CN101839637A - 连续烧结炉和制造系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连续烧结炉和制造系统，该连续烧结炉能够使冷却温度分布最佳化。冷却部(30)具有用多个隔壁(31)在搬送方向上分隔形成的、能够根据成型体(51)的搬送速度对冷却温度分布单独进行控制的多个区域(32)，因此能够使冷却温度分布最佳化，从而能够消除过陡的冷却温度坡度、过分平坦的冷却温度坡度，在更短的时间内实现更均匀的冷却。

Description

连续烧结炉和制造系统

技术领域

本发明涉及用于制造例如铁氧体磁铁这样的陶瓷等的连续烧结炉和使用该连续烧结炉的制造系统。

背景技术

例如，铁氧体磁铁是通过对在磁场中使用模具将由铁氧体粒子构成的材料粉末压缩成型而得到的成型体进行烧结来制造的。该成型体的烧结使用将搭载有多个成型体的承烧板在炉内以规定速度连续地搬送并烧结的连续烧结炉。例如，在专利文献1中公开了涉及这种连续烧结炉的技术。该技术构成为从烧结炉的入口侧逐渐地升温(加热部)、在超过中央部(烧结所需的最高温度部)时逐渐地降温(冷却部)。

专利文献1：日本特开2006-306703号公报

发明内容

但是，在使用专利文献1等公开的连续烧结炉对如铁氧体磁铁这样的陶瓷等的成型体进行烧结的情况下，如果不进行缓慢的冷却，则烧结后的制品容易发生破裂、变形，在其后的研磨加工工序中，也容易发生由变形引起的缺损、研磨不良、和由制品的强度不足造成的破裂等，因此需要花费较长的烧结时间，妨害生产效率的提高。

图6是表示连续烧结炉的结构例的概略纵截面图，图7是放大表示该连续烧结炉的一部分A的放大图。连续烧结炉100构成为，在由绝热材料形成的炉内，从搬入侧向搬出侧依次配设有加热部110、烧结所需的最高温度部120和冷却部130，沿着以通过这些加热部110、最高温度部120和冷却部130的中央部的方式设定的搬送路径140，将搭载于各个承烧板150的多个铁氧体磁体用的成型体151连续地搬送并烧结。搬送路径140以例如能够依次交接搬送多个承烧板150的等间隔进行配设，例如构成为包括通过共用的发动机被旋转驱动的多个搬送辊141的辊道炉床(roller hearth)式。

位于搬入侧的加热部110具有通过由绝热材料形成的多个隔壁111在搬送方向上分隔形成的小屋状的多个加热区域112。在各加热区域112内的上下设置有能够单独进行温度控制的加热器113。由此，根据所希望的加热温度分布对加热部110的各加热器113进行控制，使得从位于搬入侧的加热区域112向位于内部侧的加热区域112逐渐地升温，最里部侧的加热区域112被设定为达到成型体151的烧结所需的最高温度的最高温度部120。最高温度部120的温度，在铁氧体磁铁用的成型体151的情况下被设定为达到例如1250℃～1350℃左右。

另一方面，位于搬出侧的冷却部130通过由绝热材料形成的隔壁131被两分为缓冲区域132和冷却区域133。在冷却区域133内设置有喷出冷却空气的多个冷却喷嘴134。为了避免由过冷却造成的最高温度部120的温度下降，缓冲区域132构成最高温度部120和冷却区域133之间的缓冲室，因此没有设置冷却喷嘴。

对这种现有的连续烧结炉100的冷却部130的冷却性能进行研究而得到如图8所示的结果。首先，两分为缓冲区域132和冷却区域133的隔壁131前后的温度变化形成陡坡达到-55℃/min。其结果是，对成型体151提供由急剧的冷却引起的热冲击(heat shock)，关于烧结后的成型体151发生破裂、变形等，在其后的研磨加工工序中，发生由制品的强度不足造成的破裂、由变形引起的搬送中的缺损、研磨不良等。此外，冷却区域133内的冷却温度坡度大约以-10℃/min为限度，由于过分平坦而导致成型体151的冷却处理(从而，烧结处理整体)需要较长的时间。其结果是，为了冷却到所希望的温度而需要延长冷却部130的长度，导致连续烧结炉100的炉长非常长，成为比成型机、加工机更大型的设备。这是由不能够使冷却温度分布最佳化造成的。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够使冷却温度分布最佳化的连续烧结炉和制造系统。

