CN109161643B - 一种磁场热处理炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁场热处理炉：包括炉架(1)、设置在炉架上的加热炉(2)、水冷系统(3)和磁场系统(4)；水冷系统(3)包括冷却水板(6)及经管道与冷却水板(6)相连的冷却机(7)，其中冷却水板(6)固定在加热炉(2)上方和下方，磁场系统(4)包括永磁体(8)、固定装置(9)、传动装置(11)和控制器(12)，永磁体(8)包括两个异名磁极，相对安装在固定装置(9)上；固定装置(9)设置在炉架上并与传动装置(11)和控制器(12)相连，使得固定装置(9)可沿水平方向移动，由此使得加热炉能够进入所述两个异名磁极之间。本发明提高了炉内温度的一致性，改善了磁芯性能的稳定性和同炉磁芯性能的一致性。

Description

一种磁场热处理炉
技术领域
本发明涉及非晶磁芯处理技术领域，更具体涉及一种磁场热处理炉。
背景技术
非晶合金是采用现代快速凝固冶金技术合成的，内部原子在三维空间的排列不具有周期重复性及平移对称性，具有无规密堆结构，因而其材料内部没有晶界、位错等晶体缺陷，从而表现出高强度、耐腐蚀、耐磨损及优异的磁学等性能。铁基非晶合金具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低矫顽力、低铁芯损耗和大的电阻率等特点，广泛受到了电力、电子工业领域的青睐，被用作变压器、互感器、扼流圈、传感器、滤波器等，是一种效果非常明显的绿色节能材料。
非晶磁芯必须通过热处理后才有磁性性能，目前常用的热处理方法分为真空热处理和非真空热处理。例如中国专利201710602425.3公开了一种磁场热处理炉，包括了炉体、加热炉、电磁系统、冷却油箱以及水冷循环系统，设计的回旋圆孔来增强对炉膛的辐射效果，可调节磁极与加热炉之间的气隙来保证加热炉内有足够的磁场强度。中国专利201310053193.2公开了一种磁芯横磁场热处理炉，包括炉胆和料架，，能够在真空加横磁场的方式处理磁芯。中国专利201020194370.0公开的一种磁场热处理炉，由炉体、带侧立柱的底座、炉盖、磁场线圈、控制系统、真空系统或加气系统等部分组成。中国专利201520517286.0公开的一种磁场热处理装置，通过在装置设有两个相互平行设置的多块永磁体，实现高磁场强度来进行热处理。
但是，上述真空热处理设备和非真空热处理设备的工艺和操作都较为复杂，并且存在着磁芯性能不稳定，同炉的磁芯性能差异性大的问题。
因此，存在对新的磁场热处理技术的需要。
发明内容
对于目前技术问题，本发明的目的在于提供一种磁场热处理炉，不仅方便操作，易于调整维修，而且可以有效的提高了磁芯性能的稳定性，和同炉磁芯性能的一致性。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供一种磁场热处理炉，其特征在于：包括炉架1、设置在炉架上的加热炉2、水冷系统3和磁场系统4；
所述水冷系统3包括冷却水板6以及经管道与冷却水板6相连的冷却机7，其中冷却水板6固定在加热炉2上方和下方，
所述磁场系统4包括永磁体8、固定装置9、传动装置11和控制器12，永磁体8包括两个异名磁极，相对安装在固定装置9上；固定装置9设置在炉架上并且与传动装置11和控制器12相连，使得固定装置9可沿水平方向移动，由此使得加热炉能够进入所述两个异名磁极之间。
根据本发明的一个实施方案，其中所述加热炉2包括炉壳13、炉膛14、炉门15、炉衬16、气氛预热室17、加热元件(18、19、20)、测温装置(21、22、23)和通气通道(24、25、26)，其中所述加热元件包括第一加热元件18、第二加热元件19以及第三加热元件20，所述第一加热元件18设置在炉膛14的前段的外侧壁上，第二加热元件19设置在炉膛14的中后段的外侧壁上，第三加热元件20设置在气氛预热室17之中，气氛预热室17设置在炉膛14的后端。
