一種高真空燒結爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種高真空燒結爐，含爐體、爐門、機組系統、真空系統、充氣放氣系統、氣動裝置、加熱及保溫裝置、冷卻系統及控制柜，爐體為雙層壁水套臥式圓筒結構，爐門樞接在其一端，爐門含外層保溫層和內層鉬帶加熱層；爐體上有若干熱電偶、放氣閥和充氣閥，充氣放氣系統通過放氣閥和充氣閥與爐體內腔連通；控制柜上有觸摸屏和CPU的控制機，熱電偶與CPU輸入端連接；真空系統包括通過管接頭和閥門與爐體內腔連通的至少3級真空泵，真空泵總抽氣量比爐體內腔氣量至少大一倍、真空泵極限真空度高于爐體內腔真空度要求超過一個數量級；冷卻系統含通過換熱器與雙層壁水套連的水輸送裝置及配套風機。本實用新型用于稀土永磁鐵燒結,省時省電高。
【專利說明】一種高真空燒結爐
[0001]【技術領域】
[0002]本實用新型屬于真空燒結爐【技術領域】，具體涉及一種用于稀土永磁鐵燒結的高真空燒結爐。
[0003]【背景技術】
[0004]現有技術的真空燒結爐在真空泵的選用上都按常規的選擇方法，其真空泵配置一般選用單級，頂多為兩級，而且其選用的真空泵的極限真空度僅高于真空設備要求的真空度半個數量級，最多也不到一個數量級。通過檢索得知，現有的有關燒結爐的專利未能涉及如何恰當選用真空泵抽氣量和不同類型真空泵的搭配，忽略了其對于節能省時和提高工效的巨大意義，這種傳統的“半個至一個數量級”的選用原則，將本行業的技術人員引入誤區。
[0005]例如中國專利號201220279397.9，名稱為“真空燒結爐”的實用新型專利，公開了一種真空燒結爐，包括爐架、的爐體、真空泵，所述的爐體內設置有發熱體，所述的發熱體與爐體之間隔有保溫層，所述的爐體上設置有通氣孔并與真空泵相通，所述的爐體上還設置有控制所述的通氣孔開啟或閉合的液壓油缸。該專利未涉及如何恰當選用真空泵抽氣量，從其說明書附圖可以看出，其僅僅選用一臺真空泵。
[0006]又如中國專利號201110254857.2，名稱為“一種立式真空燒結爐”的發明專利，公開了一種立式真空燒結爐，其包括爐體、爐架、爐蓋、升降機構、真空系統、冷卻系統、以及電控系統，其中的升降機構包括多根絲桿、定位件，定位件沿著絲桿長度方向上下運動，立式真空燒結爐還包括多根撐桿，撐桿具有第一工作狀態和第二工作狀態，當處于第一工作狀態時，撐桿撐設在爐蓋口部的凸緣處，支撐著爐蓋且爐蓋與爐體脫離狀態；當處于第二狀態時，絲桿帶動定位件向上運動，撐桿脫離爐蓋口部的凸緣處，定位件抵觸在爐蓋底部的托盤上，從而將爐蓋升降或密封在爐體上。該專利對于爐體的爐蓋傳動作了研究和設計，而對于真空泵抽氣量和類型搭配同樣未能給與關注。
[0007]事實上，對于用于燒結爐的真空泵的額定抽氣量、工作點、以及不同時段不同工況下的不同類型真空泵的性能互補配置都是值得深入探討的。
[0008]
【發明內容】
[0009]本實用新型需要解決的技術問題是，克服現有技術的真空燒結爐在選用真空泵上存在的抽氣量裕量匱乏和不同類型真空泵配搭失衡，以致實際應用中費時費電效率低浪費大的缺陷，提供一種真空泵裕量充足、高效省電的真空泵配置方案。
[0010]本實用新型的目的是通過下述技術方案予以實現的:一種高真空燒結爐，包括爐體、爐門、機組系統、真空系統、充氣放氣系統、氣動裝置、加熱及保溫裝置、冷卻系統及控制柜，爐體為設置有雙層壁水套的臥式圓筒結構，爐門樞接在圓筒結構的一端，爐門包括位于外層的保溫層和位于內層的鑰帶加熱層，爐門的內層為凸臺形狀的結構；爐體上分布有若干個熱電偶、一個放氣閥和一個充氣閥，充氣放氣系統通過放氣閥和充氣閥與爐體的內腔連通；控制柜上設有觸摸屏和以CPU為核心的控制機，熱電偶分別與CPU的輸入端連接；真空系統包括通過管接頭和閥門與爐體的內腔連通的至少3級真空泵，而且真空泵的總抽氣量比爐體內腔氣量至少大一倍以及真空泵極限真空度高于爐體內腔真空度的要求超過一個數量級，真空泵的類型包括擴散泵和機械真空泵；放氣閥、充氣閥及爐門的動作由氣動裝置控制；冷卻系統包括通過換熱器與雙層壁水套連接的冷卻水輸送裝置以及與換熱器配套的冷卻風機。
