用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉制造技术

一种用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉，它包括炉体、炉架、窑车、轨道、热风排胶系统、循环冷却系统、气氛控制系统、压力控制系统、计算机人工智能控制系统以及升降机构，所述炉体安装于炉架上，炉体的底部设有作为活动炉门的窑车，窑车安装于轨道上并与升降机构相连，热风排胶系统通过管路与炉体相连通，循环冷却系统通过管路与炉体的顶部和底部相连通，气氛控制系统通过管道与炉体及窑车相连通，炉体、热风排胶系统、循环冷却系统、气氛控制系统、压力控制系统以及升降机构均与计算机人工智能控制系统相连并由其控制。本实用新型专利技术具有结构紧凑、操作简便、自动化程度高、控制精度高、适用范围广、产品质量好等优点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术主要涉及到软磁铁氧体烧结设备领域，特指一种用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉，可适用于二垛 十六垛(二垛、四垛、八垛、十六垛)的 钟罩式电阻炉。
技术介绍
铁氧体可以看作是一种以铁为主要成分的材料，它是由磁铁矿(Fe2+0 Fe23+03)用 二价金属离子取代其中的F^+之后形成的。在晶格中还可以加入三价金属离子代换Fe、或 者加入其它价离子(+l、+4、+5、+6)同时改变Fe27Fe3+比例进行电荷补偿。在所有情况下， 代换离子的半径应在0. 5 1A之间(Gorterl954)。比较常用的二价金属是来自第一组过 渡金属(Mn、Fe、Co、Ni)和Cu、 Zn、 Mg、 Cd和Ge等金属。三价的Al、 Cr、 Ga、和Mn可以代换 Fe、一价的Li和四价的Ti、Sn可以分别通过降低和升高Fe2+/Fe3+比例而加入铁氧体晶格 之中。化学成分不是决定铁氧体性质的唯一因素，阳离子和点缺陷在晶位中的分布起着头 等重要的作用。 制备高性能多晶铁氧体是困难而复杂的，主要原因是铁氧体在应用时所要求的性 能多数不是本征性的而是非本征性的，也就是说，铁氧体性能并不是完全由其化学成份及 晶体结构决定的，还需要研究和控制它的密度、晶粒尺寸、气孔率以及它们在晶粒内部之间 的分布等。 制备铁氧体工艺大致可分为四步①粉末制作；②成型；③烧结；④磨加工，做成 最终形态。这些步骤是相互有关的，要想成功地做出产品，每一步都是必要条件但不是充分 条件。对微观结构而言，烧结过程是不可逆的，因此必须随时小心烧结过程中的各种条件。 烧结就是在一定的温度场和气氛场下，使坯件内的原子迁移率升高到足以降 低由晶粒边界引起的自由能。Cob 1 e和Burke (1964)详细研究过结晶固体的烧结问题。 Zener(1948)曾给出过晶体生长率经验公式，即 3 = Ktn 式中，3为平均晶粒直径，t为温度，n大约等于1/3， K与温度有关。对锰锌铁氧体而言，k还与气氛有关，气氛为氮气时，t。 55^j(r0ess 1971)，在真空下k^ 8，,会(Schichi jo等1964) 。 Zener认为，晶粒的生长要受到在晶粒边界上的气孔和包杂的阻碍， 到直径dc《4D/3f时，将停止生长。其中，dc是晶粒直径，D是气孔直径，f是气孔占的体 积分数。 在烧结过程，特别是在冷却过程中，控制气氛对控制坯料的氧化抓还原反应有 很重要的作用。根据MnZnFe铁氧体的平衡相图，它表示出了气氛对尖晶石相和三氧化 二铁相界内氧化状态的重要性。这个相图是Blank(1961)最先画出的，与Morineau和 Paulus(1975)详细研究过的普通适用气氛相图是很一致的。