CN214172931U - 一种氮化铬生产用焙烧炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种氮化铬生产用焙烧炉，包括氨气源、冷风机、外炉和嵌设在外炉中的内炉，外炉由内向外包括内保温层、隔热层、外保温层和外防护层，内保温层与内炉之间存在间隙，间隙中设有水冷和风冷机构，内炉外侧壁均布有若干微波加热源、内部转动设有中空搅拌轴，搅拌轴上分布有若干搅拌桨，每组搅拌桨均由若干搅拌杆组成，搅拌轴顶部伸出内炉并连接有传动装置，且该搅拌轴顶端转动连接有密封进气罩，密封进气罩与氨气源连通，搅拌轴底部周向分布有若干横支杆，横支杆远离搅拌轴的一端的上下侧均铰接设有旋转杆。本实用新型可对物料和氨气进行有效搅拌和布气，可大大增强隔热保温性能，并采用双重冷却方式，保证氮化铬的制取效率和质量。

Description

一种氮化铬生产用焙烧炉

技术领域

本实用新型属于氮化铬生产技术领域，具体涉及一种氮化铬生产用焙烧炉。

背景技术

氮化铬是一种抗氧化、耐腐蚀、高硬度、耐高温以及有较好热导率的稀磁半导体材料，利用它可制作刀具、冲压抽引模具、粉末成型模具、压铸模具等，拥有优秀的抗压、抗刮伤以及镜面性，也可作为涂层、添加剂、膜材料广泛应用于现代工业、工艺生产，是现代技术生产不可或缺的材料。

目前，氮化铬的制取主要有高能球磨法、苯热法、高温自蔓延法和氨解法等。其中，氨解法是一种以氨气为催化剂、在高温下使氨气与金属铬或卤化铬直接反应生成氮化铬的制取工艺，所用工艺设备主要有管式炉、马弗炉、焙烧炉等高温烧结氮化装置。现有焙烧炉是利用材料本身的微波介质损耗而发热，可大幅降低能耗、缩短烧结氮化时间，实现安全、洁净生产。但常规的微波焙烧炉在实际使用时依旧存在以下一些问题：1.炉内缺乏一定的物料搅拌机构和布气机构，导致焙烧过程中物料的均匀性以及氨气的流动性和均匀性均较差，使得物料与氨气的反应效果不佳，反应效率和质量较低，不利于氮化铬的高效和高质量制取；2.炉体隔热保温的性能较差，焙烧过程中热量散失严重，需要更大的能耗进行加热升温，成本较高；3.焙烧完成后，炉体仅靠自然冷却或水冷，冷却效率低，效果差，不利于炉体的快速降温，影响了氮化铬的快速出料和后续的生产加工，有待改进。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种氮化铬生产用焙烧炉，可对物料和氨气分别进行有效的搅拌和布气，可大大增强整个焙烧设备的隔热保温性能，并采用了水冷和风冷的双重冷却方式，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种氮化铬生产用焙烧炉，包括氨气源、冷风机、外炉和嵌设在外炉中的内炉，所述外炉由内向外依次包括内保温层、隔热层、外保温层和外防护层，所述内保温层内侧壁与内炉外侧壁之间存在间隙，所述间隙中设有水冷机构和风冷机构，所述风冷机构包括连通在外炉一侧底部的进风管和连通在外炉另一侧顶部的排风管，所述进风管伸入外炉的一端内设有进气扇、另一端与冷风机出风口连通，所述排风管内设有排气扇；所述内炉的顶部设有进料管、外侧壁上呈圆周间隔均布有若干微波加热源、底部呈倒锥形且该底部中心伸出外炉并设有出料管，所述进料管和出料管上均设有阀门；所述内炉中竖直且转动设有中空的搅拌轴，所述搅拌轴上呈上下间隔分布有若干搅拌桨，每组搅拌桨均由若干搅拌杆组成，所述搅拌杆远离搅拌轴的一端均向上或向下倾斜设置，同一组搅拌杆倾斜方向相同、上下相邻的搅拌杆倾斜方向相反，所述搅拌轴顶部伸出内炉并连接有传动装置，且该搅拌轴顶端开口并转动连接有密封进气罩，所述密封进气罩与氨气源连通，所述搅拌轴底部周向上间隔分布有若干横支杆，所述横支杆远离搅拌轴的一端的上、下侧均铰接设有旋转杆，所述横支杆和搅拌杆均中空设置并与搅拌轴内部连通，所述横支杆和搅拌杆外侧壁上均间隔分布有若干喷头。

