CN103331446B - 一种磁芯用低温热风循环热处理炉及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于非晶、超微晶磁芯或磁环用低温热风循环热处理炉及其使用方法。该热处理炉包括炉体，炉体内设有加热炉胆、第一热处理炉胆和第二热处理炉胆，并分别设置控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ、控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ，加热炉胆内设有加热装置和离心风机，炉体外设有与抽真空机连接的气体管道，气体管道与两个炉胆连通并设置换气阀Ⅰ和换气阀Ⅱ，气体管道上连接有与惰性保护气体接通的进气管道。本发明的有益效果是：1）、两个热处理炉胆交替使用，有效率用了余热，降低了能耗；2）、采用对流的热传递方式，保证温度均匀以及传递速度，产品质量提高；3）产品装炉量提高，有效利用了产品热处理空间，单个磁芯耗能减少。

Description

一种磁芯用低温热风循环热处理炉及其使用方法

技术领域

本发明属于热处理加工技术领域，尤其是涉及一种节能、热处理效率高，适用于非晶、超微晶磁芯或磁环用低温热风循环热处理炉及其使用方法。

背景技术

非晶、超微晶是一种新型的导磁材料，有着优良的磁性能，市场前景非常广阔。一般使用单辊平面流铸法将非晶、超微晶制成薄带，再通过卷绕机器转绕成磁环，再通过热处理方法消除应力或使其磁环内部形成纳米晶结构。

目前应用于非晶、超微晶的磁芯或磁环的热处理烧结方法有两种，一种是真空热处理法，另一种是气体保护热处理法。真空热处理法是将产品置于密闭的炉胆内，并将炉胆内的气体排出，使其形成真空状态，再将炉胆置于加热框内进行加温处理；气体保护热处理法，即利用保护气体控制产品不发生氧化反应，同时利用保护气体进行热传递对产品进行加热。两个热处理方法的优点都是产品表面洁净光亮无氧化，磁性能良好。同样的，缺点也很明显，其一是装填数量较少，效率较低；其二是产品热处理温度不均匀，存在梯度，处理效果较差。现提供一种磁芯的热处理方法，如公开号为：CN102744403A的中国发明专利提供的一种纳米晶磁粉芯的制备方法，将成分为Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9的非晶带材在真空热处理炉中热处理并随炉冷却，将晶化后的纳米晶带在行星式球磨机中球磨，筛分得到不同粒度的纳米晶粉末，将纳米晶粉末在磷化液中钝化并烘干，得到带有磷化膜的纳米晶粉末，将有磷化膜的纳米晶粉末与绝缘剂及粘结剂混合均匀，将混合均匀的粉末放入模具中压制成型，将成型的磁粉芯在真空或惰性气体保护下进行热处理，将热处理后的磁粉芯在绝缘胶中浸渍，在绝缘固化后的磁粉芯外层浸漆或喷涂一层薄膜，得到纳米晶磁粉芯。该专利提供了一种在真空热处理炉中进行热处理的纳米晶磁粉芯，该制备方法存在以下缺陷：第一、由于结构限制，炉胆内的磁芯只能单层摆放，磁芯较少，处理效率较低；第二、在真空状态下加热，只能通过辐射和传导进行热传递，而热源集中在炉胆周边，各个磁芯与热源之间的距离不尽相同，因而各个磁芯的温度存在差异，热处理效果不同，产品一致性较差。

