CN110421161A - 一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，属于稀土制备设备技术领域，包括：多级炉体，其包括依次连接的预热室、加热室以及冷却室；传动机构，其设置在所述多级炉体内，所述传动机构用于将工件传递至所述预热室、所述加热室以及所述冷却室内；真空系统，其设置在所述多级炉体内用于形成真空环境；冷却系统，其设置在所述冷却室内用于使工件冷却。本发明的有益效果为：集预热、烧结、冷却处理于一身，大大缩短了产品的生产周期，能实现稀土永磁材料特别是钐钴永磁体的连续烧结处理，工作效率高。

Description

一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉

技术领域

本发明属于稀土制备设备技术领域，涉及一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉。

背景技术

钐钴永磁体的生产制备流程一般分为熔炼→制粉→成型→烧结→时效→机加工→(表面处理)→包装→磁材成品。随着航空航天、国防军工、高速列车、智能机械及各类传感器的快速发展，对于产品性能的要求也越来越高，目前钐钴永磁体的烧结处理基本都在真空条件下完成，这种条件下制备的材料无氧化，材料的性能得到大大的提高，对于提高产品的市场竞争力有极大的帮助。

真空烧结目前已成为磁性材料制备(特别是钐钴永磁体)的常规手段之一，磁性材料对真空度以及温度稳定性有着极高的要求。为了防止磁性材料被氧化而降低产品性能，特别是永磁材料的产品性能要求极高，所有在生产过程中常使用真空设备进行产品制备。

钐钴永磁体的各项性能大多数是组织结构敏感参数，特别是矫顽力对显微结构十分敏感。烧结完的磁体在高温段需要快速冷却，以此来获得最佳的磁性能。现在的钐钴永磁体烧结大多数采用单室真空炉，在冷却工件的过程中需要同时将加热室的发热体及保温层同时冷却下来，这样使得冷却速度慢，能源消耗大，对产品性能也会产生一定的影响。

目前我国市面的真空炉大多为单室设备，对于产品类型多样，工艺参数种类繁多的小批量设备已经可以满足目前的产品生产需求。但随着技术的持续发展及市场的竞争以及劳动力成本的日益增加，现在越来越多的成品逐渐走向标准化和批量化，这就对真空烧结设备提出了更高的要求，在考虑提高真空烧结过程中相关参数指标的同时，如何能够实现钐钴永磁体的连续烧结处理、缩短工艺时间提出了新的需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，包括：

多级炉体，其包括依次连接的预热室、加热室以及冷却室；

传动机构，其设置在所述多级炉体内，所述传动机构用于将工件传递至所述预热室、所述加热室以及所述冷却室内；

真空系统，其设置在所述多级炉体内用于形成真空环境；

冷却系统，其设置在所述冷却室内用于使工件冷却。

较佳的，所述真空系统为三级真空泵结构，并且所述真空系统包括依次串联的油扩散泵、罗茨真空泵以及机械泵，所述预热室、所述加热室以及所述冷却室内均设置有真空管路，所述真空管路上设置有真空阀门并且与所述油扩散泵连接。

较佳的，所述多级炉体的底部还设置有支撑轮组以及地面轨道，所述支撑轮组可移动的设置所述地面轨道上，所述地面轨道用于固定在地面上，所述支撑轮组的数量为三对且分别设置在所述预热室、所述加热室以及所述冷却室的底部。

较佳的，所述加热室以及所述冷却室均为双层炉体结构，并且所述加热室以及所述冷却室均包括内室体以及外室体，所述内室体与外室体之间形成有水冷腔，所述外室体上设置有与所述水冷腔连通的进水口。

较佳的，所述加热室内设置有石墨发热体、电极、保温层、所述保温层位于所述加热室内，所述石墨发热体设置在所述保温层内，所述电极与所述石墨发热体电连接。

较佳的，所述预热室与所述加热室的接口以及所述加热室与所述冷却室的接口上设置有插板阀，所述插板阀包括阀板、气缸以及冷却管道，所述阀板具有密封层以及隔热层，所述阀板内设置有冷却水道，所述冷却水管与所述冷却水道连通，所述气缸与所述阀板连接用于使所述阀板上升。

较佳的，所述传动机构的数量为两个，且两个所述传动机构分别设置在所述预热室以及所述冷却室内，所述传动机构包括垂直升降装置以及水平送料装置，所述水平送料装置设置在所述垂直升降装置上。

