真空感应石墨化炉
王军宁 杨瑞 丁+辉
摘 要：介绍了石墨型真空除气设备的技术性能及结构特点。应用耐高温铸钢结构式料架，解决了高温状态材料热变形问题。
关键词：石墨；辐射式加热；低压轨道
石墨型是用于钛合金铸造的造型方法，具有表面光滑、空隙度小、强度高、硬度低、易于加工等特点。但其本身含有一定量的水分和挥发物等，浇铸时受热将放出大量气体，会使铸件表面氧化，而且也会使内部气孔增加。浇铸前必须将铸型在真空状态下进行900℃高温加热除气。
1 设备的主要技术性能
（1）有效均温区尺寸：Ф1500mm×2500mm；（2）加熱区最高温度：1050℃；（3）工作温度：980℃；（4）均温区控温精度：±3℃；（5）炉温均匀性：±10℃；（6）极限真空度：2.0×10-1Pa（空炉）；（7）工作真空度：3.7×10-1Pa；（8）压升率：1.0Pa/min；（9）空炉抽空时间：≤30min；（10）额定装炉量：3000kg/炉。
2 设备的构成
高温真空除气炉是对铸造石墨型进行高温真空除气。主要由低压轨道送料装置、真空系统、真空室、加热器、水冷系统及全自动温控系统等组成（如图1）。
3 结构特点
3.1 组合式多功能低压轨道送料装置
金属材料在高温状态下的物理特性会发生变化，导致材料产生一定的变形，以至于降低其机械性能。一般情况下，热处理炉的内置式送料装置由于在炉内长期受热，容易发生热应变形，同时影响传动可靠性。本设备采用组合式多功能低压轨道送料装置（如图2），既避免了热变形问题，减少了真空室内的放气物体，缩短了抽空时间，提高了设备的真空度又实现了送料和过跨多用途。送料装置由专用料架、升降叉车、行走台车和低压轨道车组成。
低压轨道车沿地面低压带电轨道横向移动，便于过跨装卸料，亦可和其他配套设备配合使用。车上配置低压升压器和操作柜，用于升降式送料叉车供电和操作。车体配置安全警示灯和警示器，行走平稳、安全可靠。
行走台车和升降式悬臂叉车安装于低压轨道车上，电机驱动行走台车沿轨道前后移动，用于装料和出料。升降式叉车采用梯形丝杠传动，叉子沿重型直线导轨上下移动，可自由控制高度，亦可用于其他设备的装料，操作简单、安全可靠。
考虑到热量的传导和防止高温变形，配备了专用的料架（如图3），采用耐高温铸钢铸造成型。同时料架四周设计有专用挡料装置，可有效防止料块滑落。
3.2 真空系统全自动化控制、监测
钛铸造石墨型本身含有一定量的水分和挥发物，浇铸时受热将释放出大量气体，会使钛铸件表面氧化，而且也会使内部气孔增加。真空装置主要是为了去除物料所释放的气体，为了保证充分除气，配置两套ZJ-2500罗茨泵+ZJ-1200罗茨泵+H-150机械泵的真空机组，可实现远程全自动化控制。
3.3 电加热器系统
内热式真空电阻炉普遍应用于高温烧结、材料热处理等方面，按工作温度等不同情况选择电热体材料，通过辐射加热工件。本设备为三区加热，额定功率300kW，选用镍硌合金带制成三相加热器（如图4）。保温反射屏采用5层不锈钢制成。
3.4 电气控制系统
控制系统选用PLC可编程序控制器，实现远程全自动化操作。系统具备工艺参数采集，并作自动记录和保存，温控系统实现一键式操作，简单、可靠。
4 结束语
本设备采用了组合式多功能低压轨道送料装置，解决了高温下送料机构由于热变形不能正常工作的问题；减少了真空室内的放气物体，使真空性能稳定、良好；专用料架设计合理，保证了热处理效果；真空系统及其他动作的全自动化控制，克服了人为误操作，并减轻了劳动强度；温度自动控制系统及参数采集、记录、保存等现代化技术在本设备中均得到了应用。
参考文献
[1]达道安.真空设计手册[M].北京：国防工业出版社，2004.
[2]王天泉.电阻炉设计[M].北京：航空工业出版社，2000.
[3]张继玉.真空电炉[M].北京：冶金工业出版社，1994.
[4]曾祥模.热处理炉（第三版）[M].西安：西北工业大学出版社，1996，7.
作者简介：王军宁（1978-），男，工程师，从事有色金属冶金、热处理等真空非标设备的设计工作。
