1400℃高真空氢气还原炉
一、核心技术参数
| 项目 | 参数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 最高工作温度 | 1400℃（连续稳定运行） | 钼加热元件，PID智能控温 |
| 温度均匀性 | ±5℃（恒温区500×500×400mm） | 空载测试，6点热电偶校准 |
| 极限真空度 | 5×10⁻⁴ Pa（冷态） | 分子泵（1600L/s）+机械泵（30m³/h） |
| 工作真空度 | 10⁻²~10⁻³ Pa（氢气气氛下） | 氢气分压可控 |
| 升温速率 | 0~15℃/min（程序可调） | 10段升温曲线预设 |
| 快速冷却速率 | 1400℃→200℃ ≤30min | 强制氢气循环冷却（核心创新点） |
| 炉膛有效尺寸 | 500×500×600mm（W×D×H） | 内腔净空间，316L不锈钢材质 |
| 最大装载量 | 100kg（均布于料盘） | 料盘承重设计≥150kg |
| 氢气纯度要求 | ≥99.999% | 露点≤-70℃ |
| 氢气流量控制 | 0~30 L/min（质量流量计精度±1%） | 自动比例调节 |
二、结构特点详细设计
1. 钼+金属复合屏隔热系统（核心创新）
| 结构层 | 材料与设计 | 功能优势 |
|---|---|---|
| 内层（高温区） |
纯钼金属屏（厚度1.5mm） • 多层反射结构（5层钼箔，层间距10mm） • 表面抛光处理（Ra≤0.4μm） |
• 耐1400℃高温不变形 • 高反射率（>95%）减少热辐射损失 • 抗氢气侵蚀，无污染 |
| 中层（过渡区） |
钼合金支撑网 + 陶瓷纤维毯 • 钼合金网格（Mo-30W）增强刚性 • 填充氧化铝陶瓷纤维（密度128kg/m³） |
• 缓冲热应力，防止钼屏蠕变 • 进一步阻断热传导，降低能耗25%+ |
| 外层（低温区） |
不锈钢水冷夹套 • 316L不锈钢双层结构（壁厚8mm） • 循环水道设计（流速≥2m/s） |
• 快速导出外壳热量 • 维持炉壳温度≤50℃（安全标准） • 延长设备寿命 |
复合屏总厚度：120mm（钼层60mm + 陶瓷层40mm + 水冷层20mm）
隔热效果：1400℃时，外壳温度≤45℃（环境温度25℃）
2. 快速冷却系统（强制氢气循环）
| 组件 | 设计细节 | 工作原理 |
|---|---|---|
| 冷却气体入口 |
• 环形喷嘴阵列（8个方向） • 位于炉膛顶部，喷嘴直径Φ8mm • 气流速度≥20m/s |
高速氢气射流直冲工件表面，打破热边界层，强化对流换热 |
| 气体循环回路 |
• 内置钼合金风道（耐高温） • 外置不锈钢管道（带水冷套） • 离心风机（功率15kW） |
形成“炉膛→风道→冷却器→风机→炉膛”闭环循环，氢气重复利用 |
| 高效热交换器 |
• 板翅式结构（换热面积≥5m²） • 冷却水流量≥10m³/h • 换热效率≥80% |
30秒内将循环氢气从800℃降至100℃ |
| 智能控制逻辑 |
• 温度梯度监测（6点热电偶） • 变频风机调速（0~3000rpm） • 联锁保护（超温自动停机） |
根据实时温度动态调节风量，避免工件热应力开裂 |
冷却性能验证：
- 1400℃→800℃：8min（自然冷却需120min）
- 800℃→200℃：22min（总耗时≤30min）
3. 安全防护系统（氢气专用）
| 子系统 | 设计要点 |
|---|---|
| 氢气泄漏检测 |
• 3组激光可燃气体传感器（响应时间≤1s） • 联锁启动氮气吹扫（流量≥50L/min） |
| 防爆结构 |
• 炉门双道密封（氟橡胶+金属波纹管） • 泄压阀（开启压力0.05MPa） |
| 真空联锁 |
• 真空度≥10⁻² Pa才允许通氢气 • 断电自动充氮保护 |
| 尾气处理 |
• 催化燃烧装置（Pt/Pd催化剂） • 转化效率≥99%，排放符合GB 16297-1996 |
4. 加热与真空系统
| 系统 | 配置细节 |
|---|---|
| 加热元件 |
• 钼笼式加热器（Φ3mm Mo1丝） • 三相星形连接，功率45kW（380V AC） |
| 温控系统 |
• S型热电偶（铂铑10-铂）+ 红外测温仪 • PLC+触摸屏（西门子TP1500） |
| 真空机组 |
• 分子泵（1600L/s，氮气抽速） • 机械泵（30m³/h，带气镇阀） • 真空计（皮拉尼+冷规） |
三、关键性能优势
- 高效还原：1400℃高纯氢气 + 高真空环境，还原速率提升40%（对比传统炉型）。
- 超快冷却：强制氢气循环技术，生产周期缩短50%，适合小批量高端材料制备。
- 极致安全：三重氢气防护（泄漏检测+真空联锁+尾气处理），符合GB/T 38066-2019标准。
- 长寿命设计：钼复合屏抗变形，水冷夹套保护，设备寿命≥10年。
四、应用场景
- 难熔金属还原：WO₃→W粉、MoO₃→Mo粉（纯度≥99.95%）。
- 特种合金处理：钛合金、高温合金真空退火。
- 电子材料：ITO靶材烧结、稀土氧化物还原（如CeO₂→Ce₂O₃）。
五、可选升级项
| 功能 | 配置说明 |
|---|---|
| 残氧分析仪 | 在线监测炉内氧含量（量程0~100ppm，精度±0.1ppm） |
| 自动化进出料 | 机器人导轨系统（负载200kg，定位精度±0.5mm） |
| 数据追溯系统 | 工业物联网（IIoT）模块，支持MES系统对接，存储10年工艺数据 |
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