为了解决上述问题并实现发明目的，本发明的连续烧结炉，按照通过从搬入侧向搬出侧依次配设的加热部、烧结所需的最高温度部、和冷却部的搬送路径，将多个被烧结物连续地搬送并烧结，上述连续烧结炉的特征在于：上述冷却部，具有用多个隔壁在搬送方向上分隔形成的、能够根据被烧结物的搬送速度对冷却温度分布单独进行控制的多个区域。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，上述冷却部，在每个上述区域中具有喷出冷却空气的冷却喷嘴。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，上述冷却喷嘴的冷却空气的喷出方向，设定为朝向位于上述各区域的搬入侧的上述隔壁与上述搬送路径之间的间隙的方向。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，形成上述区域的上述隔壁，夹着上述搬送路径设置在上下两方，上述冷却喷嘴，在每个上述区域中，夹着上述搬送路径设置在上下两方。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，在上述搬送路径与位于该搬送路径的下侧的上述隔壁之间具有间隙。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，上述各冷却喷嘴的冷却空气的喷出量可自由调节，对其进行调节，使得越是搬入侧的区域内的上述冷却喷嘴冷却空气的喷出量越少，越是搬出侧的区域内的上述冷却喷嘴冷却空气的喷出量越多。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，上述多个区域中的位于搬入侧的2个以上的一部分上述区域，作为缓冲区域设置。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，上述冷却部，在搬送方向上的每单位长度的截面积相对于上述加热部和上述最高温度部较大地形成。

此外，本发明的连续烧结炉，其特征在于：在上述的发明中，具备余热回收部，该余热回收部吸引上述冷却部的靠搬入侧的区域内的余热，将其供给到上述加热部内的靠搬入侧的位置。

此外，本发明的制造系统，其特征在于，包括：成型机；上述发明任一个所记载的连续烧结炉，其将由该成型机成型的成型体作为被烧结物进行烧结；加工机，其对由该连续烧结炉烧结而成的上述成型体实施所希望的加工；承烧板搬送机构，其在这些成型机、连续烧结炉、和加工机之间依次连续地搬送搭载有上述成型体的承烧板。

根据本发明，冷却部具有用多个隔壁在搬送方向上分隔形成的、能够根据被烧结物的搬送速度对冷却温度分布单独进行控制的多个区域，因此能够实现冷却温度分布最佳化，从而能够消除过陡的冷却温度坡度、过分平坦的冷却温度坡度，在更短的时间内进行更均匀的冷却。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式涉及的连续烧结炉的结构例的概略纵截面图。

图2是放大表示图1中的B部分的放大图。

图3是表示本实施方式涉及的连续烧结炉的冷却特性的特性图。

图4是表示与图6等所示的连续烧结炉相比由冷却坡度的不同导致的不良率的比较例的说明图。

图5是表示本发明的实施方式的制造系统的结构例的概略平面图。

图6是表示连续烧结炉的结构例的概略纵截面图。

图7是放大表示图6的A部分的放大图。

图8是表示图6的连续烧结炉的冷却特性的特性图。

符号说明

1    连续烧结炉

2    成型机

3    加工机

4    承烧板搬送机构

10   加热部

20   最高温度部

30   冷却部

31   隔壁

32   区域

32a、32b  缓冲区域

33   间隙

34   冷却喷嘴

40   搬送路径

50   承烧板

51   成型体

60   余热回收部

具体实施方式

以下基于图1～图5对本发明涉及的连续烧结炉和制造系统进行实施的方式进行说明。图1是表示本发明的实施方式涉及的连续烧结炉的结构例的概略纵截面图，图2是放大表示其一部分B的放大图，图3是表示本实施方式涉及的连续烧结炉的冷却特性的特性图。

本实施方式的连续烧结炉1构成为，在由绝热材料细长地形成的炉内，从搬入侧向搬出侧依次配设有加热部10、用于获得制品特性所需的最高温度部20、和冷却部30，沿着以通过该加热部10、最高温度部20、和冷却部30的中央部的方式设定的搬送路径40，将搭载于各个板状的承接板50的多个铁氧体磁体用的成型体51作为被烧结物连续地搬送并烧结。另外，在本实施方式中，以被烧结物为铁氧体磁铁用的成型体51的例子进行说明，但是作为被烧结物，不限于这种成型体51，同样能够适用于除此之外的陶瓷、其他的物质。

