CN103789515B - 一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉 - Google Patents
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Abstract
一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，属于永磁合金等温磁场热处理炉技术领域，包括机架、推料机构、加热炉和落料导槽；还包括直流空心线圈，所述直流空心线圈绕设在加热炉外侧，直流空心线圈是用铜管绕制而成，铜管中通入冷却水和低电压、高电流的直流电，通过直流空心线圈产生均匀的磁场，直流空心线圈长度为2500-6000mm，内径尺寸为300-500mm；加热炉包括不锈钢炉壳、保温层、装有电阻丝的碳化硅加热管、马弗管，所述加热炉外径为300-500mm，长度为2500-6000mm；本发明的有益效果是：可连续化生产，与普通电磁铁型的磁场热处理设备相比，生产效率是提高3-30倍，单位能耗只有原来的0.2-0.9倍；适合用于FeCrCo、AlNiCo合金的、长度为200-500mm的长元件产品的磁场热处理。
Description
技术领域
本发明为一种永磁合金等温磁场热处理炉，特别涉及一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，属于永磁合金等温磁场热处理炉技术领域。
背景技术
在永磁合金中，属于亚稳分解型的有Fe-Cr-Co、Al-Ni-Co、Fe-Ni-Al等。具有亚稳分解型的永磁合金，都需要在亚稳分解温度下进行磁场处理，以提高合金的磁性能。
在实际生产中，FeCrCo和AlNiCo合金对亚稳分解的温度精度要求高，这就要求放置在磁场强度达到160KA/m以上的电磁铁均匀磁场部分的加热炉的温度一致性和均匀性要好。FeCrCo和AlNiCo温度的一致性要求和磁场强度的要求，使得产品的装炉量受到很大制约，而且等温磁场热处理的时间一般为60-90分钟，磁场强度、加热炉的温度一致性和均匀性、等温磁场热处理的时间这三个因素的影响，使得FeCrCo和AlNiCo合金的磁场等温热处理效率很低。
发明内容
本发明的目的是针对上述FeCrCo和AlNiCo合金在亚稳分解温度下进行磁场处理的现有技术中，存在制备工艺复杂、产品的装炉量受到很大制约、FeCrCo和AlNiCo合金的磁场等温热处理效率很低的缺陷，提供了一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，可以达到制备工艺简单、产品的装炉量增大、FeCrCo和AlNiCo合金的磁场等温热处理效率提高的目的。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，为一种在磁场条件下的热处理装置，包括机架、支柱、推料机构、加热炉、落料导槽和出料口，所述机架包括前机架和后机架，所述推料机构设置在前机架前部，所述支柱设置在前机架和后机架之间，所述加热炉为长圆筒形结构、横向设置，加热炉的前端固定设置在前机架后端，加热炉的后端固定设置在后机架前端，加热炉的中部固定架设在支柱上，所述落料导槽在后机架上方、向后下方向固定斜向设置，所述出料口在落料导槽后下端，本发明用于FeCrCo合金的磁场热处理，也可用于AlNiCo合金的磁场热处理；
还包括直流空心线圈，所述直流空心线圈绕设在加热炉外侧，直流空心线圈是用铜管绕制而成，铜管中通入冷却水和低电压、高电流的直流电，通过直流空心线圈产生均匀的磁场，直流空心线圈中的冷却水可以保证在通电的情况下，线圈的温度保持相对恒温；直流空心线圈长度为2500-6000mm，内径尺寸为300-500mm；
加热炉包括不锈钢炉壳、保温层、装有电阻丝的碳化硅加热管、马弗管，所述马弗管包括马弗管前部和马弗管后部，所述马弗管后部在碳化硅加热管内，马弗管前部向碳化硅加热管前方伸出、固定设置在前机架后部上方；所述不锈钢炉壳、保温层、装有电阻丝的碳化硅加热管、马弗管前部作为加热炉的炉壁从外至里依次设置；
