CN104034154B - 分段式高性能锶铁氧体预烧设备及其预烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分段式高性能锶铁氧体预烧设备及其预烧方法，属于磁性材料技术领域。该设备由预烧窑、加热系统、变频引风调节装置和物料传输装置构成，物料传输装置的液压推进机构安装在窑体进口端外侧，导轨平行安装在预烧窑内，推板置于导轨上，液压推进机构与推板相接触；加热系统包括加热元件、温度控制仪和热电偶，加热元件、热电偶与温度控制仪电气连接，加热元件连同热电偶分别安装在窑体的～段、～段、～段；变频引风调节装置的风道设在预烧窑底部一侧，风管与风道相接相通，置于推板下方，变频引风机进风口置于预烧窑靠近出口端上方，出风口与风道相连接。使用方便，既保证低温区的温度，又保证窑内充足的氧化还原气氛，节省能源。

Description

分段式高性能锶铁氧体预烧设备及其预烧方法

技术领域

本发明属于磁性材料技术领域，尤其涉及一种锶铁氧体预烧设备，还涉及一种该装置的预烧方法。

背景技术

近年来，随着汽车电机、家用电器、变频电机、传感器及发电机的广泛应用，对以锶铁氧体预烧料为主要材料的永磁铁氧体制品的需求逐年增加。目前锶铁氧体预烧装置主要是使用油或气作为燃料的回转窑和煤窑，由于回转窑和煤窑的设计特点，内部砌有一层200mm的耐火砖，燃烧装置只能安装在窑尾某一位置给窑内加热升温，窑内其他部分温度依靠高温区辐射加热，无法满足高性能锶铁氧体预烧料氧化反应所需的不同温区温度、充分氧化还原气氛条件，致使反应不完全，磁性能较差，收缩率波动大，仅能满足中低档次锶铁氧体预烧料的预烧条件，满足不了高性能磁体产品所需锶铁氧体预烧料的指标要求。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种分段式高性能锶铁氧体预烧设备，窑内形成梯度温区，满足高性能锶铁氧体预烧料氧化反应所需的条件，反应完全，提高磁性能，收缩率波动范围小。

分段式高性能锶铁氧体预烧设备，其特点是由预烧窑、加热系统、变频引风调节装置和物料传输装置构成，所述的预烧窑安装在基座上，窑壁上安装耐火砖；所述的物料传输装置包括导轨、推板和液压推进机构，液压推进机构安装在窑体进口端外侧，导轨平行安装在预烧窑内，推板置于导轨上，液压推进机构与推板相接触，液压推进机构推送一段距离后，液压推进机构与推板分开；所述的加热系统包括加热元件、温度控制仪和热电偶，加热元件、热电偶与温度控制仪电气连接，加热元件连同热电偶分别安装在窑体的～段、～段、～段，热电偶根据窑内温度变化，实时反馈给温度控制仪，由温度控制仪进行调节，保证温度变化区间的稳定性，进一步保证预烧质量；所述的变频引风调节装置包括风道、带孔风管、调节阀和变频引风机，风道设在预烧窑底部一侧，风管与风道相接相通，置于推板下方，风管的风量由调节阀控制，变频引风机的进风口置于预烧窑靠近出口端上方，出风口与风道相连接，通过风道将出口端余热引至进口端的低温区域，达到加热和调节窑内气氛的目的。

本发明进一步改进，所述的预烧窑长30～45m，在进口端至窑体处，均设至少6个带流量计的自然排气烟囱，将物料受热蒸发出的水份均匀排出窑外，同时调节烟囱的流量来控制水份的蒸发速度，避免因水份蒸发的快慢对物料的反应产生影响。

本发明进一步改进，所述的推板呈方形，长为330～350mm，宽为330～350mm，高为20～30mm，其上均设至少25个直径2～4mm的气孔，块状物料置于推板上，使得热量、空气与块状物料充分接触，物料的化学反应更加完全。

本发明进一步改进，所述的预烧窑窑体～段和～段的加热元件由贯穿窑体的瓷套管和穿在套管上的电阻丝构成；～段的加热元件为硅碳棒，硅碳棒安装在窑体的穿孔中，使得窑内形成三段温区：500°C～600°C、900°C～1000°C、1200°C～1300°C，满足物料氧化反应所需的不同温区温度。

