專利名稱：一種多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種可以引入包括危險氣體在內(nèi)的多種氣氛的可傾斜式回轉(zhuǎn)爐。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金、結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬陶瓷等粉末原料的干燥、熱分解、煅燒、氧化、還原、碳化、氮化過程的制備設(shè)備通常是(1)固定床用這種設(shè)備制備粉末過程中，由于原料與反應(yīng)氣氛沒有充分接觸，導(dǎo)致反應(yīng)不均勻，同時由于粉末處于靜止?fàn)顟B(tài)，粉末在反應(yīng)過程中容易聚集長大，得到的產(chǎn)物顆粒較粗、成分和粒度分布都不夠均勻。
(2)流化床這種設(shè)備克服了固定床的缺點，在粉末制備中有著廣泛的用途，但是由于需要大量使用反應(yīng)氣體和載氣，造成粉末制備成本增加，同時流動狀態(tài)的粉末容易被氣體帶出，使制備產(chǎn)率降低、控制較復(fù)雜。
(3)回轉(zhuǎn)爐這種設(shè)備廣泛應(yīng)用于化工、冶金、建材、垃圾處理等多個領(lǐng)域，如廢鉛熔煉回轉(zhuǎn)爐(梅家林，中國實用新型專利ZL 95 2 26707.1，1995年11月27日)；焚燒垃圾的回轉(zhuǎn)爐排爐(李鑫，中國實用新型專利ZL 00253487.8，2000年12月19日)；鐵磁料電熱回轉(zhuǎn)爐(夏重力，中國發(fā)明專利ZL 97 1 01681.X，1997年3月17日)；濕法氟化鋁外熱式脫水干燥回轉(zhuǎn)爐(李映偉等，中國實用新型專利ZL 992 09446.1，1999年4月19日)；磁性材料燒結(jié)外熱式回轉(zhuǎn)窯(陳瑞生，中國實用新型專利ZL 89205257.9，1989年8月1日)；電阻爐加熱煅燒高嶺土回轉(zhuǎn)窯(馮建明等，中國發(fā)明專利ZL 01128612.1，2001年9月19日)；多功能回轉(zhuǎn)窯(于翔，中國實用新型專利ZL 96231504.4，1996年3月26日)；風(fēng)水冷卻式回轉(zhuǎn)窯(韓世國，中國實用新型專利ZL 91223886.0，1991年8月24日)；高效回轉(zhuǎn)窯(陳耕云，中國實用新型專利ZL 98242686.0，1998年11月18日)；外加熱回轉(zhuǎn)窯(袁奕明等，中國實用新型專利ZL 97232399.6，1999年5月5日)；自控間隔式回轉(zhuǎn)窯(沈國祥，中國實用新型專利ZL 01237607.8，2002年4月3日)、直接還原法及回轉(zhuǎn)爐床爐(株式會社神戶制鋼所，中國發(fā)明專利ZL 00105893.2，2000年11月15日)等等。
經(jīng)仔細(xì)分析上述回轉(zhuǎn)爐(窯)的結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，上述回轉(zhuǎn)爐(窯)全部采用了“直通式結(jié)構(gòu)”，即從一端進(jìn)料、進(jìn)氣，從另一端出料、出氣，這種結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)爐(窯)適合連續(xù)化生產(chǎn)，操作方便，但它們存在以下不足(a)由于原料是一端進(jìn)一端出，為了使反應(yīng)完全，勢必要增加回轉(zhuǎn)爐的長度，這就造成回轉(zhuǎn)爐制造成本加大、能耗增加、利用率不高；日本住友和東京鎢公司就采用了多級回轉(zhuǎn)爐來制備碳化鎢-鈷粉末(AsadaNobuaki，Rotary furnace，JP 3099192，1991年4月24日)；(b)原料的反應(yīng)時間為原料從一端回轉(zhuǎn)到另一端所需的時間，實際上不同的原料反應(yīng)時間不同，導(dǎo)致工藝控制的難度加大；(c)對于同批次的原料，其成分不可能完全均勻，并且多數(shù)情況下總是有中間產(chǎn)物產(chǎn)生，初始原料、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物混雜，導(dǎo)致所制粉末的純度不高，成分不均勻；(d)若使回轉(zhuǎn)爐(窯)保持水平回轉(zhuǎn)，反應(yīng)完全后出料，可使上述情況得到改善，但由于粉末在爐體長徑方向基本不移動，所以爐體溫差仍會造成料的不均勻。