较佳的，所述垂直升降装置为四连杆机构，并且所述垂直升降装置包括固定架、活动架、推杆以及铰接杆，所述活动架位于所述固定架的上方并且两者呈平行设置，所述铰接杆的数量至少为两个，所述铰接杆的一端与所述活动架铰接且另一端设置有滑块，所述滑块可滑动的设置在所述固定架上，所述推杆与所述滑块连接用于推动所述滑块移动。

较佳的，所述水平送料装置包括丝杠、丝母、电机以及送料叉，所述丝杠设置在所述活动架上，所述电机与所述丝杠联动连接，所述丝母设置在所述丝杠上，所述送料叉设置在所述丝母上且可沿所述丝杠移动。

较佳的，所述冷却系统包括冷却风机、换热器以及风道，所述冷却风机与所述换热器设置在所述冷却室的顶部，并且所述换热器位于所述冷却风机的下方，所述风道设置在所述冷却室的侧部或者底部。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、集预热、烧结、冷却处理于一身，大大缩短了产品的生产周期，能实现稀土永磁材料特别是钐钴永磁体的连续烧结处理，工作效率高。

2、多级炉体为可拆分结构，并且各个单独的炉体，如预热室、加热室以及冷却室，其实际上可以组装拆卸，由于其组装拆卸时，单个炉体体积大，难以分开，所以特地在预热室、加热室以及冷却室下部设置支撑轮组，从而使预热室、加热室以及冷却室能够单独的在地面轨道上移动，这样能够便于对单个炉体进行清理以及维修。

3、加热室和冷却室炉体采用内外双层水冷套结构，在工作过程中通冷却水为炉体冷却，避免炉体周围的温度过高。

4、插板阀阀板设计成集密封和隔热于一身的结构形式，既起到隔热的作用，同时又起到密封的作用，使每个室之间的温度和真空度互不影响。

附图说明

图1为本发明的多室真空连续炉的结构示意图。

图2为本发明的传动机构的升起状态示意图。

图3为本发明的传动机构的下降状态示意图。

图中，110、预热室；120、加热室；121、石墨发热体；122、电极；123、保温层；130、冷却室；210、支撑轮组；220、地面轨道；300、插板阀；410、垂直升降装置；411、固定架；412、活动架；413、铰接杆；414、滑块；420、水平送料装置；421、丝母；422、送料叉；510、冷却风机；520、换热器。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，包括：多级炉体、传动机构、真空系统以及冷却系统，此外，还包括温控装置、PLC程序控制系统以及电源系统，温控装置设置在多级炉体内，用于监控温度，PLC程序控制系统用于控制整个连续烧结的程序，使得烧结工作更加的自动化，而电源系统则为真空连续炉供电。

此处值得说明的是，钐钴永磁体的各项性能大多数是组织结构敏感参数，特别是矫顽力对显微结构十分敏感。烧结完的磁体在高温段需要快速冷却，以此来获得最佳的磁性能。现在的钐钴永磁体烧结大多数采用单室真空炉，在冷却工件的过程中需要同时将加热室120的发热体及保温层123同时冷却下来，这样使得冷却速度慢，能源消耗大，对产品性能也会产生一定的影响。

所以，为了避免在烧结时在单室真空炉内加热冷却时又不得不将整个单室真空炉冷却的问题，特别提供了一种多级炉体，其包括依次连接的预热室110、加热室120以及冷却室130；具体来说，多级炉体将工序中的加热与冷却分别在加热室120以及冷却室130内进行，此外，为了缩短产品的工艺时间，还特地在进行加热前，进行了预热，从而大大缩短了产品的周期。

传动机构，其设置在所述多级炉体内，所述传动机构用于将工件传递至所述预热室110、所述加热室120以及所述冷却室130内；传动机构就是用来传递工件的结构，由于多级炉体内的温度较高，人工很难将工件在炉体内进行传递，所以，需要利用传动机构将工件依次传递至预热室110、加热室120以及冷却室130内。

真空系统，其设置在所述多级炉体内用于形成真空环境，此处值得说明的是，真空系统用于将预热室110、加热室120以及冷却室130抽成真空，由于钐钴永磁体的烧结和时效全过程基本都在真空条件或充惰性气体环境下完成，这种条件下制备的材料无氧化，材料的性能得到大大的提高。

