一种快速烧结的高温烧结装置及其烧结工艺方法

摘要

本发明公开了一种快速烧结的高温烧结装置及其烧结工艺方法：包括有高温烧结室，所述高温烧结室内卡设有若干支撑板；所述支撑板上放置有烧结产品；相邻所述支撑板之间设置有加热电阻板，且加热电阻板与支撑板平行设置；所述高温烧结室底部设置有用于导入惰性气体的进气管道，所述高温烧结室的顶部设置有出气管道。还包括气冷循环散热装置和液冷循环散热结构，所述气冷循环散热装置的进气管设置在高温烧结室的顶部，其出气管设置在高温烧结室的底部；所述液冷循环散热结构包括有冷却管，所述冷却管环绕在高温烧结室的外表面。两种不同方式的冷却效果对烧结产品进行冷却散热，能够减少烧结产品的散热等待时间，提高了烧结产品的产出效率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属烧结技术领域，尤其涉及一种快速烧结的高温烧结装置及其烧结工艺方法。

背景技术

烧结装置的烧结是指把粉状物料转变为致密体，是一个传统的工艺过程。人们很早就利用这个工艺来生产陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高温材料、工业固体废渣处理等。一般来说，粉体经过成型后，通过烧结得到的致密体是一种多晶材料，其显微结构由晶体、玻璃体和气孔组成。烧结过程直接影响显微结构中的晶粒尺寸、气孔尺寸及晶界形状和分布，进而影响材料的性能。

烧结装置烧结产品的快慢直接影响烧结产品的制作效率，从而影响到烧结产品的产品竞争力，为此，烧结装置的出炉速率是影响烧结装置好坏的重要因素。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种快速烧结的高温烧结装置及其烧结工艺方法，能够减少烧结产品的烧结时间和冷却时间，使烧结产品出炉效率提高。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种快速烧结的高温烧结装置：包括有高温烧结室，所述高温烧结室内从上至下均匀卡设有若干相互平行的支撑板，若干所述支撑板水平等距设置；所述支撑板上放置有烧结产品；相邻所述支撑板之间设置有加热电阻板，且加热电阻板与支撑板平行设置；所述高温烧结室底部设置有用于导入惰性气体的进气管道，所述进气管道远离高温烧结室的一端与储气罐连通，所述高温烧结室的顶部设置有出气管道，所述出气管道远离高温烧结室的一端与高压抽气泵的进气口连通；通过在高温烧结室内充斥有惰性保护气体，能够将高温烧结室内的空气排干净，从而不会使烧结产品在正常烧结时发生化学性能的改变。

还包括气冷循环散热装置和液冷循环散热结构，所述气冷循环散热装置的进气管设置在高温烧结室的顶部，其出气管设置在高温烧结室的底部；所述液冷循环散热结构包括有冷却管，所述冷却管环绕在高温烧结室的外表面。设置有两种不同方式的冷却效果对烧结产品进行冷却散热，能够减少烧结产品的散热等待时间。

进一步地，所述气冷循环散热装置的进气管的进气端设置在高温烧结室内的右侧顶部；所述气冷循环散热装置包括有若干相互平行设置的方形翅片，所述方形翅片为铝薄片；所述进气管呈螺旋来回穿过方形翅片内部，所述方形翅片的右侧设置有出风口，所述方形翅片的左侧设置有向方形翅片吹风的散热风机；所述进气管上设置有提供气体循环动力的抽气泵；所述气冷循环散热装置包括有冷水箱和浸没在冷水箱中的水冷管，所述进气管的出气端与水冷管的进气端连通，所述水冷管的出气端与出气管连通；所述水冷管的内径分别大于进气管和出气管的内径；所述气冷选好散热结构的出气管的出气端设置在高温烧结室内的左侧底部。通过设置对高温烧结室内的惰性气体进行循环散热，加快了烧结产品的降温速率，使烧结产品的出炉时间加快。