发明内容

本发明主要是针对现有热处理方法所存在的热处理效果较差、处理效率较低的问题，提供一种工艺简单、节能、热处理效率高的磁芯用低温热风循环热处理炉及其使用方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种磁芯用低温热风循环热处理炉，包括炉体，所述炉体内设有构成循环回路的加热炉胆和第一热处理炉胆，第一热处理炉胆的上、下部分均与加热炉胆连通，并分别设置控制阀Ⅰ和控制阀Ⅱ，其还包括与加热炉胆构成循环回路的第二热处理炉胆，第二热处理炉胆的上部和下部均与加热炉胆连通，并分别设置控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ，加热炉胆内设有加热装置和离心风机，该热处理炉还包括延伸至炉体外部的气体管道，气体管道的末端连接有抽真空机，气体管道与第一热处理炉胆连通并设有换气阀Ⅰ，气体管道与第二热处理炉胆连通并设有换气阀Ⅱ，气体管道上连接有与惰性保护气体接通的进气管道，进气管道上设有进气阀。该热处理炉采用气体保护热处理法对产品进行热处理，炉体由三个炉胆串联而成，其中加热炉胆为热源发生区，第一热处理炉胆和第二热处理炉胆位产品处理区，将热源发生区与产品处理区分隔，并串联成一个封闭的循环系统。向系统内填充惰性保护气体，防止产品氧化，同时保护气体也是唯一的热传递介质，通过离心风机的搅拌，保护气体将热量从热源发生区传递给产品处理区，对产品形成热处理。在离心风机的作用下，保护气体在炉体内均匀流动，炉体内温度均衡，炉胆内的产品热处理一致性较高，效果较好。第一热处理炉胆和第二热处理炉胆只用于放置产品，并进行热处理，故炉胆内可摆满磁芯，装填数量提高，单个磁芯耗能减少。第一热处理炉胆和第二热处理炉胆可以交替使用，其中一个炉胆降温，另一个炉胆吸热，进行初步热处理，有效率用了余热，降低了能耗。

本发明的上述技术问题同时是通过下述技术方案得以解决的：一种磁芯用低温热风循环热处理炉的使用方法，其特征在于，包括如下处理工序：

工序一、分别在第一热处理炉胆和第二热处理炉胆内装入磁芯；

工序二、打开控制阀Ⅰ、控制阀Ⅱ、控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ，打开换气阀Ⅰ或换气阀Ⅱ，启动抽真空机进行抽真空，待炉胆内的相对真空度达到-0.1mpa时，关闭抽真空机；

工序三、打开进气阀，向炉胆内填充惰性保护气体，待炉胆内气体压强与外界一致时，关闭进气阀，关闭换气阀Ⅰ、换气阀Ⅱ；

工序四、关闭控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ，此时加热炉胆与第一热处理炉胆形成封闭的循环回路，启动加热装置进行加热，再启动离心风机，在离心风机的搅拌下，该循环回路将形成两个高低不同的压强区，惰性保护气体循环流动，并将热量源源不断地传递给料架上的磁芯，磁芯经预热、升温、直至达到预定温度后，保温并关闭加热装置；

工序五、打开控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ，加热炉胆、第一热处理炉胆和第二热处理炉胆连通，惰性保护气体在三个炉胆内循环流动，并将加热炉胆与第一热处理炉胆内的热量传递给第二热处理炉胆内的磁芯，待第一热处理炉胆和第二热处理炉胆内的温度平衡时，关闭控制阀Ⅰ和控制阀Ⅱ，此时加热炉胆与第二热处理炉胆形成封闭的循环回路，启动加热装置继续加热，至第二热处理炉胆内的磁芯达到预定温度后，保温并关闭加热装置；

工序六、在进行工序五的同时，打开第一热处理炉胆，对磁芯进行冷却，达到常温后该批磁芯出炉，然后将下批磁芯装入第一热处理炉胆内，封闭第一热处理炉胆，打开换气阀Ⅰ，启动抽真空机，对第一热处理炉胆进行抽真空，打开进气阀，对第一热处理炉胆填充惰性保护气体，关闭换气阀Ⅰ，关闭进气阀，等待进行下一轮热处理；

工序七、当第二热处理炉胆内的磁芯达到预定温度后，打开控制阀Ⅰ和控制阀Ⅱ，加热炉胆、第一热处理炉胆和第二热处理炉胆再次连通，此时加热过程与工序五的加热过程类似，重复工序五和工序六，可在第一热处理炉胆和第二热处理炉胆内交替进行热处理。