所述加热炉外径为300-500mm，长度为2500-6000mm，加热炉长度与直流空心线圈长度相一致；加热炉其中部为2000-5500mm的磁场均匀区和温度均匀区，即加热炉中部为恒温磁场区；
所述推料机构部分为进料段，所述马弗管前部部分为预热段，所述直流空心线圈部分为磁场和加热段，所述落料导槽部分为出料段。
所述直流空心线圈的输入电压为120-300V，输入电流为200-500A，直流空心线圈中心线上的磁场强度达到160KA/m-400KA/m。
所述铜管直径为6-8mm，铜管所绕圈数为312.5-1000圈，匝数均为35匝。
所述加热炉采用3-8点单独控温加热，保证马弗管内的温度均匀性，加热炉的使用温度为400-900℃。
在磁场热处理前增加500-2000mm的预热段，预热段温度为500-900℃，在满足工艺要求的情况下，提高产品的加热速度，缩短产品的加热时间。
当用于FeCrCo合金的磁场热处理时：
所述直流空心线圈长度为4000mm，内径尺寸为350mm；
所述铜管直径为8mm，铜管所绕圈数为500圈，匝数均为35匝；
所述直流空心线圈的输入电压为145V，输入电流为290A，空心线圈中心线上的磁场强度达到160KA/m以上；
所述加热炉外径为345mm，长度为4000mm；加热炉其中部为3500mm的磁场均匀区和温度均匀区，即加热炉中部为恒温磁场区；加热炉的使用温度为630-660℃；
在磁场热处理前增加1200mm的预热段，预热段温度为700℃。
生产效率是普通电磁铁型的磁场热处理设备的23倍，单位能耗只有普通电磁铁型的磁场热处理设备的0.27倍。
当用于AlNiCo合金的磁场热处理时：
所述直流空心线圈长度为3000mm，内径尺寸为410mm；
所述铜管直径为6mm，铜管所绕圈数为500圈，匝数为35匝；
所述直流空心线圈的输入电压为280V，输入电流为450A，直流空心线圈中心线上的磁场强度达到350KA/m以上；
所述加热炉外径为400mm，长度为3000mm；加热炉其中部为2500mm的磁场均匀区和温度均匀区，即加热炉中部为恒温磁场区；加热炉的使用温度为830-850℃；
在磁场热处理前增加1200mm的预热段，预热段温度为850℃。
生产效率是普通电磁铁型的磁场热处理设备的5倍，单位能耗只有普通电磁铁型的磁场热处理设备的0.54倍。
直流空心线圈产生磁场的原理为安培定则。空心线圈是用铜管绕制而成，铜管中通入冷却水和低电压、高电流的直流电。空心线圈中的冷却水可以保证在通电的情况下，线圈的温度保持相对恒温，这样既保证空心线圈不至于发热而烧坏，同时又能保证空心线圈内产生的磁场就比较稳恒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)同时满足磁场热处理的磁场强度和温度均一性好的连续式生产的高效热处理设备，本发明的磁场均匀区和温度均匀区可达到2000-5500mm长，可以实现产品的连续化生产，生产效率是普通电磁铁型的磁场热处理设备的3--30倍，单位能耗只有普通电磁铁型的磁场热处理设备的0.2-0.9倍；
(2)解决了产品长度为150-500mm的长元件产品的磁场热处理难题；
(3)本发明特别适合用于FeCrCo合金的磁场热处理，也可用于AlNiCo合金的磁场热处理。
附图说明
图1是：本发明主视图；
图2是：图1A-A剖视放大图。
附图标记说明：前机架1、支柱2、推料机构3、加热炉4、不锈钢炉壳401、保温层402、碳化硅加热管403、马弗管404、落料导槽5、出料口6、直流空心线圈7、铜管701、后机架8、进料段9，预热段10，磁场和加热段11、出料段12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1至图2所示，一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，为一种在磁场条件下的热处理装置，用于FeCrCo合金的磁场热处理，包括机架、支柱2、推料机构3、加热炉4、落料导槽5和出料口6，所述机架包括前机架1和后机架8，所述推料机构3设置在前机架1前部，所述支柱2设置在前机架1和后机架8之间，所述加热炉4为长圆筒形结构、横向设置，加热炉4的前端固定设置在前机架1后端，加热炉4的后端固定设置在后机架8前端，加热炉4的中部固定架设在支柱2上，所述落料导槽5在后机架8上方、向后下方向固定斜向设置，所述出料口6在落料导槽5后下端；
