CN103398577B - 钐钴永磁体真空烧结炉 - Google Patents
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Abstract
钐钴永磁体真空烧结炉，它包括抽真空系统、炉体、石墨电加热器、温控装置、风机冷却盘管和PLC程序控制系统，抽真空系统由第一、第二罗茨泵、滑阀泵和抽真空管路组成可调控真空系统，炉体由隔热保温层组成的密封炉膛和前、后门密封垫，密封炉膛内设若干均匀分布的石墨发热框板，在石墨发热框板之间均匀设置若干检测密封炉膛温度的热电偶，密封炉膛后端设风机冷却盘管，抽真空管路设在密封炉膛一侧和风机冷却盘管之间。抽真空系统可以选择不同真空度，均匀设置在密封炉膛内的石墨发热框板和测温热电偶监测炉内温度，形成高温烧结区和稳定的温度与真空度。既提高永磁体产品质量，又提高烧结炉生产效益，产品合格率提高30%，生产效率成倍提高，总能节约60%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种钐钴永磁材料的生产设备，特别是一种稀土永磁钐钴永磁材料真空烧结炉。
背景技术
烧结炉是制备钐钴永磁材料的重要设备之一，钐钴永磁材料的压坯经过高温烧结得到所需的性能。真空烧结对真空度以及温度稳定性有极高的要求，因此，在烧结成型的过程中，为了防止材料被氧化而降低产品品质，所以在钐钴永磁材料的生产过程中常用真空烧结成型的生产工艺，真空烧结工艺是在烧结前将烧结装置内的氧气通过真空泵排出，然后再进行烧结，烧结过程中需要持续启动真空泵，以保持烧结炉内的真空度。而烧结温度直接决定了钐钴永磁体最后的磁性能，温度偏高导致永磁体件烧坏，温度偏低则密度未到，使钐钴永磁体磁性能达不到要求，因此温度的高低和均匀性都将导致磁性能的优劣。目前部分烧结炉采用微波加热方式，微波加热器产生的热量不连续性，不能进行均匀性的加热，热滞后情况明显。使得炉内各个区域温差较大，导致整炉产品的磁性能差距过于明显，使得最终产品达不到生产要求。部分烧结炉是采用外热式的管式炉，存在着产量低，能耗大，温区不稳定等诸多缺陷。在烧结冷却阶段中，常采用向炉内通入大量的氩气和水套内通入冷却水来降低炉温，但是这种方式的散热性差，炉温下降速度慢，生产周期长。现有的真空烧结炉用于钐钴永磁材料的烧结工序存在诸多影响产品质量的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种能持续保持炉内真空度及温度均匀性好、加快炉温冷却的真空烧结炉。
本发明采用的技术方案是：钐钴永磁体真空烧结炉，它包括抽真空系统、炉体、石墨电加热器、温控装置、风机冷却盘管和PLC程序控制系统，其特征是抽真空系统由第一、第二罗茨泵、滑阀泵和抽真空管路组成可调控真空系统，炉体内设烧结炉和冷热交换器，烧结炉由隔热保温层组成的密封炉膛和前、后门密封垫，密封炉膛内设若干均匀分布的石墨发热框板，在石墨发热框板之间均匀设置若干检测密封炉膛温度的热电偶，密封炉膛后端设风机冷却盘管，抽真空管路设在密封炉膛一侧和风机冷却盘管之间。
所述抽真空系统还包括机前阀门和设在机前阀门与滑阀泵之间的放气阀门。
所述石墨发热框板由二个相互平行的矩形框组成一个发热体单元，二个发热体单元连接一个电源电极。
所述风机冷却盘管包括设在密封炉膛腔后端外的风扇电机，以及与密封炉膛后端的冷热交换器相接的冷却水管。
所述隔热保温层由钼片内壳、中间填充隔热保温棉和外壳不锈钢板组成。
上述设计的有益效果是：通过二个真空罗茨泵和真空滑阀泵组成对烧结炉抽真空系统可以分别选择和控制不同真空度达到烧结炉的不同真空度要求。炉内设密封炉膛和前后密封垫，在烧结阶段时用前后密封垫夹紧密封炉膛，若干均匀设置在密封炉膛内的石墨发热框板，形成高温烧结区和稳定的温度与真空度。均匀设置在石墨发热框板内的测温热电偶监测炉内温度，控制炉内温度，使烧结炉内温度均匀，设在烧结炉后端的风机冷却盘管强制炉温快速降温冷却，缩短烧结炉降温时间，提高烧结炉周转率，上述四方面的改进设计使烧结炉技术性能进一步提高，形成高真空、高热量、恒温烧结工艺，既提高永磁体产品质量，又提高烧结炉生产效益，产品合格率提高30%，生产效率成倍提高，每公斤永磁体烧结电耗从24.5度下降到8.2度，总能节约60%以上。
附图说明
图1 为本发明整体组成俯视图。
图2 为图1的A—A剖视图。
图3 为图1的B—B剖视图。
图4 为石墨电加热器俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做详细说明。
参看图1所示，永磁体真空烧结炉，包括炉体1、石墨电加热器2、温控装置3、风机冷却盘管4、抽真空系统5和程序控制系统6。
参看图2～图4所示，炉体1内设烧结炉和冷热交换器，烧结炉由隔热保温层组成密封炉膛10、前门密封垫11和后门密封垫17，分别由前门气缸13和后门气缸15动作打开或关闭密封炉膛10。
隔热保温层由钼片内壳、中间填充隔热保温棉和不锈钢外壳组成。密封炉膛10由隔热保温层固定销14与炉体内壁固定，烧结搁架19设在密封炉膛内，由搁架脚18穿过隔热保温层固定在炉体内底部。
