一种固体材料烧结炉制造技术

一种固体材料烧结炉，包括微波源（１）、过渡波导（２７）、烧结炉体（１３）、保温层（１１）、测温仪（１５），保温层（１１）置于烧结炉体（１３）内，测温仪（１５）设置在烧结炉体（１３）上，微波源（１）通过过渡波导（２７）与烧结炉体（１３）相连，其特征在于还包括有进料系统（２８）、出料系统（２９）、连续传送套管（２６），进料系统（２８）通过密封装置（１０）与烧结炉体（１３）相连接，出料系统（２９）通过密封装置（１６）与烧结炉体（１３）相连接，连续传送套管（２６）设置在烧结炉体（１３）内的保温层（１１）中，且管的一端伸入进料系统（２８）中，进料系统（２８）位于烧结炉体（１３）之上，出料系统（２９）位于烧结炉体（１３）之下，彼此呈上、中、下立式布置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种固体材料烧结炉，适用于粉末冶金、陶瓷制品等固体材料的烧结制备。
技术介绍
烧结是绝大多数陶瓷材料和粉末冶金材料由粉末变成制品的主要工艺过程。烧结的实质是粉末胚块在适当的环境或气氛中受热，通过一系列物理、化学变化，使粉末颗粒融合在一起，胚块的强度和密度迅速增加，制品的各种物理性能和力学性能得到改善。目前国内外采用的烧结炉主要是传统的电阻式加热烧结炉和间歇式微波烧结炉。传统的电阻式加热烧结炉包括炉体外壳、保温层、加热体和炉膛等，电流通过加热体时，由于加热体本身具有的电阻产生热量，利用发热体热量的辐射和传导，加热炉膛内的被烧结固体材料。炉膛和炉体外壳之间有很厚的保温层，以保证热量不被散失，而集中在炉膛内部。从热能工程角度来讲，这种加热被加热固体材料的热量，全部来源于发热体的热传递，被加热固体材料表面温度高于芯部温度，整个炉膛的温度必须达到设定温度，才有可能完全加热炉膛内所有的被烧结固体材料，而且，高温段的热传递主要靠辐射，如果被加热的固体材料比较多，会产生明显的阴影效应，没有被直接辐射到的部分，温度低于被发热体直接照射的部分，造成温度场的不均匀。这种传统的电阻式加热方式会有80％以上的能量损失在周围环境中，是一种能耗非常大的加热方法。从材料学角度来讲，被烧结固体材料的加热速度取决于材料本身的导热性能，如果导热性能不好，如大部分陶瓷材料或疏松的粉体材料，升温烧结的时间就需要很长，如果加热和冷却速度过快，由于被烧结固体材料收缩不均匀而形成内应力，从而造成材料的开裂。长时间的高温保温会引起材料内部的晶粒长大，对于要求晶粒细小均匀的结构材料来说，无疑会降低材料整体性能。对于某些具有挥发性组分的功能材料，长时间的高温加热会造成表面成分的改变。而高温加热时间缩短又会造成材料加热不完全，无法达到烧结密度和性能。连续式的电阻式加热烧结炉具有比较大的生产量，但是效果与间歇式烧结的电阻式加热炉一样，而且炉膛内温度场会更加不均匀。间歇式微波烧结炉一般包括微波源、过渡波导、烧结炉体、保温层、测温仪，保温层置于烧结炉体内，测温仪设置在烧结炉体上，微波源通过过渡波导与烧结炉体相连。它工作时，主要是利用微波能与材料的耦合，由材料的介电损耗和磁介损耗产生的内耗转变成热量直接加热材料本身的方式，将材料加热到高温进行烧结，这种加热烧结方式不需要发热体，被烧结材料本身就是发热体，保温层设置在烧结炉体内围绕在被烧结固体材料的周围，而不是在烧结炉体的四周，保温层的厚度和重量大大降低。由于热损失小，微波烧结的能耗仅相当于传统电阻式烧结的20％。而且，微波的穿透深度大，一般陶瓷材料等被烧结固体材料都能够被穿透，温度梯度非常小，能够快速地升温和降温，整个烧结过程被大幅度缩短，得到细微的晶粒结构和高密度的烧结产品。不存在阴影效应，被烧结固体材料能够被“整体加热”。快速的烧结过程还可以减少被烧结固体材料表面成分变化，得到性能稳定的产品。但是，间歇式微波烧结设备只能按照预先设定的烧结工艺曲线烧结，一个周期烧结一炉被烧结固体材料，下一批被烧结固体材料必须等上一批被烧结固体材料完成烧结后再装炉进行下一循环的烧结。间歇式烧结设备的产量取决于装炉量和烧结周期的长短。这种烧结方式可以比较容易控制气氛，但是生产效率比较低。因此，研制一种新型的固体材料烧结炉已为急需。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固体材料烧结炉，具有生产效率高、产量大、节能等特点。本专利技术的解决方案是在现有技术的基础上，包括微波源、过渡波导、烧结炉体、保温层、测温仪，保温层置于烧结炉体内，测温仪设置在烧结炉体上，微波源通过过渡波导与烧结炉体相连，其特征在于还包括有进料系统、出料系统、连续传送套管，进料系统通过密封装置与烧结炉体相连接，出料系统通过密封装置与烧结炉体相连接，连续传送套管设置在烧结炉体内的保温层中，且管的一端伸入进料系统中，进料系统位于烧结炉体之上，出料系统位于烧结炉体之下，进料系统、烧结炉体、出料系统呈上、中、下立式布置。