还包括直流空心线圈7，所述直流空心线圈7绕设在加热炉4外侧，直流空心线圈7是用铜管701绕制而成，铜管701中通入冷却水和低电压、高电流的直流电，通过直流空心线圈7产生均匀的磁场，直流空心线圈7中的冷却水可以保证在通电的情况下，线圈的温度保持相对恒温；所述直流空心线圈7长度为4000mm，内径尺寸为350mm；所述铜管701直径为8mm，铜管701所绕圈数为500圈，匝数均为35匝；
加热炉4包括不锈钢炉壳401、保温层402、装有电阻丝的碳化硅加热管403、马弗管404，所述马弗管404包括马弗管前部和马弗管后部，所述马弗管后部在碳化硅加热管403内，马弗管前部向碳化硅加热管403前方伸出、固定设置在前机架1后部上方；所述不锈钢炉壳401、保温层402、装有电阻丝的碳化硅加热管403、马弗管后部作为加热炉的炉壁从外至里依次设置；
所述加热炉4外径为345mm，长度为4000mm，加热炉4长度与直流空心线圈7长度相一致；加热炉4其中部3500mm为磁场均匀区和温度均匀区，即加热炉中部为恒温磁场区；
所述推料机构3部分为进料段9，所述马弗管前部部分为预热段10，所述直流空心线圈7部分为磁场和加热段11，所述落料导槽部分为出料段12。
所述直流空心线圈7的输入电压为145V，输入电流为290A，直流空心线圈7中心线上的磁场强度达到160KA/m以上。
所述加热炉4采用3-8点单独控温加热，保证马弗管404内的温度均匀性，加热炉4的使用温度为645℃。
在磁场热处理前增加1200mm的预热段10，预热段10温度为700℃，在满足工艺要求的情况下，提高产品的加热速度，缩短产品的加热时间。
FeCrCo合金为非真空感应炉冶炼、不需要高温固溶处理的永磁合金，其热处理条件和步骤如下：
(1)选取直径为30mm、长为20mm的FeCrCo合金，其成分为Cr：24.8％，Co：11.2％，V：1.5％，Ti：1.2％，余铁。
(2)产品在预热段10长度为1200mm、温度为700℃的预热区预热30分钟，根据产品的尺寸确定推料机构3的送料频率为30秒。
(3)经过预热的产品进入长为4000mm，磁场强度为180KA/m的磁场和加热段11。按照设定的送料频率使每个产品通过3500mm长，645℃的恒温磁场的时间在87分钟。
(4)经过等温磁场处理的产品在出料口收集，等产品冷却后，在井式回火炉内、以620℃*1h、610*1h、590*2h、570*3h、560*4h、540℃*6h温度区间内进行分段时效处理。
(5)通过磁特性测试仪测得产品的典型磁性能为：剩余磁感应强度Br：13658Gs，矫顽力Hc：616Oe，最大磁能积BHm：6.08MGOe。
(6)按照产品单重108.8克计算，一台连续磁场热处理炉24h可处理313公斤的直径为30mm、长为20mm的FeCrCo合金，电量使用量为1440KWh。而一台普通电磁铁型的磁场热处理设备24h只能处理13.9公斤的直径为30mm、长为20mm的FeCrCo合金，电量使用量为240KWh。
通过比较连续等温磁场热处理炉的生产效率是普通电磁铁型的磁场热处理设备的22.5倍，单位能耗只有普通电磁铁型的磁场热处理设备的0.27倍。
实施例2：
如图1至图2所示，一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，为一种在磁场条件下的热处理装置，用于AlNiCo合金的磁场热处理。
所述直流空心线圈7长度为3000mm，内径尺寸为410mm；所述铜管701直径为6mm，铜管701所绕圈数为500圈，匝数均为35匝；
所述加热炉4外径为400mm，长度为3000mm，加热炉4长度与直流空心线圈7长度相一致；加热炉4其中部为2500mm的磁场均匀区和温度均匀区，即加热炉中部为恒温磁场区；