优选的，所述内保温层和外保温层均由高铝轻质保温砖砌筑，所述隔热层由硅酸铝纤维板制成，所述外防护层由钢板制成。

优选的，所述水冷机构包括绕设于内炉外侧的多圈冷却水管，所述外炉外部设有冷却水箱，所述冷却水管底部通过带有进水泵的进水管与冷却水箱出水口连通，所述冷却水管顶部通过带有出水泵的出水管与冷却水箱进水口连通。

优选的，所述内炉外顶部设有红外测温仪且该红外测温仪的检测探头伸入内炉，所述外炉外侧壁上设有控制中心，所述红外测温仪、微波加热源、冷风机、进气扇和排气扇、进水泵和出水泵均与控制中心电连接。

优选的，所述传动装置包括设于内炉外顶部上的传动箱，所述搅拌轴顶部伸入传动箱中且该部分的搅拌轴上固定套设有从动齿轮，所述搅拌轴一侧的传动箱内顶部固设有电机，所述电机的输出轴朝下并固定套设有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接。

优选的，所述密封进气罩固设于传动箱对应搅拌轴的内顶部上，所述密封进气罩底端与搅拌轴顶端转动连通，所述密封进气罩顶端通过带有稳压阀的氨气输送管与氨气源连通。

优选的，还包括真空泵，所述真空泵通过真空管与内炉顶部连通。

优选的，还包括废气净化箱，所述废气净化箱包括箱体，所述箱体一侧下部开设有进气口、另一侧上部开设有排气口，所述进气口通过排废管与内炉顶部连通，所述箱体内由进气口至排气口方向依次间隔设有第一滤网、第二滤网、活性炭吸附层和反渗透层，第一滤网的网孔孔径大于第二滤网的网孔孔径。

本实用新型的有益效果是：本实用新型设计合理，结构紧凑，转动的搅拌轴及其上搅拌杆、横支杆的设置，可在焙烧过程中对物料进行搅拌，且搅拌时，同一组搅拌杆倾斜方向相同、上下相邻的搅拌杆倾斜方向相反，可使不同高度的物料之间形成层间对流，从而能够大大增强搅拌效果，横支杆上铰接的旋转杆做无序旋转运动，可产生较强的紊流，保证底层物料也能得到充分搅拌，从而使物料之间混合得更加均匀、完全，大大提高搅拌效率和质量。同时，搅拌杆、横支杆的中空设置以及两者上的喷头，配合中空的搅拌轴、密封进气罩和氨气源，可在搅拌的同时向内炉中喷出所需氨气，氨气的输出随搅拌杆和横支杆的运动产生动态变化，从而可使氨气的流动性和均匀性大大增强，进而能够大大增强物料与氨气的反应效果，提高反应效率和质量，更有利于氮化铬的高效和高质量制取。

由内保温层、隔热层、外保温层和外防护层所组成的外炉的设置，可实现对内炉的一重隔热防护、两重保温防护和最外层的强度防护，从而可大大提高整个焙烧炉的隔热保温性能，能够有效减少焙烧过程中的热量散失，更有利于保证焙烧所需的适宜温度的稳定，降低能耗，节约生产成本，提高企业经济效益。

冷风机、进风管和排风管的设置配合，可实现对内炉的冷风冷却，结合水冷机构便可实现对内炉的双重冷却降温，冷却速度快，冷却更加均匀有效，可大大提高冷却效率和质量，更有利于内炉的快速降温，便于氮化铬的快速出料，不影响氮化铬后续的生产加工，提高氮化铬整体的生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图；

图2是本实用新型废气净化箱的结构示意图。

图中标号：1为外炉，2为外防护层，3为外保温层，4为隔热层，5为内保温层，6为内炉，7为微波加热源，8为冷风机，9为进气扇，10为进风管，11为排风管，12为排气扇，13为冷却水管，14为进水管，15为进水泵，16为冷却水箱，17为出水泵，18为出水管，19为进料管，20为出料管，21为阀门，22为搅拌轴，23为搅拌杆，24为喷头，25为横支杆，26为旋转杆，27为传动箱，28为电机，29为主动齿轮，30为从动齿轮，31为密封进气罩，32为氨气输送管，33为稳压阀，34为氨气源，35为排废管，36为废气净化箱，37为真空管，38为真空泵，39为红外测温仪，40为控制中心，41为箱体，42为进气口，43为排气口，44为第一滤网，45为第二滤网，46为活性炭吸附层，47为反渗透层。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1和2所示，一种氮化铬生产用焙烧炉，包括氨气源34、冷风机8、外炉1和嵌设在外炉1中的内炉6。外炉1由内向外依次包括内保温层5、隔热层4、外保温层3和外防护层2，可实现对内炉6的一重隔热防护、两重保温防护和最外层的强度防护，从而可大大提高整个焙烧炉的隔热保温性能，能够有效减少焙烧过程中的热量散失，更有利于保证焙烧所需的适宜温度的稳定，降低能耗，节约生产成本，提高企业经济效益；

