[實(shí)用新型]可控氣氛或真空下氧化和熱處理的模擬試驗(yàn)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020101665.9
• 申請(qǐng)日: 2010-01-26
• 公開（公告）號(hào): CN201607355U
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢余海;齊慧濱;周慶軍;王煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28;G01N1/44;C21D1/773
• 代理公司: 上海開祺知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31114
• 代理人: 竺明

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及模擬試驗(yàn)技術(shù)，特別涉及一種可控氣氛或真空環(huán)境中氧化和熱處理的模擬試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

熱軋是鋼鐵生產(chǎn)普遍使用的熱加工過程，其目的是將鋼坯在熱態(tài)下通過一系列的軋制過程和工藝控制形成具有精確尺寸規(guī)格、力學(xué)性能和表面質(zhì)量的鋼板成品。同時(shí)，在熱軋時(shí)由于鋼板在高溫狀態(tài)下直接暴露于環(huán)境空氣當(dāng)中，其表面不可避免形成各類工藝氧化皮，這些氧化皮的大部分在軋制過程中分別通過高壓水除鱗箱和相應(yīng)的機(jī)架水去除，但精軋后期形成的“三次氧化皮”則不再去除，隨同帶鋼一道軋制變形，經(jīng)層流水冷卻后，同帶鋼一起卷取，進(jìn)入緩慢冷卻階段，最終形成室溫下的“四次氧化皮”。

在熱軋帶鋼產(chǎn)品的上述三類性能中，力學(xué)性能主要取決于鋼的成分、軋制工藝溫度、冷卻速度和卷取溫度等因素對(duì)組織的影響。表面質(zhì)量則主要取決于高溫下“三次氧化皮”及室溫下“四次氧化皮”的狀態(tài)。冷卻速度、卷取溫度及鋼卷心部鋼板表面與空氣接觸程度的不同，導(dǎo)致帶鋼表面“四次氧化皮”的組成和結(jié)構(gòu)差異較大，從而使得熱軋帶鋼產(chǎn)品具有不同的表面性能。

由此可見，通過控制環(huán)境條件、加熱溫度、加熱時(shí)間和冷卻速度，研究鋼鐵材料的組織、氧化行為和氧化皮結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，是確定實(shí)際生產(chǎn)工藝和解決生產(chǎn)中遇到問題的重要環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有的高溫氧化/熱處理加熱爐系統(tǒng)具有如下不足：

(1)加熱環(huán)境無法控制，僅能在類大氣的環(huán)境中進(jìn)行試樣的氧化和熱處理。

(2)對(duì)于能夠控制氧化和熱處理氣氛的加熱爐，加熱裝置和工作室固定為一體，無法實(shí)現(xiàn)試樣快速和程序控制升溫與冷卻。

上述缺點(diǎn)常使得氧化和熱處理開始時(shí)間難以確定，工作環(huán)境無法控制或者冷卻速度不能根據(jù)需要調(diào)整，難以滿足對(duì)氧化和組織控制研究的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的旨在設(shè)計(jì)一種可控氣氛或真空環(huán)境下氧化和熱處理的模擬試驗(yàn)裝置，滿足鋼鐵在不同環(huán)境條件下，各種保溫和升降溫氧化和處理的試驗(yàn)要求，提高了對(duì)鋼鐵生產(chǎn)工藝的模擬性。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，

可控氣氛或真空環(huán)境下氧化和熱處理的模擬試驗(yàn)裝置，其包括，反應(yīng)室和混氣系統(tǒng)，包括石英管、通過連接管道與石英管連接、形成工作氣氛的氣體混合裝置，以及連接氣體混合裝置的若干進(jìn)氣管路；石英管內(nèi)置有進(jìn)氣導(dǎo)管；連接管道上設(shè)有真空計(jì)；真空系統(tǒng)，包括，真空室，真空室上設(shè)有真空計(jì)、電離規(guī)、熱偶規(guī)；真空室輸出端口通過管道及控制閥接石英管；渦輪分子泵，通過管道及控制閥連接真空室；機(jī)械泵，通過管道連接渦輪分子泵，管道上設(shè)有電磁閥、分子泵真空計(jì)；機(jī)械泵還通過一路輸出管道及控制閥連接真空室輸出管路；加熱及控溫系統(tǒng)，包括可移動(dòng)式高溫管電阻爐，設(shè)置于石英管處。

進(jìn)一步，還設(shè)有供可移動(dòng)式高溫管電阻爐移動(dòng)的滑軌，以及用于石英管進(jìn)出電阻爐時(shí)的隔熱擋板。

所述的連接渦輪分子泵與真空室的管道上的控制閥為插板閥；

所述的機(jī)械泵一輸出管道上的控制閥為角閥。

所述的真空室連接石英管的管道上的控制閥為角閥。

本實(shí)用新型裝置的特點(diǎn)如下：

(1)將加熱體和反應(yīng)室分離，從而可同時(shí)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)室環(huán)境的控制和加熱與冷卻方式的控制。

(2)通過滑軌將加熱體設(shè)計(jì)為可水平移動(dòng)式，并且高溫管式電阻爐可通過程序設(shè)定進(jìn)行升溫和降溫控制，因此可方便實(shí)現(xiàn)多種加熱和冷卻方式，包括：將已加熱到設(shè)定溫度的高溫電阻爐直接推入真空或特定氣氛條件下的快速加熱；切斷加熱電源將試樣隨爐緩慢冷卻；將高溫管式電阻爐移開將試樣區(qū)域直接暴露于室溫條件下進(jìn)行快速冷卻；利用程序控溫按實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)置多種加熱、保溫及冷卻等工藝制度，升降溫速率范圍可達(dá)1-200℃/min，程序設(shè)定最多可達(dá)81段工藝曲線，因此可準(zhǔn)確控制氧化及熱處理過程的起止點(diǎn)。

(3)采用機(jī)械泵和渦輪分子泵組合，實(shí)現(xiàn)高達(dá)10^-5Pa的系統(tǒng)真空度，從而避免試樣表面在熱處理和冷卻過程中的明顯氧化發(fā)生。

(4)石英管上設(shè)有多路進(jìn)排氣路和進(jìn)氣閥及出氣閥，從而可實(shí)現(xiàn)在流動(dòng)空氣或其他可控氣氛條件下鋼鐵的模擬氧化及熱處理過程。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型依據(jù)對(duì)鋼鐵生產(chǎn)尤其是熱軋過程中對(duì)材料組織、氧化行為和氧化皮結(jié)構(gòu)變化規(guī)律研究的需求，將加熱體和反應(yīng)室分離設(shè)計(jì)，結(jié)合多路供氣和高真空系統(tǒng)，通過滑軌移入、移出加熱爐及程序設(shè)定控制升降溫工藝，滿足鋼鐵在不同環(huán)境條件下，各種保溫和升降溫氧化和處理的試驗(yàn)要求，適應(yīng)廣泛、性能穩(wěn)定、控制精度高和操作簡便。提高了對(duì)鋼鐵生產(chǎn)工藝的模擬性，可供高等學(xué)校和各類研發(fā)機(jī)構(gòu)相關(guān)實(shí)驗(yàn)室使用。