一种快速降温气氛钟罩炉及其降温方法与流程

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1.本发明涉及一种气氛钟罩炉，尤其是涉及一种快速降温气氛钟罩炉及其降温方法。

背景技术：

2.气氛钟罩炉是生产片式电容器(mlcc)的专用烧结设备，有烧结温度场均匀和炉膛气氛精准计量控制的特点。
3.现有技术中气氛钟罩炉在完成产品烧结之后，气氛钟罩炉是通过持续通入大量氮气的方式置换稀释炉膛高温气体，以达到降温的目的。
4.但现有的冷却方式存在冷却速率难以控制，冷却效率不高，氮气耗量巨大等技术问题。

技术实现要素：

5.本发明设计了一种快速降温气氛钟罩炉及其降温方法，其解决的技术问题是现有的冷却方式存在冷却速率难以控制，冷却效率不高，氮气耗量巨大等缺陷。
6.为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
7.一种快速降温气氛钟罩炉，包括炉体(23)和换热装置(7)，其特征在于：在炉体(23)内部空腔设有环形保温层(25)，保温层(25)内部为炉膛(28)，保温层(25)外壁与炉体(23)内壁之间设计有密闭的冷却进气环腔(24)，进气瓷管(27)贯穿保温层(25)并且使得进气瓷管(27)一端位于炉膛(28)中，另一端位于冷却进气环腔(24)中，炉膛(28)中高温保护气体进入炉外的换热装置(7)中换热，换热后的低温保护气体进入到冷却进气环腔(24)，低温保护气体通过进气瓷管(27)进入炉膛(28)中降温。
8.优选地，还包括冷却进气圈(271)，冷却进气圈(271)位于冷却进气环腔(24)中，冷却进气圈(271)沿着圆周方向设置多根进气瓷管(27)均匀分布。
9.优选地，炉体(23)上设有热气输出口(21)和冷气输入口(22)，炉膛(28)内的高温保护气体通过热气输出口(21)与热气管道(72)连接，热气管道(72)与换热装置(7)连接，冷气输入口(22)通过金属软管(273)与冷却进气圈(271)的冷却圈进气口(272)连接；换热后的低温保护气体依次通过冷气管道(73)、冷气输入口(22)、金属软管(273)、冷却进气圈(271)以及进气瓷管(27)最终进入炉膛(28)；冷气管道(73)上设有排气管(74)。
10.优选地，进气瓷管(27)的出口位于炉膛(28)上部。
11.优选地，换热装置(7)为冷却塔(71)，冷却塔(71)的气路与热气管道(72)和冷气管道(73)连接，冷却塔(71)的水路通过出水口(75)和进水口(76)与冷却水管路连接；鼓风机(77)位于冷气管道(73)上。
12.优选地，气氛钟罩炉(2)安装在炉架(5)上，炉架(5)周围还设有物料升降架(3)、电气控制柜(4)、气氛控制柜(5)、加湿器(6)以及真空泵(8)。
13.优选地，还包括旁通管道(82)，旁通管道(82)一端与热气管道(72)连通，旁通管道
(82)另一端与冷气管道(73)连通，旁通管道(82)上安装气体浓度检测仪(81)，气体浓度检测仪(81)与热气管道(72)之间的旁通管道(82)安装有第一阀门(83)，气体浓度检测仪(81)与冷气管道(73)之间的旁通管道(82)安装有第二阀门(84)；热气管道(72)与旁通管道(82)的连接处与冷却塔(71)之间的热气管道(72)上设有第三阀门(85)，冷气管道(73)与旁通管道(82)的连接处与冷却塔(71)之间的冷气管道(73)上设有第四阀门(86)。
14.一种快速降温气氛钟罩炉的降温方法，包括以下步骤：
15.步骤1、将物料送入气氛钟罩炉的炉膛(28)内，然后对炉体(23)进行密封；