所述直流空心线圈7的输入电压为280V，输入电流为450A，直流空心线圈7中心线上的磁场强度达到350KA/m以上；
加热炉4的使用温度为850℃；在磁场热处理前增加1200mm的预热段，预热段温度为850℃。
典型AlNiCo8类合金的热处理条件和步骤如下：
(1)选取直径为10mm、长为10mm的AlNICo合金，其成分为Al：7.5％，Ni：14％，Co：36％，Cu：3.0％，Ti：6.0％，Nb：0.5，余铁。
(2)产品经1250℃高温固溶冷却后，在预热段10长度为1200mm、温度为850℃的预热区预热8分钟，根据产品的尺寸确定推料机构3的送料频率为4秒。
(3)经过预热的产品进入长为3000mm，磁场强度为380KA/m的磁场和加热段11。按照设定的送料频率使每个产品通过2500mm长，850℃的恒温磁场的时间在16分钟。
(4)经过等温磁场处理的产品在出料口收集，等产品冷却后在井式回火炉、以660℃*3h、630*6h、590℃*12h温度区间内进行分段时效处理。
5)通过磁特性测试仪测得产品的典型磁性能为：Br：8586Gs，Hc：1582Oe，BHm：5.72MGOe。
(6)按照产品单重5.7克计算，一台连续磁场热处理炉24h可处理约490公斤的直径为10mm、长为10mm的AlNiCo8类合金，电量使用量为2400KWh。而一台普通电磁铁型的磁场热处理设备24h只能处理约53公斤的直径为10mm、长为10mm的AlNiCo8类合金，电量使用量为480KWh。
通过比较连续等温磁场热处理炉的生产效率是普通电磁铁型的磁场热处理设备的4.9倍，单位能耗只有普通电磁铁型的磁场热处理设备的0.54倍。
余同实施例1。
实施例3：
如图1至图2所示，一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，为一种在磁场条件下的热处理装置，用于FeCrCo合金的磁场热处理；
典型FeCrCo永磁合金，其热处理条件和步骤如下：
(1)选取尺寸为直径为10mm、长为200mm的FeCrCo合金，其成分为Cr：24.2％，Co：12.2％，Si：1.02％，余铁。
(2)产品在预热段长度为1200mm、温度为700℃的预热区预热30分钟，根据产品的尺寸确定推料机构的送料频率为300秒。
(3)经过预热的产品进入长为4000mm，磁场强度为180KA/m的磁场和加热段11。按照设定的送料频率使每个产品通过3500mm长，645℃的恒温磁场的时间在87分钟。
(4)经过等温磁场处理的产品在出料口收集，等产品冷却后，在井式回火炉内、以620℃*1h、610*1h、590*2h、570*3h、560*4h、540℃*6h温度区间内进行分段时效处理。
(5)通过磁特性测试仪测得产品的典型磁性能为：剩余磁感应强度Br：13920Gs，矫顽力Hc：598Oe，最大磁能积BHm：5.87MGOe。
(6)按照产品单重120克计算，一台连续磁场热处理炉24h可处理138公斤的直径为10mm、长为200mm的FeCrCo合金，电量使用量为1440KWh
而普通电磁铁型的磁场热处理设备根本无法处理这种类型的FeCrCo合金。
余同实施例1。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的三种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，包括机架、支柱、推料机构、加热炉、落料导槽和出料口，所述机架包括前机架和后机架，所述推料机构设置在前机架前部，所述支柱设置在前机架和后机架之间，所述加热炉为长圆筒形结构、横向设置，加热炉的前端固定设置在前机架后端，加热炉的后端固定设置在后机架前端，加热炉的中部固定架设在支柱上，所述落料导槽在后机架上方、向后下方向固定斜向设置，所述出料口在落料导槽后下端，本发明用于FeCrCo合金的磁场热处理，也可用于AlNiCo合金的磁场热处理，其特征在于：
