带有保护气氛的连续炉炉子结构

在制作粉末冶金零部件中，必不可少就便是烧结炉，通常使用的烧结炉是需要带有烧结保护气氛的炉，这这样的炉子有三个温度带。分为预热带、高温烧结带、冷却带。

第一个预热带，这里的设定温度高于压坯中润滑剂的分解温度，于是在该温度带，润滑剂分解成为气相产物，被烧结气氛带出炉体。

第二个温度带是高温烧结带，完成压坯的烧结，包括升温至烧结温度并保温一段时间。高温带的状态对确保压坯最终性能至关重要，因为正是在高温带内。金属与烧结气氛发生必要的反应，压坯内部发生固结，只有足够的高温，才能加速完成这些反应。

第三个温度带，即冷却带，烧结好的零件通过冷却带逐渐由高温状态降低到室温。无论炉子的加热方式如何，传输零件的方式如何，连续烧结炉都有这三个基本的温度带。许多炉子的预热带与高温烧结带被一个火帘隔开。隔开的预热带一般为半马弗式，含分解的润滑剂的烧结气体由炉体前门排出。压坯在进入高温烧结带之前，一定要将润滑剂烧除干净，否则残留的分解产物（如由硬脂酸锌分解出来的锌）会污染炉体并降低产品质量。如果在预热带不能完全烧除润滑剂，压坯在很纯的气氛或真空中烧结之前，可用另外一台预烧结炉将润滑剂烧除掉。

关于高温带，对燃料加热炉和电阻炉有不同的考虑。燃料加热炉的燃烧气体会污染烧结气氛，所以通常在高温带装有马弗套，在马弗套外面用燃料燃烧器进行加热，从而使压坯在马弗套内与保护气氛接触，而与外面用来加热的燃气隔开。马弗套可用高温合金制成。燃料加热炉最高的烧结温度不高于1000℃.至于电阻炉，加热元件不污染烧结气氛，可在炉内暴露于烧结气氛中，而炉外壳要采用气密结构，炉内可用耐火材料砌成高温带的炉膛，加热元件直接辐射加热压坯。有几种金属或非金属的加热元件，如镍－铬合金（80%Ni-20%Cr)可加热到1150℃;钼加热元件可用于1890℃的高温，但它必须用氢气或分解氨气氛来保护，如果不加以保护，在高温下，于空气中钼会生成挥发性氧化物。

由碳化硅制造的陶瓷加热元件可用于电加热炉中，最高可加热到1330℃.这类加热元件穿过炉衬安装，电阻低的一段位于耐火炉衬中。碳化硅加热元件的优点是更换方便；缺点是长期使用容易老化，电阻增大，需要较大功率的可调变压器采调整，并且材质脆，易断，耐热冲击性较差。

Fe-Cr-A1 合金也是广泛应用的一种合金加热元件，它的加热温度比Ni-Cr合金稍高些，含有微量合金元素或钼的Fe-Cr-Al加热元件，可用于1200℃的高温烧结带。MoSi2也是一种陶瓷材料，可用作加热元件，并可于空气中使用。但需注意，其质地更脆，加热时有一定量的伸长。对于烧结难熔金属和一些碳化物，在要求达到很高的烧结温度时，可用钨取代钼作为加热元件。

电阻加热炉有时也使用马弗套（管），其目的是为了将烧结气氛完全封闭于管内，以保持气体的纯净度。例如，如果炉膛用耐火材料（含大量二氧化硅）砌成，烧结气氛为氢气，由于氢与二氧化硅反应形成的水蒸气会使气氛的露点提高，容易使压坯氧化。当用二氧化硅含量低的氧化铝耐火材料砌成的马弗时，就可避免这一问题。露点低对保持气氛的强还原性相当重要，特别是对于不锈钢的烧结。

对耐火材料的选择也很重要。耐火材料中含有的氧化铁等杂质是相当有害的。例如，如果烧结气氛中含有一氧化碳，在425~650℃温度范围内氧化铁就会作为一种催化剂使一氧化碳分解成碳和二氧化碳，分解出的碳对加热元件和耐火材料都是有害的。因此，不能选用含有这些杂质的耐火材料，即使是在炉温不太高的情况下也应如此。必须精确控制高温烧结带的温度波动，因为高温烧结带是保证压坯强度、尺寸精度最重要的一个阶段。大型的连续炉高温带会长达3m,常用分段控制的方法控温。连续烧结炉的冷却带一般由长0.6m的保温带（即复碳带）和随后的水套冷却带组成。水套的长度仅取决于最终出炉温度。应控制水套中冷却水的温度，要避免冷却带与零件上有冷凝水出现。

最后对于每一家粉末冶金厂来说，烧结部门属于比较辛苦的行业，在这部门相对的工资也会比其他部门略高一点，但是对于粉末冶金厂有个不可预见的问题，就是停电，不少厂区设立在比较偏远的郊区，偶尔面临停电的可能，一旦停电时间过久，那么烧结的零部件则在烧结炉中时间过久导致报废。（下图为连云港东睦烧结车间现场）