16.步骤2、启动真空泵(8)对炉体(23)进行抽真空处理，达到目标真空度；
17.步骤3、向炉体(23)输送保护气体使得炉体(23)达到预设压强p；
18.步骤4、启动炉内加热装置，对炉膛(28)内的物料进行加热，直至完成烧结；
19.步骤5、通氮气对炉膛中的物品进行缓慢降温达到工艺温度后，关闭氮气，启冷却塔动(71)对炉膛中物品进行快速降温；
20.具体操作如下：步骤51、从热气输出口(21)抽走炉体(23)内部高温保护气体送至冷却塔(71)换热；步骤52、冷却塔(71)将高温保护气体换热变成低温保护气体并通过冷气输入口(22)送入冷却进气环腔(24)中的冷却进气圈(271)；步骤53、冷却进气圈(271)中的低温保护气体通过进气瓷管(27)送入炉膛对物料进行降温。
21.一种快速降温气氛钟罩炉的降温方法，包括以下步骤：
22.步骤1、将物料送入气氛钟罩炉的炉膛(28)内，然后对炉体(23)进行密封；
23.步骤2、启动真空泵(8)对炉体(23)进行抽真空处理，达到目标真空度；
24.步骤3、向炉体(23)输送保护气体使得炉体(23)达到预设压强p；
25.步骤4、开启热气输出口(21)和冷气输入口(22)，开启旁通管道(82)上的第一阀门(83)和第二阀门(84)，关闭第三阀门(85)和第四阀门(86)，使得炉体(23)内的保护气体进入气体浓度检测仪(81)中进行保护气体浓度检测；
26.步骤5、如果检测保护气体的浓度符合预设标准，关闭热气输出口(21)和冷气输入口(22)；
27.步骤6、启动加热装置，对炉膛(28)内的物料进行加热，直至完成烧结；
28.步骤7、通氮气对炉膛中的物品进行缓慢降温达到工艺温度后，关闭氮气，启动冷却塔(71)，对炉膛中的物品进行快速降温；
29.具体操作如下：步骤71、从热气输出口(21)抽走炉体(23)内部高温保护气体送至冷却塔(71)换热；步骤72、冷却塔(71)将高温保护气体换热变成低温保护气体并通过冷气输入口(22)送入冷却进气环腔(24)中的冷却进气圈(271)；步骤73、中的冷却进气圈(271)中的低温保护气体通过进气瓷管(27)送入炉膛对物料进行降温。
30.优选地，如果步骤5检测保护气体的浓度不符合预设标准，开启炉体保护气体输送装置，同时开启排气管(74)上的第五阀门(87)，将炉体内未达标的保护气体通过排气管(74)排出，直至气体浓度检测仪(81)检测保护气体的浓度符合预设标准；关闭热气输出口(21)和冷气输入口(22)，进行步骤6-7；
31.优选地，步骤71中，开启热气输出口(21)和冷气输入口(22)，关闭旁通管道(82)上的第一阀门(83)和第二阀门(84)，开启第三阀门(85)和第四阀门(86)，关闭第五阀门(87)。
32.该快速降温气氛钟罩炉及其降温方法具有以下有益效果：
33.(1)本发明对mlcc的生产特点，对现有气氛钟罩炉进行改进，着重于缩减产品冷却时间以达到提高生产效率、消耗氮气低，易于维护。
34.(2)本发明中的降温装置还可以实现检测炉膛内的保护气体浓度，避免炉体内存在氧气，影响烧结的质量，导致不良品的增加。
35.(3)本发明中的降温装置用于在炉体内增加冷却进气环腔，该冷却进气环腔中的氧气不易排干净，通过烧结前的保护气体循环能够将冷却进气环腔中的氧气导出，确保烧结质量，避免了增加冷却进气环腔，而影响到烧结质量，兼顾降温效率、节省保护气体和烧结质量三者。
附图说明
36.图1：本发明快速降温气氛钟罩炉安装的结构示意图；
37.图2：图1的俯视图；
38.图3：本发明快速降温气氛钟罩炉的主视图；
39.图4：图3在a-a向剖视图；