根据本发明的一个实施方案，其中，所述测温装置(21、22、23)包括第一测温装置21、第二测温装置22以及第三测温装置23，设置在炉膛14内部，分别固定在与第一加热元件18、第二加热元件19以及第三加热元件20相对应的位置，用于测量炉膛14前段、中段和后段的温度。
根据本发明的一个实施方案，其中，所述加热炉2还包括控制柜5，所述加热元件(18、19、20)和测温装置(21、22、23)与所述控制柜5连接。
根据本发明的一个实施方案，其中所述磁场热处理炉，还包括接近开关10,所述接近开关10安装在炉架1上并且与控制器12连接，用于防止所述固定装置9直接接触炉架1。
根据本发明的一个实施方案，其中，所述加热炉2为两个，分别设置固定装置9两侧的炉架上。
根据本发明的一个实施方案，其中，通气通道(24、25、26)，包括第一通气通道24、第二通气通道25以及第三通气通道26，所述第一通气通道24设置在炉膛14的前端，连通炉膛14与外部；所述第二通气通道25设置在炉膛14的末端，连通炉膛14与气氛预热室17；所述第三通气通道26设置在气氛预热室17上，连通气氛预热室17与外部。
根据本发明的一个实施方案，其中，所述冷却水板6与加热炉2之间具有5-10mm的空隙。例如，冷却水板可以使用奥氏体耐热不锈钢制作，整体高度可以不超过15mm，与加热炉之间留有5-10mm的空隙，保护了永磁体免受加热炉外温度的影响。受重力作用，上方冷却水板与加热炉之间空隙可以更小，因而循环水流方向可以是从上板到下板。
根据本发明的一个实施方案，其中，所述炉壳13、炉膛14、炉门15均使用奥氏体耐热不锈钢制作。另外，炉门内可以用高温胶黏贴高铝砖，增强保温效果，高铝砖周围粘贴有密封橡胶条，避免保护气体的浪费。
根据本发明的一个实施方案，其中，所述加热元件(18、19、20)可以是穿有氧化铝瓷珠的Cr20Ni18电阻丝。加热元件(18、19)可以沿炉膛横截面呈螺旋状裹绕在炉膛外部，并且，加热元件19可以占据大部分位置，可以作为炉膛内的主要热源。
根据本发明的一个实施方案，其中，所述炉衬16位于炉壳13与炉膛14之间，是通过用高铝硅酸耐火纤维布裹绕在炉膛14外，然后再用石棉板充填充空隙而形成，以提高热处理炉的保温效果。
本发明的有益效果是：
加热炉的设计，极大限度的减小了炉内温度的波动，提高了炉内温度的一致性，结合磁场系统，有效的提高了磁芯性能的稳定性，和同炉磁芯性能的一致性。
另外，本发明一个炉架设有两个加热炉，共用一个磁场系统，提高了设备的利用率。由于水冷系统和磁场系统是独立安装在加热炉外部，可单独运行，因此方便操作，易于调整维修。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是根据本发明一个实施方案的磁场热处理炉的结构示意图。
图2是根据本发明一个实施方案的加热炉的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
图1是根据本发明一个实施方案的总体结构示意图。图2是根据本发明一个实施方案的加热炉的结构示意图。
如图1、图2所示，本发明的磁场热处理炉可以包括炉架1、设置在炉架上的两个加热炉2、水冷系统3和磁场系统4。
炉架1为加热炉2、水冷系统3和磁场系统4提供支撑，所述加热炉2、水冷系统3和磁场系统4直接或者间接地设置在炉架1上。
所述水冷系统3包括冷却水板6以及经管道与冷却水板6相连的冷却机7，其中冷却水板6固定在加热炉2上方和下方，且与加热炉2之间留有5-10mm的空隙，其内部通入循环水，整体高度不超过15mm，作用是保护永磁体免受加热炉温度的影响。受重力作用，上方冷却水板与加热炉之间空隙更小，因而循环水流方向可以是从上板到下板。