[0011]臥式圓筒結構的爐體便于橫向裝入和取出工件以及通過雙層壁水套輸送冷卻水使冷卻均勻，若干個熱電偶監測不同部位的溫度通過控制機自動控制加溫；充放氣系統在一定的工藝時段對爐體內腔充氬氣保護工件；真空系統對爐體內腔抽真空，這是稀土永磁鐵燒結的必要條件；冷卻系統針對爐體由于在稀土永磁鐵燒結中的外傳熱量而升溫進行傳導冷卻；作為關鍵點，本實用新型選用至少3級真空泵，而且真空泵的總抽氣量比爐體內腔的氣量至少大一倍，以及真空泵極限真空度高于爐體內腔真空度的要求超過一個數量級，其有益效果說明如下:打個比方，假如把對爐體內腔抽真空視為一場戰爭，則抽光爐體內腔的空氣可以比作全殲敵人，外部氣體向爐體內腔泄漏可比作敵之援兵，借用十大軍事原則所說的“每戰集中絕對優勢兵力(兩倍、三倍、四倍、有時甚至是五倍或六倍于敵之兵力)，四面包圍敵人，力求全殲，不使漏網。…力求避免打那種得不償失的、或得失相當的消耗戰”的理論，采用至少3級不同類型的真空泵，包括針對燒結工藝不同階段的粗抽真空、抽中真空、抽高真空，以及氣鎮階段，通過控制機自動地有針對性地啟動不同類型的或全部的真空泵，這可比擬為大兵團多兵種協同作戰；因為在抽氣的同時由于爐體內腔的內外壓差在不斷地擴大，顯然向爐體內腔泄漏的速度也會隨著壓差的增大而不斷地增加，現有技術由于所選用的真空泵抽氣量一般裕量甚小以及配置的類型不甚恰當，使得抽氣時間成倍或數倍地遷延，致使泄漏的總量大增，成為名副其實的“得失相當的消耗戰”，相比于現有技術，本實用新型利用“集中力量打殲滅戰”的原則，可以達到速戰速決，快速抽光殼體內腔的空氣，其直接意義在于大幅度減少泄漏的總量，大幅度節省時間，因之也可大量節省電力，所述各種優點已被發明人通過實踐檢驗所證實，相關實驗數據可參見本實用新型實施例1所述。
[0012]作為優選，真空系統包括與爐體的內腔連通且相互為并聯關系連接的主閥和粗抽閥，主閥的出口端連接擴散泵，粗抽閥出口端的一個支路通過前級閥與擴散泵的輸出端連接，粗抽閥出口端的另一個支路與機械真空泵連接。
[0013]作為優選，真空泵設有4-5級，包括一級擴散泵和3-4級機械真空泵，其中的擴散泵為油擴散泵，機械真空泵包括由若干臺串聯的羅茨泵所組成的羅茨泵組和若干臺并聯的機械泵所組成的機械泵組，羅茨泵組與機械泵組串聯連接。羅茨泵組尤其適用于抽中真空階段，油擴散泵主要用于抽高真空，機械泵組重點在于各階段抽真空，多臺并聯特別體現強力抽氣的意義。
[0014]作為優選，真空泵包括I臺油擴散泵、2臺羅茨泵及至少2臺機械泵，羅茨泵組的輸入和輸出端并聯有旁路閥。
[0015]作為優選，機械泵組由2-5臺規格和性能都相同的滑閥機械泵并聯組成。
[0016]作為優選，羅茨泵組由抽氣量不同的2臺羅茨泵串聯組成。
[0017]作為優選，換熱器由一臺大換熱器和一臺容量相對較小的小換熱器串聯組成。[0018]作為優選，充氣放氣系統包括由GZ-25隔膜閥、GE-10隔膜網和氣缸閥依次串聯并通過充氣高壓管與氬氣瓶連接構成的充氣裝置，充氣裝置連接有充氣壓力表。[0019]作為優選，爐體上分布有3個熱電偶，其中一個布設在爐體上側，另一個布設在爐體的下側，還有一個布設在爐體上與爐門相對的另一端。
[0020]本實用新型的有益效果是:
[0021]1、選用真空泵時備有充足抽氣量裕量，配備抽氣量具有絕對優勢的真空泵，省時省電效率高；
