專利名稱：釹鐵硼永磁體用多功能三室燒結(jié)爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及真空熱處理設(shè)備，尤其是一種為制造高性能的釹鐵硼永磁體的專用釹鐵硼永磁體用多功能三室燒結(jié)爐。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在隨著電腦和手機小型化的迅猛發(fā)展，也直接地帶動釹鐵硼永磁體向小型化，高性能化方向發(fā)展，因為硬盤驅(qū)動器的VCM以及手機上的振動電機、微型揚聲器等器件，都要求小型化高性能的釹鐵硼永磁體來制造。制造高性能的釹鐵硼永磁體必須采用低氧工藝，在低氧燒結(jié)工段，國外采用專門連續(xù)真空爐，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。國內(nèi)長期以來多采用真空氣淬爐，這種爐型屬于內(nèi)熱式，它們原來專用于工具鋼，模具鋼的熱處理和真空釬焊等，用作釹鐵硼永磁體燒結(jié)爐，存在許多缺點。高性能釹鐵硼永磁體制造工藝屬于粉末冶金的低氧工藝，說它是粉末就區(qū)別于鋼鐵固體，說它低氧就區(qū)別于WC和陶瓷粉末冶金的工藝。高性能釹鐵硼永磁體的工藝合金鑄片(SC)→制粉(HD+JM)→磁場成形→燒結(jié)。由于釹鐵硼細的粉末在空氣中遇氧馬上燃燒，氧化對其性能有致命的影響，所以從頭到尾需要低氧的工藝環(huán)境。燒結(jié)中高性能釹鐵硼永磁體的工藝要求1.低氧化無污染(釹鐵硼永磁壓坯遇空氣氧化發(fā)熱甚至燃燒，氣氛有氧下加熱燒結(jié)時，氣淬時出爐容易氧化)；2.脫氣，脫脂或脫油(釹鐵硼永磁壓坯中可能含有氫、氮、CO2、水汽等，還有礦物油、硬脂酸、硬脂酸鋅、甲苯、己烷、汽油等)；3.在真空或氬氣中燒結(jié)熱處理；4.氬氣中淬火。
釹鐵硼永磁體產(chǎn)業(yè)發(fā)展前期普遍采用真空氣淬爐，因為它能基本滿足上述第3、4條要求，對于低或中低性能的釹鐵硼永磁體產(chǎn)品還能過得去，因為這些產(chǎn)品氧含量在4000-10000ppm，對于高性能的釹鐵硼永磁體產(chǎn)品，其氧含量＜2000ppm，采用真空氣淬爐的問題就完全暴露出來了。本來真空氣淬爐是為工具鋼，模具鋼等的熱處理和真空釬焊而設(shè)計的，它是很好的設(shè)備。把它用于釹鐵硼永磁體的燒結(jié)爐，實際上是一個錯位。問題出現(xiàn)在那里呢(a)不能脫氣，脫脂。從爐體結(jié)構(gòu)上看，為內(nèi)熱式，冷的爐殼向內(nèi)包圍了保溫層，依次加熱體，中央為產(chǎn)品。產(chǎn)品為釹鐵硼粉末壓坯，當(dāng)處于低真空脫氣，脫脂時廢汽不能全部被抽走，相當(dāng)部分被吸附或凝結(jié)在保溫層冷面，爐殼以及氣淬冷的風(fēng)管上，當(dāng)爐溫和真空度都升高時，廢汽也不能全部被抽走，因為保溫層冷面，爐殼以及氣淬冷的風(fēng)管形成了高效的“冷阱”。事實證明當(dāng)粉末壓坯含油脂~5％時，極或升溫總有部分油脂揮發(fā)，真空度也上不去，冷凝了的油脂從爐殼流出，致使?fàn)t子真空報廢，這就是不能脫氣，脫脂的原因。
(b)不能充氬燒結(jié)熱處理。在高真空狀態(tài)的爐體內(nèi)，熱量只能靠輻射方式傳播，冷凝了的油脂廢汽只有少部分被加熱抽走，一旦爐體內(nèi)充入氬氣，氬氣成了熱對流的介質(zhì)，高效的“冷阱”被加熱，油脂廢汽被蒸發(fā)，它們混入氬氣中成了熱對流的介質(zhì)對產(chǎn)品產(chǎn)生污染。
(c)氬氣中淬火產(chǎn)生污染。在產(chǎn)品完成燒結(jié)熱處理需要淬火冷卻，爐體內(nèi)充人強勁冷的氬氣流，如同(b)的原因一樣，爐體和產(chǎn)品的熱量使高效的“冷阱”被加熱，油脂廢汽被蒸發(fā)分解變成氣體，它們混入氬氣中成了冷卻介質(zhì)對產(chǎn)品產(chǎn)生污染。