另有研究者設(shè)計了氣流回轉(zhuǎn)爐(Alan W，et al.，Apparatus for producing uniform，fine ceramic powder，US Pat.5110565，May 5，1992；張麗英等，一種制備碳化鎢-鎳-鐵系納米級復(fù)合粉的工藝及設(shè)備，中國發(fā)明專利ZL 97 1 22085.9，1999年6月30日)，這種氣流回轉(zhuǎn)爐的爐體不轉(zhuǎn)動，而是利用爐內(nèi)的葉片式離心泵和氣流的作用帶動爐內(nèi)粉末回轉(zhuǎn)，該爐結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。
為簡化工藝流程、制備成分和粒度分布均勻的原料粉末，有必要設(shè)計一種新型設(shè)備，它能夠使原料與反應(yīng)氣氛充分接觸、反應(yīng)速度加快、反應(yīng)溫度降低、制粉工藝參數(shù)(進(jìn)出料、氣氛、溫度)控制容易。本實用新型特提出一種多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐。

發(fā)明內(nèi)容
為了設(shè)計一種可應(yīng)用于硬質(zhì)合金、結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬陶瓷等粉末原料的干燥、熱分解、煅燒、氧化、還原、碳化、氮化過程的新型設(shè)備，本實用新型特提出一種多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐，它由軸向定位裝置1、爐膛底部端面可拆卸部件2、固定加熱爐體3、回轉(zhuǎn)爐膛4、進(jìn)氣管5、熱電偶6、軸承支承部件7、機械回轉(zhuǎn)裝置8、爐膛頂部端面可拆卸部件9、出氣口10、動密封裝置11、壓力表12、旋轉(zhuǎn)臺13、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14、升降裝置15和底座16構(gòu)成。其中回轉(zhuǎn)爐膛4位于固定加熱爐體3之中，固定加熱爐體3通過焊接或鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上，回轉(zhuǎn)爐固定加熱爐體的加熱方式可以采用下列中的一種電阻絲、硅碳棒、剛玉莫來石電阻管、燃油、燃?xì)猓粻t膛底部端面的可拆卸部件2通過螺紋與回轉(zhuǎn)爐爐膛4密封聯(lián)接，底部端面的可拆卸部件2外面有一個軸向定位裝置1，軸向定位裝置1的尖端與底部端面的可拆卸部件2的中心接觸，軸向定位裝置1焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，回轉(zhuǎn)爐爐膛4頂部通過軸承與支承部件7聯(lián)接，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過齒輪或皮帶輪與回轉(zhuǎn)爐爐膛4聯(lián)接；通過回轉(zhuǎn)爐膛的底部端面可拆卸部件2可以進(jìn)料和出料，且在與軸向定位裝置1相接觸的地方有一個凹槽，便于支撐和定位；爐膛頂部端面可拆卸部件9與回轉(zhuǎn)爐膛4通過螺紋密封聯(lián)接，通過回轉(zhuǎn)爐膛的頂部端面可拆卸部件9可以進(jìn)料和出料，且出氣口10焊接于爐膛頂部端面可拆卸部件9上，軸承支承部件7焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上；進(jìn)氣管5和熱電偶6一起伸入回轉(zhuǎn)爐膛4中心部位，在回轉(zhuǎn)爐膛4外部通過焊接與一個動密封裝置11相連；動密封裝置11可以采用以下動密封形式中的一種毛氈密封、軟填料密封、浮動環(huán)密封、迷宮密封、擠壓密封、離心密封、唇型密封、螺旋密封、液體密封、氣動密封、漲圈密封、機械密封、磁流體密封；通過動密封裝置11，進(jìn)氣管5經(jīng)過帶壓力表12的進(jìn)氣口與氣源相連，熱電偶6與加熱控制系統(tǒng)相連；回轉(zhuǎn)爐膛4內(nèi)部可以通過進(jìn)氣管5引入包括危險氣體在內(nèi)的下列反應(yīng)和保護(hù)所需的氣體中的一種或幾種H2、O2、N2、Ar、He、CO、CO2、NH3、CH4、C2H2；旋轉(zhuǎn)臺13與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過鉸鏈聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)臺13借助旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14調(diào)節(jié)傾斜角度，調(diào)節(jié)范圍為-90°～90°，調(diào)節(jié)完畢后以升降裝置15固定，升降裝置15可以在底座16移動，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過焊接或鉚釘固定在底座16上。
