[实用新型]可控气氛或真空下氧化和热处理的模拟试验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及模拟试验技术，特别涉及一种可控气氛或真空环境中氧化和热处理的模拟试验装置。

背景技术

热轧是钢铁生产普遍使用的热加工过程，其目的是将钢坯在热态下通过一系列的轧制过程和工艺控制形成具有精确尺寸规格、力学性能和表面质量的钢板成品。同时，在热轧时由于钢板在高温状态下直接暴露于环境空气当中，其表面不可避免形成各类工艺氧化皮，这些氧化皮的大部分在轧制过程中分别通过高压水除鳞箱和相应的机架水去除，但精轧后期形成的“三次氧化皮”则不再去除，随同带钢一道轧制变形，经层流水冷却后，同带钢一起卷取，进入缓慢冷却阶段，最终形成室温下的“四次氧化皮”。

在热轧带钢产品的上述三类性能中，力学性能主要取决于钢的成分、轧制工艺温度、冷却速度和卷取温度等因素对组织的影响。表面质量则主要取决于高温下“三次氧化皮”及室温下“四次氧化皮”的状态。冷却速度、卷取温度及钢卷心部钢板表面与空气接触程度的不同，导致带钢表面“四次氧化皮”的组成和结构差异较大，从而使得热轧带钢产品具有不同的表面性能。

由此可见，通过控制环境条件、加热温度、加热时间和冷却速度，研究钢铁材料的组织、氧化行为和氧化皮结构的变化规律，是确定实际生产工艺和解决生产中遇到问题的重要环节。

现有的高温氧化/热处理加热炉系统具有如下不足：

(1)加热环境无法控制，仅能在类大气的环境中进行试样的氧化和热处理。

(2)对于能够控制氧化和热处理气氛的加热炉，加热装置和工作室固定为一体，无法实现试样快速和程序控制升温与冷却。

上述缺点常使得氧化和热处理开始时间难以确定，工作环境无法控制或者冷却速度不能根据需要调整，难以满足对氧化和组织控制研究的需求。

发明内容

本实用新型的目的旨在设计一种可控气氛或真空环境下氧化和热处理的模拟试验装置，满足钢铁在不同环境条件下，各种保温和升降温氧化和处理的试验要求，提高了对钢铁生产工艺的模拟性。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是，

可控气氛或真空环境下氧化和热处理的模拟试验装置，其包括，反应室和混气系统，包括石英管、通过连接管道与石英管连接、形成工作气氛的气体混合装置，以及连接气体混合装置的若干进气管路；石英管内置有进气导管；连接管道上设有真空计；真空系统，包括，真空室，真空室上设有真空计、电离规、热偶规；真空室输出端口通过管道及控制阀接石英管；涡轮分子泵，通过管道及控制阀连接真空室；机械泵，通过管道连接涡轮分子泵，管道上设有电磁阀、分子泵真空计；机械泵还通过一路输出管道及控制阀连接真空室输出管路；加热及控温系统，包括可移动式高温管电阻炉，设置于石英管处。

进一步，还设有供可移动式高温管电阻炉移动的滑轨，以及用于石英管进出电阻炉时的隔热挡板。

所述的连接涡轮分子泵与真空室的管道上的控制阀为插板阀；

所述的机械泵一输出管道上的控制阀为角阀。

所述的真空室连接石英管的管道上的控制阀为角阀。

本实用新型装置的特点如下：

(1)将加热体和反应室分离，从而可同时实现反应室环境的控制和加热与冷却方式的控制。

(2)通过滑轨将加热体设计为可水平移动式，并且高温管式电阻炉可通过程序设定进行升温和降温控制，因此可方便实现多种加热和冷却方式，包括：将已加热到设定温度的高温电阻炉直接推入真空或特定气氛条件下的快速加热；切断加热电源将试样随炉缓慢冷却；将高温管式电阻炉移开将试样区域直接暴露于室温条件下进行快速冷却；利用程序控温按实验目的设置多种加热、保温及冷却等工艺制度，升降温速率范围可达1-200℃/min，程序设定最多可达81段工艺曲线，因此可准确控制氧化及热处理过程的起止点。

(3)采用机械泵和涡轮分子泵组合，实现高达10^-5Pa的系统真空度，从而避免试样表面在热处理和冷却过程中的明显氧化发生。

(4)石英管上设有多路进排气路和进气阀及出气阀，从而可实现在流动空气或其他可控气氛条件下钢铁的模拟氧化及热处理过程。

本实用新型的有益效果：

本实用新型依据对钢铁生产尤其是热轧过程中对材料组织、氧化行为和氧化皮结构变化规律研究的需求，将加热体和反应室分离设计，结合多路供气和高真空系统，通过滑轨移入、移出加热炉及程序设定控制升降温工艺，满足钢铁在不同环境条件下，各种保温和升降温氧化和处理的试验要求，适应广泛、性能稳定、控制精度高和操作简便。提高了对钢铁生产工艺的模拟性，可供高等学校和各类研发机构相关实验室使用。