[0022]2、不同類型真空泵配搭，針對初抽真空、抽中真空、抽高真空各階段和燒結不同階段有機配合自動程序控制，恰到好處和避免浪費；
[0023]3、在羅茨泵組的輸入和輸出端并聯有旁路閥，可在粗抽真空階段將羅茨泵組短接；
[0024]4、大換熱器和小換熱器搭配，按需啟動，不僅具有節約的意義，也具有滿足不同工藝階段所要求的最佳工況溫度精準調節之所需；
[0025]5、機械泵組由2-5臺滑閥機械泵并聯組成，可選開或全開，機動靈活，強力抽氣；
[0026]6、本實用新型性能穩定，運行成本低，可實現安全生產，能有效提高爐內氣壓場分布及溫度場分布的均勻性，實測產品合格率達到98%以上，具有極高的節能意義，本企業試運行一年為企業節約成本達百萬以上的經濟效益。
[0027]【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本實用新型一種實施例的結構原理示意圖；
[0029]圖2是本實用新型一種真空泵配置連接示意圖；
[0030]圖3是包括風冷和水冷的冷卻系統與爐體連接示意圖；
[0031]圖4是控制柜及擴散泵與爐體連接示意圖。
[0032]圖中，爐體I ;旁路閥10 ;爐門11 ;放氣閥12 ;充氣閥13 ;気氣瓶14 ;控制柜2 ;擴散泵3 ;大換熱器4 ;小換熱器41 ;回水箱42 ;冷卻風機5 ;主閥6 ;粗抽閥7 ;前級閥8 ;大羅茨泵91 ;小羅茨泵92 ;滑閥真空泵93。
[0033]【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖和具體實施方案對本實用新型作進一步描述。
[0035]實施例1:如圖1所示，一種高真空燒結爐，包括爐體1、爐門11、機組系統、真空系統、充氣放氣系統、氣動裝置、加熱及保溫裝置、冷卻系統及控制柜，爐體I為設置有雙層壁水套的臥式圓筒結構，爐門11樞接在圓筒結構的一端，爐門11包括位于外層的保溫層和位于內層的鑰帶加熱層，保溫層用硅酸鋁石棉材料；爐門11的內層為凸臺形狀的結構，凸臺周邊設有與爐體配合連接的齒圈；爐體I上分布有3個熱電偶，其中一個布設在爐體I上偵U，另一個布設在爐體I的下側，還有一個布設在爐體I上與爐門11相對的另一端，熱電偶由具有二根鉬銠鉬偶絲組成，爐體I上還設有一個放氣閥12和一個充氣閥13，充氣放氣系統通過放氣閥12和充氣閥13與爐體I的內腔連通；控制柜2上設有觸摸屏和以CPU為核心的控制機，熱電偶分別與CPU的輸入端連接；真空系統包括通過管接頭和閥門與爐體I的內腔連通的至少3級真空泵，真空泵的總抽氣量比爐體內腔氣量大1.5倍，真空泵極限真空度高于爐體內腔真空度的要求2個數量級，真空泵的類型包括擴散泵3和機械真空泵；放氣閥12、充氣閥13及爐門11的動作由氣動裝置控制；冷卻系統包括通過換熱器4與雙層壁水套連接的冷卻水輸送裝置以及與換熱器4配套的冷卻風機5。
[0036]真空系統包括與爐體I的內腔連通且相互為并聯關系連接的主閥6和粗抽閥7，主閥6的出口端連接擴散泵3，粗抽閥7出口端的一個支路通過前級閥8與擴散泵3的輸出端連接，粗抽閥7出口端的另一個支路與機械真空泵連接。
[0037]真空泵設有4級，包括I級擴散泵3、2級抽氣量不同的羅茨泵相串聯，以及I級機械泵，其中的擴散泵為油擴散泵，型號KT-600，8-9KW/臺；2臺型號分別為EJ-1200P的大羅茨泵91和EJ-300的小羅茨泵92組成羅茨泵組，2臺相同的機械泵并聯組成機械泵組，羅茨泵組與機械泵組串聯連接，羅茨泵組的輸入端和輸出端并聯有旁路閥10。機械泵的具體型號為2H-70B滑閥真空泵93，雙級結構，單臺抽速70升/秒，極限壓力:5X10_2 Pa，電機額定功率7.5千瓦/臺，如圖2所示。