(d)產(chǎn)品出爐時的氧化污染。當(dāng)產(chǎn)品完成氬氣淬火時，產(chǎn)品溫度實際并非指示的70-80℃而可能是200-300℃，因為溫度計位置遠離產(chǎn)品，并不代表產(chǎn)品實際溫度，短時間淬火冷卻熱交換不暢通，熱慣性很大所致，這時爐內(nèi)氣壓小于1atm為負壓，爐門打不開，于是開閥門放入空氣，從此產(chǎn)品在空氣中冷卻再次遭受污染直到室溫。
(e)產(chǎn)品進爐時的氧化污染，釹鐵硼粉末壓坯因為也容易氧化(遇空氣發(fā)熱，時間長甚至燃燒)入爐前都有保護，當(dāng)裝坯入料筐，送筐入爐的環(huán)境都在空氣包圍中(爐門大開)，使釹鐵硼粉末壓坯遭受一定程度的氧化污染。
以上分析是多年來對真空氣淬爐用于釹鐵硼的總結(jié)。為了解決高性能的釹鐵硼永磁體專用燒結(jié)爐，發(fā)明人以前設(shè)計了釹鐵硼永磁材料多功能燒結(jié)爐(CN2567535Y ZL 02269247。9董中天，陳虞才)經(jīng)過實施發(fā)現(xiàn)許多問題馬弗膽的熱膨脹和裂紋，燒結(jié)室真空度低，冷阱效率低，密封室送料車和PC機控制問題等。本實用新型改進了上述問題成為新的有實用價值的實用新型專利。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是針對高性能釹鐵硼永磁體生產(chǎn)要采用低氧工藝，現(xiàn)在所用的真空氣淬爐不能滿足需要這一問題，提供一種全密封、低氧化、能充氬氣、脫脂、氣淬、節(jié)能、高效率的多功能三室燒結(jié)爐。
本實用新型所述的釹鐵硼永磁體用多功能三室燒結(jié)爐包括三室爐體、冷阱、真空系統(tǒng)、電器控制柜、電源變壓器和液壓站。
三室爐體包括燒結(jié)室30、氣淬室20和密封室10。氣淬室20位于燒結(jié)室30下部。密封室10位于氣淬室20的一側(cè)。
燒結(jié)室30自殼體由外向內(nèi)依次為保溫層31、馬弗膽37和料筐36。保溫層31與馬弗膽37之間設(shè)有石墨加熱棒38。燒結(jié)室30上邊設(shè)有熱補償波紋管32、上隔熱屏39、測溫?zé)犭娕?1和頂部排氣管40。測溫?zé)犭娕?1支持著上隔熱屏39。燒結(jié)室30下邊為可密封或打開的托盤蓋25。托盤蓋25的上側(cè)設(shè)有下隔熱屏33。托盤蓋25上面設(shè)有四條料筐支腿34，料筐支腿34套有下隔熱屏33，料筐支腿34支持著料筐墊板35，料筐墊板35上面放置料筐36。上隔熱屏39的氣道通過頂部排氣管40再經(jīng)過電動真空碟閥43連接到冷阱44的上部。冷阱44與由真空擴散泵4、真空羅茨泵、旋片泵機組5構(gòu)成的真空裝置相連。燒結(jié)室30與馬弗膽37形成夾層空間，該空間通過夾層電動真空碟閥46連接到冷阱44下部，再與由真空擴散泵4、真空羅茨泵，旋片泵機組5構(gòu)成的真空裝置相連。燒結(jié)室30設(shè)有可以獨立對夾層空間充氬氣的夾層電動充氬氣閥45。燒結(jié)室30還設(shè)有只向馬弗膽37內(nèi)充氬氣的電動充氬氣閥42。
氣淬室20位于燒結(jié)室30的下面。氣淬室20與燒結(jié)室30之間設(shè)有水平閘板閥23。氣淬室20內(nèi)設(shè)有氣淬風(fēng)機22，熱交換器24。氣淬室底部設(shè)有用以支持著可密封或打開的托盤蓋25的多級千斤頂21。
密封室10在氣淬室20的一側(cè)，密封室10與氣淬室20之間設(shè)有垂直閘板閥15；密封室10為六面體，其上設(shè)有橡皮手套密封室手套口14和密封室觀察窗13。密封室10內(nèi)底邊裝有將料筐36送入和氣淬室20或?qū)⒘峡?6退回密封室10的送料車，送料車定位于多級千斤頂21托架上方。