内保温层5的内侧壁与内炉6的外侧壁之间存在间隙，该间隙中设有水冷机构和风冷机构，用以对内炉6进行冷却降温。风冷机构包括连通在外炉1一侧底部的进风管10和连通在外炉1另一侧顶部的排风管11，进风管10伸入外炉1的一端内设有进气扇9、另一端与冷风机8的出风口连通，排风管11内设有排气扇12，使得在使用时，通过冷风机8、进风管10和排风管11的设置配合，可实现对内炉6的冷风冷却，结合水冷机构便可实现对内炉6的双重冷却降温，冷却速度快，冷却更加均匀有效，可大大提高冷却效率和质量，更有利于内炉6的快速降温，便于氮化铬的快速出料，不影响氮化铬后续的生产加工，提高氮化铬整体的生产效率。冷风机8采用常规的工业用冷风机即可，工业用冷风机具备效能大、降温效果明显、节能环保等优点，保证所需冷风的充足；

内炉6的顶部设有进料管19、底部呈倒锥形且该底部中心伸出外炉1并设有出料管20，进料管19和出料管20上均设有阀门21，分别用以进料和出料。内炉6的外侧壁上呈圆周间隔均布有若干微波加热源7，用以对内炉6进行微波均匀加热，提供氮化铬制取所需温度条件，其属于现有技术，在此不再详述。内炉6中竖直且转动设有中空的搅拌轴22，搅拌轴22上呈上下间隔分布有若干搅拌桨，每组搅拌桨均由若干搅拌杆23组成，搅拌杆23远离搅拌轴22的一端均向上或向下倾斜设置，同一组搅拌杆23的倾斜方向相同、上下相邻的搅拌杆23的倾斜方向相反。搅拌轴22的顶部伸出内炉6并连接有传动装置，且该搅拌轴22的顶端开口并转动连接有密封进气罩31，密封进气罩31与氨气源34连通。搅拌轴22的底部周向上间隔分布有若干横支杆25，横支杆25远离搅拌轴22的一端的上、下侧均铰接设有旋转杆26。横支杆25和搅拌杆23均中空设置并与搅拌轴22内部连通，横支杆25和搅拌杆23的外侧壁上均间隔分布有若干喷头24。使用时，转动的搅拌轴22及其上搅拌杆23、横支杆25的设置，可在焙烧过程中对物料进行搅拌，且同一组搅拌杆23的倾斜方向相同、上下相邻的搅拌杆23的倾斜方向相反，可使不同高度的物料之间形成层间对流，从而能够大大增强搅拌效果。横支杆25上铰接的旋转杆26能够做无序旋转运动，可产生较强的紊流，保证底层物料也能得到充分搅拌，从而使物料之间混合得更加均匀、完全，大大提高搅拌效率和质量。同时，搅拌杆23、横支杆25的中空设置以及两者上的喷头24，配合中空的搅拌轴22、密封进气罩31和氨气源34，可在搅拌的同时向内炉6中喷出所需氨气，氨气的输出随搅拌杆23和横支杆25的运动产生动态变化，从而可使氨气的流动性和均匀性大大增强，进而能够给大大增强物料与氨气的反应效果，提高反应效率和质量，更有利于氮化铬的高效和高质量制取。

在本实施例中，内保温层5和外保温层3均由高铝轻质保温砖砌筑，具有耐压强度高、导热系数低、保温性能好、价格低廉等特点。隔热层4由硅酸铝纤维板制成，具有容重轻、耐高温、热稳定性好，热传导率低、热容小、抗机械振动好、受热膨胀小、隔热性能好等优点。外防护层2由钢板制成，用以进一步加强整个焙烧炉的强度。

