一、同一台炉子,五类课题判的不是一回事

气氛炉在五类场合都在用:高校与院所、工矿企业、半导体与电子、粉末冶金、陶瓷与玻璃。五类场合用的炉子可能是一个型号,判的却不是一回事。高校判的是这一炉能不能复现,下一炉还烧不烧得出来;工矿判的是批量合不合格、单件成本多少;电子判的是气氛纯不纯、金属污染有没有;粉末冶金判的是收缩率与密度;陶瓷判的是颜色与釉面。五类场合的共同点是都要控气氛,差别在判据;判据不同,炉子的配置就不同,同一个型号能配出五种方案。所以接单之前先问一句:这台炉子主要给谁用。答案不同,方案差得远,同一个型号能差出一半的价钱。工矿做批量烧结用的那一种,常被叫作气氛保护烧结炉,保护两个字说的是气起的作用,烧结说的是工艺。

判据不同,配置就不同。高校要小炉膛、多段程序、快速换气,一天换三种气是常事;工矿要大炉膛、装料架、强制降温,一天十几炉才够本;电子要高纯管路、低漏率、洁净炉膛,管路里一个接头就能带进污染;粉末冶金要分段曲线与承烧板;陶瓷要温度均匀,颜色才一致。高校一天换三种气,工矿一天烧十几炉,电子一批片子报废就是几万;三种用法放在一台炉子上,总要有一头将就,所以先认自己的主用法。

所以看方案不能只看炉子型号,要看它配了什么。恒美智造给五类场合出的方案,主机可能一样,炉管、法兰、流量计、尾气、程序差得远:给高校配双路进气加切换阀,给工矿配大炉膛加装料架,给电子配高纯管路加低漏率法兰,给粉末冶金配多段程序与承烧板。方案的价值在配套,不在主机。方案的价值在配套,不在主机;主机是标品,配套是按用户配的,配得好坏,用一年就分得出来。恒美智造把配套单列成一页。

表1 五类课题,五种烧法

课题烧什么配什么
高校与院所小样、多批次、换气频小炉膛,程序多段
工矿企业批量烧结、还原大炉膛,装料架
半导体与电子洁净退火、气氛纯高纯管路,低漏率
粉末冶金压坯烧结、收缩控制分段曲线,承烧板
陶瓷与玻璃釉烧、封接均匀性好的箱式炉

注:五类课题的共同点是曲线不同,同一台炉子换课题,先换曲线再换装炉方式。

二、高校与院所:小样多、换气频

高校的炉子有个特点:一炉只烧几片,一天换三种气氛,用的人还常常换。这种用法对炉子的要求不在炉膛大小,在换气快、程序多、操作简单。炉膛小,升温快,半小时到温;程序多,一个课题一条曲线,不必每次重设;操作简单,学生上来就能用,不用培训三天。高校多用小炉膛,HM-1-12 这种一百见方、一千瓦的就够,升温快、占地小;一炉只烧几片,程序多,一个课题一条曲线。还有一条是安全,学生多,误操作多,炉门要有过热保护,气体要有低压报警;两样都不贵,缺一样都可能出事。

换气频这一条考验管路。一天换三种气,如果每次都要拆接头,一个星期就把接头拆坏;正确做法是双路进气加切换阀,氩、氮各一路,阀门一扳就换,管路不用动。恒美智造的管式气氛炉标配双路进气口,第三路可以加,加了之后装好,以后只扳阀门。恒美智造的管式气氛炉 HM-4-12C 标配双路进气口,第三路可以加,加了之后装好,以后只扳阀门,不用再拆接头。

还有一条是程序的锁。学生轮换,参数容易被改乱,改乱了下一炉就烧不好,还找不到是谁改的。做法是给程序加锁,常用的几条锁住,只留一条给实验用;锁不是防人,是防误改,误改重烧一炉,就是一天。恒美智造在仪表上把锁做成菜单里的一项,教就会用。锁不是防人,是防误改,误改重烧一炉,就是一天。恒美智造在仪表上把锁做成菜单里的一项,教就会用。