进一步地，还包括有烧结炉外箱，所述烧结炉外箱与高温烧结室之间设置有冷却管，所述冷却管环绕设置在高温烧结室的外表壁上；所述烧结炉外设置有冷却箱，所述冷却箱内装有冷却液；所述冷却管的进水端与出水端分别设置在冷却箱内，所述冷却管的进水端出设置有抽水泵，所述抽水泵浸没设置在冷却箱的底部。通过抽水泵提供动力使冷却管内的冷却液循环流动在冷却管内，使高温烧结室的降温效果更好。

进一步地，所述高温烧结室的外表壁呈圆柱状设置，所述冷却管的横截面呈弯月状设置，所述冷却管的向内凹陷的弧面侧紧贴在高温烧结室的外表壁上；所述冷却管由耐高温导热金属材质制成。冷却管与高温烧结室的外壁接触更加充分，便于冷却管内的冷却液吸收高温烧结室上热量。

进一步地，所述高温烧结室内部的左右侧壁上相对设置有若干卡槽，且相对所述卡槽平行设置；所述支撑板包括设置在左右两端的插柱，所述插柱与卡槽相配合设置，所述插柱沿卡槽的长度方向滑动设置在卡槽内；所述卡槽与插柱之间设置有橡胶垫；所述插柱的下表面设置有弧状的限位块，所述卡槽在相对应的位置处设置有限位凹槽；所述插柱沿卡槽长度方向向内滑动，当限位块进入到限位凹槽内，支撑板卡在高温烧结室内。通过有弧状限位块卡设在卡槽的限位凹槽内，使支撑板在烧结过程中不能在高温烧结室内移动，从而保证了烧结产品正常烧结。

进一步地，所述支撑板上下镂空状设置，所述支撑板上表面设置有温度感应器；所述支撑板上还包括有支撑块，所述支撑块上支撑设置有烧结产品，且烧结产品设置在支撑块的正上方；所述支撑块的上表面小于烧结产品的底面，所述支撑块的上表面边缘到烧结产品底面边缘距离为2mm；所述支撑块的上表面上设置有防粘粉。设置支撑块的上表面小于烧结产品的底面是为了使烧结产品部分悬空设置，便于烧结产品烧结完成后取下。

进一步地，所述加热电阻板包括有设置在上下两端的加热网和设置在中间的支撑板，所述上下两端的加热网通过支撑板支撑隔离，所述支撑板为隔热绝缘材质制成；所述加热网的两端设置有温度调节器，所述温度调节器的端面上设置有连接块；所述加热网呈波浪状设置，且加热网由加热丝编织而成。通过设置有两层加热网，能够同时对支撑板上的烧结产品上下两面进行加热，提高了烧结产品的烧结速率。

进一步地，所述烧结炉外箱包括金属保护外壳和内隔热保温层，所述内隔热保温层紧贴设置在金属保护外壳内表面。设置有内隔热保温层是为了防止高温烧结室内的高温散发到外界环境中影响操作人员的正常工作。

一种快速烧结的高温烧结工艺方法，

第一步，将烧结产品放置在支撑板上并将支撑板插入高温烧结室；

第二步，将高温烧结室内的空气排出并充满惰性气体；

第三步，通过加热电阻板对烧结产品进行烧结；

第四步，通过气冷循环散热装置和液冷循环散热结构同时对烧结产品进行冷却散热；

第五步，取出烧结完成后的烧结产品。

有益效果：本发明的一种快速烧结的高温烧结装置及其烧结工艺方法，通过在高温烧结室内设置有烧结保护气体，能够烧结产品在烧结过程中发生化学性能的改变；设置有两种不同方式的冷却效果对烧结产品进行冷却散热，能够减少烧结产品的散热等待时间，提高了烧结产品的产出速率；通过设置有加热电阻板对烧结产品进行近距离加热，能够缩短烧结产品的烧结过程，提高了烧结产品的产出速率。