石墨电加热器2由设在炉体1内的石墨电极21和平行设布在密封炉膛10内的若干石墨发热框板22组成，石墨发热框板22由二个相互平行的矩形框组成一个发热单元，二个发热单元连接一个电源电极21，若干均匀设置在密封炉膛10内的石墨发热框板22组成高温烧结区，石墨发热框板22产生热量高，且石墨板耐热性强，热膨胀小，热传递均匀、使用寿命长。如图4所示，供电的电源电极21分别连接炉体外的三相电源20。三相电源20电压40V～60V，电流为700～800A，使炉体内不产生火花放电，供电稳定、发热均匀并节约能耗。石墨发热框板22依炉膛10腔形状设计成正方形、长方形、圆形或椭圆形框架，加热石墨可为板状、棒状或带状。
温控装置3由设在炉体1内热电偶31、32、33和设在炉体1外的PLC控制器6组成，三个热电偶的感温头分别设在密封腔10的前端、中间和后端，分别监测三段的炉温，热电偶设置不限于三个，根据加热系统和温控精度需要设置3～5个，能控制在±1℃之间变化，保证烧结温度稳定。
风机冷却盘管4包括设在炉体1后端的电机41，设在炉体1内的风扇42、冷热交换器43和冷却水管，电机41向炉体内充入氩气同时由冷热交换器43的循环水带走热量，使烧结炉膛迅速降温。
抽真空系统5（参看图1所示）由两个罗茨泵51和52，一个机前阀门53和一个滑阀泵50组成，机前阀门53和滑阀泵50之间设有机械泵放气阀门54，进入炉体1的抽真空管道55和安全阀56，通过两个不同功率的罗茨泵组成抽真空泵组对炉体1进行选择性可控制真空度的抽真空，可根据不同真空度要求进行选择控制。
程序控制系统6包括PLC程序控制板，与石墨电加热器2、温度热电偶3、风机冷却系统4和抽真空系统5的信号线及各接口电路。
烧结开始时，先将装有压坯的料盒推入炉体1内，使料盒准确放置在密封炉膛10的搁架19上，通过两种不同功率的真空罗茨泵51、52对设备进行选择性抽真空，使烧结炉膛内达到生产所需要的真空度时，以确保坯件在烧结时能处在真空状态下。当真空度达到1.0×10-1Pa时，开始进入低温预烧阶段，对炉里坯件进行通电加热处理，排除一些残留的水分与汽油，二个串联的真空罗茨泵51、52和一个滑阀泵50可以在较短的时间内，快速的抽走废气。当温度到达400℃～600℃左右时，进入升温烧结阶段，继续对坯件加热，排除难挥发物，提高炉内的真空度，温度到达1100～1200℃进行保温烧结，此时向炉内充入氩气，使坯件在保护气体的气氛下进行烧结，使真空度和温度保持均匀稳定，在抽真空、排气阶段中，通过石墨框板产生热量，再通过热传递的方式均匀的使炉内温度提高，并提高炉内温度的稳定性，以达到产品性能的均匀性。
当加热阶段完成时，进入冷却阶段，启动风机41，使冷却气体从密封炉膛10、石墨发热框板22与炉体1之间的间隙，冷热交换器43间隙快速循环流动，通过冷却水吸收热量并将其带出炉体外，从而达到快速降低炉温的目的，缩短周转时间，提高了生产效率。
Claims (5)
1.钐钴永磁体真空烧结炉，它包括抽真空系统、炉体、石墨电加热器、温控装置、风机冷却盘管和PLC程序控制系统，其特征是抽真空系统由第一罗茨泵、第二罗茨泵、滑阀泵和抽真空管路组成可调控真空系统，炉体内设烧结炉和冷热交换器，烧结炉由隔热保温层组成的密封炉膛和前、后门密封垫，密封炉膛内设若干均匀分布的石墨发热框板，在石墨发热框板之间均匀设置若干检测密封炉膛温度的热电偶，密封炉膛后端设风机冷却盘管，抽真空管路设在密封炉膛一侧和风机冷却盘管之间。
2.根据权利要求1所述的钐钴永磁体真空烧结炉，其特征在于所述抽真空系统还包括机前阀门和设在机前阀门与滑阀泵之间的放气阀门。
3.根据权利要求1所述的钐钴永磁体真空烧结炉，其特征在于所述石墨发热框板由二个相互平行的矩形框组成一个发热体单元，二个发热体单元连接一个电源电极。
4.根据权利要求1所述的钐钴永磁体真空烧结炉，其特征在于所述风机冷却盘管包括设在密封炉膛腔后端的风扇和电机，以及与密封炉膛后端的冷热交换器相接的冷却水管。
5.根据权利要求1所述的钐钴永磁体真空烧结炉，其特征在于所述隔热保温层由钼片内壳、中间填充隔热保温棉和不锈钢板外壳组成。
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Effective date of registration: 20180824 Address after: 315105 Yinzhou District investment and business center, Ningbo, Zhejiang, No. 505, Qiming Road Co-patentee after: Shenyang Hengjin Vacuum Technology Co., Ltd. Patentee after: Ningbo Ninggang Permanent Magnetic Materials Co., Ltd. Address before: 315104 Yinzhou District investment and business center, Ningbo, Zhejiang, No. 505, Qiming Road Patentee before: Ningbo Ninggang Permanent Magnetic Materials Co., Ltd. |
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