與廠家聯(lián)合設(shè)計的大型高真空除氣爐是為我所目前正在進(jìn)行的國家“九五”重大科學(xué)工程——蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)(HIRFL-CSR)而建造的。儲存環(huán)所需要的工作真空度為6×10-9Pa,因此要求所有的真空零部件除真空清洗、現(xiàn)場烘烤外,必須進(jìn)行高溫除氣。根據(jù)需要,真空爐有效加熱空間為直徑0.8 m,長3.3 m,基本滿足HIRFL-CSR各尺寸真空爐室的除氣要求。對于不銹鋼材料,合適的除氣溫度為950℃,保溫時間為每毫米壁厚1 h。

    這臺除氣爐由3臺20 000 L/s的油擴(kuò)散泵作為主排氣泵,3臺大型液氮冷阱分別安裝在泵口以防止油分子污染爐膛,同時可提高爐內(nèi)真空度。擴(kuò)散泵和液氮冷阱聯(lián)合排氣的結(jié)果,系統(tǒng)極限真空度達(dá)3×10-5Pa,950℃保溫時的真空度優(yōu)于2×10-3Pa。運(yùn)行時1個5 m3的液氮儲罐向冷阱提供液氮。根據(jù)技術(shù)要求,保溫結(jié)束后溫度從850℃降到600℃必須在15 min內(nèi)完成,以防止奧氏體不銹鋼材料內(nèi)部的碳晶粒析出。因此專門設(shè)計1套增壓系統(tǒng)將由液氮氣化的高純氮氣引入1個3 m3的氮氣儲罐,在真空爐需要從850℃降溫到600℃時,將高純氮氣充入爐內(nèi)以達(dá)到迅速降溫的目的。這臺設(shè)備建成后,已開爐50余次,為HIRFL-CSR工程真空系統(tǒng)除氣300余件工件。