本實用新型的真空系統(tǒng)、冷阱44、電器控制柜8、電源變壓器7和液壓站6可選用現(xiàn)有技術(shù)或按常規(guī)技術(shù)設(shè)計。
本實用新型的設(shè)計特點和操作過程如下本實用新型是針對在燒結(jié)中高性能釹鐵硼永磁體的工藝要求，提出的設(shè)計方案。帶有馬弗膽的復(fù)合燒結(jié)室，形成熱壁，徹底消除“冷阱”效應(yīng)。發(fā)明的技術(shù)思想是把內(nèi)熱式和外熱式真空爐的優(yōu)點結(jié)合起來，而把缺點克服掉。本實用新型把馬弗膽放在內(nèi)熱式真空爐中間，用它把燒結(jié)產(chǎn)品包圍起來，加熱器加熱了馬弗膽，馬弗膽再加熱燒結(jié)產(chǎn)品，馬弗膽內(nèi)外可以抽真空和充氬氣，互不干擾成為復(fù)合結(jié)構(gòu)。氣淬室，由風(fēng)機和熱交換器形成內(nèi)循環(huán)，水平真空閘板閥把氣淬室和復(fù)合燒結(jié)室分開，當(dāng)要氣淬冷卻時，將燒結(jié)產(chǎn)品從燒結(jié)室移動到下邊氣淬室，關(guān)上水平真空閘板閥門后，開動風(fēng)機進行氬氣淬火。由于氣淬室是冷的，只冷卻燒結(jié)產(chǎn)品和料筐，所以淬火效率高，潛伏在氣淬室的廢物也很少。密封室，它可以被抽成低真空，或充氬氣，內(nèi)有送料車，料筐，工具等，其功能上要保證釹鐵硼粉末壓坯入爐時和燒結(jié)產(chǎn)品出爐時在氬氣中進行，使其不受氧化和污染，密封室和氣淬室由垂直真空閘板閥相連接。密封室、氣淬室和燒結(jié)室三室之間的連接呈L形，燒結(jié)工藝全過程可以實現(xiàn)低氧操作，入爐操作密封室→氣淬室→燒結(jié)室，釹鐵硼粉末壓坯進入密封室，密封室屬于臥式結(jié)構(gòu)，氬氣中人工裝料入料筐，打開垂直真空閘板閥，由料車將料筐送入氣淬室，定位于多級千斤頂托架上方，氬氣中關(guān)閉垂直真空閘板閥，打開水平真空閘板閥，啟用液壓多級千斤頂將料筐送入上部燒結(jié)室，當(dāng)托架底盤與燒結(jié)室底部密封后就可以進行燒結(jié)操作。氣淬室和燒結(jié)室處于L形垂直部分。
出爐操作與入爐操作相反，完成燒結(jié)熱處理后，產(chǎn)品料筐從燒結(jié)室→氣淬室→密封室，都是在氬氣中進行。
實用新型的有益效果本實用新型三室多功能燒結(jié)爐實現(xiàn)了全密封，低氧化的結(jié)果，具有真空，充氬，脫脂，氣淬等多功能的燒結(jié)爐，其對釹鐵硼永磁的效果與真空連續(xù)燒結(jié)爐相當(dāng)。本實用新型三室多功能燒結(jié)爐還有高效率和節(jié)能的優(yōu)點，釹鐵硼永磁的燒結(jié)周期用真空氣淬爐一般為24-32小時，本實用新型三室多功能燒結(jié)爐只用12-13小時。


圖1釹鐵硼永磁體用多功能三室燒結(jié)爐主體結(jié)構(gòu)圖；圖2釹鐵硼永磁體用多功能三室燒結(jié)爐總體結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖中，10密封室 11密封室支架 12密封室門 13密封室觀察窗 14密封室手套口 15垂直閘板閥 20氣淬室 21多級千斤頂22氣淬風(fēng)機 23水平閘板閥 24熱交換器 25托盤蓋 26氣淬室底座 30燒結(jié)室 31保溫層 32波紋管 33下隔熱屏 34料筐支腿 35料筐墊板 36料筐 37馬弗膽 38石墨加熱棒 39上隔熱屏 40頂部排氣管 41測溫?zé)犭娕?42電動充Ar氣閥 43電動真空碟閥 44冷阱 45夾層電動充Ar氣閥 46夾層電動真空碟閥 4真空擴散泵 5真空羅茨泵，旋片泵機組 6多級千斤頂用液壓站 7電源變壓器 8操作電器控制柜具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1、圖2所示，本實用新型三室多功能燒結(jié)爐由五部分組成(一)三室爐體，(二)冷阱，(三)真空系統(tǒng)，(四)電器控制柜，(五)電源變壓器和液壓站等。