附图说明

附图1为本发明的整体结构示意图；

附图2为本发明的支撑板结构示意图；

附图3为本发明的支撑板和烧结产品的结构示意图；

附图4为本发明的附图1的局部放大结构示意图；

附图5为本发明的加热电阻板的结构示意图；

附图6为本发明的气冷循环散热装置的结构示意图；

附图7为本发明的冷却管的横截面的结构示意图；

附图8为本发明的高温烧结室的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如附图1～8，一种快速烧结的高温烧结装置：包括有高温烧结室1，所述高温烧结室1内从上至下均匀卡设有若干相互平行的支撑板2，若干所述支撑板2水平等距设置；所述支撑板上放置有烧结产品24；相邻所述支撑板2之间设置有加热电阻板3，且加热电阻板3与支撑板2平行设置；所述高温烧结室1底部设置有用于导入惰性气体的进气管道，所述进气管道远离高温烧结室1的一端与储气罐连通，所述高温烧结室1的顶部设置有出气管道，所述出气管道远离高温烧结室1的一端与高压抽气泵7的进气口连通；所述进气管道和出气管道上都设置有电磁阀；通过在高温烧结室1内充斥有惰性保护气体，能够将高温烧结室1内的空气排干净，从而不会使烧结产品24在正常烧结时发生化学性能的改变。

还包括气冷循环散热装置4和液冷循环散热结构，所述气冷循环散热装置4的进气管41设置在高温烧结室1的顶部，其出气管56设置在高温烧结室1的底部；所述液冷循环散热结构包括有冷却管51，所述冷却管51环绕在高温烧结室1的外表面。设置有两种不同方式的冷却效果对烧结产品24进行冷却散热，能够减少烧结产品24的散热等待时间。

所述气冷循环散热装置4的进气管41的进气端设置在高温烧结室1内的右侧顶部，所述气冷选好散热结构4的出气管46的出气端设置在高温烧结室1内的左侧底部，通过进气管41与出气管46分别设置在高温烧结室1的上下不同部位，能够使高温烧结室1内的惰性气体充分进入气冷循环散热装置4内冷却，有利于快速对烧结产品24的散热；所述气冷循环散热装置4包括有若干相互平行设置的方形翅片42，所述方形翅片为铝薄片，铝片的传热效果更好；所述进气管41呈螺旋来回穿过方形翅片42内部，所述方形翅片42的右侧设置有出风口40，所述方形翅片42的左侧设置有向方形翅片42吹风的散热风机43，通过将进气管41内惰性气体的温度传递到方形翅片42上，在通过散热风机43将方形翅片42上的热量吹出气冷循环装置4；所述进气管41上设置有提供气体循环动力的抽气泵44；所述气冷循环散热装置4包括有冷水箱451和浸没在冷水箱451中的水冷管451，所述进气管41的出气端与水冷管451的进气端连通，所述水冷管451的出气端与出气管46连通；所述水冷管451的内径分别大于进气管41和出气管46的内径，惰性气体进入水冷管451内流速减小，使惰性气体在冷水箱41内的时间变长，有利于降低惰性气体的温度。

还包括有烧结炉外箱8，所述烧结炉外箱8与高温烧结室1之间设置有冷却管51，所述冷却管51环绕设置在高温烧结室1的外表壁上；所述烧结炉外设置有冷却箱6，所述冷却箱6内装有冷却液61；所述冷却管51的进水端与出水端分别设置在冷却箱6内，所述冷却管51的进水端出设置有抽水泵50，所述抽水泵50浸没设置在冷却箱6的底部。通过抽水泵50提供动力使冷却管51内的冷却液61循环流动在冷却管51内，使高温烧结室1的降温效果更好。

所述高温烧结室1的外表壁呈圆柱状设置，所述冷却管51的横截面呈弯月状设置，所述冷却管51的向内凹陷的弧面511侧紧贴在高温烧结室1的外表壁上，使冷却管51的管壁与高温烧结室1的外壁接触面积更大，使冷却管51内的冷却液61与高温烧结炉的接触更大，从而吸收高温烧结室1上热量更多；所述冷却管51由耐高温导热金属材质制成，有利于传热。