搬送路径40以例如能够依次交接搬送多个承接板50的等间隔进行配设，例如构成为包括使用通过共用的发动机旋转驱动的SiC、莫来石(mullite)、金属等的多个搬送辊41的辊道炉床式。由此，成型体51以规定的搬送速度搬送到连续烧结炉1内。该搬送速度能够根据成型体51的种类而改变。此外，搬送路径40不限于辊道炉床式，例如也可以构成为液压压射式的推进炉。多个成型体51以相同的搬送条件分别搬送至加热部10、最高温度部20、冷却部30内，无论搬送路径的形式如何。

位于搬入侧的加热部10具有通过由绝热材料形成的多个隔壁11在搬送方向上分隔形成的小屋状的多个加热区域12。在各加热区域12内的上下设置有能够单独进行温度控制的加热器13。由此，根据所希望的加热温度分布对加热部10的各加热器13进行控制，使得从位于搬入侧的加热区域12向位于内部侧的加热区域12逐渐地升温，最里部侧的加热区域12被设定为成为成型体51的烧结所需的最高温度的最高温度部20。最高温度部20的温度，在铁氧体磁铁用的成型体51的情况下被设定为达到例如1250℃～1350℃左右。此外，加热部10具备用于将在该加热部10产生的脱脂气体排出的气体排出部14。

连续烧结炉1具备以控制炉内气氛的流动和节省能源为目的的余热回收部60。该余热回收部60在外部连结冷却部30的靠搬入侧的区域32和加热部10的靠搬入侧的加热区域12，吸引冷却部30的区域32的余热向加热部10的加热区域12内供给。由此，在冷却部30内吸引靠近最高温度部20温度较高的靠搬入侧的区域32的剩余的热，在加热部10内向温度较低的靠搬入侧的加热区域12内供给，由此能够作为热源(预热)使用，因此能够节省能源。进而，在连续烧结炉1内，由于冷却喷嘴34的冷却风而导致炉内的气氛从搬出侧向搬入侧流动，因此难以调整加热部10的温度分布。因此，通过余热回收部60抑制加热部10的炉内气氛的流动，能够容易地调整加热温度分布。

位于搬出侧的冷却部30整体上形成为相对于加热部10(包含最高温度部20)搬送方向上的每单位长度的截面积增大。即，在加热部10(包含最高温度部20)，为了使由加热器13产生的热难以逃逸来抑制消耗电力而相对地缩小每单位长度的截面积，但是冷却部30为了通过确保散热空间来易于散热而相对较大地设定每单位长度的截面积。此外，冷却部30具有通过由绝热材料形成的多个隔壁31在搬送方向上分隔形成的小屋状的多个区域32。各隔壁31夹着搬送路径40设置在上下两侧。而且，在位于上侧的隔壁31的下端与搬送路径40的上端(成型体51)之间设置有间隙33，并且在位于下侧的隔壁31的上端与搬送路径40的下端(搬送辊41)之间也设置有间隙33。

在本实施方式中，各区域32大致等间隔地形成。此外，除了与最高温度部20相邻的区域32之外，在各区域32内均设置有将被冷却风扇吸入的外部空气作为冷却空气喷出的冷却喷嘴34。该冷却喷嘴34夹着搬送路径设40设置于上下两侧。此外，该冷却喷嘴34在冷却空气的喷出方向上具有定向性，因此在各区域32内配置在靠搬入侧的隔壁31和靠搬送路径40的位置，并且将喷出方向设定为朝向位于搬入侧的隔壁31与靠搬送路径40之间的间隙33喷出冷却空气。

由各冷却喷嘴34喷出的冷却空气量通过冷却风扇的控制装置、或设置于冷却喷嘴34与冷却风扇之间的调节阀能够调节自如。而且，对冷却空气的喷出量进行调节，使得越是位于搬入侧(最高温度部20侧)的区域32内的冷却喷嘴34冷却空气的喷出量越少，越是位于搬出侧的区域32内的冷却喷嘴34冷却空气的喷出量越多。此外，在构成冷却部30的多个区域32中，位于搬入侧(最高温度部20侧)的2个以上的部分区域，例如2个区域32a、32b作为缓冲区域设置。最高温度部20之后的缓冲区域32a，为了避免由过冷却造成的最高温度部20的温度下降，构成最高温度部20与冷却部30之间的缓冲室，因此没有设置冷却喷嘴。此外，另一个缓冲区域32b构成用于缓和缓冲区域32a的位于搬出侧的隔壁31前后的急剧的冷却温度坡度使其变得平坦的缓冲室，因此进行调节使得冷却喷嘴34的冷却空气的喷出量减少。