冷却系统，其设置在所述冷却室130内用于使工件冷却，优选的，冷却系统只安装在冷却室130内，而现有的冷却系统，一般是安装在单室加热炉内的，所以效率较低，此处将冷却功能单独集成在冷却室130内，通过冷却系统对工件进行降温，既不会影响加热炉的正常加热功能，又避免了能源的浪费。

具体来说，工件依次通过预热室110、加热室120以及冷却室130，在预热室110中，真空系统首先将预热室110、加热室120以及冷却室130抽成真空，然后将工件传递至预热室110中，当工件达到预定的温度或者加热到设定时间后，预热结束，工件通过传动机构带动至加热室120内，然后按照工艺曲线对加热室120进行加热，等烧结完毕后，传动机构将工件从加热室120传递至冷却室130中，冷却室130通过冷却系统对室内充入冷却气体进行风冷，等工件冷却到可以出炉的温度，传动机构将工件取出，从而完成烧结，这种结构的连续式烧结炉集预热、烧结、冷却处理于一身，大大缩短了产品的生产周期，能实现稀土永磁材料特别是钐钴永磁体的连续烧结处理，工作效率高。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述真空系统为三级真空泵结构，并且所述真空系统包括依次串联的油扩散泵(图中未画出)、罗茨真空泵(图中未画出)以及机械泵(图中未画出)，所述预热室110以及所述加热室120内均设置有真空管路(图中未画出)，所述真空管路上设置有真空阀门(图中未画出)并且与所述油扩散泵连接。

优选的，真空系统为三级真空泵结构，也就是说，其通过三种真空泵串联后进行抽真空，具体来说，在预热室110、加热室120及冷却室130内，其实设置有真空管路，真空管路将预热室110、加热室120及冷却室130与油扩散泵连接，从而进行抽真空。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述多级炉体的底部还设置有支撑轮组210以及地面轨道220，所述支撑轮组210可移动的设置所述地面轨道220上，所述地面轨道220用于固定在地面上，所述支撑轮组210的数量为三对且分别设置在所述预热室110、所述加热室120以及所述冷却室130的底部。

优选的，多级炉体为可拆分结构，并且各个单独的炉体，如预热室110、加热室120以及冷却室130，其实际上可以组装拆卸，由于其组装拆卸时，单个炉体体积大，难以分开，所以特地在预热室110、加热室120以及冷却室130下部设置支撑轮组210，从而使预热室110、加热室120以及冷却室130能够单独的在地面轨道220上移动，这样能够便于对单个炉体进行清理以及维修。

此处值得说明的是，之所以在现有烧结时使用单个单室烧结炉，有一部分原因是因为单室的烧结炉便于维护清理，而将每个炉体分开的话，例如将预热室110、加热室120以及冷却室130之间存在一定距离，并不是直接连接的话，又无法实现连续式烧结的目的，所以，为了既能够实现多室连续烧结的目的，又能够对单个炉体进行维护维修，特地采用了支撑轮组210以及地面轨道220的结构，使得每个炉体能够很方便的分离，又能够很方便的连接在一起。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述加热室120以及所述冷却室130均为双层炉体结构，并且所述加热室120以及所述冷却室130均包括内室体以及外室体，所述内室体与外室体之间形成有水冷腔(图中未画出)，所述外室体上设置有与所述水冷腔连通的进水口。

优选的，加热室120与冷却室130为双层炉体结构，这种结构能够实现水冷套结构，降低炉体与外界的热传递效应，在工作时，将水从进水口通入到水冷腔内，从而对外室体进行降温，避免炉体周围的温度过高。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述加热室120内设置有石墨发热体121、电极122、保温层123、所述保温层123位于所述加热室120内，所述石墨发热体121设置在所述保温层123内，所述电极122与所述石墨发热体121电连接。

