[发明专利]蒸发换热控温微晶铁芯退火炉

说明书

技术领域

本发明涉及一种非晶超微晶铁芯的退火炉，尤其是一种重力循环蒸发换热控温非晶超微晶铁芯退火炉。

背景技术

铁基纳米晶软磁合金在开关电源工作频率的高磁感应强度和低损耗，使之特别适于制作变压器铁芯，而其极高的磁导率又特别适于制造应用越来越广泛的共模电感铁芯。但由于其损耗和磁导率两个重要的指标对于其退火处理工艺有强烈的依赖，使得从该材料诞生之日起退火处理工艺就是一个研究热点，然而时至今日，仍无令人满意的结果，主要的难点就在于热处理的过程中，在应力释放以及微晶化过程中自身放热冲温。

日本专利平3-141616公开了一种适用于超徽晶铁芯批量热处理的方法一一二阶段热处理法。但整个处理周期很长，第一阶段处理时间就达数小时之久，因此，导致生产率降低，结果也不很理想。日本专利平3-146616介绍的另种微晶化处理方法是当铁芯放热肘，将吸热体放入炉中，使其与铁芯接触，防止铁芯超温，工艺就更为复杂，可是也提供了一个解决问题的思路，就是要把铁心发出的热量吸收来防止超温。在日本工作的基础上，安泰公司的人员做了大量的工作并提出了一些进一步优化的处理方案；如中国专利CN97112516.3，CN01115535.3，CN200710122019.3，“大尺寸超微晶铁芯退火时的放热特点”(金属功能材料，1997.)对铁基超微晶铁心的工业化应用起到了很大的作用，然而工艺复杂，铁心发热造成的参数离散问题并没有根本解决。日本日立公司的专利CN200780050688.2提出了一种双层结构的铁心退火炉，利用炉内的风扇和结构复杂的挡板意图实现温度的均衡，效果不理想，更重要的是如果真的实现炉内铁心温度一致，集体同时放热，结果是灾难性的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种退火炉，既能对铁心加热，又能及时高效的吸收铁心发出的热量，精确直接控制铁心温度，从而既提高铁心的处理速度，又能使得处理后的铁心参数优化、一致性好。

蒸发冷凝换热是一种极其高效的热交换手段，在制冷空调领域中一直是居于统治地位的，近年来伴随技术的进步和需求的提升，特别是节能减排的需要，蒸发冷凝换热的应用范围迅速扩大。

非晶形薄带的厚度仅约为0.03mm左右，铁心常堆叠数百片，其内部的热传导性能很差。为提高生产效率，退火炉内的铁心常堆垛码放，就更加影响了退火炉壁和铁心之间的热幅射。仅依靠保护气体实现热传递，热效率不高，为了铁心内外温差不至于太大，升温过程必须很慢，常数个小时，甚至十多个小时。专利01115535.3提出将铁心分层码放在厚度1-2mm的金属托架上，使每层样品端面之间距离保持在样品高度的0.5-1.5倍间距，同层保持互相接触强化导热，效果有限，热处理时要控制炉内不同层铁心分别放热，多次调升、调降炉温，控制复杂，影响产品质量。

本发明的铁基超微晶退火炉即通过工质的蒸发冷凝来对铁心加热，又用来吸收铁心发出的热量，达到精确直接控制铁心温度的目的。

本发明的铁基超微晶退火炉由三部分组成，即对铁心加温、控温的内炉体，起保温和密封隔绝空气避免铁心氧化的外炉体，炉体外产生铁心处理所需的横向磁场的永磁体。本发明的内炉体包括多个放置被处理铁心的水平托板，托板以2-5mm的电工钢板为优选，两端配有紧固螺栓；托板上焊装多根蒸发冷凝管，每两根蒸发冷凝管间水平放置一排铁心，蒸发冷凝管以非铁磁性不锈钢或铜矩形管为优选，蒸发冷凝管与托板的焊接以铜焊为优选；蒸发冷凝管的一端焊封，另一端的下部也焊封，上部通过一个窄缝与一个密封的工质腔体相连；工质腔体的下部配有加热器，上部配有冷凝器，外部配有保温棉。

工作时被加工铁心放置于托板上后，通过紧固螺栓固定，并使得铁心上下两个端面都与托板电工钢板形成良好的热接触。罩好外炉体，通过保护气体排出空气后，就可以加热工质。炉外永磁体可以根据工艺要求始终放置或降温过程再加。工质可以根据被加工铁心的温度要求来选取，一般选取最高工作温度600℃的工质，如金属铯或具有相应的工作温度的无机水合物热管工作液即可。炉子升温的过程中，铁心、托板、炉体吸收热量，使得蒸发冷凝管中的工质由汽体转化为液体，并留存在蒸发冷凝管中直至与工质腔体相连的窄缝以下的高度被充满后，回流到工质腔体。当铁心放热时，其加热托板，于是托板的温度高于工质的温度，而使得冷凝蒸发管中积存的工质蒸发，回流至工质腔体，这时可以启动工质腔体的冷凝器，精确的控制炉温。当铁心达到优化的处理状态后还可以用此方法实现迅速降温，固定下来。