在本实施例中，水冷机构包括绕设于内炉6外侧的多圈冷却水管13，外炉1的外部设有冷却水箱16。冷却水管13的底部通过带有进水泵15的进水管14与冷却水箱16的出水口连通，冷却水管13的顶部通过带有出水泵17的出水管18与冷却水箱16的进水口连通，使得在进行水冷时，利用进水泵15便可将冷却水箱16中的冷却水经进水管14抽送至冷却水管13中，对内炉6进行水冷。进行过热交换后的冷却水汇集到出水管18中，在出水泵17的抽力下可再次流回冷却水箱16中进行循环利用，可大大减少水资源的浪费，更有利于节约水资源，降低生产成本，提高企业效益。冷却水箱16采用现有技术中常规的集成式冷却水箱，该冷却水箱是现有的一种先进循环水冷却设备，可广泛适用于需要循环水冷却的其它电器、机械设备的配套等，其内部集成设有水循环散热器、冷却风扇、水路循环系统、水位指示设备等部件，使用时配合循环水泵即可实现冷却水对设备的冷却作业以及该冷却水的回流循环利用，使用便捷，不浪费水资源，其具体结构和工作原理属于现有技术，在此不再阐述。

在本实施例中，内炉6的外顶部设有红外测温仪39且该红外测温仪39的检测探头伸入内炉6，用以实时检测内炉6中的温度。外炉1的外侧壁上设有控制中心40，红外测温仪39、微波加热源7、冷风机8、进气扇9和排气扇12、进水泵15和出水泵17均与控制中心40电连接，用以配合实现对内炉6加热升温和冷却降温的自动化控制，更有利于保证氮化铬的制取效率和质量。控制中心40采用现有常规的PLC控制器即可。

在本实施例中，传动装置包括设于内炉6外顶部上的传动箱27，搅拌轴22的顶部伸入传动箱27中且该部分的搅拌轴22上固定套设有从动齿轮30。搅拌轴22一侧的传动箱27内顶部固设有电机28，电机28的输出轴朝下并固定套设有主动齿轮29，主动齿轮29与从动齿轮30啮合连接，使得在使用时，通过电机28提供动力，便可带动主动齿轮29转动，通过主动齿轮29与从动齿轮30的啮合传动，便可带动从动齿轮30和搅拌轴22转动，从而配合实现对物料的搅拌和动态进气作业。密封进气罩31固设于传动箱27对应搅拌轴22的内顶部上，且密封进气罩31的底端与搅拌轴22的顶端转动连通，密封进气罩31的顶端通过带有稳压阀33的氨气输送管32与氨气源34连通，使得在焙烧制取氮化铬时，只需打开稳压阀33，便可先将氨气源34中的氨气经氨气输送管32抽送至密封进气罩31中，进而通过密封进气罩31在不影响搅拌轴22转动的情况下，将氨气进一步输送进搅拌轴22中，配合完成动态进气作业。

在本实施例中，还包括真空泵38，真空泵38通过真空管37与内炉6的顶部连通，使得在焙烧前，可先通过真空泵38对内炉6进行抽真空处理，再通过氨气源34向内炉6输送氨气，保证氮化铬制取所需的氨气环境，提高氮化铬的制取质量。

在本实施例中，还包括废气净化箱36，用以处理焙烧过程中从内炉6排出的废气。废气净化箱36包括箱体41，箱体41的一侧下部开设有进气口42、另一侧上部开设有排气口43，进气口42通过排废管35与内炉6的顶部连通。箱体41内由进气口42至排气口43方向依次间隔设有第一滤网44、第二滤网45、活性炭吸附层46和反渗透层47，第一滤网44的网孔孔径大于第二滤网45的网孔孔径，使得在使用时，可先后对排出的废气进行两级过滤除杂、活性炭吸附净化和最终的反渗透吸收净化，保证排出的尾气的洁净，避免环境污染，更有利于环保和维护工人健康。

本实用新型的工作原理：本实用新型在使用时，先打开进料管19上的阀门21，通过进料管19将铬粉或卤化铬物料送入内炉6中。进料完成后，重新关闭进料管19上的阀门21，并运行真空泵38，对内炉6抽真空。然后，运行电机28，带动搅拌轴22及其上的搅拌杆23和横支杆25转动，对物料进行搅拌。同时，打开稳压阀33，配合进行动态进气作业。过程中，微波加热源7工作，对内炉6进行加热升温。红外测温仪39实时检测内炉6的温度，并将温度信息传递给控制中心40。当温度上升至设定的上限值时，控制中心40可自动控制关闭微波加热源7，停止加热；当温度低于设定的下限值时，控制中心40可自动控制再次打开微波加热源7，继续加热，以此实现加热升温的自动化控制，保证制取氮化铬所需的适宜温度环境，配合搅拌和输气，实现氮化铬的高效高质量制取。