优选的，在加热室120的内室体中，实际上采用了石墨发热体121与电极122进行加热的方案，而石墨发热体121与电极122位于保温层123内，保温层123能够隔绝内部热量流失，使得加热室120内形成独立的加热系统，为钐钴永磁材料的真空烧结处理提供最佳的热区，还可以均匀的在加热室120内设置测温热电偶监测炉内温度，并且通过石墨发热体121四区(前区、中区、后区及底区)智能控制维持烧结区的温度，这样的布局可以有效的提高真空加热及带气加热炉内温度一致性。加热室120的加热工艺曲线可以单独设定，可以根据工艺需要设置不同的温度段。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述预热室110与所述加热室120的接口以及所述加热室120与所述冷却室130的接口上设置有插板阀300，所述插板阀300包括阀板(图中未画出)、气缸(图中未画出)以及冷却管道(图中未画出)，所述阀板具有密封层以及隔热层，所述阀板内设置有冷却水道，所述冷却水管与所述冷却水道连通，所述气缸与所述阀板连接用于使所述阀板上升。

优选的，加热室120与预热室110之间、加热室120与冷却室130之间均为独立密封的结构，两者通过插板阀300实现隔断密封，当打开插板阀300的阀板时，传动机构能够将工件进行传递，当工件传递完成后，插板阀300的阀板闭合，使得炉体保持密封状态。

优选的，插扳阀为复合式阀门，既能真空密封，也能隔热。阀板用气缸提升开启，密封胶圈安装在活动的阀板上，开启时，随阀板上升到常温位置，避免热区高温烘烤，活动阀板通冷却水冷却，阀板下边胶圈有隔热保护挡板，阀板上升时，挡板挡住加热室热量对胶圈的热辐射。两端插板阀的阀板均向加热室方向压紧，当预热室和冷却室开门进出料时，保证加热室的真空度不受影响。加热室与冷却室之间的插板阀都带有双隔热屏，随阀板一起升降。防止热态工件辐射阀门构件。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述传动机构的数量为两个，且两个所述传动机构分别设置在所述预热室110以及所述冷却室130内，所述传动机构包括垂直升降装置410以及水平送料装置420，所述水平送料装置420设置在所述垂直升降装置410上。

优选的，传动机构的数量为两个，分别位于最前端的预热室110以及最后端的冷却室130中，而传动机构主要是通过垂直升降装置410以及水平送料装置420实现工件的传递的。

具体来说，垂直升降装置410向上移动，并通过水平送料装置420夹取住工件，然后水平送料装置420移动，将工件从预热室110带动至加热室120内，然后垂直升降装置410下降，将工件摆放至加热室120中进行烧结，最后水平送料装置420以及垂直升降装置410复位；在冷却过程中，原理与加热过程类似，水平送料装置420移动至加热室120内，然后垂直升降装置410带动水平送料装置420向上移动，接着将工件取到冷却室130内，最后垂直升降装置410下降，将工件摆放在冷却室130中。

如图1、图2、图3所示，在上述实施方式的基础上，所述垂直升降装置410为四连杆机构，并且所述垂直升降装置410包括固定架411、活动架412、推杆以及铰接杆413，所述活动架412位于所述固定架411的上方并且两者呈平行设置，所述铰接杆413的数量至少为两个，所述铰接杆413的一端与所述活动架412铰接且另一端设置有滑块414，所述滑块414可滑动的设置在所述固定架411上，所述推杆(图中未画出)与所述滑块414连接用于推动所述滑块414移动。

优选的，垂直升降装置410采用的是四连杆机构，四连杆机构的能够使固定架411与活动架412之间稳定可靠的实现升降运动，此外，还能够使活动架412进行一定的水平位移，有利于水平送料。

优选的，固定架411与活动架412可以为长杆状结构，也可以为两条处于同一平面且平行的工字形结构，其中，铰接杆413的数量为两个或者四个，在固定架411与活动架412的同一边上具有两个铰接杆413，从而构成四连杆机构，而推杆优选为活塞的活塞杆，其能够推动铰接杆413下端的滑块414，使得铰接杆413从倾斜状态移动至竖直状态，从而顶起活动架412，最终实现垂直升降的目的。

如图1、图2、图3所示，在上述实施方式的基础上，所述水平送料装置420包括丝杠(图中未画出)、丝母421、电机(图中未画出)以及送料叉422，所述丝杠设置在所述活动架412上，所述电机与所述丝杠联动连接，所述丝母421设置在所述丝杠上，所述送料叉422设置在所述丝母421上且可沿所述丝杠移动。