40.图5：本发明快速降温气氛钟罩炉的剖视图；
41.图6：本发明中冷却装置结构示意图；
42.图7：图6的左视图；
43.图8：本发明中气体浓度检测仪连接示意图；
44.图9：本发明中冷却进气圈的结构示意图。
45.附图标记说明：
46.1—炉架；2—气氛钟罩炉；3—物料升降架；4—电气控制柜；5—气氛控制柜；6—加湿器；7—冷却装置；8—真空泵。
47.21—热气输出口；22—冷气输入口；23—炉体；24—冷却进气环腔；25—保温层；26—装料平台；27—进气瓷管；271—冷却进气圈；272—冷却圈进气口；273—金属软管；28—炉膛；
48.71—冷却塔；72—热气管道；73—冷气管道；74—排气管；75—出水口；76—进水口；77—鼓风机；78—清理口；
49.81—气体浓度检测仪；82—旁通管道；83—第一阀门；84—第二阀门；85—第三阀门；86—第四阀门；87—第五阀门。
具体实施方式
50.下面结合图1至图9，对本发明做进一步说明：
51.如图1所示，本发明快速降温气氛钟罩炉，温气氛钟罩炉2安装在炉架5上。
52.如图2所示，炉架5周围还设有物料升降架3、电气控制柜4、气氛控制柜5、加湿器6以及真空泵8。
53.物料升降架3用于将物料从下层抬升至上层的装料平台26，装料平台26与炉膛28相通。真空泵8由于将炉体23内的空气抽出，形成近似真空环境。温气氛钟罩炉2与保护气体输送装置连接。保护气体可以是氮气或惰性气体。
54.如图3和图4所示，包括炉体23和换热装置7，其特征在于：在炉体23内部空腔设有
环形保温层25，保温层25内部为炉膛28，保温层25外壁与炉体23内壁之间设计有密闭的冷却进气环腔24，进气瓷管27贯穿保温层25并且使得进气瓷管27一端位于炉膛28中，另一端位于冷却进气环腔24中，炉膛28中高温保护气体进入炉外的换热装置7中换热，换热后的低温保护气体进入到冷却进气环腔24，低温保护气体通过进气瓷管27进入炉膛28中降温。
55.如图5所示，炉体23上设有热气输出口21和冷气输入口22，炉膛28内的高温保护气体通过热气输出口21与热气管道72连接，热气管道72与换热装置7连接，冷气输入口22通过金属软管273与冷却进气圈271的冷却圈进气口272连接；换热后的低温保护气体依次通过冷气管道73、冷气输入口22、金属软管273、冷却进气圈271以及进气瓷管27最终进入炉膛28；冷气管道73上设有排气管74。
56.炉体23上设有热气输出口21和冷气输入口22，炉膛28内的高温保护气体通过热气输出口21与热气管道72连接，热气管道72与换热装置7连接，换热后的低温保护气体依次通过冷气管道73、冷气输入口22、冷却进气环腔24和进气瓷管27最终进入炉膛28。
57.如图6和图7所示，换热装置7为冷却塔71，冷却塔71的气路与热气管道72和冷气管道73连接，冷却塔71的水路通过出水口75和进水口76与冷却水管路连接；鼓风机77位于冷气管道73上。冷气管道73上设有排气管74。
58.如图8所示，换热装置7还包括旁通管道82，旁通管道82一端与热气管道72连通，旁通管道82另一端与冷气管道73连通，旁通管道82上安装气体浓度检测仪81，气体浓度检测仪81与热气管道72之间的旁通管道82安装有第一阀门83，气体浓度检测仪81与冷气管道73之间的旁通管道82安装有第二阀门84；热气管道72与旁通管道82的连接处与冷却塔71之间的热气管道72上设有第三阀门85，冷气管道73与旁通管道82的连接处与冷却塔71之间的冷气管道73上设有第四阀门86。