作为优选，第一热处理炉胆和第二热处理炉胆内均设有用于放置磁芯的料架，所述料架由若干个底板为筛孔状的料盒叠合而成，相邻料盒之间留有一定供气体流通的间隙。磁芯摆放高度应小于料盒高度，这样磁芯与磁芯之间将留有循环气体通道，供保护气体流动并传递热量。料盒叠合时，每个磁芯上下对应，磁芯的圆心应位于同一竖直直线上，这样各个磁芯与热源之间的距离一致，温度均衡，热处理效果良好。

作为优选，在与炉胆配套使用的料架上放置磁芯，磁芯的摆放高度应小于料盒的高度，料盒叠合时，每个磁芯上下对应，磁芯的圆心应位于同一竖直直线上，将装满磁芯的料架放置于第一热处理炉胆内，依上述要求，在另一料架上填装磁芯，并将该料架放置于第二热处理炉胆内，将第一热处理炉胆和第二热处理炉胆封闭。

作为优选，所述的加热装置包括两个发热管，其中一个发热管设置在加热炉胆与第一热处理炉胆之间，控制阀Ⅰ和控制阀Ⅱ分别设置在该发热管的两端；另一个发热管设置在加热炉胆与第二热处理炉胆之间，控制阀Ⅲ和控制阀Ⅳ分别设置在该发热管的两端，两个发热管上均通过电接头连接有炉管，两个发热管上的炉管均位于加热炉胆内，且对称设置在离心风机的两侧。两个炉管均匀设置在离心风机两侧，当离心风机启动后，热量会均匀扩散，热处理效果较好。

作为优选，第一热处理炉胆和第二热处理炉胆上均设有炉盖。打开炉盖，可在炉胆内装入产品，进行热处理时，闭合炉盖。炉盖与炉胆之间应有较好的密封性。

作为优选，所述的离心风机连接在加热炉胆上，离心风机与加热炉胆的连接处设有高温密封套，离心风机的风叶位于加热炉胆内部。离心风机带动其上的风叶转动，在惰性气体环境下，形成高压和低压环境，迫使气流流动，传递均匀热量流。

作为优选，所述的气体管道上设有气体压力表。在抽真空或冲入保护气体时，均可通过气体压力表上的读数，时时监控炉胆内的气体压力。

作为优选，所述的气体管道与加热炉管连通并设有换气阀Ⅲ，气体管道上还设有换气阀Ⅳ。换气阀Ⅲ与换气阀Ⅳ为备用阀门，开启换气阀Ⅲ，同样可实现抽真空或冲入保护气体的目的。

作为优选，所述的惰性保护气体为氩气或氖气。氩气和氖气均为惰性气体，不会与产品发生氧化反应。

因此，本发明的有益效果是：1）、第一热处理炉胆和第二热处理炉胆交替使用，先利用另一炉胆内的余热进行初步热处理，再通过加热装置加热，有效率用了余热，降低了能耗；2）、采用对流的热传递方式，保证了产品处理中温度的均匀以及传递速度，提高了产品热处理一致性，产品质量提高；3）两个热处理炉胆内可摆满磁芯，产品装炉量提高，有效利用了产品热处理空间，并且单个磁芯耗能减少。