三室爐體是設(shè)備主體，而主體的核心是在燒結(jié)室，焦點又在馬弗膽，馬弗膽工作1150-1200℃，材料選擇了耐熱合金鋼Cr25Ni20Si2用高溫合金鋼更可靠。本實用新型中所用馬弗膽工作環(huán)境比一般外熱式真空爐的要好，因為馬弗膽內(nèi)外壓力一樣，除了自重外不受外力作用，不受急冷急熱應(yīng)力作用。馬弗膽主要起“熱壁”作用。
(一)三室爐體。圖1中燒結(jié)室30，鐘罩式馬弗膽37包圍了料筐36形成爐膛，上邊有波紋管32熱補償，下邊由托盤蓋25密封或打開，上邊有測溫?zé)犭娕?1，因為它離料筐36很近，所以測溫較準(zhǔn)確，熱電偶管支持著上隔熱屏39，下隔熱屏33阻擋對托盤蓋25的熱輻射。由上隔熱屏39的氣道上通到頂部排氣管40，再經(jīng)過電動真空碟閥43連接到冷阱44再到真空系統(tǒng)5。加熱體一石墨加熱棒38圍繞于馬弗膽37外面，石墨加熱棒38的外面是保溫層31，它由石墨纖維氈做成，燒結(jié)室30與馬弗膽37形成夾層空間，通過夾層電動真空碟閥46連接到冷阱44再到真空系統(tǒng)5。夾層電動充Ar氣閥45可以獨立對夾層空間充Ar氣，而電動充Ar氣閥42只向馬弗膽37內(nèi)充Ar氣。氣淬室20位于燒結(jié)室30的下面，由水平閘板閥23將它們分開，氣淬室20除了氣淬冷卻功能之外，還有運輸過渡功能。氣淬風(fēng)機22，熱交換器24在氣淬室20內(nèi)形成內(nèi)熱式交換系統(tǒng)，氣淬室底部設(shè)有多級千斤頂21，它支持著托盤蓋25為保證托盤蓋與燒結(jié)室30的良好密封，雙方面都要通水冷卻。托盤蓋25上面有四條料筐支腿34，料筐支腿34套有下隔熱屏33，四條料筐支腿34支持著料筐墊板35，料筐墊板35上面放置著料筐36。圖1表示了燒結(jié)狀態(tài)，淬火時由多級千斤頂21將料筐36移至淬火室20內(nèi)，然后關(guān)閉水平閘板閥23，隔斷燒結(jié)室30，進行淬火處理。
密封室10在淬火室20側(cè)面，由垂直閘板閥15分開，密封室是釹鐵硼粉末壓坯入口和釹鐵硼燒結(jié)體的出口，工作溫度為室溫，氣氛為粗真空后充氬氣。室體為六面體，設(shè)有橡皮手套密封室手套口14和密封室觀察窗13，以便于人工操作。密封室內(nèi)底邊裝有送料車，它可以將料筐送入氣淬室，定位于多級千斤頂托架上方，也可以反向操作將料筐退回密封室(出料)。
(二)冷阱，本實用新型認為釹鐵燒結(jié)爐應(yīng)該有高效率的冷阱，這是脫脂脫油所必須的捕集器，圖1中冷阱44上方經(jīng)過電動真空碟閥43，再經(jīng)過頂部排氣管40與爐膛相通，下方經(jīng)過夾層電動真空碟閥46與爐體夾層相通，冷阱44下面與真空系統(tǒng)連接。
(三)真空系統(tǒng)5，由高真空機組包括擴散泵，羅茨泵和旋片式真空泵組成。
(四)電器控制柜8，主要有兩套等效的控制模擬屏按鈕式和電腦觸摸屏。實現(xiàn)自動程序控制，指示并記錄控制溫度和爐膛溫度，指示并記錄爐膛和夾層真空度，電腦顯示和存儲燒結(jié)熱處理曲線，數(shù)據(jù)等。
(五)電源變壓器和液壓站等，電源變壓器是專門向燒結(jié)室供應(yīng)電力，液壓站是為多級千斤頂提供動力。