本发明进一步改进，所述的风管上均设菱形气孔，气孔朝上，菱形气孔保证出来的余热能够向四周扩散，保证与推板和物料充分接触，将余热通过带孔推板与物料充分接触，既保证物料的水分蒸发均匀，又保证了窑体内所需的氧化还原气氛。

本发明还提供了一种分段式高性能锶铁氧体预烧设备生产预烧料的方法，具体按以下步骤进行：

第一步、制备料块

1）配料：将原料按如下重量比称量：Fe₂O₃：85～87%、SrCO₃：13～15%、Al₂O₃：0.2～0.5%、SiO₂：0.2～0.5%、La₂O₃：2～5%、Co₂O₃：2～5%；

2）一次球磨：将原料和辅料加入卧式球磨机加水湿磨，按料、球、水的重量比1:3:2，粒度达到1.0μm；

3）成型：将磨好的料浆经压滤、成型，得到原料料块；

第二步、设备检查

检查预烧设备各部分装置的设备是否运转正常、各温区温度的仪表显示是否正常、推板推进速度和推板的外观状况；

第三步、设备参数设定

1）通过预烧窑电气控制柜上的温度控制仪按照不同高性能磁性材料所需要求，设定不同工艺要求的温度曲线：

在500°C～600°C温区，保证料块在此区域经历3小时，利于料块中的水份充分蒸发；

在900°C～1000°C温区，保证料块在此区域经历1.5小时，料块中的碳酸锶开始分解并初步具备发生物理化学的条件；

在1200°C～1300°C温区，保证料块在此区域经历2小时，在高温区料块发生反应生成六角晶系的M型SrO·6Fe₂O₃，保证预烧料具备一定的硬度和强度；

2）通过液压推进缸的时间继电器设置推板的速度为6～10分钟/板（液压推进机构往复运动一次所需要的时间为6～10分钟）；

3）调节自然排气烟囱上的流量计的刻度在50～90°的范围内，控制窑内每个温区的温度在一定范围内波动；

第四步、进料预烧

人工将原料料块码放至推板上，每板承载22～25公斤，连续进窑烧结；

第五步、预烧料处理

由窑内出来的预烧料直接进入破碎机制成粗粉，通过分选装置，将原料的粒度控制在3μm左右，作为高性能永磁器件的原材料使用。

与现有技术相比，优点是构思新颖，结构简凑、合理；使用方便，提高效率，无污染，采用本发明进行预烧，与常规回转窑或煤窑预烧的高性能锶铁氧体预烧料相比，不仅材料每吨消耗成本相当，而且材料各项指标是它们无法达到的；采用变频引风调节装置既保证了低温区的温度，又保证了窑内充足的氧化还原气氛，使用变频电机，风量可控，预烧窑低温区不需另装加热系统，节省能源。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是分段式高性能锶铁氧体预烧设备的结构示意图；

图2是本发明变频引风调节装置的结构示意图；

图3是本发明推板的结构示意图。

图中，1-预烧窑、2-风管、2.1-菱形气孔、3-风道、4-变频引风机、5-排气烟囱、6-流量计、7-推板、7.1-气孔、8-调节阀、9-液压推进机构、10-导轨、11-加热元件、12-热电偶。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

由图1至3可以看出，分段式高性能锶铁氧体预烧设备由预烧窑1、加热系统、变频引风调节装置和物料传输装置构成，预烧窑长36m，安装在基座（图中未标注）上，窑壁上安装耐火砖，在进口端至窑体20m处，均设6个带流量计6的自然排气烟囱5，将物料受热蒸发出的水份均匀排出窑外，同时调节烟囱的流量来控制水份的蒸发速度，避免因水份蒸发的快慢对物料的反应产生影响。

物料传输装置包括导轨10、推板7和液压推进机构9，液压推进机构安装在窑体进口端外侧，导轨平行安装在预烧窑内，推板置于导轨上，液压推进机构与推板相接触，液压推进机构推送一段距离后，液压推进机构与推板分开，推进速度为6～10分钟/板；推板呈方形，推板的长为330mm，宽为330mm，高为20mm，其上均设25个直径3mm的气孔7.1，块状物料置于推板上，使得热量、空气与块状物料充分接触，物料的化学反应更加完全。