所述磁场系统4包括永磁体8、固定装置9、传动装置11和控制器12，永磁体8包括两个异名磁极，相对安装在固定装置9上；固定装置9设置在炉架上并且与传动装置11和控制器12相连，使得固定装置9可沿水平方向移动，由此使得加热炉能够进入所述两个异名磁极之间。由于在固定装置9的两侧安装有两个加热炉2，因此固定装置9可以左右移动为两个加热炉来进行加磁，也即，两个加热炉2共用一个磁场系统，提高了设备的利用率。
两个异名磁极例如可以用高粘粘强度的AB胶，相对安装在固定装置上。控制器12通过传动装置(例如可以由电机与链条组成)，使固定装置9可沿水平方向移动，固定装置9呈中空形，加热炉2可以进入到两个异名磁极之间，由此实现热处理过程中的加磁、撤磁。
另外，本发明的装置还可以包括接近开关10，安装在炉架上，与控制器12相连，其作用是限定磁场位置，并避免固定装置撞击炉架1。
参考图2，每一个加热炉2可以包括炉壳13、炉膛14、炉门15、炉衬16、气氛预热室17、加热元件(18、19、20)、测温装置(21、22、23)和通气通道(24、25、26)，其中所述加热元件包括第一加热元件18、第二加热元件19以及第三加热元件20，所述第一加热元件18设置在炉膛14的前段的外侧壁上，第二加热元件19设置在炉膛14的中后段的外侧壁上，第三加热元件20设置在气氛预热室17之中，气氛预热室17设置在炉膛14的后端。
所述测温装置(21、22、23)包括第一测温装置21、第二测温装置22以及第三测温装置23，设置在炉膛14内部，分别固定在与第一加热元件18、第二加热元件19以及第三加热元件20相对应的位置，用于测量炉膛14前段、中段和后段的温度。
所述加热炉2还可以包括控制柜5，所述加热元件(18、19、20)和测温装置(21、22、23)与所述控制柜5连接。通过控制柜5来控制加热元件(18、19、20)和测温装置(21、22、23)二者之间的操作和协调。
根据本发明的一个实施方案，其中，通气通道(24、25、26)，包括第一通气通道24、第二通气通道25以及第三通气通道26，所述第一通气通道24设置在炉膛14的前端，连通炉膛14与外部；所述第二通气通道25设置在炉膛14的末端，连通炉膛14与气氛预热室17；所述第三通气通道26设置在气氛预热室17上，连通气氛预热室17与外部。这样通气通道连通了外部保护气体、炉膛与气氛预热室。
为避免受到磁场影响，并延长设备寿命，所述炉壳13、炉膛14、炉门15以及冷却水板均可以使用奥氏体耐热不锈钢制作。另外，炉门内可以用高温胶黏贴高铝砖，增强保温效果，高铝砖周围粘贴有密封橡胶条，避免保护气体的浪费。
所述加热元件(18、19、20)可以是穿有氧化铝瓷珠的Cr20Ni18电阻丝。加热元件(18、19)可以沿炉膛横截面呈螺旋状裹绕在炉膛外部，并且，加热元件19可以占据大部分位置，可以作为炉膛内的主要热源。加热元件20设在气氛预热室里，不仅预热保护气体，也利于炉内的保温效果。加热元件19是炉内的主要热源，加热元件(18、19)作辅助热源，减小了炉内温度的波动，提高炉内温度的一致性。
所述炉衬16位于炉壳13与炉膛14之间，可以是通过用高铝硅酸耐火纤维布裹绕在炉膛14外，然后再用石棉板充填充空隙而形成，以提高热处理炉的保温效果。
对于非真空条件下的磁芯处理，通过温度调控和加撤磁场的结合，利于磁芯性能的稳定，有以下实施例作详细说明。
实施例1
非真空处理过程中热处理，具体步骤为：打开保护气氛装置，向炉内通入保护气体；将磁芯放置在炉膛内，启动控制柜电源，由控制柜5的多个温控表控制相应的多个加热元件来调节炉内温度，可分为预热、升温、保温三个过程，温度调节范围例如可以在100～600℃；在升温过程中，对磁芯加磁场并撤磁场，过程是在接近开关的位置限定下，将固定有永磁体的固定装置通过磁场控制器移动到加热炉位置，撤出动作相反；关闭电源，直接取出磁芯，通过风机对磁性加速空冷。
实施例2
非真空处理过程中热处理，具体步骤为：打开保护气氛装置，向炉内通入保护气体；将磁芯放置在炉膛内，加入磁场并启动控制柜电源；关闭电源，撤出磁场，炉内的磁芯随炉冷却。
