全球滚动:磁性材料烧成钟罩炉循环系统

2023-03-11 22:23:53 来源：科普中国

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氮气保护电烧成窑炉是磁性材料生产的关键设备。在使用过程中，因烧成产品内在质量指标（磁导率、频谱、阻抗、居里温度、Q值、二峰值、绕线比等）、外观质量（开裂、变形、尺寸涨缩、亮斑、聚晶、密度等烧成缺陷）的要求，对烧成设备提出了较高的要求。排胶作为磁材窑炉烧成工艺中的关键环节，由于磁件比重较大（一般在4.5g/cm3以上）另外个别品种尺寸大，排胶十分困难。如不能将坯体内的有机物、挥发分等稳定排除，会造成产品外观以及内在质量指标的严重下降。传统的排胶办法为先将磁件在排胶炉进行预排，增加了排胶炉投资和生产工序，降低了生产效率增加了企业生产成本。现有技术中的窑炉在无预先排胶的情况下，造成的产品缺陷往往会造成产品内在质量、外观质量不符合预期目标，而预先排胶需增加排胶炉，加大了企业设备投入和员工的劳动强度，降低了工作效率，增加了工艺流程。其次，由于窑炉内部的气体循环对流不佳，窑炉冷却速度偏慢，往往达不到快速冷却的要求，冷却过程中磁件产生的一系列物理化学反应不符合制品性能要求要求，使得制品的内在质量严重达不到预期目标。

在排胶过程中，使磁件成型的粘结剂可通过缓慢和均一的加热过程来去除。排胶过程发生在温度上升到400°C左右，根据磁件的形状和体积不同，需持续大约3到8小时，特别的磁件需要的时间会相应加长。排胶后，粘结剂中1-2%的成分也会去除，从而避免了放热反应和产品的热运动反应。

钟罩炉循环系统提供了一种优化循环系统的磁性材料烧成钟罩炉，该窑炉内部气体循环对流好，温度、窑压及气氛均匀，且低温阶段的排胶效果大大提升。

通过增设冷却循环系统，优化了窑炉的进排系统，使炉膛内空气的对流循环及窑炉的排胶效果更佳，可有效排除磁件坯体内部的PVA、水分及其他杂质等挥发份，保证制品的性能指标；通过强化窑炉内气体的对流，窑压稳定合理，窑炉发热体的直接辐射变为与对流相结合复合加热方式，炉膛内部各部位（含磁件坯体）受热温度均匀，可大大降低磁件的开裂缺陷；排胶排除通道顺畅，温度均匀一致，可充分利用炉膛各部位空间，使装载量增加了20-25%，显著提高了生产效率，且氮气用量减少，降低了生产成本。

由于降温速度快慢以及窑炉压力、气氛等参数直接影响磁件的频谱和电感，窑炉的上中下三个部位在温度、压力、气氛等方面都存在着较大的差异，提高产品性能指标的主要方式是调节炉体终烧温度、保温时间适当延长、降温工艺氧含量的严格控制及缩短降温时间，通过冷却循环系统，可有效合理控制温度、压力、气氛等工艺参数，使得炉膛内制冷却速度快，速冷效果佳、含氧量更趋合理可控、窑炉内压力均衡，会显著提高制品内在指标，提高了产品的饱和磁性强度、降低了磁性材料的各向异性常数及伸缩常数，大大提高了材料的初始磁导率。

冷却塔结构的改进，优化了通风效果，气流更加顺畅，保证了循环的效果；由于冷却循环过程中管壁吸附大量有机物及挥发分，改进后清理工作更方便，有利于清理循环过程中粘附在冷却风管壁上的粘附物，清理次数大大减少，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。

另外排气阀后增设S型水封管，使窑炉的密闭性更好，稳定了窑炉内的压力。冷却循环系统通过发散式出风装置与炉膛连接，使出风效果更均匀，炉膛的冷却效果更好。由于窑炉冷却时，气氛的控制直接与窑炉温度相关联，良好的速冷效果，保证了0.001-0.005%的含氧量的灵活可控。

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