿命。

本实用新型为完成其发明目的采取的技术方案是：

一种新型超高温烧结炉炉衬结构，新型超高温烧结炉炉衬结构分为内衬、中间衬、外衬和纤维缓冲隔热衬四层。所述内衬包括顶盖内衬、炉身内衬和炉底内衬；所述中间衬包括顶盖中间衬、炉身中间衬和炉底中间衬；所述外衬包括顶盖外衬、炉身外衬和炉底外衬；所述纤维缓冲隔热衬主要指炉身纤维缓冲隔热衬；所述顶盖内衬、顶盖中间衬和顶盖外衬之间预留有膨胀缝；所述炉身内衬、炉身中间衬和炉身外衬之间预留有膨胀缝；所述炉身外衬和炉身纤维缓冲隔热衬直接接触；所述顶盖内衬、顶盖中间衬和顶盖外衬沿拱角方向都分别分割成若干小块，每层都预留有排气孔；所述炉身内衬、炉身中间衬和炉身外衬沿炉身横向和纵向都分别被分割成若干小块，块与块之间通过衔接扣相互交错咬合连接；所述炉底内衬、炉底中间衬和炉底外衬都分别被分割成若干小块，每层都预留有排气孔。

所述炉身内衬、炉身中间衬和炉身外衬为圆环形、方形或椭圆形结构中的一种，其中炉身外衬的上部高度大于炉身中间衬的上部高度，其中炉身中间衬的上部高度大于炉身内衬的上部高度。

所述炉身纤维缓冲隔热衬为圆环形、方形或椭圆形结构中的一种，其高度与炉身外衬和炉底外衬的总高度保持一致。

所述炉底内衬、炉底中间衬和炉底外衬为圆形、方形或椭圆形结构中的一种，其中炉底外衬的尺寸大于炉底中间衬的尺寸，其中炉底中间衬的尺寸大于炉底内衬的尺寸。

所述顶盖内衬、炉身内衬、炉底内衬和炉底中间衬为氧化锆重质制品。

所述顶盖中间衬、炉身中间衬为氧化锆空心球制品。

所述顶盖外衬、炉身外衬为氧化铝空心球制品。

所述炉底外衬为刚玉重质制品。

所述炉身纤维缓冲隔热衬为纤维棉、纤维毯或纤维毡。

本实用新型提出了一种新型超高温烧结炉炉衬结构，通过在传统烧结炉内引入新的热面内衬-氧化锆重质制品，因其结构相对致密，抗热冲击能力强，既保证其本身结构不易被破坏，又有效保护了氧化锆空心球制品，克服了现有烧结炉使用温度不能长期超过2300℃的技术难题，使其安全使用温度提高到2500℃；在顶盖炉衬和炉底衬上设计若干排气孔，保证了烧结炉排气过程的气流畅通性，同时克服了烧结炉由h2保护气氛到抽真空状态的转换问题，彻底解决了传统烧结炉因h2爆炸引起的安全隐患；同时引入新的纤维缓冲隔热衬，因纤维材料导热系数低，柔韧性好，既使得炉衬的保温效果更好，又对内部炉衬也起到了很好的缓冲保护作用；本实用新型还通过优化炉衬的结构、形状和数量，有利于炉衬的拆除和更换，在温度变化下各部分炉衬可以独立自由地向四周膨胀与收缩，减少了炉衬之间的应力集中，降低了炉衬之间因应力挤压造成的损毁，大大提高了炉衬的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种新型超高温烧结炉炉衬结构示意图；

图2为图1的a-a剖面图。

图中：1、顶盖内衬；2、顶盖中间衬；3、顶盖外衬；4、炉身内衬；5、炉身中间衬；6、炉身外衬；7、炉底内衬；8、炉底中间衬；9、炉底外衬；10、顶盖炉衬排气孔；11、炉底炉衬排气孔；12、顶盖膨胀缝；13、炉身膨胀缝；14、衔接扣；15、炉身纤维缓冲隔热衬。

具体实施方式

为了更好的对本实用新型的技术方案进行理解，下面通过具体的实施案例并结合附图进行详细的说明。

如图1所示，并参照图2，提供了一种新型超高温烧结炉炉衬结构，所述的新型超高温烧结炉炉衬结构分为内衬、中间衬、外衬和纤维缓冲隔热衬四层。所述的内衬包括顶盖内衬1、炉身内衬4和炉底内衬7；所述中间衬包括顶盖中间衬2、炉身中间衬5和炉底中间衬8；所述外衬包括顶盖外衬3、炉身外衬6和炉底外衬9；所述的顶盖内衬1、炉身内衬4、炉底内衬7和炉底中间衬8均为氧化锆重质制品，制品的体积密度为4.0～4.8g/cm³；所述的顶盖中间衬2、炉身中间衬5均为氧化锆空心球制品,制品的体积密度为2.5～3.8g/cm³；所述的顶盖外衬3、炉身外衬6均为氧化铝空心球制品,制品的体积密度为1.2～1.8g/cm³；所述的炉底外衬9为刚玉重质制品,制品的体积密度为2.8～3.3g/cm³；所述的纤维缓冲隔热衬主要指炉身纤维缓冲隔热衬15，其可以是硅酸铝、莫来石、氧化铝材质的纤维棉、纤维毯或纤维毡中的一种。

所述炉身内衬、炉身中间衬和炉身外衬均为圆环结构，其中炉身外衬的上部高度大于炉身中间衬的高度，其中炉身中间衬的高度大于炉身内衬的高度；所述的炉身纤维缓冲隔热衬为圆环形结构，其高度与炉身外衬和炉底外衬的总高度相同；所述炉底内衬、炉底中间衬和炉底外衬均为圆盘形结构，其中炉底外衬的直径大于炉底中间衬的直径，其中炉底中间衬的直径大于炉底内衬的直径；所述的顶盖内衬、顶盖中间衬和顶盖外衬沿拱角方向都分别被均分成若干等块，块与块之间都留有顶盖炉衬排气孔10，排气孔的大小为10～20mm，有效的保证了烧结炉排气过程顶部的气流畅通性；所述的顶盖内衬、顶盖中间衬和顶盖外衬均分等块上预留的排气孔数量保持一致；所述顶盖内衬、顶盖中间衬和顶盖外衬之间均预留有顶盖膨胀缝12，膨胀缝的大小为5～20mm，可有效避免述顶盖内衬与顶盖中间衬、顶盖中间衬与顶盖外衬在高温状态下因热膨胀造成相互挤压损毁；所述炉身内衬、炉身中间衬和炉身外衬沿炉身横向和纵向都分别被均匀的分成若干等块，块与块之间通过衔接扣14（子母扣或台阶扣）相互交错咬合连接，既可以有效防止高温使用过程中块与块之间的滑动错位，又可以有效提高炉衬的保温性能；所述炉身内衬、炉身中间衬和炉身外衬之间均预留有炉身膨胀缝13，膨胀缝的大小为5～20mm，可有效避免述炉身内衬与炉身中间衬、炉身中间衬与炉身外衬在高温状态下因热膨胀造成相互挤压损毁；所述的炉底内衬、炉底中间衬和炉底外衬分别被均分成若干等块，块与块之间都留有炉底炉衬排气孔11，排气孔的大小为10～20mm，有效的保证了烧结炉排气过程底部的气流畅通性；所述的炉底内衬、炉底中间衬和炉底外衬均分等块上预留的排气孔数量保持一致。

所述实施例只是为清楚的说明本实用新型的内容所作的举例，不是对实施方式的限定，凡在本实用新型基础上所作的修改，替换和改进等，都在本实用新型的保护范围之内。