反应完成后，对内炉6进行冷却降温，具体为：运行进水泵15和出水泵17，可将冷却水箱16中的冷却水抽送至冷却水管13中，对内炉6进行水冷。进行过热交换后的冷却水汇集到出水管18中，在出水泵17的抽力下再次流回冷却水箱16中进行循环利用，节约水资源。水冷的同时，运行冷风机8、进气扇9和排气扇12，冷风机8可出产冷风，并经进气扇9将冷风抽送至外炉1中，从而实现对内炉6的冷风冷却降温。排气扇12可提供抽风力，通过排风管11及时将进行过热交换的气流排出，在保证外炉1中气压稳定的同时，及时带出热量，可进一步增强冷却效果，保证冷却效率和质量。水冷和冷风冷却的过程中，红外测温仪39同样实时检测内炉6的温度，并将信息传递给控制中心40。当内炉6的温度下降至低于设定值时，控制中心40可自动控制停止运行进水泵15、出水泵17、进气扇9、排气扇12和冷风机8，从而停止水冷和冷风冷却。最后，通过出料管20出料即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，包括氨气源、冷风机、外炉和嵌设在外炉中的内炉，所述外炉由内向外依次包括内保温层、隔热层、外保温层和外防护层，所述内保温层内侧壁与内炉外侧壁之间存在间隙，所述间隙中设有水冷机构和风冷机构，所述风冷机构包括连通在外炉一侧底部的进风管和连通在外炉另一侧顶部的排风管，所述进风管伸入外炉的一端内设有进气扇、另一端与冷风机出风口连通，所述排风管内设有排气扇；所述内炉的顶部设有进料管、外侧壁上呈圆周间隔均布有若干微波加热源、底部呈倒锥形且该底部中心伸出外炉并设有出料管，所述进料管和出料管上均设有阀门；所述内炉中竖直且转动设有中空的搅拌轴，所述搅拌轴上呈上下间隔分布有若干搅拌桨，每组搅拌桨均由若干搅拌杆组成，所述搅拌杆远离搅拌轴的一端均向上或向下倾斜设置，同一组搅拌杆倾斜方向相同、上下相邻的搅拌杆倾斜方向相反，所述搅拌轴顶部伸出内炉并连接有传动装置，且该搅拌轴顶端开口并转动连接有密封进气罩，所述密封进气罩与氨气源连通，所述搅拌轴底部周向上间隔分布有若干横支杆，所述横支杆远离搅拌轴的一端的上、下侧均铰接设有旋转杆，所述横支杆和搅拌杆均中空设置并与搅拌轴内部连通，所述横支杆和搅拌杆外侧壁上均间隔分布有若干喷头。

2.根据权利要求1所述的氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，所述内保温层和外保温层均由高铝轻质保温砖砌筑，所述隔热层由硅酸铝纤维板制成，所述外防护层由钢板制成。

3.根据权利要求1所述的氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，所述水冷机构包括绕设于内炉外侧的多圈冷却水管，所述外炉外部设有冷却水箱，所述冷却水管底部通过带有进水泵的进水管与冷却水箱出水口连通，所述冷却水管顶部通过带有出水泵的出水管与冷却水箱进水口连通。

4.根据权利要求3所述的氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，所述内炉外顶部设有红外测温仪且该红外测温仪的检测探头伸入内炉，所述外炉外侧壁上设有控制中心，所述红外测温仪、微波加热源、冷风机、进气扇和排气扇、进水泵和出水泵均与控制中心电连接。

5.根据权利要求1所述的氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，所述传动装置包括设于内炉外顶部上的传动箱，所述搅拌轴顶部伸入传动箱中且该部分的搅拌轴上固定套设有从动齿轮，所述搅拌轴一侧的传动箱内顶部固设有电机，所述电机的输出轴朝下并固定套设有主动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合连接。

6.根据权利要求5所述的氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，所述密封进气罩固设于传动箱对应搅拌轴的内顶部上，所述密封进气罩底端与搅拌轴顶端转动连通，所述密封进气罩顶端通过带有稳压阀的氨气输送管与氨气源连通。

7.根据权利要求1所述的氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，还包括真空泵，所述真空泵通过真空管与内炉顶部连通。

8.根据权利要求1所述的氮化铬生产用焙烧炉，其特征在于，还包括废气净化箱，所述废气净化箱包括箱体，所述箱体一侧下部开设有进气口、另一侧上部开设有排气口，所述进气口通过排废管与内炉顶部连通，所述箱体内由进气口至排气口方向依次间隔设有第一滤网、第二滤网、活性炭吸附层和反渗透层，第一滤网的网孔孔径大于第二滤网的网孔孔径。

Images