硬質(zhì)合金真空/壓力燒結(jié)爐差壓脫蠟的研究

楊迅

（自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司，四川自貢 643011）

硬質(zhì)合金真空/壓力燒結(jié)爐差壓脫蠟的研究

楊迅

（自貢硬質(zhì)合金有限責(zé)任公司，四川自貢 643011）

概述了脫蠟在硬質(zhì)合金真空/壓力燒結(jié)過程中的重要作用以及差壓脫蠟的特點和優(yōu)勢。介紹了負(fù)壓下差壓脫蠟技術(shù)的研制情況，為設(shè)計真空/壓力燒結(jié)爐提供參考。

硬質(zhì)合金；真空/壓力燒結(jié)；差壓脫蠟；設(shè)備設(shè)計

我國硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家，從70年代開始，逐步使用真空燒結(jié)技術(shù)替代傳統(tǒng)的氫氣保護(hù)燒結(jié)技術(shù)。近年來，燒結(jié)設(shè)備又以先進(jìn)的真空/壓力燒結(jié)爐為主。由于燒結(jié)技術(shù)的進(jìn)步，使硬質(zhì)合金產(chǎn)品的品質(zhì)得到了明顯提高。在燒結(jié)過程中影響產(chǎn)品品質(zhì)的因素很多，其中脫除石蠟是很重要的一環(huán)。在硬質(zhì)合金壓制成形過程中，加入適量的石蠟是很必要的，這些石蠟只對成形過程起作用，而對最終產(chǎn)品的內(nèi)部品質(zhì)沒有任何影響。如果脫除方法不當(dāng)，石蠟未脫除干凈，殘留的石蠟在后續(xù)燒結(jié)過程以碳或其化合物的形式存在于制品當(dāng)中，將影響制品的總碳控制，而總碳控制的效果對合金制品的品質(zhì)有重要作用。因此，在真空/壓力燒結(jié)技術(shù)中采用先進(jìn)的脫除成形劑的技術(shù)，對提高生產(chǎn)效率，保證穩(wěn)定的產(chǎn)品品質(zhì)，具有很重要的意義。

自貢硬質(zhì)合金公司廣泛借鑒和吸收國外先進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)，同時結(jié)合國內(nèi)和公司多年研發(fā)硬質(zhì)合金燒結(jié)設(shè)備的脫蠟技術(shù)，提出了更為先進(jìn)的負(fù)壓下差壓脫蠟。

1 真空脫蠟、氫氣微正壓脫蠟技術(shù)比較

1.1 真空脫蠟

真空脫蠟就是在真空爐內(nèi)，不通任何氣體，在加熱脫蠟期間，由真空系統(tǒng)把揮發(fā)出來的石蠟蒸汽抽出爐外，以達(dá)到脫蠟的目的。其示意圖如圖1所示。

圖1 真空脫蠟技術(shù)示意圖

1.1.1 真空脫蠟特點

（1）脫蠟時，真空度在100 Pa以下，熱量的傳遞方式將以輻射為主。

（2）脫蠟時，爐體夾套內(nèi)一直通60℃～70℃的熱水，以利于爐壁上石蠟的收集。

（3）在脫蠟過程中，石蠟蒸汽將充滿整個爐腔內(nèi)部。

（4）脫蠟率能達(dá)到80%。

1.1.2 真空脫蠟缺點

（1）輻射傳熱，導(dǎo)致產(chǎn)品邊緣與中心有較大的溫差，要達(dá)到均勻良好的脫蠟效果，需要較長的時間。

（2）石蠟在絕熱層和爐壁上的凝聚，這些凝聚物在燒結(jié)過程中對爐內(nèi)氣氛的污染相當(dāng)嚴(yán)重。

（3）由于石蠟蒸汽靠真空系統(tǒng)帶走，容易造成石蠟對真空系統(tǒng)的污染，增加維修工作量。

1.2 氫氣微正壓脫蠟

氫氣微正壓脫蠟就是在微正壓狀態(tài)下（高出大氣壓3 000 Pa），在整個脫蠟過程中，通入定向流動的氫氣，氫氣、石蠟的混合氣體通過燃燒排放到空氣中。其示意圖如圖2所示。

圖2 氫氣微正壓脫蠟技術(shù)示意圖

1.2.1 氫氣微正壓脫蠟特點

（1）在脫蠟時，爐內(nèi)充入定向氫氣，熱量的傳遞方式將以對流為主。

（2）在脫蠟時，控制爐內(nèi)壓力用PT1表示。

（3）爐內(nèi)有石墨箱，脫蠟后，爐內(nèi)殘有少量石蠟。

（4）脫蠟率能達(dá)到90%。

1.2.2 氫氣微正壓脫蠟缺點

（1）因為氫氣具有脫碳性，對H2流量的選取需要根據(jù)大量生產(chǎn)經(jīng)驗所得。

（2）氫氣傳熱較快，容易使?fàn)t內(nèi)溫度在上、中、下層存在一定的波動。

（3）由于氫氣是易燃易爆氣體，容易發(fā)生安全事故，設(shè)備需要作大量的安全保護(hù)措施。

（4）氫氣脫蠟，爐內(nèi)產(chǎn)生的氣氛成分復(fù)雜，難以控制，導(dǎo)致產(chǎn)品品質(zhì)的不穩(wěn)定。

2 先進(jìn)的差壓脫蠟技術(shù)