附图说明

附图1是本发明的一种整体结构示意图。

图中所示：1-炉体、2-加热炉胆、3-第一热处理炉胆、4-第二热处理炉胆、5-控制阀Ⅰ、6-控制阀Ⅱ、7-控制阀Ⅲ、8-控制阀Ⅳ、9-加热装置、91-发热管、92-电接头、93-炉管、10-离心风机、11-气体管道、12-抽真空机、13-换气阀Ⅰ、14-换气阀Ⅱ、15-进气管道、16-进气阀、17-炉盖、18-高温密封套、19-气体压力表、20-换气阀Ⅲ、21-换气阀Ⅳ。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如说明书附图1所示，一种磁芯用低温热风循环热处理炉，包括炉体1，炉体1内设有加热炉胆2、第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4，第一热处理炉胆3的上、下部分均与加热炉胆2连通，并分别设置控制阀Ⅰ5和控制阀Ⅱ6，加热炉胆2和第一热处理炉胆3构成循环回路，第二热处理炉胆4的上部和下部均与加热炉胆2连通，并分别设置控制阀Ⅲ7和控制阀Ⅳ8，加热炉胆2和第二热处理炉胆4构成循环回路，加热炉胆2内设有离心风机10，离心风机10连接在加热炉胆2上，离心风机10与加热炉胆2的连接处设有高温密封套18，离心风机10的风叶位于加热炉胆2内部，加热炉胆2内设有加热装置9，加热装置9包括两个发热管91，左侧发热管91设置在加热炉胆2与第一热处理炉胆3之间，控制阀Ⅰ5和控制阀Ⅱ6分别设置在该发热管91的两端，右侧发热管91设置在加热炉胆2与第二热处理炉胆4之间，控制阀Ⅲ7和控制阀Ⅳ8分别设置在该发热管91的两端，两个发热管91上均通过电接头92连接有炉管93，两个发热管91上的炉管93均位于加热炉胆2内，且对称设置在离心风机10的两侧，该热处理炉还包括延伸至炉体1外部的气体管道11，气体管道11的末端连接有抽真空机12，气体管道11与第一热处理炉胆3连通并设有换气阀Ⅰ13，气体管道11与第二热处理炉胆4连通并设有换气阀Ⅱ14，气体管道11与加热炉管93连通并设有换气阀Ⅲ20，气体管道11上还设有换气阀Ⅳ21和气体压力表19，气体管道11上连接有与惰性保护气体接通的进气管道15，进气管道15上设有进气阀16，惰性保护气体为氩气或氖气，作为优选，本实施例选取氩气，第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4上均设有炉盖17，第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4内均设有用于放置磁芯的料架，料架由若干个底板为筛孔状的料盒叠合而成，相邻料盒之间留有一定供气体流通的间隙。

该磁芯用低温热风循环热处理炉的使用方法，具有如下处理工序：

工序一、在与炉胆配套使用的料架上放置磁芯，磁芯的摆放高度应小于料盒的高度，料盒叠合时，每个磁芯上下对应，磁芯的圆心应位于同一竖直直线上，将装满磁芯的料架放置于第一热处理炉胆3内，依上述要求，在另一料架上填装磁芯，并将该料架放置于第二热处理炉胆4内，将第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4封闭；

工序二、打开控制阀Ⅰ5、控制阀Ⅱ6、控制阀Ⅲ7和控制阀Ⅳ8，打开换气阀Ⅰ13或换气阀Ⅱ14，启动抽真空机12进行抽真空，待炉胆内的相对真空度达到-0.1mpa时，关闭抽真空机12；

工序三、打开进气阀16，向炉胆内填充氩气，待炉胆内气体压强与外界一致时，关闭进气阀16，关闭换气阀Ⅰ13、换气阀Ⅱ14；

工序四、关闭控制阀Ⅲ7和控制阀Ⅳ8，此时加热炉胆2与第一热处理炉胆3形成封闭的循环回路，启动加热装置9进行加热，再启动离心风机10，在离心风机10的搅拌下，该循环回路将形成两个高低不同的压强区，氩气循环流动，并将热量源源不断地传递给料架上的磁芯，磁芯经预热、升温、直至达到预定温度后，保温并关闭加热装置9；

工序五、打开控制阀Ⅲ7和控制阀Ⅳ8，加热炉胆2、第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4连通，氩气在三个炉胆内循环流动，并将加热炉胆2与第一热处理炉胆3内的热量传递给第二热处理炉胆4内的磁芯，待第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4内的温度平衡时，关闭控制阀Ⅰ5和控制阀Ⅱ6，此时加热炉胆2与第二热处理炉胆4形成封闭的循环回路，启动加热装置9继续加热，至第二热处理炉胆4内的磁芯达到预定温度后，保温并关闭加热装置9；