所述的加热系统包括加热元件11、温度控制仪（图中未标注）和热电偶12，加热元件、热电偶与温度控制仪电气连接，加热元件连同热电偶分别安装在窑体的～段、～段、～段，热电偶根据窑内温度变化，实时反馈给温度控制仪，由温度控制仪进行调节，保证温度变化区间的稳定性，进一步保证预烧质量，预烧窑窑体12m～16m段和16m～20m段的加热元件由贯穿窑体的瓷套管和穿在套管上的电阻丝构成；24m～28m段的加热元件为硅碳棒，硅碳棒安装在窑体的穿孔中，使得窑内形成三段温区：500°C～600°C、900°C～1000°C、1200°C～1300°C，满足物料氧化反应所需的不同温区温度。

变频引风调节装置包括风道3、风管2、调节阀8和变频引风机4，风道设在预烧窑1底部一侧，风管与风道相接相通，置于推板7下方，风管上均设菱形气孔2.1，气孔朝上，菱形气孔保证出来的余热能够向四周扩散，保证与推板和物料充分接触，将余热通过带孔推板与物料充分接触，既保证物料的水分蒸发均匀，又保证了窑体内所需的氧化还原气氛，风管的风量由调节阀控制，变频引风机的进风口置于预烧窑靠近出口端上方，出风口与风道相连接，通过风道将出口端余热引至进口端的低温区域，达到加热和调节窑内气氛的目的。

下面结合几个实施例对本发明方法作进一步详细说明。

实施例1

一种分段式高性能锶铁氧体预烧设备生产预烧料的方法，具体按以下步骤进行：

第一步、制备料块

1）配料：将原料按如下重量比称量，Fe₂O₃：87%、SrCO₃：13%、Al₂O₃：

0.25%、SiO₂：0.25%、La₂O₃：2.5%、Co₂O₃：2%；

2）一次球磨：将原料和辅料加入卧式球磨机加水湿磨，按料、球、水的重

量比1:3:2，粒度达到1.0μm；

3）成型：将磨好的料浆经压滤、成型，得到原料料块；

第二步、设备检查

检查预烧设备各部分装置的设备是否运转正常、各温区温度的仪表显示是否正常、推板推进速度和推板的外观状况；

第三步、设备参数设定

1）通过预烧窑电气控制柜上的温度控制仪按照不同高性能磁性材料所需要求，设定不同工艺要求的温度曲线：

在500°C～600°C温区设置温度为550°C，保证料块在此区域经历3小时，利于料块中的水份充分蒸发；

在900°C～1000°C温区设置温度为950°C，保证料块在此区域经历1.5小时，料块中的碳酸锶开始分解并初步具备发生物理化学的条件；

在1200°C～1300°C温区设置温度为1290°C，保证料块在此区域经历2小时，在高温区料块发生反应生成六角晶系的M型SrO·6Fe₂O₃，保证预烧料具备一定的硬度和强度；