權(quán)利要求1.一種釹鐵硼永磁體用多功能三室燒結(jié)爐，包括三室爐體、冷阱、真空系統(tǒng)、電器控制柜、電源變壓器和液壓站，其特征在于三室爐體包括燒結(jié)室(30)、氣淬室(20)和密封室(10)；氣淬室(20)位于燒結(jié)室(30)下部，密封室(10)位于氣淬室(20)的一側(cè)，燒結(jié)室(30)自殼體由外向內(nèi)依次為保溫層(31)、馬弗膽(37)和料筐(36)；保溫層(31)與馬弗膽(37)之間設(shè)有石墨加熱棒(38)；燒結(jié)室(30)上邊設(shè)有熱補償波紋管(32)、上隔熱屏(39)、測溫?zé)犭娕?41)和頂部排氣管(40)，測溫?zé)犭娕?41)支持著上隔熱屏(39)；燒結(jié)室(30)下邊為可密封或打的托盤蓋(25)，托盤蓋(25)的上側(cè)設(shè)有下隔熱屏(33)，托盤蓋(25)上面設(shè)有四條料筐支腿(34)，料筐支腿(34)套有下隔熱屏(33)，料筐支腿(34)支持著料筐墊板(35)，料筐墊板(35)上面放置料筐(36)；上隔熱屏(39)的氣道通過頂部排氣管(40)再經(jīng)過電動真空碟閥(43)連接到冷阱(44)的上部，冷阱(44)與由真空擴散泵(4)、真空羅茨泵、旋片泵機組(5)構(gòu)成的真空裝置相連；燒結(jié)室(30)與馬弗膽(37)形成夾層空間，該空間通過夾層電動真空碟閥(46)連接到冷阱(44)下部，再與由真空擴散泵(4)、真空羅茨泵，旋片泵機組(5)構(gòu)成的真空裝置相連；燒結(jié)室(30)設(shè)有可以獨立對夾層空間充氬氣的夾層電動充氬氣閥(45)，燒結(jié)室(30)還設(shè)有只向馬弗膽(37)內(nèi)充氬氣的電動充氬氣閥(42)；氣淬室(20)位于燒結(jié)室(30)的下面，氣淬室(20)與燒結(jié)室(30)之間設(shè)有水平閘板閥(23)，氣淬室(20)內(nèi)設(shè)有氣淬風(fēng)機(22)，熱交換器(24)，氣淬室底部設(shè)有用以支持著可密封或打開的托盤蓋(25)的多級千斤頂(21)；密封室(10)在氣淬室(20)的一側(cè)，密封室(10)與氣淬室(20)之間設(shè)有垂直閘板閥(15)；密封室(10)為六面體，其上設(shè)有橡皮手套密封室手套口(14)和密封室觀察窗(13)，密封室(10)內(nèi)底邊裝有將料筐(36)送入和氣淬室(20)或?qū)⒘峡?36)退回密封室(10)的送料車，送料車定位于多級千斤頂(21)托架上方。
專利摘要一種釹鐵硼永磁體用多功能三室燒結(jié)爐，包括三室爐體、冷阱、真空系統(tǒng)、電器控制柜、電源變壓器和液壓站。三室爐體包括燒結(jié)室30、氣淬室20和密封室10。燒結(jié)室30自殼體由外向內(nèi)依次為保溫層31、加熱棒38、馬弗膽37和料筐36。燒結(jié)室30上邊設(shè)有熱補償波紋管32、上隔熱屏39、熱電偶41和排氣管40。燒結(jié)室30下邊為托盤蓋25、下隔熱屏33、料筐支腿34。上隔熱屏39的氣道連接到冷阱44的上部。燒結(jié)室30與馬弗膽37形成夾層空間連接到冷阱44下部。氣淬室20與燒結(jié)室30之間設(shè)有水平閘板閥23。氣淬室20內(nèi)設(shè)有氣淬風(fēng)機22，熱交換器24、千斤頂21。密封室10與氣淬室20之間設(shè)有垂直閘板閥15；密封室10設(shè)有手套口14和觀察窗13。本實用新型全密封、低氧化、脫脂、節(jié)能、高效率。
文檔編號F27B5/02GK2781304SQ20052000090
公開日2006年5月17日 申請日期2005年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月17日
發(fā)明者陳虞才 申請人:陳虞才, 陳航