工序六、在进行工序五的同时，打开第一热处理炉胆3，对磁芯进行冷却，达到常温后该批磁芯出炉，然后将下批磁芯装入第一热处理炉胆3内，封闭第一热处理炉胆3，打开换气阀Ⅰ13，启动抽真空机12，对第一热处理炉胆3进行抽真空，打开进气阀16，对第一热处理炉胆3填充氩气，关闭换气阀Ⅰ13，关闭进气阀16，等待进行下一轮热处理；

工序七、当第二热处理炉胆4内的磁芯达到预定温度后，打开控制阀Ⅰ5和控制阀Ⅱ6，加热炉胆2、第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4再次连通，此时加热过程与工序五的加热过程类似，重复工序五和工序六，可在第一热处理炉胆3和第二热处理炉胆4内交替进行热处理。

该热处理炉是由热电偶和IPD来进行温度控制。

第一热处理炉胆和第二热处理炉胆内交替进行热处理，其中一个炉胆降温，另一个炉胆吸热，进行初步热处理，有效率用了余热，降低了能耗。

其中加热炉胆、第一热处理炉胆和第二热处理炉胆内均安装有测温管，用于检测各炉胆内的温度，并在外部显示，说明书附图中未画出。

在不考虑能耗的情况下，也可只是用其中一个热处理炉胆使用，但在出炉前必须打开加热炉胆的保温盖，降低加热炉胆的温度，再开打相应的控制阀，经循环降温后，将磁芯出炉，避免磁芯氧化。

本发明的炉体可制成立式或卧式，立式炉体磁芯摆放简单，料架便于制作，卧式炉体的料架制作相对复杂一些。

也可在第一热处理炉胆、第二热处理炉胆外面绕制线圈，可使其变为一炉多用，既能满足磁芯普通热处理，又可实现磁芯的横磁场处理。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种磁芯用低温热风循环热处理炉，包括炉体（1），所述炉体（1）内设有构成循环回路的加热炉胆（2）和第一热处理炉胆（3），第一热处理炉胆（3）的上、下部分均与加热炉胆（2）连通，并分别设置控制阀Ⅰ（5）和控制阀Ⅱ（6），其特征在于，其还包括与加热炉胆（2）构成循环回路的第二热处理炉胆（4），第二热处理炉胆（4）的上部和下部均与加热炉胆（2）连通，并分别设置控制阀Ⅲ（7）和控制阀Ⅳ（8），加热炉胆（2）内设有加热装置（9）和离心风机（10），该热处理炉还包括延伸至炉体（1）外部的气体管道（11），气体管道（11）的末端连接有抽真空机（12），气体管道（11）与第一热处理炉胆（3）连通并设有换气阀Ⅰ（13），气体管道（11）与第二热处理炉胆（4）连通并设有换气阀Ⅱ（14），气体管道（11）上连接有与惰性保护气体接通的进气管道（15），进气管道（15）上设有进气阀（16），所述的加热装置（9）包括两个发热管（91），其中一个发热管（91）设置在加热炉胆（2）与第一热处理炉胆（3）之间，控制阀Ⅰ（5）和控制阀Ⅱ（6）分别设置在该发热管（91）的两端；另一个发热管（91）设置在加热炉胆（2）与第二热处理炉胆（4）之间，控制阀Ⅲ（7）和控制阀Ⅳ（8）分别设置在该发热管（91）的两端，两个发热管（91）上均通过电接头（92）连接有炉管（93），两个发热管（91）上的炉管（93）均位于加热炉胆（2）内，且对称设置在离心风机（10）的两侧。

2.根据权利要求1所述的一种磁芯用低温热风循环热处理炉，其特征在于，第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）内均设有用于放置磁芯的料架，所述料架由若干个底板为筛孔状的料盒叠合而成，相邻料盒之间留有一定供气体流通的间隙。

3.根据权利要求1所述的一种磁芯用低温热风循环热处理炉，其特征在于，第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）上均设有炉盖（17）。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种磁芯用低温热风循环热处理炉，其特征在于，离心风机（10）连接在加热炉胆（2）上，离心风机（10）与加热炉胆（2）的连接处设有高温密封套（18），离心风机（10）的风叶位于加热炉胆（2）内部。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种磁芯用低温热风循环热处理炉，其特征在于，气体管道（11）上设有气体压力表（19）。