差壓脫蠟法是在負(fù)壓狀態(tài)下，向爐體內(nèi)通入定向流動的氬氣，將石蠟蒸汽從伸入石墨箱的排氣管中排出爐外，其示意圖如圖3所示。

圖3 差壓脫蠟技術(shù)示意圖

從圖3中可以看出，為進(jìn)一步防止微量石蠟蒸汽向發(fā)熱體、絕熱層和爐壁擴(kuò)散，在產(chǎn)品周圍增加了隔離層(即密閉的石墨箱)，因此，壓差脫蠟就是在脫蠟過程使石墨箱內(nèi)外形成固定壓差的一種新型脫蠟方式，即要保證ΔP=PT1－PT2為恒定值（ΔP＞500 Pa）。為了真正獲得理想脫蠟的效果，必須充分考慮以下幾點：

（1）必須保證爐內(nèi)密閉石墨箱內(nèi)外壓差在500Pa以上，否則，石墨箱內(nèi)的石蠟蒸汽會進(jìn)入爐體內(nèi)，爐壁會殘留石蠟。為防止壓差過低，必須作好絕熱層以及石墨箱的密封性。

（2）差壓脫蠟時盡可能避免石蠟蒸汽的擴(kuò)散，使用透氣性更差的硬質(zhì)碳?xì)趾褪鍋碚{(diào)整透氣性。

（3）要求具有可控氬氣的流量自動裝置，保證在不同的脫蠟階段能自動完成流量的調(diào)整。

（4）為保證在脫蠟過程中有恒定的壓差，必須通過真空泵前的調(diào)節(jié)閥PV來控制。

（5）選用適當(dāng)?shù)拿撓灉囟惹€，把最終脫蠟溫度控制在300～450℃范圍內(nèi)，有利于縮短脫蠟時間和提高脫蠟品質(zhì)。

3 差壓脫蠟技術(shù)的優(yōu)點

（1）由于在整個脫蠟過程中，石墨箱內(nèi)外形成固定壓差，不斷地從絕熱層外向爐內(nèi)充入氣體，真空系統(tǒng)又不斷地從石墨箱內(nèi)向爐外抽氣，因而，造成了從絕熱層外向絕熱層內(nèi)，從石墨箱外向石墨箱內(nèi)的定向氣流，此氣流將把產(chǎn)品內(nèi)蒸發(fā)出的石蠟從排氣管中帶出爐外，大大降低了石蠟對爐體的污染。

（2）有了定向流動的氣體，爐內(nèi)以對流傳熱為主，促進(jìn)爐膛的溫度均勻化，減少產(chǎn)品的溫差，改善均勻脫蠟過程。

（3）由于爐內(nèi)充入氬氣，氬氣的使用既安全又穩(wěn)定。

（4）本系統(tǒng)配備了完整的蠟捕集器，蠟捕集器及其管道的冷卻/加熱裝置，一般加熱溫度在70℃，特別是運用了冷、熱水轉(zhuǎn)換控制技術(shù)，使氬氣和石蠟蒸汽得到徹底的分離，避免了石蠟對真空系統(tǒng)的污染。

（5）該技術(shù)的運用，使脫蠟率達(dá)到98%以上。

4 結(jié)束語

差壓脫蠟技術(shù)是真空/壓力燒結(jié)爐脫蠟較為理想的方法。它既可避免產(chǎn)品和爐體受到污染，又可提高脫蠟速度和脫蠟品質(zhì)，保證了產(chǎn)品的最終品質(zhì)，同時克服了氫氣脫蠟帶來的危險性。我公司真空/壓力燒結(jié)爐采用了差壓脫蠟技術(shù)以后，對提高硬質(zhì)合金產(chǎn)品品質(zhì)，提高生產(chǎn)效率，降低能耗，均收到了良好的使用效果。

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Under Pressure Dew Axing Researching ofOverpressure and Vacuum Furnace in Cemented Carbide Industry

YANGXun
(Zigong Cemented Carbide Company Ltd,Zigong Sichuan 643011，China)

Introduce importance of dew axing on overpressure and vacuum sintering process.By comparingmany ways of dew axing,we come up with that advanced under pressure dew axing technical.This kind of technical provide reference for designing ofoverpressure and vacuum furnace.

cemented carbide；overpressure and vacuum sintering；under pressure dew axing；facility design

TFR37

B

1672-545X（2013）03-0249-03

2012-12-02

楊 迅（1974—），男，四川渠縣人，工程師，大學(xué)本科，研究方向：硬質(zhì)合金專業(yè)設(shè)備研發(fā)等。