箱式氣氛爐核心是在密封箱型爐膛中，通過電熱轉(zhuǎn)換實現(xiàn)精準(zhǔn)控溫，并協(xié)同氣氛調(diào)控創(chuàng)造特定氣體環(huán)境，滿足材料在無氧 / 還原 / 反應(yīng)性氣氛下的熱處理需求，其結(jié)構(gòu)圍繞 “密封、控溫、氣氛控制" 三大核心設(shè)計。以下從結(jié)構(gòu)與原理兩方面展開說明：

一、核心結(jié)構(gòu)組成

結(jié)構(gòu)模塊核心部件關(guān)鍵功能與技術(shù)要點

爐體與爐膛雙層密封殼體（碳鋼 / 不銹鋼外層 + 耐熱合金內(nèi)層）、保溫層（硅酸鋁纖維 / 氧化鋁纖維）、耐火內(nèi)襯（莫來石聚輕磚 / 陶瓷纖維）提供密閉腔體，雙層殼體配合隔熱材料降低表面溫度，耐火內(nèi)襯保證高溫結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，減少熱損失

加熱系統(tǒng)加熱元件（電阻絲 < 1000℃、硅碳棒 1200-1600℃、硅鉬棒 1600-1700℃、石墨加熱器，需惰性氣氛保護(hù)）、熱電偶（K/B/S 型）、隔熱結(jié)構(gòu)通過焦耳熱發(fā)熱，多面布置（側(cè)壁 / 爐底 / 爐頂）保證溫場均勻，熱電偶實時反饋溫度信號

氣氛控制系統(tǒng)進(jìn)氣口、出氣口、氣體質(zhì)量流量計（MFC）、精密調(diào)節(jié)閥、真空泵（機(jī)械泵 / 分子泵）、壓力表、氣體切換閥通入 / 切換惰性（N?、Ar）、還原（H?）等氣體，預(yù)抽真空置換空氣，控制氣氛流量（0-6L/min）與微正壓（防止空氣滲入）

爐門與密封水冷套、高溫硅橡膠密封圈 / 金屬密封、螺旋壓緊機(jī)構(gòu)、觀察窗保證爐膛密封，水冷套降低密封處溫度以延長密封件壽命，觀察窗便于實時監(jiān)控樣品狀態(tài)

溫控與安全系統(tǒng)PLC / 單片機(jī)控制器、PID 調(diào)節(jié)器、程序控溫模塊（30-40 段）、過熱 / 斷偶 / 開門斷電保護(hù)、報警裝置精準(zhǔn)控溫（穩(wěn)定度 ±1-5℃），按工藝曲線自動升降溫，多重保護(hù)保障設(shè)備與操作安全

輔助系統(tǒng)水冷系統(tǒng)（爐門 / 加熱元件冷卻）、氣體預(yù)熱裝置、排氣處理單元冷卻關(guān)鍵部件，預(yù)熱進(jìn)氣保證氣氛均勻，處理反應(yīng)尾氣（如 H?O、CO?）

二、工作原理

密封與氣氛置換：爐門關(guān)閉后，通過預(yù)抽真空（可達(dá) < 10?3 Pa）或通入惰性氣體排出爐膛內(nèi)空氣，防止樣品高溫氧化；氣氛控制系統(tǒng)通過流量計與調(diào)節(jié)閥，按工藝持續(xù)通入目標(biāo)氣體并維持微正壓，確保氣氛穩(wěn)定。

電熱轉(zhuǎn)換與溫度控制：加熱元件通電產(chǎn)生焦耳熱，經(jīng)熱輻射與熱對流傳遞使?fàn)t膛升溫；熱電偶實時采集溫度信號反饋至控制器，通過 PID 調(diào)節(jié)加熱功率，按預(yù)設(shè)程序（如升溫速率 1-20℃/min）精準(zhǔn)控溫，保證溫場均勻性（有效工作區(qū)內(nèi) ±5℃）。

氣氛 - 溫度協(xié)同作用：高溫下，爐內(nèi)特定氣氛（如 H?還原氧化物、N?保護(hù)金屬）與樣品發(fā)生預(yù)期反應(yīng)或隔絕不良?xì)怏w，實現(xiàn)燒結(jié)、退火、焙燒等工藝；過程中氣氛流量與壓力動態(tài)平衡，排氣口持續(xù)排出廢氣，維持氣氛純度。

冷卻與泄壓：工藝結(jié)束后，停止加熱，可通過水冷系統(tǒng)輔助降溫；降溫至安全溫度后，關(guān)閉進(jìn)氣并緩慢泄壓，打開爐門取出樣品。