59.如图9所示，还包括冷却进气圈271，冷却进气圈271位于冷却进气环腔24中，冷却进气圈271沿着圆周方向设置多根进气瓷管27均匀分布。
60.本发明快速降温气氛钟罩炉的第一种降温方法，包括以下步骤：
61.步骤1、将物料送入气氛钟罩炉的炉膛28内，然后对炉体23进行密封。
62.步骤2、启动真空泵8对炉体23进行抽真空处理，达到目标真空度。
63.步骤3、向炉体23输送保护气体使得炉体23达到预设压强p。
64.步骤4、启动炉内加热装置，对炉膛28内的物料进行加热，直至完成烧结。
65.步骤5、通氮气对炉膛中的物品进行缓慢降温达到工艺温度后，关闭氮气，启冷却塔动71对炉膛中物品进行快速降温。
66.具体操作如下：步骤51、开启热气输出口21和冷气输入口22，关闭旁通管道82上的第一阀门83和第二阀门84，开启第三阀门85和第四阀门86，关闭排气管74上的第五阀门87；从热气输出口21抽走炉体23内部高温保护气体送至冷却塔71换热。
67.步骤52、冷却塔71将高温保护气体换热变成低温保护气体并通过冷气输入口22送入冷却进气环腔24中。
68.具体来说：冷却塔71的水路通过出水口75和进水口76与冷却水管路连接，冷水通过进水口76进入冷却塔71与高温保护气体进行换热后变成热水从出水口75出来，换热后的低温保护气体通过冷气管道73、鼓风机77进入到冷气输入口22。
69.步骤53、低温保护气体通过冷气输入口22进入冷却进气环腔24。冷却进气环腔24
中的低温保护气体通过进气瓷管27穿过保温层送入炉膛对物料进行快速降温。
70.第一种降温方法将保护气体进行循环使用，改变了过去将保护气体输入炉膛内进行降温，然后直接排出的模式，大大节省了保护气体的使用量，同时通过冷却塔气液换热将保护气体温度降至更低，提高换热效率。
71.本发明快速降温气氛钟罩炉的第二种降温方法，包括以下步骤：
72.步骤1、将物料送入气氛钟罩炉的炉膛28内，然后对炉体23进行密封。
73.步骤2、启动真空泵8对炉体23进行抽真空处理，达到目标真空度。
74.步骤3、向炉体23输送保护气体使得炉体23达到预设压强p。
75.步骤4、开启热气输出口21和冷气输入口22，开启旁通管道82上的第一阀门83和第二阀门84，关闭第三阀门85和第四阀门86，使得炉体23内的保护气体进入气体浓度检测仪81中进行保护气体浓度检测。
76.步骤5、如果检测保护气体的浓度符合预设标准，关闭热气输出口21和冷气输入口22。
77.如果步骤5检测保护气体的浓度不符合预设标准，开启炉体保护气体输送装置，同时开启排气管74上的第五阀门87，将炉体内未达标的保护气体通过排气管74排出，炉体内未达标的保护气体依次通过热气输出口21、热气管道72、旁通管道82、气体浓度检测仪81、鼓风机77和冷气管道73从排气管74排出。由于炉体保护气体输送装置一直在输送纯净的保护气体，所以能够将炉体内未达标的保护气体置换干净，直至气体浓度检测仪81检测保护气体的浓度符合预设标准。然后，关闭热气输出口21和冷气输入口22。
78.步骤6、启动加热装置，对炉膛28内的物料进行加热，直至完成烧结。
79.步骤7、通氮气对炉膛中的物品进行缓慢降温达到工艺温度后，关闭氮气，启冷却塔动71对炉膛中物品进行快速降温。
80.具体操作如下：步骤71、开启热气输出口21和冷气输入口22，关闭旁通管道82上的第一阀门83和第二阀门84，开启第三阀门85和第四阀门86，关闭排气管74上的第五阀门87；从热气输出口21抽走炉体23内部高温保护气体送至冷却塔71换热。