这样，由于包括进料系统和出料系统，且烧结物料呈立式连续传送，因而制品的烧结过程连续化，大幅度提供了被烧结固体材料的产量，生产效率大大提高，同时节能，从而达到了本专利技术的目的，适用于大批量固体材料的加热和烧结。本专利技术所指的固体材料包括各种陶瓷粉末、金属粉末或其他无机非金属粉末压制而成的胚料或粉体本身，这些胚料需要通过加热烧结成密度更高的块体材料，或者通过粉体本身的加热反应烧成无机固相化合物。本专利技术的特征还在于在连续传送套管上设置有一段微波辅助吸收层环绕在连续传送套管外。这样，降低了被烧结固体材料表面和内部的温度梯度，使被烧结区域的温度梯度非常小。同时，微波辐射由微波源产生，并通过过渡波导送入烧结炉体中，微波直接辐射到保温层、微波辅助吸收层和连续传送套管，并穿透这几层材料辐射到陶瓷坩锅和里面的被烧结固体材料中。被烧结固体材料的微波吸收系数大于保温层、连续传送套管和陶瓷坩锅的微波吸收系数。微波辅助吸收层的微波吸收系数与被烧结固体材料的相近。烧结最高温度发生在烧结炉体的中心部位，即连续传送套管在烧结炉体中的中心部位。可实现对烧成温度从800℃至1800℃的各种固体材料进行烧结或加热。本专利技术的特征还在于烧结炉体为全金属结构微波多模腔体，其水平横截面形状为圆形或多边形或弧角多边形。这样，烧结炉体的制作更容易，且微波吸收效率更高，成本更低。本专利技术的特征还在于微波源和过渡波导沿烧结炉体的四周布置有至少一套。若烧成温度要求高、速度快，则可设置多套，以设置单数套较好，其微波源总功率在3KW-75KW之间，微波频率在900MHz至10GHz之间。本专利技术的特征还在于在出料系统和进料系统上分别设置有一组或多组进气口和出气口。这样，特别适合于某些被烧结固体材料在烧结过程中需要气氛保护的场合。本专利技术的特征还在于测温仪为红外测温仪，并在保温层和辅助吸收层上设置有供红外测温的观测口。这样，可方便地监测到烧结炉体内的最高烧结温度，方便对烧结温度的调整与控制。本专利技术的特征还在于连续传送套管为陶瓷套管。这样，成本相对较低，目热效率高。本专利技术的特征还在于进料系统包括进料箱体、两套进料传送系统、两扇进料口密封门，进料箱体包括两个进料腔，其中一扇进料口密封门设置在物料最初进入的进料腔的外端入口处，另一扇进料口密封门设置在两个进料腔之间，两套进料传送系统分别设置在进料腔内。这样，进料系统能很方便地将被烧结固体材料传送至烧结炉体中，同时两扇进料口密封门可以减少烧结炉体内部气氛和外界环境气氛的交换，并且屏蔽微波辐射。本专利技术的特征还在于出料系统包括出料箱体、两套出料传送系统、两扇出料口密封门、三个顶头，出料箱体包括两个出料腔，其中一扇出料口密封门设置在物料最终出来的出料腔的外端出口处，另一扇出料口密封门设置在两个出料腔之间，两套出料传送系统分别设置在出料腔内，其中两个顶头安装在出料箱体的出料腔的一侧面，与连续传送套管的轴线在一个平面内并互相垂直，另一个顶头安装在出料箱体的出料腔的下部，与连续传送套管同轴。这样，被烧结固体材料烧结完成后，出料系统能方便地将其传送至炉外，同时两扇出料口密封门可以减少烧结炉体内部气氛和外界环境气氛的交换，并且屏蔽微波辐射。本专利技术的特征还在于进料传送系统、进料传送系统、出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体材料烧结炉，包括微波源（１）、过渡波导（２７）、烧结炉体（１３）、保温层（１１）、测温仪（１５），保温层（１１）置于烧结炉体（１３）内，测温仪（１５）设置在烧结炉体（１３）上，微波源（１）通过过渡波导（２７）与烧结炉体（１３）相连，其特征在于还包括有进料系统（２８）、出料系统（２９）、连续传送套管（２６），进料系统（２８）通过密封装置（１０）与烧结炉体（１３）相连接，出料系统（２９）通过密封装置（１６）与烧结炉体（１３）相连接，连续传送套管（２６）设置在烧结炉体（１３）内的保温层（１１）中，且管的一端伸入进料系统（２８）中，进料系统（２８）位于烧结炉体（１３）之上，出料系统（２９）位于烧结炉体（１３）之下，进料系统（２８）、烧结炉体（１３）、出料系统（２９）呈上、中、下立式布置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭虎，
申请(专利权)人：长沙隆泰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]