2）通过液压推进缸的时间继电器设置推板的速度为7分钟/板；

3）调节自然排气烟囱上的流量计的刻度在68°的范围内，控制窑内每个温区的温度在一定范围内波动；

第四步、进料预烧

人工将原料料块码放至推板上，每板承载22～25公斤，连续进窑烧结；

第五步、预烧料处理

由窑内出来的预烧料直接进入破碎机制成粗粉，通过分选装置，将原料的粒度控制在3μm左右，作为高性能永磁器件的原材料使用。

测试结果如表1所示：

表1回转窑、煤窑和本发明窑预烧永磁材料的磁性能和收缩率

实施例2

一种分段式高性能锶铁氧体预烧设备生产预烧料的方法，具体按以下步骤进行：

第一步、制备料块

1）配料：将原料按如下重量比称量，Fe₂O₃：86%、SrCO₃：14%、Al₂O₃：

0.35%、SiO₂：0.4%、La₂O₃：3%、Co₂O₃：2.5%

2）一次球磨：将原料和辅料加入卧式球磨机加水湿磨，按料、球、水的重

量比1:3:2，粒度达到1.0μm；

3）成型：将磨好的料浆经压滤、成型，得到原料料块；

第二步、设备检查

检查预烧设备各部分装置的设备是否运转正常、各温区温度的仪表显示是否正常、推板推进速度和推板的外观状况；

第三步、设备参数设定

1）通过预烧窑电气控制柜上的温度控制仪按照不同高性能磁性材料所需要求，设定不同工艺要求的温度曲线：

在500°C～600°C温区设置温度为550°C，保证料块在此区域经历3小时，利于料块中的水份充分蒸发；

在900°C～1000°C温区设置温度为950°C，保证料块在此区域经历1.5小时，料块中的碳酸锶开始分解并初步具备发生物理化学的条件；

在1200°C～1300°C温区设置温度为1295°C，在高温区料块发生反应生成六角晶系的M型SrO·6Fe₂O₃，保证预烧料具备一定的硬度和强度；

2）通过液压推进缸的时间继电器设置推板的速度为8分钟/板；

3）调节自然排气烟囱上的流量计的刻度在80°的范围内，控制窑内每个温区的温度在一定范围内波动；

第四步、进料预烧

人工将原料料块码放至推板上，每板承载22～25公斤，连续进窑烧结；

第五步、预烧料处理

由窑内出来的预烧料直接进入破碎机制成粗粉，通过分选装置，将原料的粒度控制在3μm左右，作为高性能永磁器件的原材料使用。

测试结果如表2所示：

表2回转窑、煤窑和本发明窑预烧永磁材料的磁性能和收缩率

实施例3

一种分段式高性能锶铁氧体预烧设备生产预烧料的方法，具体按以下步骤进行：

第一步、制备料块

1）配料：将原料按如下重量比称量，Fe₂O₃：87%、SrCO₃：13%、Al₂O₃：

0.25%、SiO₂：0.25%、La₂O₃：2.5%、Co₂O₃：2.8%

2）一次球磨：将原料和辅料加入卧式球磨机加水湿磨，按料、球、水的重

量比1:3:2，粒度达到1.0μm；

3）成型：将磨好的料浆经压滤、成型，得到原料料块；

第二步、设备检查

检查预烧设备各部分装置的设备是否运转正常、各温区温度的仪表显示是否正常、推板推进速度和推板的外观状况；

第三步、设备参数设定

1）通过预烧窑电气控制柜上的温度控制仪按照不同高性能磁性材料所需要求，设定不同工艺要求的温度曲线：

在500°C～600°C温区设置温度为550°C，保证料块在此区域经历3小时，利于料块中的水份充分蒸发；

在900°C～1000°C温区设置温度为950°C，保证料块在此区域经历1.5小时，料块中的碳酸锶开始分解并初步具备发生物理化学的条件；

在1200°C～1300°C温区设置温度为1300°C，保证料块在此区域经历2小时，在高温区料块发生反应生成六角晶系的M型SrO·6Fe₂O₃，保证预烧料具备一定的硬度和强度；

2）通过液压推进缸的时间继电器设置推板的速度为9分钟/板；

3）调节自然排气烟囱上的流量计的刻度在75°的范围内，控制窑内每个温区的温度在一定范围内波动；

第四步、进料预烧

人工将原料料块码放至推板上，每板承载22～25公斤，连续进窑烧结；

第五步、预烧料处理

由窑内出来的预烧料直接进入破碎机制成粗粉，通过分选装置，将原料的粒度控制在3μm左右，作为高性能永磁器件的原材料使用。

测试结果如表3所示：

表3回转窑、煤窑和本发明窑预烧永磁材料的磁性能和收缩率

从以上表中可知，在相同的配方下，通过本发明的烧结装置，预烧永磁材料的磁性能和收缩率都优于回转窑或煤窑的磁性能和收缩率，性能满足日本TDK永磁FB9系列要求，并且径向收缩率：24.8%～25.4%、横向收缩率11%～12%。本发明的烧结装置和方法，结构简单、使用方便，节省能耗，提高效率，无污染，提高市场竞争力，采用本发明进行预烧，与常规回转窑或煤窑预烧的高性能锶铁氧体预烧料相比，不仅材料每吨消耗成本相当，而且材料各项指标都优于它们。