还包括直流空心线圈，所述直流空心线圈绕设在加热炉外侧，直流空心线圈是用铜管绕制而成，铜管中通入冷却水和低电压、高电流的直流电，通过直流空心线圈产生均匀的磁场，直流空心线圈中的冷却水可以保证在通电的情况下，线圈的温度保持相对恒温；直流空心线圈长度为2500-6000mm，内径尺寸为300-500mm；
加热炉包括不锈钢炉壳、保温层、装有电阻丝的碳化硅加热管、马弗管，所述马弗管包括马弗管前部和马弗管后部，所述马弗管后部在碳化硅加热管内，马弗管前部向碳化硅加热管前方伸出、固定设置在前机架后部上方；所述不锈钢炉壳、保温层、装有电阻丝的碳化硅加热管、马弗管前部作为加热炉的炉壁从外至里依次设置；
所述加热炉外径为300-500mm，长度为2500-6000mm，加热炉长度与直流空心线圈长度相一致；加热炉其中部为2000-5500mm磁场均匀区和温度均匀区；
所述推料机构部分为进料段，所述马弗管前部部分为预热段，所述直流空心线圈部分为磁场和加热段，所述落料导槽部分为出料段。
2.根据权利要求1所述的一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，其特征在于：所述直流空心线圈的输入电压为120-300V，输入电流为200-500A，直流空心线圈中心线上的磁场强度达到160KA/m-400KA/m。
3.根据权利要求1所述的一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，其特征在于：所述铜管直径为6-8mm，铜管所绕圈数为312.5-1000圈，匝数均为35匝。
4.根据权利要求1所述的一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，其特征在于：所述加热炉采用3-8点单独控温加热，保证马弗管内的温度均匀性，加热炉的使用温度为400-900℃。
5.根据权利要求1所述的一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，其特征在于：在磁场热处理前增加500-2000mm的预热段，预热段温度为500-900℃，在满足工艺要求的情况下，提高产品的加热速度，缩短产品的加热时间。
6.根据权利要求1或2、3、4、5所述的一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，其特征在于：当用于FeCrCo合金的磁场热处理时：
所述直流空心线圈长度为4000mm，内径尺寸为350mm；
所述铜管直径为8mm，铜管所绕圈数为500圈，匝数为35匝；
所述直流空心线圈的输入电压为145V，输入电流为290A，直流空心线圈中心线上的磁场强度达到160KA/m以上；
所述加热炉外径为345mm，长度为4000mm；加热炉其中部为3500mm的磁场均匀区和温度均匀区；加热炉的使用温度为630-660℃；
在磁场热处理前增加1200mm的预热段，预热段温度为700℃；
生产效率是普通电磁铁型的磁场热处理设备的23倍，单位能耗只有普通电磁铁型的磁场热处理设备的0.27倍。
7.根据权利要求1或2、3、4所述的一种永磁合金高效连续等温磁场热处理炉，其特征在于：当用于AlNiCo合金的磁场热处理时：
所述直流空心线圈长度为3000mm，内径尺寸为410mm；
所述铜管直径为6mm，铜管所绕圈数为500圈，匝数为35匝；
所述直流空心线圈的输入电压为280V，输入电流为450A，空心线圈中心线上的磁场强度达到350KA/m以上；
所述加热炉外径为400mm，长度为3000mm；加热炉其中部为2500mm的磁场均匀区和温度均匀区；加热炉的使用温度为830-850℃；
在磁场热处理前增加1200mm的预热段，预热段温度为850℃；
生产效率是普通电磁铁型的磁场热处理设备的5倍，单位能耗只有普通电磁铁型的磁场热处理设备的0.54倍。
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| CN103789515A (zh) | 2014-05-14 |
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