钽材高真空退火炉.pdf

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钽材高真空退火炉蒸发，以及提高表面光亮度和机械性能的作用。在高真空中加热难熔金属是使其表面氧化物产生蒸发、除气李世珍(兰州真空设备有限责任公司，甘肃兰州真空退火是最早在工业上得到应用的真空热处理工艺。对金属材料及零件进行真空退火，除了要达到改变晶粒结构、细化组织、消除应力和软化材料等一般的目的以外，还可以达到防止氧化、除气、脱脂、使氧化物及提高朔性的有效方法。第VB族元素钽属于难熔金属，已广泛地用于尖端工业中。其中在电子工业中可用于制造钽电容器和发射管电极等；在高真空电阻炉中可作为加热元件、隔热屏；在化学工业中可作为耐腐蚀的各种容器。钽材在压力加工后必须进行高真空退火处理。一是改善表面质量，二是消除加工应力，提高物理性能。多年以来，钽材真空退火炉一直依赖进口，费用相当昂贵。兰州真空设备有限责任公司于1998年，成功地研制出一种新型的ZR一200—15W高真空退火炉，该炉最高使用温度1550℃，采用了全金属加热、保温结构。工作时炉内气氛清洁，不存在因炉内加热器等材料蒸发而产生的污染问题，可满足各种规格钽材的高真空退火处理。同时ZR一200—15W高真空退火炉是一种通用型高真空电阻炉。不仅可用于难熔金属的退火处理，而且还可用于难熔金属的真空钎焊、脱气等其他热工工艺。在冶金行业及有色金属、稀有金属、难熔金属加工业中使用非常广泛，有很好的应用前景。2设备的主要技术参数设备型号：ZR一200—15W；均温区尺寸：≯800×L900／mm；最高工作温度：1550‘C；温度均匀性：≤±5℃；额定工作温度：l450℃；恢复真空时间：≤15min；极限真空度：l×10～Pa；压升率：≤o．40真空度：1×101P8；额定加热容量：200摘要：介绍了钽材退火炉的设计计算、结构特点以及工艺方面的分析。论述了测试结果及应用实例。关键词：钽材退火；钽加热器f真空设备VACUUMTANTALUMPa／h；工作作者简介：李世珍(1965一)，男，甘肃省民勤县人，工程师．从事真空设备的研制、开发工作。730050)中图分类号：TGl55．1+6文献标识码：A文章编号：l006—7086(2002)03—0170-04ANNEALINGFURNACEkVA。收稿日期：2000-09一02(LanzhouVacuumEquipmentCoLtd，Lanzhou730050，China)Abstract：Thedesigncalculation，structuralfeatureandprocessinganalysisexampleofthevacuumtantalumannealingfurnacediscussed．Keywords：tanta[umannealing}tantalamheater；vacuumsystemL1Shi—zhenare
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3关键技术的理论分析和计算3．1加热元件所需功率的热工计算在热平衡状态下加热元件的总热量等于炉室、工件消耗的热量及各项损失热量，其表达式为式中Q，为加热元件的总热量(kw)；Qz为加热炉料的总热量(kw)；Q。为总损失热量(kw)。加热炉料的总热量Qz又包括工件消耗热量Qz，、炉衬消耗热量Q。。、支撑消耗热量Q。工件盘消耗热量Q：。，则加热炉料的总热量Q：经计算后为各项消耗热量由下式计算式中G为单位时间内加热材料的重量(kg／h)；71。、T：为材料加热前、后的温度(℃)；C，和c：为材料在丁。和L温度下的比热(J／kg·℃)。总损失热量Qs可分为辐射热损失Qm电极热损失Q。：、其他热损失Q。即根据斯蒂芬一波尔茨曼定律，物体的辐射能力与其本身绝对温度的四次方成正比，则辐射热损失Q。。可由下式计算Q3l—cw[(T#lOO)‘一(T，1100)4]一69．6(kW)QH—llEII(F，-c■)十I／(F，·c，：)+1(F：·C：。)⋯+1(F6·c67)]式中c”为总导来系数[W／(m2·K‘)]；F为各层屏辐射交换面积(m2)；C，l_·-C。，为各相邻两物体的导来系数EW／(m2·K4)]。电极热损失Qs：可由冷却水带走的热量计算Qsz一月(丁2—7'1)·F·C·口一78(kW)式中n为电极数量；71z、丁。为进、出水温度(℃)；F为冷却水管截面(m2)；c为比热容(J／kg·℃)；口为流速其他热损失Qsa按经验取辐射热损失Qa-的5％，Q。=3．48(kw)，总损失热量Q。=80．88(kW)。加热元件的总热量Q。=Q：+Q。=79．30+80．88=160．18(kw)。由于考虑计算误差及未计入因索和余量，加热元件所需功率尸取式中K一般取1_2～1．3，则P一192．22～208．23(kw)，选取P一200．oo(kw)。3．2真空系统气体负荷的计算和主泵的配置真空系统气体