81.步骤72、冷却塔71将高温保护气体换热变成低温保护气体并通过冷气输入口22送入冷却进气环腔24中的冷却进气圈271；冷却塔71的水路通过出水口75和进水口76与冷却水管路连接，冷水通过进水口76进入冷却塔71与高温保护气体进行换热后变成热水从出水口75出来，换热后的低温保护气体通过鼓风机77、冷气管道73进入到冷气输入口22。
82.步骤73、低温保护气体通过冷气输入口22进入冷却进气环腔24的冷却进气圈271。冷却进气圈271中的低温保护气体通过进气瓷管27穿过保温层送入炉膛对物料进行快速降温。
83.第二种降温方法除了具有第一种降温方法所有的优点之外，还使得降温装置可以在烧结前作为保护气体纯度的检测装置，并且在保护气体纯度不够时，将炉体内的不纯的保护气体排出，尤其可以将容易存在氧气的冷却进气环腔24进行置换干净。
84.上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种快速降温气氛钟罩炉，包括炉体(23)和换热装置(7)，其特征在于：在炉体(23)内部空腔设有环形保温层(25)，保温层(25)内部为炉膛(28)，保温层(25)外壁与炉体(23)内壁之间设计有密闭的冷却进气环腔(24)，进气瓷管(27)贯穿保温层(25)并且使得进气瓷管(27)一端位于炉膛(28)中，另一端位于冷却进气环腔(24)中，炉膛(28)中高温保护气体进入炉外的换热装置(7)中换热，换热后的低温保护气体进入到冷却进气环腔(24)，低温保护气体通过进气瓷管(27)进入炉膛(28)中降温。2.根据权利要求1所述的快速降温气氛钟罩炉，其特征在于：还包括冷却进气圈(271)，冷却进气圈(271)位于冷却进气环腔(24)中，冷却进气圈(271)沿着圆周方向设置多根进气瓷管(27)均匀分布。3.根据权利要求3所述的快速降温气氛钟罩炉，其特征在于：炉体(23)上设有热气输出口(21)和冷气输入口(22)，炉膛(28)内的高温保护气体通过热气输出口(21)与热气管道(72)连接，热气管道(72)与换热装置(7)连接，冷气输入口(22)通过金属软管(273)与冷却进气圈(271)的冷却圈进气口(272)连接；换热后的低温保护气体依次通过冷气管道(73)、冷气输入口(22)、金属软管(273)、冷却进气圈(271)以及进气瓷管(27)最终进入炉膛(28)；冷气管道(73)上设有排气管(74)。4.根据权利要求2所述的快速降温气氛钟罩炉，其特征在于：进气瓷管(27)的出口位于炉膛(28)上部。5.根据权利要求4所述的快速降温气氛钟罩炉，其特征在于：换热装置(7)为冷却塔(71)，冷却塔(71)的气路与热气管道(72)和冷气管道(73)连接，冷却塔(71)的水路通过出水口(75)和进水口(76)与冷却水管路连接；鼓风机(77)位于冷气管道(73)上。6.根据权利要求5所述的快速降温气氛钟罩炉，其特征在于：气氛钟罩炉(2)安装在炉架(5)上，炉架(5)周围还设有物料升降架(3)、电气控制柜(4)、气氛控制柜(5)、加湿器(6)以及真空泵(8)。7.根据权利要求6所述的快速降温气氛钟罩炉，其特征在于：还包括旁通管道(82)，旁通管道(82)一端与热气管道(72)连通，旁通管道(82)另一端与冷气管道(73)连通，旁通管道(82)上安装气体浓度检测仪(81)，气体浓度检测仪(81)与热气管道(72)之间的旁通管道(82)安装有第一阀门(83)，气体浓度检测仪(81)与冷气管道(73)之间的旁通管道(82)安装有第二阀门(84)；热气管道(72)与旁通管道(82)的连接处与冷却塔(71)之间的热气管道(72)上设有第三阀门(85)，冷气管道(73)与旁通管道(82)的连接处与冷却塔(71)之间的冷气管道(73)上设有第四阀门(86)。8.