这样，在本实施方式中，被细分化的该多个区域32能够根据在冷却部30内依次搬送的成型体51的搬送速度单独进行冷却温度分布控制。即，对连续烧结炉1的冷却部30的冷却性能进行研究后发现，能够使冷却温度分布最佳化，从而如图3所示那样在整体上以大约-25℃/min的大致均匀的坡度进行冷却。由此，能够消除过陡的冷却温度坡度、过分平坦的冷却温度坡度，在更短的时间内实现更均匀的冷却。

特别是，在本实施方式中，由于通过由隔壁31分隔形成的小屋状的多个区域32来细分冷却部30、并且在所需的区域32设置有冷却喷嘴34，因此能够适当促进冷却。进而，使该冷却喷嘴34的冷却空气的喷出量能够自由调节且越是搬出侧喷出量越多，因此接近最高温度部20的区域32b作为缓冲区域能够防止急冷却，并且在接近搬出侧的区域32能够进一步促进冷却。此外，将冷却喷嘴34的冷却空气的喷出方向设定为朝向位于各区域32的搬入侧的间隙33，因此能够在各区域32的间隙33形成防止高温侧空气进入的空气屏(air curtain)，从而易于适当地维持冷却温度分布。特别是，在各区域32中，夹着搬送路径40在上下两方设置冷却喷嘴34，并且在下侧的隔壁31的上端与搬送路径40之间也形成间隙33而能够产生冷却空气的流动，因此对各区域32易于适当地调节冷却空气的喷出量，并且易于发挥各区域32间的空气屏的作用。

其结果是，根据连续烧结炉1，不会由于急剧冷却而给成型体51带来热冲击，因此对于烧结后的成型体51，能够使破裂、变形等的发生锐减，在其后的研磨加工工序中，也能够使由制品的强度不足造成的破裂、由变形引起的缺损、研磨不良等的发生锐减。图4是表示与图6等所示的连续烧结炉相比由冷却坡度(图6等所示的连续烧结炉为-55℃/min，本实施方式为-25℃/min)的不同导致的不良率的比较例的说明图。

此外，根据连续烧结炉1，能够使冷却部30内的冷却温度坡度遍及整体以-25℃/min大致均匀化，并且不存在过于平坦的情况，因此能够将成型体51的冷却处理(因而，烧结处理整体)的时间缩短为例如1小时～2小时左右。其结果是，能够为了冷却至所希望的温度而使冷却部30的长度比现有的长度短，从而能够使连续烧结炉1小型化(例如，炉长是4m～12m左右)。冷却部30的每单位长度的截面积相对较大，也有益于连续烧结炉1的小型化。

通过使用像这样被小型化的连续烧结炉1，例如作为用于制造铁氧体磁铁的制造系统，能够构筑为将如图5所示的生产效率提高的流水线。该制造系统，包括：成型机2；将由该成型机2成型的成型体51作为被烧结物进行烧结的连续烧结炉1；对使用该连续烧结炉1烧结的成型体51实施所希望的加工例如研磨加工的加工机3；和在该成型机2、连续烧结炉1和加工机3之间依次连续地搬送搭载有成型体51的承接板50的环状承烧板搬送机构4。

成型机2通过使用模具在磁场中将由被搬入的铁氧体粒子构成的材料粉末压缩成型而形成成型体51，因此使用具有与如上述那样被小型化的连续烧结炉1一致的成型能力的装置。另外，在该成型机2的磁场成型工序为，在使材料粉末条纹状地进行成型的湿式的情况下，在成型机2与连续烧结炉1之间的承烧板搬送机构4上配置专利文献1中所示的干燥炉5，使被成型的成型体51在干燥炉5干燥后搬入连续烧结炉1内即可。

