[实用新型]一种用于还原反应腔室的内衬管

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种用于还原反应腔室的内衬管，属于高温化学反应所用装置。

【背景技术】

传统的还原炉，内衬管所选的材质是石英管，石英管具有耐高温、化学性质稳定等优点，在较多领域都有广泛的应用。如常应用于化学气相沉积系统(Chemical Vapor Deposition，CVD)、气相外延生长系统、电浆沉积系统等领域。可以说，石英管是高温化学反应系统的关键设备之一。

还原炉主要采用将装有还原剂(如还原料和碳粉等)的刚玉瓷舟推入石英管中进行加热的工作方式，这种工作方式主要存在的缺点是还原料对石英管有腐蚀作用，导致石英管寿命骤减。如：物料中含有碳酸盐或氟化物等，此类物质在高温下对石英管具有强腐蚀性，强腐蚀导致石英管安全性下降，使石英管的使用寿命降低至1～2次。同时石英管是一种脆性材料，其抗冲击及抗拉強度均很差，如不慎碰撞、跌落极易破碎。使得该装置的可靠性、安全性下降。目前市场上销售的较大直径石英管售价昂贵，长期进行还原试验导致试验成本大大增加。因此，现有的还原炉内衬管的材质尚需进一步改良。

石墨是一种耐高温、耐氧化、耐腐蚀、使用寿命长的耐火材料，广泛应用在冶金工业、铸造业、电气工业中的碳素电极、电极碳棒、电池，机械工业中用作飞机、轮船、火车等高速运转机械的润滑剂；化学工业中用于制造各种抗腐蚀器皿和设备；在核工业中用作原子反应堆中的中子减速剂和防护材料等；在航天工业中可做火箭发动机尾喷管喉衬，火箭、导弹的隔热、耐热材料以及人造卫星上的无线电连接信号和导电结构材料。此外，石墨还是轻工业中玻璃和造纸的磨光剂和防锈剂，制造铅笔、墨汁、黑漆、油墨和人造金刚石的原料。随着现代科学技术和工业的发展，石墨的应用领域还在不断拓宽，它已成为高科技领域中新型复合材料的重要原料，在国民经济中具有重要的作用，具有广阔的发展空间。

【发明内容】

本实用新型的目的是为了解决现有技术中由于还原炉内衬石英管，容易受到还原物料中强腐蚀物质的腐蚀作用以及抗冲击及抗拉強度差，导致石英管可靠性、安全性下降等问题，提供一种具有良好的耐高温、耐氧化、耐腐蚀、使用寿命长的用于还原反应腔室的内衬管。

本实用新型的目的是用以下方式实现的：

本实用新型包括耐热合金管、耐热石墨管，其特征是：耐热石墨管内衬于耐热合金管中，构成只有一个端口的双层套管结构，在端口上套有一个冷却水套，水套两端设有输入、输出通道，用于导入、导出冷却液，双层套管端口的压盖采用法兰盘。耐热合金管与耐热石墨管间距为0～1.5mm，保证了装置的密封性和导热性，提高装置的安全性。该装置克服了常用设备采用石英管作为衬管的缺点。外壳的耐热合金管可采用铁碳系耐热钢，铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金，(合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等)，可以有效提高衬里装置的安全性、可靠性。用耐热石墨管作衬里结构使得耐热合金管里所含的铁、镍等物质接触不到物料，避免了物料被污染。由于石墨结晶格子的原子层中排列紧密，热振动困难，因而石墨能耐高温并具特殊的热性能。石墨的熔点为3850℃，沸点为4250℃，经高温电弧灼烧重量损失极小，热膨胀系数小(1.2*10^～6I/℃)，热导率为129W/m·K，温度骤变时其体积变化不大。石墨晶体中存在容易流动的电子，因此其导电、导热性能不亚于金属、化学稳定性好，不受酸、碱及有机溶剂的侵蚀，是一种耐高温、耐氧化、耐腐蚀、使用寿命长的耐火材料层，耐热石墨管衬里可以保护耐热合金钢管不受CO等气氛侵蚀，避免了物料被耐热合金管中挥发的铁、镍等物质污染，同时能够提供碳气氛以便物料充分还原。耐热合金管和耐热石墨管的外形尺寸可根据生产所需进行调整。并且在保温结束情况下，端口上还设有冷却水套，采用冷却水套的输入通道，导入冷却液。本实用新型进一步改进在于：是替代石英管的装置，防止物料对石英管的侵蚀，提高内衬管的抗冲击及抗拉推度，而且石墨管端口上所设的冷却水套，可供冷却水流通，起到降温作用，可降低密封垫片表面的温度，避免密封垫片因温度过高而软化或加速老化，确保密封性，可靠性、安全性提高，延长使用寿命。

所述耐热合金管的制做材料是铁碳系耐热钢、铁基高温合金、镍基高温合金或钴基高温合金中的一种。

本实用新型的优点是：

1、石墨管替代石英管，可以防止物料对石英管的侵蚀，可靠性提高，使用寿命延长达二年以上。

2、在高温时石墨管可以作为还原剂直接对物料进行还原。

3、在端口设有冷却水套，保温结束情况下可以进行有效的热消散。