以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种磁场热处理炉，其特征在于：包括炉架(1)、设置在炉架上的加热炉(2)、水冷系统(3)和磁场系统(4)；
所述水冷系统(3)包括冷却水板(6)以及经管道与冷却水板(6)相连的冷却机(7)，其中冷却水板(6)固定在加热炉(2)上方和下方，
所述磁场系统(4)包括永磁体(8)、固定装置(9)、传动装置(11)和控制器(12)，永磁体(8)包括两个异名磁极，相对安装在固定装置(9)上；固定装置(9)设置在炉架上并且与传动装置(11)和控制器(12)相连，使得固定装置(9)可沿水平方向移动，由此使得加热炉能够进入所述两个异名磁极之间；
其中，所述冷却水板(6)的整体高度不超过15mm；
其中所述加热炉(2)包括炉壳(13)、炉膛(14)、炉门(15)、炉衬(16)、气氛预热室(17)、加热元件(18、19、20)、测温装置(21、22、23)和通气通道(24、25、26)，其中所述加热元件包括第一加热元件(18)、第二加热元件(19)以及第三加热元件(20)，所述第一加热元件(18)设置在炉膛(14)的前段的外侧壁上，第二加热元件(19)设置在炉膛(14)的中后段的外侧壁上，第三加热元件(20)设置在气氛预热室(17)之中，气氛预热室(17)设置在炉膛(14)的后端。
2.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，其中，所述测温装置(21、22、23)包括第一测温装置(21)、第二测温装置(22)以及第三测温装置(23)，设置在炉膛(14)内部，分别固定在与第一加热元件(18)、第二加热元件(19)以及第三加热元件(20)相对应的位置，用于测量炉膛(14)前段、中段和后段的温度；所述加热炉(2)还包括控制柜(5)，所述加热元件(18、19、20)和测温装置(21、22、23)与所述控制柜(5)连接。
3.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，其中，所述加热炉(2)为两个，分别设置固定装置(9)两侧的炉架上。
4.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，还包括接近开关(10),所述接近开关(10)安装在炉架(1)上并且与控制器(12)连接，用于防止所述固定装置(9)直接接触炉架(1)。
5.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，其中，通气通道(24、25、26)，包括第一通气通道(24)、第二通气通道(25)以及第三通气通道(26)，所述第一通气通道(24)设置在炉膛(14)的前端，连通炉膛(14)与外部；所述第二通气通道(25)设置在炉膛(14)的末端，连通炉膛(14)与气氛预热室(17)；所述第三通气通道(26)设置在气氛预热室(17)上，连通气氛预热室(17)与外部。
6.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，其中，所述冷却水板(6)与加热炉(2)之间具有5-10mm的空隙。
7.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，其中，所述冷却水板(6)、炉壳(13)、炉膛(14)、炉门(15)均使用奥氏体耐热不锈钢制作。
8.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，其中，所述加热元件(18、19、20)是穿有氧化铝瓷珠的Cr20Ni18电阻丝。
9.根据权利要求1所述的磁场热处理炉，其中，所述炉衬(16)位于炉壳(13)与炉膛(14)之间，是通过用高铝硅酸耐火纤维布裹绕在炉膛(14)外，然后再用石棉板充填充空隙而形成。
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