优选的，水平送料装置420采用丝杠丝母421的结构进行水平移动，具体来说，在活动架412上安装有丝杠以及电机，电机能够驱动丝杠转动，而丝母421设置在丝杠上，送料叉422设置在丝母421上，当丝杠转动时，丝母421能够沿着丝杠在水平方向移动，从而带动送料叉422移动。

优选的，料叉422上还具有滚轮，而活动架412上具有U形轨道，滚轮位于U形轨道内，从而引导料叉水平移动。

如图1所示，在上述实施方式的基础上，所述冷却系统包括冷却风机510、换热器520以及风道(图中未画出)，所述冷却风机510与所述换热器520设置在所述冷却室130的顶部，并且所述换热器520位于所述冷却风机510的下方，所述风道设置在所述冷却室130的侧部或者底部。

优选的，冷却室130顶部安装有冷却风机510和换热器520，侧面及底面安装有风道，冷却气体从风道的侧面及底面进入吹到工件上，从上部经过换热器520的热量交换将热量带走，实现对工件的快速冷却。

此处值得说明的是，冷风从冷却室130的侧部以及底部向上吹，而冷却风机510用于产生吸力，而冷空气被吸出之前，会经过换热器520，从而降温，降温后的冷空气被冷却风机510吸出，从而迅速高效的冷却工件。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于，包括：

多级炉体，其包括依次连接的预热室、加热室以及冷却室；

传动机构，其设置在所述多级炉体内，所述传动机构用于将工件传递至所述预热室、所述加热室以及所述冷却室内；

真空系统，其设置在所述多级炉体内用于形成真空环境；

冷却系统，其设置在所述冷却室内用于使工件冷却。

2.如权利要求1中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述真空系统为三级真空泵结构，并且所述真空系统包括依次串联的油扩散泵、罗茨真空泵以及机械泵，所述预热室、所述加热室以及所述冷却室内均设置有真空管路，所述真空管路上设置有真空阀门并且与所述油扩散泵连接。

3.如权利要求1中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述多级炉体的底部还设置有支撑轮组以及地面轨道，所述支撑轮组可移动的设置所述地面轨道上，所述地面轨道用于固定在地面上，所述支撑轮组的数量为三对且分别设置在所述预热室、所述加热室以及所述冷却室的底部。

4.如权利要求1中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述加热室以及所述冷却室均为双层炉体结构，并且所述加热室以及所述冷却室均包括内室体以及外室体，所述内室体与外室体之间形成有水冷腔，所述外室体上设置有与所述水冷腔连通的进水口。

5.如权利要求1或4中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述加热室内设置有石墨发热体、电极、保温层、所述保温层位于所述加热室内，所述石墨发热体设置在所述保温层内，所述电极与所述石墨发热体电连接。

6.如权利要求1中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述预热室与所述加热室的接口以及所述加热室与所述冷却室的接口上设置有插板阀，所述插板阀包括阀板、气缸以及冷却管道，所述阀板具有密封层以及隔热层，所述阀板内设置有冷却水道，所述冷却水管与所述冷却水道连通，所述气缸与所述阀板连接用于使所述阀板上升。

7.如权利要求1中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述传动机构的数量为两个，且两个所述传动机构分别设置在所述预热室以及所述冷却室内，所述传动机构包括垂直升降装置以及水平送料装置，所述水平送料装置设置在所述垂直升降装置上。

8.如权利要求7中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述垂直升降装置为四连杆机构，并且所述垂直升降装置包括固定架、活动架、推杆以及铰接杆，所述活动架位于所述固定架的上方并且两者呈平行设置，所述铰接杆的数量至少为两个，所述铰接杆的一端与所述活动架铰接且另一端设置有滑块，所述滑块可滑动的设置在所述固定架上，所述推杆与所述滑块连接用于推动所述滑块移动。

9.如权利要求8中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述水平送料装置包括丝杠、丝母、电机以及送料叉，所述丝杠设置在所述活动架上，所述电机与所述丝杠联动连接，所述丝母设置在所述丝杠上，所述送料叉设置在所述丝母上且可沿所述丝杠移动。

10.如权利要求1中所述的一种用于钐钴永磁体制备的多室真空连续炉，其特征在于：所述冷却系统包括冷却风机、换热器以及风道，所述冷却风机与所述换热器设置在所述冷却室的顶部，并且所述换热器位于所述冷却风机的下方，所述风道设置在所述冷却室的侧部或者底部。