所述高温烧结室1内部的左右侧壁上相对设置有若干卡槽11，且相对所述卡槽11平行设置；所述支撑板2包括设置在左右两端的插柱21，所述插柱21与卡槽11相配合设置，所述插柱21沿卡槽11的长度方向滑动设置在卡槽11内；所述卡槽11与插柱21之间设置有橡胶垫110，橡胶垫110能够防止卡槽11磨损；所述插柱21的下表面设置有弧状的限位块211，所述卡槽11在相对应的位置处设置有限位凹槽111；所述插柱21沿卡槽11长度方向向内滑动，当限位块211进入到限位凹槽111内，支撑板2卡在高温烧结室1内。通过有弧状限位块211卡设在卡槽11的限位凹槽111内，使支撑板2在烧结过程中不能在高温烧结室1内移动，从而保证了烧结产品24正常烧结。

所述支撑板2上下镂空状设置，有利于使支撑板2下方的热量传递到上方烧结产品24处；所述支撑板2上表面设置有温度感应器；所述支撑板2上还包括有支撑块23，所述支撑块23上支撑设置有烧结产品24，且烧结产品24设置在支撑块23的正上方；所述支撑块23的上表面小于烧结产品24的底面，所述支撑块23的上表面边缘到烧结产品24底面边缘距离为2mm，设置支撑块23的上表面小于烧结产品24的底面是为了使烧结产品24部分悬空设置，便于烧结产品24烧结完成后取下；所述支撑块23的上表面上设置有防粘粉，进一步便于烧结产品24烧结完成后取下。

所述加热电阻板3包括有设置在上下两端的加热网31和设置在中间的支撑板32，所述上下两端的加热网31通过支撑板32支撑隔离，所述支撑板32为隔热绝缘材质制成；所述加热网31的两端设置有温度调节器33，所述温度调节器33的端面上设置有连接块34，连接块34连接设置在高温烧结室1的侧壁上；所述加热网31呈波浪状设置，使加热网31在在单位空间内表面积更大，使加热网31的加热温度高，且加热网31由加热丝编织而成。电阻加热板3同时从烧结产品24上下两面进行加热，提高了烧结产品24的烧结速率，减少了烧结产品24烧结所以时间。

所述烧结炉外箱8包括金属保护外壳和内隔热保温层，所述内隔热保温层紧贴设置在金属保护外壳内表面。设置有内隔热保温层是为了防止高温烧结室内的高温散发到外界环境中影响操作人员的正常工作。

高温烧结装置还设置有控制器。

一种快速烧结的高温烧结工艺方法：通过在支撑板2的支撑块23上撒有一层防粘粉，再将烧结产品24放置在支撑块23上，再把支撑板2及其上的烧结产品24沿卡槽11方向插入到高温烧结室1内，待插柱21上的弧状限位块211卡设在卡槽11的限位凹槽内，此时支撑板2卡设完成；关闭烧结炉门，打开出气管道上的电磁阀，启动高压抽气泵7，通过高压抽气泵7将高温烧结室1内的空气抽空，再关闭出气管道上的电磁阀，打开进气管道上的电磁阀，使惰性气体充满高温烧结室1内，再关闭进气管道上的电磁阀；通过控制器控制加热电阻板3通电加热，当支撑板2上的温度到达温度感应器的感应值时，温度感应器发生电信号给控制器，控制器发生电信号给加热电阻加热板3，使加热电阻板3停止加热，使支撑板2上的温度始终维持在所需要的温度区间对烧结产品进行烧结；待烧结完成后，断开加热电阻板3的通电，同时启动抽水泵50和抽气泵44，使惰性气体在气冷循环散热装置4内冷却散热，使冷却管51内的冷却液61对高温烧结室1进行循环吸热；待高温烧结室1内的温度散热到设定值时，停止抽水泵50与抽气泵46，打开烧结炉门，取出烧结后的产品。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。