要特别注意，先沿等成份线冷 却，接着在最低的温度下通过相界迅速冷却，这时生长动力学不敏感，使a -Fe203的脱溶量 最少，从而氧化发生的程度最轻。 烧结一般是指坯件在高温窑炉中，加热至一定温度并保温一定时间而后冷却的全过程。其三大相关理论基础是固相反应速度理论、气氛平衡理论和物质结构理论。铁氧体烧结的目的是形成有一定强度及符合规定性能、形状、尺寸、外观的磁芯，烧结的任务则是在一定的设备条件下，控制好烧结的温度条件和气氛条件，来实现铁氧体的烧结目的。铁氧体的烧结过程大致可分为三个阶段即升温阶段、保温阶段、降温阶段。 其中主要产品一尖晶石型Mn-Zn软磁铁氧体磁性材料的工艺条件如下。温度要求为 室温-500°C :升温速度《4°C /min，便于水分和有机物的挥发和燃烧，在2_4小 时左右完成该段升温，同时在此阶段通入一定流速的热风，使磁芯中的胶能安全脱除。 '50(TC -900°C :用1. 5小时左右完成，升温速度约4. 5°C /min，残余的有机物在此 阶段挥发完毕。 900°C -1250°C :升温速度一般在1°C /min 2°C /min。 1250°C -1420°C :约在0. 8小时内完成该阶段的升温，升温速度约3. 5°C /min. 142(TC恒温炉温升到预定的温度后，约保温4小时左右。 1420°C _室温降温时间控制在9小时内，尽可能快一些。 以上温度条件并不是一成不变的，随着产品的不同，各段温度制度和范围也要进 行相应的改变。 对温度精度的要求为 烧结炉每垛料分别按上、中、下三段控温，均温区允许的温度偏差为±5°C。各个测温点允许的温度偏差为± rc 。 Mn-Zn铁氧体的烧结过程对气氛有一定的要求，在各温度区间内需对炉内02含量 进行控制。工艺具体的气氛要求如下的产品气氛条件空气空气t以最快的速度降到0.2Xt为2% 6% 〖为2% 6%t遵循LgP02 = B-A/T方程随温度而变，A、B参数在不同温度区间 室温-500。C 500°C -900°C 900°C -1250°C 1250°C -1420°C 1420。C保温区间氧含〗 .142(TC-室温 氧含t时是不同的。在900°C以前，由于有PVA等有机物燃烧和挥发，要利用排气装置将其排出，以免 影响产品性能及污染操作环境。 可控气氛烧结炉在电炉行业上可归于机械加工热处理炉、陶瓷工业烧结炉等电阻 炉一类，目前国内外这类炉子主要是朝三个方向发展， 一是可控气氛，二是全计算机控制， 三是预抽真空。主要目的是使设备性能迎合工艺的需要，同时尽可能降低用以提供气氛的 气体消耗。目前国内外这类炉子控制方式，一般还停留在传统的PID控制方式上。这种控 制方式，由于是基于线性系统，且是针对于能抽象出固定数学模型的对象，这实际上满足不 了锰锌软磁铁氧体烧结工艺对设备的要求。 国内外一些单位相继开展了用于软磁铁氧体烧结的推板窑，真空炉，钟罩炉的开发和研究，并在一些软磁铁氧体生产企业使用。 推板窑生产量能较大，但是该种炉型气氛保护采用气帘方式(料进口、出口采用 充氮气形成气帘保护)，由于料连续进出导致炉内压力变化、且因氮气保护气帘不稳定导致 炉内气氛场的波动，无法满足软磁铁氧体材料烧结对气氛场的稳定要求，该炉型温度控制 采用温控仪表对温度场进行控制，且加热元件与烧结材料通过耐火材料间接接触，温度场 的一致性较差，无法满足软磁铁氧体材料烧结对温度场高精度的要求； 真空炉烧结生产量较少及排胶效果不好，对于需要气氛控制的部分，由于预抽真 空很难满足软磁铁氧体材料烧结对气氛场的稳定要求，同时真空炉使用外壁夹套间接水 冷，不能实现炉内循环换热冷却，材料烧结冷却时间很长。 传统钟罩式可控气氛烧结炉生产量能较小，排胶效果不好，温度、气氛场控制算法 还停留在传统的PID控制算法上，对于温度、气氛场这样的大滞后系统控制精度还不能完 全满足工艺要求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题就在于针对现有技术存在的技术问题，本技术提供一种结构紧凑、操作简便、自动化程度高、控制精度高、适用范围广、产品质量好的用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉。 