[0038]羅茨泵組尤其適用于抽中真空階段，油擴散泵主要用于抽高真空，機械泵組用于各階段抽真空，多臺并聯體現各類泵的優勢，特別體現強力抽氣的意義。抽低真空不用通過羅茨泵，因其中間有八字型轉子，轉子與泵腔的間隙只有0.15mm。抽高真空時可以把2H-70B泵關閉一臺，EJ-300和EJ-1200P羅茨泵不用開。通過它把爐內的一般性氣體或含有少量可凝性蒸汽氣體抽出。
[0039]換熱器由一臺大換熱器4和一臺容量相對較小的小換熱器41串聯組成，換熱器配有回水箱42，如圖3所示。
[0040]充氣放氣系統包括由GZ-25隔膜閥、GE-10隔膜網和氣缸閥依次串聯并通過充氣高壓管與氬氣瓶14連接構成的充氣裝置，充氣裝置連接有充氣壓力表，如圖4所示。
[0041]燒結爐操作工藝過程如下:
[0042]1.通過氣動裝置打開爐門11，把產品裝在置于料車上的料盤上，料車推入爐體I內，關爐門。
[0043]2.啟動機械泵2H-70B，當管道閥燈亮時，過I分鐘后開粗抽閥7，進行抽真空，程序延時5分鐘，起動大羅茨泵91和小羅茨泵92，進行抽中真空；相對應的是編導燒結工藝曲線，包括A#B#C#F#曲線，這一`部份工作由工藝員預先已經輸入完成，操作A#B#C#F#的第一條曲線是燒結，第三條曲線是900°C回火，第二條曲線是540°C回火，B#C#那條曲線接一下數碼開關就行了 ；在A#C#燒結那曲線打開觸摸屏后，接編輯曲線鍵，按程序步驟設定幾段，再按確認鍵和按調用曲線鍵，修改曲線號，在按調入屏內確認鍵，再按曲線輸入名為MR13的確認鍵，再按主畫面反面主畫面上,觀察輸入程序對不對。
[0044]3.燒結爐工藝，:抽真空到9.0El-lpa，開始加熱，此時不開擴散泵；加熱到300°C時保溫20分種，打開氣鎮閥進行氣鎮20分鐘，而后關氣鎮閥并經過大約5分鐘，打開放油閥，把沉靜在油下面的水進行排放，當溫度在580°C…880°C之間，真空度要是降的較快，較低。約5.0El - 8.0Elpa時必須要打保持，真空度再繼續升溫。當880°C^ 900°C之間，必須開主閥，當真空度達到5.0E-2pa時方可繼續升溫，當1090°C保溫結束前20分鐘測一下壓升率完成后關加熱，自然降溫到860°C以下時，開擴散泵3、開旁通閥10、停羅茨泵組繼續加熱到900°C，當900°C結束進行冷卻。要提前15分鐘充氣，注意充氬氣時，瓶壓力必須要留有Impa壓力，剩余的氬氣等540°C回火時再用。注意操作工每爐都要經常檢查充氣管路不能有漏氣，檢查時可以用洗衣粉水，確認管路不漏氣，把氬氣瓶14打開充壓后再關上，觀察壓力表指針會不會往低端掉；當溫度降到80°C以下時，不抽真空保氬氣壓力，繼續加熱至540°C保溫，然后由540°C冷卻到70°C以下出爐。
[0045]4.產品出爐，開機械泵，開粗抽閥，開爐門齒圈，當爐門齒圈開，關粗抽閥，開放氣閥或放氣隔膜閥。當產品出爐后，關爐門，進行抽低真空保護，抽到壓力表一0.1pa就行，要是燒結爐長時間不用，必須開羅茨泵真空計，抽到2.0EOpa就行了，最后按鈕全部關上，整個程序結束。
[0046]現有技術的真空燒結爐還存在一點不足，其往往采用較小爐腔結構，因之單次載量少，平均耗電量大，本實用新型采用較大爐腔結構和配置高強抽氣裝置，抽速上單爐比原有設備縮短了大約2小時，高真空燒結爐原裝載量為550kg，現在裝載量為800kg ；
[0047]在耗電量上，原真空燒結爐各用電器每爐為145kW +9kW +15kW +IlkW =180kW，合if 11115kff.h ；
[0048]現在高真空燒結爐每爐合計為145kW +9kff +7.5kff =161.5kff,合計7579.2kff.h，回火 145kff+7.5kff=152.5kff,合計 2260.05kff.h,共計 7579.2kff.h+2260.05kff.h=9839.25kff.h。