一种权利要求5所述快速降温气氛钟罩炉的降温方法，包括以下步骤：步骤1、将物料送入气氛钟罩炉的炉膛(28)内，然后对炉体(23)进行密封；步骤2、启动真空泵(8)对炉体(23)进行抽真空处理，达到目标真空度；步骤3、向炉体(23)输送保护气体使得炉体(23)达到预设压强p；步骤4、启动炉内加热装置，对炉膛(28)内的物料进行加热，直至完成烧结；步骤5、通氮气对炉膛中的物品进行缓慢降温达到工艺温度后，关闭氮气，启冷却塔动(71)对炉膛中物品进行快速降温；具体操作如下：步骤51、从热气输出口(21)抽走炉体(23)内部高温保护气体送至冷却塔(71)换热；步骤52、冷却塔(71)将高温保护气体换热变成低温保护气体并通过冷气输入
口(22)送入冷却进气环腔(24)中的冷却进气圈(271)；步骤53、冷却进气圈(271)中的低温保护气体通过进气瓷管(27)送入炉膛对物料进行降温。9.一种权利要求6所述快速降温气氛钟罩炉的降温方法，包括以下步骤：步骤1、将物料送入气氛钟罩炉的炉膛(28)内，然后对炉体(23)进行密封；步骤2、启动真空泵(8)对炉体(23)进行抽真空处理，达到目标真空度；步骤3、向炉体(23)输送保护气体使得炉体(23)达到预设压强p；步骤4、开启热气输出口(21)和冷气输入口(22)，开启旁通管道(82)上的第一阀门(83)和第二阀门(84)，关闭第三阀门(85)和第四阀门(86)，使得炉体(23)内的保护气体进入气体浓度检测仪(81)中进行保护气体浓度检测；步骤5、如果检测保护气体的浓度符合预设标准，关闭热气输出口(21)和冷气输入口(22)；步骤6、启动加热装置，对炉膛(28)内的物料进行加热，直至完成烧结；步骤7、通氮气对炉膛中的物品进行缓慢降温达到工艺温度后，关闭氮气，启动冷却塔(71)，对炉膛中的物品进行快速降温；具体操作如下：步骤71、从热气输出口(21)抽走炉体(23)内部高温保护气体送至冷却塔(71)换热；步骤72、冷却塔(71)将高温保护气体换热变成低温保护气体并通过冷气输入口(22)送入冷却进气环腔(24)中的冷却进气圈(271)；步骤73、中的冷却进气圈(271)中的低温保护气体通过进气瓷管(27)送入炉膛对物料进行降温。10.根据权利要求9所述的快速降温气氛钟罩炉的降温方法，其特征在于：如果步骤5检测保护气体的浓度不符合预设标准，开启炉体保护气体输送装置，同时开启排气管(74)上的第五阀门(87)，将炉体内未达标的保护气体通过排气管(74)排出，直至气体浓度检测仪(81)检测保护气体的浓度符合预设标准；关闭热气输出口(21)和冷气输入口(22)，进行步骤6-7；或者，步骤71中，开启热气输出口(21)和冷气输入口(22)，关闭旁通管道(82)上的第一阀门(83)和第二阀门(84)，开启第三阀门(85)和第四阀门(86)，关闭第五阀门(87)。

技术总结

本发明涉及一种快速降温气氛钟罩炉，包括炉体(23)和换热装置(7)，其特征在于：在炉体(23)内部空腔设有环形保温层(25)，保温层(25)内部为炉膛(28)，保温层(25)外壁与炉体(23)内壁之间设计有密闭的冷却进气环腔(24)，进气瓷管(27)贯穿保温层(25)并且使得进气瓷管(27)一端位于炉膛(28)中，另一端位于冷却进气环腔(24)中，炉膛(28)中高温保护气体进入炉外的换热装置(7)中换热，换热后的低温保护气体进入到冷却进气环腔(24)，低温保护气体通过进气瓷管(27)进入炉膛(28)中降温。本发明对MLCC的生产特点，对现有气氛钟罩炉进行改进，着重于缩减产品冷却时间以达到提高生产效率、消耗氮气低，易于维护。易于维护。易于维护。