[发明专利]一种加热带长度可组合的新式还原炉及其钨粉还原方法

说明书

本发明公开了一种加热带长度可组合的新式还原炉及其钨粉还原方法，还原炉包括加热带结构；加热带结构包括沿着炉管的长度方向分布排列的多块中空耐火砖，在每块中空耐火砖内分别装有加热丝，相邻的两块中空耐火砖的加热丝之间通过开关串联相连接；在所有相邻的两块中空耐火砖之间还可选择地装有若干个热电偶，并使所组成的加热带长度变化的多带加热带的每带加热带中均有一个热电偶。本发明能够将还原炉的温度梯度和钨粉温度反应时间精细匹配，使得制成的钨粉具有粒度分布均匀、团聚少、结晶度高等特点，并具有结构简单，加热带切换灵活，契合钨粉末还原特点、质量稳定等优点。

技术领域

本发明涉及粉末冶金技术领域，特别是涉及一种加热带长度可组合的新式还原炉，以及由新式还原炉生产高品质钨粉的还原工艺。

背景技术

金属钨粉是钨制品深加工产品的基础原料，目前国内外基本采用粉末冶金的方法生产钨粉。钨粉末制造技术流程，一般是从仲钨酸氨(APT)在转炉内煅烧成氧化钨，氧化钨在管式还原炉中还原成钨粉。钨粉的粒度、形貌等因素极大的影响了钨深加工产品性能，因此管式还原炉还原钨粉是钨制品的关键工序。

为了发展和深度利用我国的钨资源，大力开发钨产业链中初级和终端产品，早在1990前后，国内已经开始引进德国Elino工业炉公司制造的电加热多管还原炉，并广泛用于硬质合金及钨、钼加工行业。通过消化吸收Elino公司多管还原炉的优点，各个企业中也在使用中不断的改进、提升多管还原炉效率和性能，例如十四管还原炉在国内改进为十五管还原炉，提升了粉末还原炉的单位时间产能；还原炉自动化设计与制造，极大的降低了劳动效率。这些技术发明创造，使得管式还原炉成为国内硬质合金及钨、钼加工行业不可替代的制造设备。

中国实用新型专利CN207770843U公开了“一种全自动十五管还原炉”，采用倾斜炉管，舟皿设置滑轮实现自动推舟；采用铰接在炉管内的倾斜挡板和弹簧，实现自动开关炉门和密封性；通过设置换热器，利用气体余热对还原气体预热，节省了能源消耗。但该实用新型专利采用方形炉管，还原气体在炉管内的流动阻力较大，存在一定死角，不利于气氛稳定；且该实用新型专利并未对加热带结构进行规定。

中国实用新型专利CN208840518U公开了“一种十五管还原炉”，采用五带控温，双层进料、出料支架，通过优化设计提高生产效率、降低产品单耗。但对于加热温区的设计仍然是沿用传统的五带十五温区的控制方式，并不能起到提高产品质量的作用。

以上专利文献对管式还原炉局部进行技术改进，没有对炉体的结构、功能做出进一步的发明创造。典型的多管还原炉结构和布局，如十五管还原炉，上排八根炉管，下排七根炉管，加热带有五带和三带两种。五带加热每个加热带1.5米，三带加热每个加热带2.5米，总加热长度7.5米，这些特性沿用了Elino公司多管还原炉设计。

多管还原炉的结构和功能是为了实现制造工艺，现代钨粉末的质量要求越来越高，粉末的粒度粒度分布宽、团聚、细粉、结晶度低等产品缺陷逐渐开始受到行业的重视，为了生产高质量的钨粉末，多管还原炉的结构和功能需要重新定义，以符合新的高质量产品工艺的需要。

在钨粉的还原过程中，环境条件温度场均匀性、温度梯度变化是由还原设备功能决定，温度高低、氢气流量、露点、装舟量、推速等，可由还原工艺参数调节。现有的十五管还原炉都是采用1.5-2.5米的固定的加热带，固定加热温区的设置决定了生产工艺制度和温度梯度匹配精细程度有限，如表1中控制温度梯度700℃-840℃，推速为8min时，不同温度下反应时间只能为24min。这种温度梯度和反应时间匹配精细程度，使得还原钨粉，易出现结团、细粉、结晶度第等缺陷，难以实现高品质钨粉质量要求。

表1 1.5米加热带五带温区工艺制度