[0049]原有每爐生產所用電為11115kW.h，現有每爐生產可節約的電為1275.75kW.h，一年節電 1275.75kW.hX300 =382725kW.h，折合電費 382725X2.47 元=945330.75 元，一年總共節約電費945330.75元。
[0050]實施例2:真空泵的總抽氣量比爐體內腔的氣量大2倍，真空泵極限真空度高于爐體內腔真空度的要求高2個數量級，其余結構同實施例1。
[0051]實施例3:2Η-70Β機械泵并聯設有3臺，其余結構同實施例1。
[0052]本實用新型適用于稀土永磁鐵燒結的高真空燒結爐，具有真空泵儲備有充足抽氣量裕量，不同類型真空泵科學配搭并自動程序控制，省時省電效率高的優點，本領域的技術人員如果對上述
【發明內容】
作簡單的修改或替換，這樣的改變不能認為是脫離本實用新型的范圍，所有這樣對所屬領域的技術人員顯而易見的修改將包括在本實用新型的權利要求的范圍之內。
【權利要求】
1.一種高真空燒結爐，包括爐體、爐門、機組系統、真空系統、充氣放氣系統、氣動裝置、加熱及保溫裝置、冷卻系統及控制柜，其特征是，爐體為設置有雙層壁水套的臥式圓筒結構，爐門樞接在圓筒結構的一端，爐門包括位于外層的保溫層和位于內層的鑰帶加熱層，爐門的內層為凸臺形狀的結構；爐體上分布有若干個熱電偶、一個放氣閥和一個充氣閥，充氣放氣系統通過放氣閥和充氣閥與爐體的內腔連通；控制柜上設有觸摸屏和以CPU為核心的控制機，熱電偶分別與CPU的輸入端連接；真空系統包括通過管接頭和閥門與爐體的內腔連通的至少3級真空泵，而且真空泵的總抽氣量比爐體內腔氣量至少大一倍以及真空泵極限真空度高于爐體內腔真空度的要求超過一個數量級,真空泵的類型包括擴散泵和機械真空泵；放氣閥、充氣閥及爐門的動作由氣動裝置控制；冷卻系統包括通過換熱器與雙層壁水套連接的冷卻水輸送裝置以及與換熱器配套的冷卻風機。
2.根據權利要求1所述的一種高真空燒結爐，其特征是，真空系統包括與爐體的內腔連通且相互為并聯關系連接的主閥和粗抽閥，主閥的出口端連接擴散泵，粗抽閥出口端的一個支路通過前級閥與擴散泵的輸出端連接，粗抽閥出口端的另一個支路與機械真空泵連接。
3.根據權利要求2所述的一種高真空燒結爐，其特征是，真空泵設有4-5級，包括一級擴散泵和3-4級機械真空泵，其中的擴散泵為油擴散泵，機械真空泵包括由若干臺串聯的羅茨泵所組成的羅茨泵組和若干臺并聯的機械泵所組成的機械泵組，羅茨泵組與機械泵組串聯連接。
4.根據權利要求3所述的一種高真空燒結爐，其特征是，真空泵包括I臺油擴散泵、2臺羅茨泵及至少2臺機械泵，羅茨泵組的輸入和輸出端并聯有旁路閥。
5.根據權利要求3所述的一種高真空燒結爐，其特征是，機械泵組由2-5臺規格和性能都相同的滑閥機械泵并聯組成。
6.根據權利要求4或5所述的一種高真空燒結爐，其特征是，羅茨泵組由抽氣量不同的2臺羅茨泵串聯組成。
7.根據權利要求1、2、3、4或5所述的一種高真空燒結爐，其特征是，換熱器由一臺大換熱器和一臺容量相對較小的小換熱器串聯組成。
8.根據權利要求7所述的一種高真空燒結爐，其特征是，充氣放氣系統包括由GZ-25隔膜閥、GE-1O隔膜網和氣缸閥依次串聯并通過充氣高壓管與氬氣瓶連接構成的充氣裝置，充氣裝置連接有充氣壓力表。
9.根據權利要求8所述的一種高真空燒結爐，其特征是，爐體上分布有3個熱電偶，其中一個布設在爐體上側，另一個布設在爐體的下側，還有一個布設在爐體上與爐門相對的另一端。
【文檔編號】F27B5/05GK203443321SQ201320420279
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】蔡鐵生, 葛文偉, 何舜強, 杜國宏 申請人:東陽市和順磁業有限公司