如上述的那样，在连续烧结炉100中，为了冷却至所希望温度而需要延长冷却部130的长度，因而导致连续烧结炉100的炉长变得极长，成为比成型机、加工机更大型的设备。在该情况下，在实际的批量生产中，当考虑到能量成本时，由于认为1次烧结尽可能多的成型体会降低成本，所以必然要将由多个成型机成型的成型体放入烧结炉一次烧结。此外，随之而来的是将烧结后的成型体再分到多个加工机进行加工。因此，从成型体的成型机向烧结炉的移动、从烧结炉向加工机的移动花费时间，这一情况也会妨害生产效率的提高。就该方面而言，根据本实施方式，通过使冷却温度分布最佳化，能够缩短连续烧结炉1的炉长，实现小型化，作为如图5所示的流水线，能够构筑可提高生产效率的制造系统。

本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行种种变形。例如，在本实施方式中，通过多个隔壁31来形成多个区域32，但是形成的区域32的个数根据烧结的被烧结物、其搬送速度等适当设定即可，也可以进一步细分。

此外，在本实施方式中，以适当大小大致均等地形成各区域32，通过从冷却喷嘴34喷出的冷却空气的喷出量等，能够对于各区域32根据被烧结物的搬送速度对冷却温度分布单独进行控制，但是不限于这样的方式。例如，也可以使从冷却喷嘴34喷出的冷却空气的喷出量大致均等，并例如从搬入侧向搬出侧阶段性地减小各区域32的大小(长度)。或者，也可以通过各区域32的大小和从冷却喷嘴34喷出的冷却空气的喷出量的组合，能够对冷却温度分布单独进行控制。进而，也可以仅适当改变被细分的各区域32的大小。

本实施方式的连续烧结炉1以使用加热器13的电气炉为例进行了说明，但是同样也能够适用于煤气炉。

Claims (10)

1.一种连续烧结炉，按照通过从搬入侧向搬出侧依次配设的加热部、烧结所需的最高温度部、和冷却部的搬送路径，将多个被烧结物连续地搬送并烧结，所述连续烧结炉的特征在于：

所述冷却部，具有用多个隔壁在搬送方向上分隔形成的、能够根据被烧结物的搬送速度对冷却温度分布单独进行控制的多个区域。

2.如权利要求1所述的连续烧结炉，其特征在于：

所述冷却部，在每个所述区域中具有喷出冷却空气的冷却喷嘴。

3.如权利要求2所述的连续烧结炉，其特征在于：

所述冷却喷嘴的冷却空气的喷出方向，设定为朝向位于所述各区域的搬入侧的所述隔壁与所述搬送路径之间的间隙的方向。

4.如权利要求3所述的连续烧结炉，其特征在于：

形成所述区域的所述隔壁，夹着所述搬送路径设置在上下两方，

所述冷却喷嘴，在每个所述区域中，夹着所述搬送路径设置在上下两方。

5.如权利要求4所述的连续烧结炉，其特征在于：

在所述搬送路径与位于该搬送路径的下侧的所述隔壁之间具有间隙。

6.如权利要求2所述的连续烧结炉，其特征在于：

所述各冷却喷嘴的冷却空气的喷出量可自由调节，对其进行调节，使得越是搬入侧的区域内的所述冷却喷嘴冷却空气的喷出量越少，越是搬出侧的区域内的所述冷却喷嘴冷却空气的喷出量越多。

7.如权利要求1所述的连续烧结炉，其特征在于：

所述多个区域中的位于搬入侧的2个以上的一部分所述区域，作为缓冲区域设置。

8.如权利要求1所述的连续烧结炉，其特征在于：

所述冷却部，在搬送方向上的每单位长度的截面积相对于所述加热部和所述最高温度部较大地形成。

9.如权利要求1所述的连续烧结炉，其特征在于：

具备余热回收部，该余热回收部吸引所述冷却部的靠搬入侧的区域内的余热，将其供给到所述加热部内的靠搬入侧的位置。

10.一种制造系统，其特征在于，包括：

成型机；

权利要求1所述的连续烧结炉，其将由该成型机成型的成型体作为被烧结物进行烧结；

加工机，其对由该连续烧结炉烧结而成的所述成型体实施所希望的加工；

承烧板搬送机构，其在这些成型机、连续烧结炉、和加工机之间依次连续地搬送搭载有所述成型体的承烧板。

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