表2 高校与院所:小样多的难处

难处表现怎么解
换气频繁一天换三种气双路进气加切换阀
批次小一炉只烧几片小炉膛,升温快
学生轮换参数被改乱程序锁与编号

注:学生轮换这一条难在管,程序锁不是防人,是防误改,改错了重烧一炉就是一天。

三、工矿企业:批量烧结与还原

工矿的炉子按批量算账。一炉装几十公斤,一天烧十几炉,炉膛要大,装料架要结实,升温要快,降温合适能强制。这种用法对炉子的要求是耐用与节拍,参数漂不漂亮不重要,能不能连班跑才重要。炉膛大,功率就大,四百见方的一千七百度要十六千瓦,车间电容要够。炉膛大,功率就大,四百见方的一千七百度要十六千瓦,比如 HM-9-17 这一档,车间电容要够;不够就只能降功率用。连班跑的炉子还要看易损件的更换周期,一天十几炉,发热体一年换两次是常事;备件按年备,不能按次买。

还原气氛是工矿常见的活,也是要留神的一种。氢气、一氧化碳都能还原,也都能爆炸;炉子要防爆,管路要吹扫,尾气要点燃,屋里要装报警。这一套不是选配,是必须,装少了就是事故。恒美智造在还原气氛的方案里把吹扫流程写成一张纸,开炉前按纸上走一遍,走完才通气。氢气比空气轻,漏在屋顶,屋顶要装排风;一氧化碳比空气重,积在地面,地面要装探头,两处的装法不一样。吹扫的气量要够,炉膛体积的三倍以上,吹完测出口氧,降下来才换氢;不测就换,等于赌。

批量还会带来一个问题:装炉方式。件堆在一起,气流进不去,外面的件好了,里面的件还没反应;所以要装料架,件与件之间留缝,气流能穿过去。装料架要耐高温、不变形,一千七百度要用刚玉或者石墨的,用普通钢的,一炉就塌。装料架要耐高温、不变形,一千七百度要用刚玉或者石墨的,用普通钢的,一炉就塌,塌了还要清炉膛。

表3 工矿:批量与还原

项要求配什么
装炉量一炉几十公斤大炉膛加承烧架
还原气氛氢气或一氧化碳防爆、吹扫、尾气点燃
节拍一天十几炉升温快,降温可强制

注:还原气氛的炉子,防爆不是选配,是必须,氢气一聚集,点火就是事故。

四、半导体与电子:洁净与气氛纯度

电子这一行对洁净的要求高。炉膛里有一点金属污染,片子就报废;管路里有一个普通接头,就能带进几个百万分之一的杂质。所以这一类的炉子,炉膛要用高纯材料,管路要用不锈钢抛光管,阀门要用隔膜阀或者波纹管阀,密封件要用全氟的,一样都不能将就。所以这一类的炉子,炉膛要用高纯材料,管路要用不锈钢抛光管,阀门要用隔膜阀,密封件要用全氟的,一样都不能将就。炉膛还要定期做洁净处理,用高纯气吹、用无尘布擦;擦的时候不能带进纤维,带进去就是一个污染源。

纯度上去,钱花在看不见的地方。同样是一千二百度的管式炉,普通配置一万多,电子级的配置要贵上几成,贵在管路、阀门、法兰与检漏;检漏还要做到氦检,漏率写进协议。用户常问值不值,答案在良率上:一炉片子报废的损失,够买好几台普通炉子。用户常问值不值,答案在良率上:一炉片子报废的损失,够买好几台普通炉子。所以纯度这一项,不能按报价单比。恒美智造在这类方案里把管路单独列出来,用户按纯度要求选:两个九的用普通不锈钢管,三个九的用抛光管加隔膜阀,四个九的还要加过滤器与吹扫。选完再谈炉子,顺序反了,选完炉子再改管路,接口又要重做。选完再谈炉子,顺序反了,选完炉子再改管路,接口又要重做;重做,工期又压半个月。