为解决上述技术问题，本技术采用以下技术方案。 —种用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉，其特征在于它包 括炉体、炉架、窑车、轨道、热风排胶系统、循环冷却系统、气氛控制系统、压力控制系统、计 算机人工智能控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉，其特征在于：它包括炉体（１）、炉架（２）、窑车（３）、轨道（４）、热风排胶系统（５）、循环冷却系统（６）、气氛控制系统（７）、压力控制系统（８）、计算机人工智能控制系统（９）以及升降机构（１０），所述炉体（１）安装于炉架（２）上，炉体（１）的底部设有作为活动炉门的窑车（３），窑车（３）安装于轨道（４）上并与升降机构（１０）相连，所述热风排胶系统（５）通过管路与炉体（１）相连通，所述循环冷却系统（６）通过管路与炉体（１）的顶部和底部相连通，所述气氛控制系统（７）通过管道与炉体（１）及窑车（３）相连通，所述炉体（１）、热风排胶系统（５）、循环冷却系统（６）、气氛控制系统（７）、压力控制系统（８）以及升降机构（１０）均与计算机人工智能控制系统（９）相连并由其控制。

【技术特征摘要】
一种用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉，其特征在于它包括炉体(1)、炉架(2)、窑车(3)、轨道(4)、热风排胶系统(5)、循环冷却系统(6)、气氛控制系统(7)、压力控制系统(8)、计算机人工智能控制系统(9)以及升降机构(10)，所述炉体(1)安装于炉架(2)上，炉体(1)的底部设有作为活动炉门的窑车(3)，窑车(3)安装于轨道(4)上并与升降机构(10)相连，所述热风排胶系统(5)通过管路与炉体(1)相连通，所述循环冷却系统(6)通过管路与炉体(1)的顶部和底部相连通，所述气氛控制系统(7)通过管道与炉体(1)及窑车(3)相连通，所述炉体(1)、热风排胶系统(5)、循环冷却系统(6)、气氛控制系统(7)、压力控制系统(8)以及升降机构(10)均与计算机人工智能控制系统(9)相连并由其控制。2. 根据权利要求1所述的用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉，其 特征在于所述炉体(1)的内壁上衬有耐火材料(12)，炉体(1)内设有采用平行布棒方式 的两根以上的硅碳棒(13)并形成两个以上的温区，每个温区装有一个以上的测温热电偶 (ll)，所述测温热电偶(11)与计算机人工智能控制系统(9)相连。3. 根据权利要求2所述的用于软磁铁氧体烧结的人工智能可控气氛钟罩式电阻炉，其 特征在于所述炉体(1)内按垛分为二垛炉、或四垛炉、或八垛炉、或十六垛炉，所述二垛炉 分为三组温区，四垛炉分为三 九组温区，八垛炉分为六 十五组温区，十六垛炉分为九 二十七组温区，所述炉体(1)中每垛承烧板的宽度为340 400mm，长度为400 440mm，沿 炉体(1)长度方向的相邻硅碳棒(13)的中心间距为610 660mm。4. 根据权利要求1所述的用于软磁铁氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯拥和，侯季淹，杨克辉，欧阳建，王朋生，张勋郎，宇文静，彭伟，高平立，易焕能，庄永滨，楚淇，
申请(专利权)人：长沙矿冶研究院，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]