本實用新型具有的效果和優(yōu)點是1、回轉(zhuǎn)爐膛4在軸承支承部件7和機械回轉(zhuǎn)裝置8的作用下，可連續(xù)繞回轉(zhuǎn)爐膛4的中心軸線旋轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)爐膛4的內(nèi)壁上還可以設(shè)置擋板、或有規(guī)則的起伏波紋、或有規(guī)則的突起多面球，便于物料與氣體的充分、均勻接觸；2、回轉(zhuǎn)爐膛4內(nèi)部可以通過進(jìn)氣管5引入包括危險氣體在內(nèi)的多種反應(yīng)和保護(hù)氣體，尾氣通過帶有陶瓷多孔板、或耐熱金屬多孔板、或氣體反吹裝置的出氣口10排空或燃燒；
3、旋轉(zhuǎn)臺13借助旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14調(diào)節(jié)傾斜角度，調(diào)節(jié)范圍為-90°～90°；4、回轉(zhuǎn)爐膛4內(nèi)部溫度可以借助與熱電偶6相連的加熱控制系統(tǒng)自動檢測和調(diào)節(jié)；5、進(jìn)出料方便、結(jié)構(gòu)緊湊、檢修容易；6、可廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金、結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬陶瓷等粉末原料的干燥、熱分解、煅燒、氧化、還原、碳化、氮化過程。


圖1多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)圖。
在圖1中，多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐由軸向定位裝置1、爐膛底部端面可拆卸部件2、固定加熱爐體3、回轉(zhuǎn)爐膛4、進(jìn)氣管5、熱電偶6、軸承支承部件7、機械回轉(zhuǎn)裝置8、爐膛頂部端面可拆卸部件9、出氣口10、動密封裝置11、壓力表12、旋轉(zhuǎn)臺13、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14、升降裝置15和底座16構(gòu)成。
其中回轉(zhuǎn)爐膛4位于固定加熱爐體3之中，固定加熱爐體3通過鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上，底部端面的可拆卸部件2與回轉(zhuǎn)爐膛4通過螺紋密封聯(lián)接，軸向定位裝置1尖端與底部端面的可拆卸部件2中心接觸，軸向定位裝置1焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，爐膛頂部端面可拆卸部件9與回轉(zhuǎn)爐膛4通過螺紋或鉚釘密封聯(lián)接，回轉(zhuǎn)爐膛4通過軸承與軸承支承部件7聯(lián)接，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過齒輪或皮帶輪與回轉(zhuǎn)爐膛4聯(lián)接，軸承支承部件7焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上，進(jìn)氣管5和熱電偶6一起伸入回轉(zhuǎn)爐膛中心部位，在回轉(zhuǎn)爐膛外通過焊接與一個動密封裝置11相連，通過動密封裝置11，進(jìn)氣管5經(jīng)過帶壓力表12的進(jìn)氣口與氣源相連，熱電偶6與加熱控制系統(tǒng)相連；旋轉(zhuǎn)臺13與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過鉸鏈聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)臺13借助旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14調(diào)節(jié)傾斜角度，調(diào)節(jié)范圍為-90°～90°，調(diào)節(jié)完畢后以升降裝置15固定，升降裝置15可以在底座16移動，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過焊接或鉚釘固定在底座16上。
具體實施方式