表4 电子与粉末冶金:纯度与曲线

项电子粉末冶金
气氛纯度四个九以上两个九到三个九
曲线升温慢、保温长分段升,按收缩定
装炉片架、吊篮承烧板、撒粉

注:纯度上去,管路、阀门、密封件全要换一档,钱花在看不见的地方。

五、粉末冶金与陶瓷:曲线与收缩

粉末冶金的活,成败在曲线。压坯里有润滑剂,升温太快,润滑剂来不及排出,坯体就鼓泡;升温太慢,晶粒长得粗,密度上不去。所以曲线要分段:低温段慢升排胶,中温段快升,高温段保温,末了按速率降温。分段做得好,收缩率就稳,做不好,一炉一个尺寸。分段做得好,收缩率就稳,做不好,一炉一个尺寸;尺寸不稳,后面的加工全乱,良率跟着掉。排胶这一段还要通气,气小了排不干净,气大了把粉吹走;流量与升温速率要一起调,单调一样总有一头不对。

陶瓷的活,成败在均匀。釉烧与封接对温度均匀性要求高,同一炉里上下差十度,颜色就看得出差别;所以陶瓷多用箱式炉,箱式炉膛大、温度场相对平,配上多点控温,温差压到正负五度以内。管式炉膛小,装得少,做小件可以,做批量不合适。管式炉膛小,装得少,做小件可以,做批量不合适;批量要均匀,还是要箱式加多点控温。恒美智造按件型给方案。釉烧还要看炉膛的洁净,炉膛里有前几炉的挥发物,釉面就起麻点;所以要定期空烧,把炉膛烧干净。

两类活的共同点是记录。每一炉的曲线、装炉位置、结果都要记,记满几十炉,才看得出规律:哪个位置容易出问题、哪一段曲线要改。恒美智造在软件里把曲线与炉次绑在一起存,用户按炉号调出来,一眼看出这一炉与上一炉差在哪里。记满几十炉,才看得出规律:哪个位置容易出问题、哪一段曲线要改;规律出来了,工艺才算定下来。记录还要写装炉位置,哪一层、哪一格,出了问题是位置的事还是曲线的事,一看就分得开。

六、落地时绕不开的三件小事

头一件是电。炉子功率大,启动电流也大,车间线路要单独走,不能跟机床共用一路;三相的炉子还要看相序,相序反了,风机反转,炉膛散热出问题。装之前量电压,装之后量电流,两次数对得上,才算接好。装之前量电压,装之后量电流,两次数对得上,才算接好;对不上就要查线,查线比换件省事。炉子的电缆要按载流量选,选小了发热,接头处先烧;烧了接头,接触电阻变大,功率就更上不去。

第二件是气。气瓶要固定,减压阀要装两道,管路要走明管,接头要能看见;氢气瓶不能跟氧气瓶放在一处,屋里要有报警与排风。这些是安全的事,不是麻烦的事,做就长期有效,不做的代价太大。这些是安全的事,不是麻烦的事,做就长期有效;不做的代价太大,出了事不是钱的问题。管路每年做气密试验,用氮气打压,看半小时掉不掉;掉压就找漏点,找到就换件。

第三件是人。炉子给的是温度与气氛,成不成看人怎么用:会不会烘炉、会不会定曲线、会不会看废气颜色。所以要定人、要练人,练到能凭声音听出风机正常不正常,凭颜色看出气纯不纯。恒美智造在培训时按这三条练,练完签字,签字的人才能独立开炉。所以要定人、要练人,练到能凭声音听出风机正常不正常,凭颜色看出气纯不纯。恒美智造在培训时按这三条练,练完签字。人还要会看曲线,曲线在保温段抖,说明气流量在变;看得懂曲线,才知道从哪儿下手。