Claims (5)

1.分段式高性能锶铁氧体预烧设备，该设备由预烧窑（1）、加热系统、变频引风调节装置和物料传输装置构成，所述的预烧窑安装在基座上，窑壁上安装耐火砖；所述的物料传输装置包括导轨（10）、推板（7）和液压推进机构（9），液压推进机构安装在窑体进口端外侧，导轨平行安装在预烧窑内，推板置于导轨上，液压推进机构与推板相接触；所述的加热系统包括加热元件（11）、温度控制仪和热电偶（12），加热元件、热电偶与温度控制仪电气连接，加热元件连同热电偶分别安装在窑体的1/3～4/9段、4/9～5/9段、2/3～7/9段；所述的变频引风调节装置包括风道（3）、带孔风管（2）、调节阀（8）和变频引风机（4），风道设在预烧窑底部一侧，风管与风道相接相通，置于推板下方，风管的风量由调节阀控制，变频引风机的进风口置于预烧窑靠近出口端上方，出风口与风道相连接，其特征在于，所述的推板（7）呈方形，长为330～350mm，宽为330～350mm，高为20～30mm，其上均设至少25个直径2～4mm的气孔（7.1），块状物料置于推板上。

2.根据权利要求1所述的分段式高性能锶铁氧体预烧设备，其特征在于，所述的预烧窑（1）长30～45m，在进口端至窑体5/9处，均设至少6个带流量计（6）的自然排气烟囱（5）。

3.根据权利要求1所述的分段式高性能锶铁氧体预烧设备，其特征在于，所述的预烧窑（1）窑体1/3～4/9和4/9～5/9段的加热元件（11）由贯穿窑体的瓷套管和穿在套管上的电阻丝构成；2/3～7/9段的加热元件为硅碳棒，硅碳棒安装在窑体的穿孔中。

4.根据权利要求1所述的分段式高性能锶铁氧体预烧设备，其特征在于，所述的风管（2）上均设菱形气孔（2.1），气孔朝上。

5.根据权利要求1至4任一所述的分段式高性能锶铁氧体预烧设备生产预烧料的方法，具体按以下步骤进行：

第一步、制备料块

1）配料：将原料按如下重量比称量：Fe₂O₃：85～87%、SrCO₃：13～15%、Al₂O₃：0.2～0.5%、SiO₂：0.2～0.5%、La₂O₃：2～5%、Co₂O₃：2～5%，其重量比称量之和为100%；

2）一次球磨：将原料和辅料加入卧式球磨机加水湿磨，按料、球、水的重量比1:3:2，粒度达到1.0μm；

3）成型：将磨好的料浆经压滤、成型，得到原料料块；

第二步、设备检查

检查预烧设备各部分装置的设备是否运转正常、各温区温度的仪表显示是否正常、推板推进速度和推板的外观状况；

第三步、设备参数设定

1）通过预烧窑电气控制柜上的温度控制仪按照不同高性能磁性材料所需要求，设定不同工艺要求的温度曲线：

在500°C～600°C温区，保证料块在此区域经历3小时，利于料块中的水份充分蒸发；

在900°C～1000°C温区，保证料块在此区域经历1.5小时，料块中的碳酸锶开始分解并初步具备发生物理化学的条件；

在1200°C～1300°C温区，保证料块在此区域经历2小时，在高温区料块发生反应生成六角晶系的M型SrO·6Fe₂O₃，保证预烧料具备一定的硬度和强度；

2）通过液压推进缸的时间继电器设置推板的速度为6～10分钟/板；

3）调节自然排气烟囱上的流量计的刻度在50～90°的范围内，控制窑内每个温区的温度在一定范围内波动；

第四步、进料预烧

人工将原料料块码放至推板上，每板承载22～25公斤，连续进窑烧结；

第五步、预烧料处理

由窑内出来的预烧料直接进入破碎机制成粗粉，通过分选装置，将原料的粒度控制在3μm左右，作为高性能永磁器件的原材料使用。