實施例1本實用新型多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐由軸向定位裝置1(直徑60mm，長300mm，頂角60°)、爐膛底部端面可拆卸部件2(直徑180mm，厚15mm)、固定加熱爐體3(內(nèi)徑220mm，外徑370mm，長1000mm，電阻絲加熱)、回轉(zhuǎn)爐膛4(外徑200mm，壁厚10mm，長1500mm，材質(zhì)為1Cr25Ni20Si2耐熱鋼)、進(jìn)氣管5(外徑12mm，壁厚2mm，長1500mm)、熱電偶6(鉑銠-鉑熱電偶，長1500mm)、軸承支承部件7、機械回轉(zhuǎn)裝置8(齒輪傳動，功率3kW)、爐膛頂部端面可拆卸部件9(直徑180mm，厚10mm)、出氣口10(外徑10mm，壁厚2mm)、動密封裝置11(采用機械動密封)、壓力表12、旋轉(zhuǎn)臺13、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14、升降裝置15和底座16構(gòu)成。其中回轉(zhuǎn)爐膛4位于固定加熱爐體3之中，固定加熱爐體3通過鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上，底部端面的可拆卸部件2與回轉(zhuǎn)爐膛4通過螺紋密封聯(lián)接，軸向定位裝置1尖端與底部端面的可拆卸部件2中心接觸，軸向定位裝置1焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，爐膛頂部端面可拆卸部件9與回轉(zhuǎn)爐膛4通過鉚釘密封聯(lián)接，回轉(zhuǎn)爐膛4通過軸承與軸承支承部件7聯(lián)接，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過齒輪與回轉(zhuǎn)爐膛4聯(lián)接，軸承支承部件7焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上，進(jìn)氣管5和熱電偶6一起伸入回轉(zhuǎn)爐膛中心部位，在回轉(zhuǎn)爐膛外通過焊接與一個動密封裝置11相連，通過動密封裝置11，進(jìn)氣管5經(jīng)過帶壓力表12的進(jìn)氣口與氣源相連，熱電偶6與加熱控制系統(tǒng)相連；旋轉(zhuǎn)臺13與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過鉸鏈聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)臺13借助旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14調(diào)節(jié)傾斜角度，調(diào)節(jié)范圍為-90°～90°，調(diào)節(jié)完畢后以升降裝置15固定，升降裝置15可以在底座16移動，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過鉚釘固定在底座16上。
在回轉(zhuǎn)爐運行前，先將爐膛頂部端面的可拆卸部件9卸下，加入2000g的CoWO4/WO3物料(按WC-10wt％Co配比，以噴霧熱解法制得)后再裝上，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺13的傾斜角度為30°，完畢后以升降裝置15固定，通入N2(流量為6000ml/min)，接通固定加熱爐體3的電源和機械回轉(zhuǎn)裝置8的動力電源，開始加熱并使回轉(zhuǎn)爐膛4以10轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，升溫速率為10℃/min，升溫至550℃后通入H2(流量為6000ml/min)，點燃尾氣，升溫速率為10℃/min，升溫至950℃后通入CH4(流量為600ml/min)，開始保溫，保溫4小時后關(guān)閉CH4，開始降溫，降溫速率為10℃/min，降溫至750℃后通入CO2(流量為500ml/min)，保溫半小時后關(guān)閉固定加熱爐體3的電源，隨爐冷卻，溫度降至200℃后關(guān)閉氫氣，同時關(guān)閉機械回轉(zhuǎn)裝置8的動力電源，隨爐冷卻至室溫后，切斷所有氣源，調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)臺13的傾斜角度為-60°，卸下爐膛頂部端面的可拆卸部件9，即可將制得的1500g的WC-10Co復(fù)合粉末取出。