6.根据权利要求5所述的一种磁芯用低温热风循环热处理炉，其特征在于，所述的气体管道（11）与加热炉管（93）连通并设有换气阀Ⅲ（20），气体管道（11）上还设有换气阀Ⅳ（21）。

7.根据权利要求1所述的一种磁芯用低温热风循环热处理炉，其特征在于，所述的惰性保护气体为氩气或氖气。

8.根据权利要求1所述的磁芯用低温热风循环热处理炉的使用方法，其特征在于，包括如下处理工序：

工序一、分别在第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）内装入磁芯；

工序二、打开控制阀Ⅰ（5）、控制阀Ⅱ（6）、控制阀Ⅲ（7）和控制阀Ⅳ（8），打开换气阀Ⅰ（13）或换气阀Ⅱ（14），启动抽真空机（12）进行抽真空，待炉胆内的相对真空度达到-0.1mpa时，关闭抽真空机（12）；

工序三、打开进气阀（16），向炉胆内填充惰性保护气体，待炉胆内气体压强与外界一致时，关闭进气阀（16），关闭换气阀Ⅰ（13）、换气阀Ⅱ（14）；

工序四、关闭控制阀Ⅲ（7）和控制阀Ⅳ（8），此时加热炉胆（2）与第一热处理炉胆（3）形成封闭的循环回路，启动加热装置（9）进行加热，再启动离心风机（10），在离心风机（10）的搅拌下，该循环回路将形成两个高低不同的压强区，惰性保护气体循环流动，并将热量源源不断地传递给料架上的磁芯，磁芯经预热、升温、直至达到预定温度后，保温并关闭加热装置（9）；

工序五、打开控制阀Ⅲ（7）和控制阀Ⅳ（8），加热炉胆（2）、第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）连通，惰性保护气体在三个炉胆内循环流动，并将加热炉胆（2）与第一热处理炉胆（3）内的热量传递给第二热处理炉胆（4）内的磁芯，待第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）内的温度平衡时，关闭控制阀Ⅰ（5）和控制阀Ⅱ（6），此时加热炉胆（2）与第二热处理炉胆（4）形成封闭的循环回路，启动加热装置（9）继续加热，至第二热处理炉胆（4）内的磁芯达到预定温度后，保温并关闭加热装置（9）；

工序六、在进行工序五的同时，打开第一热处理炉胆（3），对磁芯进行冷却，达到常温后该批磁芯出炉，然后将下批磁芯装入第一热处理炉胆（3）内，封闭第一热处理炉胆（3），打开换气阀Ⅰ（13），启动抽真空机（12），对第一热处理炉胆（3）进行抽真空，打开进气阀（16），对第一热处理炉胆（3）填充惰性保护气体，关闭换气阀Ⅰ（13），关闭进气阀（16），等待进行下一轮热处理；

工序七、当第二热处理炉胆（4）内的磁芯达到预定温度后，打开控制阀Ⅰ（5）和控制阀Ⅱ（6），加热炉胆（2）、第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）再次连通，此时加热过程与工序五的加热过程类似，重复工序五和工序六，可在第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）内交替进行热处理。

9.根据权利要求8中所述的磁芯用低温热风循环热处理炉的使用方法，第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）内均设有用于放置磁芯的料架，所述料架由若干个底板为筛孔状的料盒叠合而成，相邻料盒之间留有一定供气体流通的间隙，其特征在于，在与炉胆配套使用的料架上放置磁芯，磁芯的摆放高度应小于料盒的高度，料盒叠合时，每个磁芯上下对应，磁芯的圆心应位于同一竖直直线上，将装满磁芯的料架放置于第一热处理炉胆（3）内，依上述要求，在另一料架上填装磁芯，并将该料架放置于第二热处理炉胆（4）内，将第一热处理炉胆（3）和第二热处理炉胆（4）封闭。