權(quán)利要求1.一種多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐，其特征在于回轉(zhuǎn)爐由軸向定位裝置1、爐膛底部端面可拆卸部件2、固定加熱爐體3、回轉(zhuǎn)爐膛4、進(jìn)氣管5、熱電偶6、軸承支承部件7、機械回轉(zhuǎn)裝置8、爐膛頂部端面可拆卸部件9、出氣口10、動密封裝置11、壓力表12、旋轉(zhuǎn)臺13、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14、升降裝置15和底座16構(gòu)成，其中回轉(zhuǎn)爐膛4位于固定加熱爐體3之中，固定加熱爐體3通過焊接或鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上，底部端面的可拆卸部件2與回轉(zhuǎn)爐膛4通過螺紋密封聯(lián)接，軸向定位裝置1尖端與底部端面的可拆卸部件2中心接觸，軸向定位裝置1焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，爐膛頂部端面可拆卸部件9與回轉(zhuǎn)爐膛4通過螺紋或鉚釘密封聯(lián)接，回轉(zhuǎn)爐膛4通過軸承與軸承支承部件7聯(lián)接，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過齒輪或皮帶輪與回轉(zhuǎn)爐膛4聯(lián)接，軸承支承部件7焊接在旋轉(zhuǎn)臺13上，機械回轉(zhuǎn)裝置8通過鉚釘固定在旋轉(zhuǎn)臺13上，進(jìn)氣管5和熱電偶6一起伸入回轉(zhuǎn)爐膛中心部位，在回轉(zhuǎn)爐膛外通過焊接與一個動密封裝置11相連，通過動密封裝置11，進(jìn)氣管5經(jīng)過帶壓力表12的進(jìn)氣口與氣源相連，熱電偶6與加熱控制系統(tǒng)相連，旋轉(zhuǎn)臺13與旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過鉸鏈聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)臺13借助旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14調(diào)節(jié)傾斜角度，調(diào)節(jié)范圍為-90°～90°，調(diào)節(jié)完畢后以升降裝置15固定，升降裝置15可以在底座16移動，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14通過焊接或鉚釘固定在底座16上。
2.根據(jù)權(quán)利1要求所述的多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐，其特征在于通過回轉(zhuǎn)爐膛的底部端面可拆卸部件2可以進(jìn)料和出料，且在與軸向定位裝置1相接觸的地方有一個凹槽，便于支撐和定位。
3.根據(jù)權(quán)利1要求所述的多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐，其特征在于通過回轉(zhuǎn)爐膛的頂部端面可拆卸部件9可以進(jìn)料和出料，且出氣口10位于爐膛頂部端面可拆卸部件9上。
4.根據(jù)權(quán)利1要求所述的多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐，其特征在于出氣口10可以帶有陶瓷多孔板、或耐熱金屬多孔板、或氣體反吹裝置；
5.根據(jù)權(quán)利1要求所述的多氣氛可傾斜式回轉(zhuǎn)爐，其特征在于回轉(zhuǎn)爐膛4的內(nèi)壁上可以設(shè)置擋板、或有規(guī)則的起伏波紋、或有規(guī)則的突起多面球，便于物料與氣體的充分、均勻接觸。
專利摘要本實用新型涉及一種可以引入包括危險氣體在內(nèi)的多種氣氛的可傾斜式回轉(zhuǎn)爐。本回轉(zhuǎn)爐由軸向定位裝置1、爐膛底部端面可拆卸部件2、固定加熱爐體3、回轉(zhuǎn)爐膛4、進(jìn)氣管5、熱電偶6、軸承支承部件7、機械回轉(zhuǎn)裝置8、爐膛頂部端面可拆卸部件9、出氣口10、動密封裝置11、壓力表12、旋轉(zhuǎn)臺13、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)14、升降裝置15和底座16構(gòu)成。本回轉(zhuǎn)爐可以引入反應(yīng)和保護(hù)所需的多種氣體，可以方便地調(diào)節(jié)傾斜角度，具有可連續(xù)回轉(zhuǎn)、物料受熱均勻、進(jìn)出料方便、結(jié)構(gòu)緊湊、檢修容易的優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于硬質(zhì)合金、結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷、金屬陶瓷等粉末原料的干燥、熱分解、煅燒、氧化、還原、碳化、氮化過程。
文檔編號F23C3/00GK2697459SQ200420017540
公開日2005年5月4日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者邵剛勤, 段興龍, 易忠來, 孫鵬, 王沖, 史曉亮, 謝濟仁 申請人:武漢理工大學(xué)