[實(shí)用新型]一種連續(xù)微波燒結(jié)爐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 00252861.4
• 申請日: 2000-11-15
• 公開（公告）號: CN2460953Y
• 公開（公告）日: 2001-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永進(jìn);張勁松;劉強(qiáng);曹小明;沈?qū)W遜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: F27B5/04
• 分類號: F27B5/04;F27B5/14
• 代理公司: 中國科學(xué)院沈陽專利事務(wù)所
• 代理人: 張晨

本實(shí)用新型涉及微波燒結(jié)陶瓷技術(shù)，特別提供了一種可連續(xù)進(jìn)行陶瓷燒結(jié)的微波加熱裝置。

陶瓷，以其優(yōu)異的力學(xué)、化學(xué)和多種獨(dú)特的物理性能，成為現(xiàn)代材料工業(yè)的一個(gè)重要組成部分，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防的各個(gè)領(lǐng)域。與常規(guī)燒結(jié)技術(shù)相比，微波燒結(jié)工藝能大幅度降低陶瓷的燒結(jié)溫度、縮短燒結(jié)時(shí)間、提高成品率、均勻細(xì)化陶瓷顯微組織、提高材料性能、降低能耗等優(yōu)勢。九十年代中期非連續(xù)的微波燒結(jié)裝置已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。但是由于已有的微波燒結(jié)裝置不能像常規(guī)窯爐一樣進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，再加上大功率微波加熱裝置的一次性投入較大，使得微波燒結(jié)裝置至今未能在工業(yè)生產(chǎn)中得到大規(guī)模的應(yīng)用。

本實(shí)用新型的目的在于提供一種可以像常規(guī)窯爐一樣進(jìn)行陶瓷的連續(xù)燒結(jié)的裝置，通過微波與常規(guī)電加熱技術(shù)的復(fù)合，使得整個(gè)裝置既能充分發(fā)揮微波燒結(jié)陶瓷的省時(shí)、節(jié)能等特點(diǎn)，又能提高對微波能量的利用率，降低整套裝置的成本，具有高效、低成本的特點(diǎn)，除適用于高性能陶瓷件的燒結(jié)外，還可用于陶瓷件的焊接、熱處理、高純超細(xì)陶瓷及金屬粉體的合成、催化劑的制備與活化、廢棄物的解毒再生、以及高分子材料的合成與改性。

本實(shí)用新型提供了一種連續(xù)微波燒結(jié)爐，其特征在于：該微波燒結(jié)爐依次由常規(guī)電加熱窯爐預(yù)熱段(1)、微波加熱段(2)、常規(guī)電加熱控溫冷卻段(3)組成；在微波加熱段(2)窯爐爐體的底部接有一微波加熱腔(21)，微波加熱腔(21)中置有一水平旋轉(zhuǎn)垂直移動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(22)上置有托盤(23)；與微波加熱腔(21)相對應(yīng)微波加熱段(2)窯爐爐體的上方設(shè)有一空腔，空腔內(nèi)容納多模介質(zhì)諧振器(24)；微波加熱腔(21)與常規(guī)電加熱窯爐爐體之間采用由耐高溫、導(dǎo)電、抗氧化材料制作的微波密封插門(4)。

本實(shí)用新型通過密封結(jié)構(gòu)(3)將微波加熱腔(2)中的微波能量進(jìn)行有效的密封，避免微波能量向常規(guī)加熱電窯中泄露。

常規(guī)電加熱窯爐預(yù)熱段(1)的作用是將待燒結(jié)的陶瓷件預(yù)先加熱，一方面可以降低整個(gè)燒結(jié)過程中對微波能量的需求，另一方面由于有一些陶瓷如氧化鋁、氧化鋯等在低溫條件下介電損耗較小，對微波的吸收性能差，微波難以對這些陶瓷進(jìn)行快速加熱，采用常規(guī)電加熱將這類陶瓷預(yù)先加熱到其具有較好的微波吸收性能的溫度區(qū)間后再利用微波進(jìn)行高溫快速燒結(jié)，有利于充分發(fā)揮微波燒結(jié)的優(yōu)點(diǎn)。由于常規(guī)電加熱速度較慢，與微波加熱腔相連時(shí)，為了使兩個(gè)加熱系統(tǒng)在同一時(shí)間內(nèi)具有相同的陶瓷處理能力可以采用兩條或多條常規(guī)電加熱窯爐與一個(gè)微波加熱腔體連接，也可以將常規(guī)加熱窯爐的爐體延長。

本實(shí)用新型中所述微波加熱段(2)系由微波饋能結(jié)構(gòu)、微波多模諧振加熱腔(21)、微波介質(zhì)多模諧振結(jié)構(gòu)(24)以及使樣品旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的機(jī)構(gòu)(22)組成。微波多模諧振加熱腔(21)是一個(gè)長方體的腔體，由無磁不銹鋼制成，饋能結(jié)構(gòu)采用2*2微波天線饋能，為了提高陶瓷樣品加熱的均勻性，除采用介質(zhì)多模諧振保溫結(jié)構(gòu)(24)外，在陶瓷樣品燒結(jié)過程中使陶瓷樣品不斷旋轉(zhuǎn)，從而使樣品均勻加熱。

微波密封結(jié)構(gòu)(4)采用壓板結(jié)構(gòu)，位于微波加熱腔的上蓋板上，與常規(guī)加熱窯爐相連部分。其主要功能是將微波加熱腔中的微波封閉起來，避免微波向常規(guī)的電加熱窯爐中泄露，所用材料可以是耐熱不銹鋼、高溫合金、導(dǎo)電耐高溫陶瓷(如碳化硅、碳化鈦、鉻酸鑭)等。微波加熱腔(21)的上蓋板采用10-20毫米的耐熱不銹鋼制成，蓋板中心是一個(gè)比從常規(guī)窯爐到微波燒結(jié)腔之間樣品的傳送通道大的矩形孔，在上蓋的兩邊是兩個(gè)用于限位的軌道，密封板通過該軌道進(jìn)行定向滑動(dòng)。在限位軌道上有四個(gè)限位槽，當(dāng)密封板沿軌道滑動(dòng)時(shí)，固定在滑板兩端的四個(gè)軸承坐在軌道上的四個(gè)限位槽里，同時(shí)密封板向下壓在微波燒結(jié)腔的上蓋板上，從而實(shí)現(xiàn)電磁密封。

介質(zhì)多模諧振保溫器(24)的工作原理是通過多層具有不同介電常數(shù)的介質(zhì)材料組成一個(gè)封閉空間，當(dāng)微波輻射進(jìn)入該空間后，形成微波的全反射，從而將微波有效封閉在該空間中，達(dá)到提高燒結(jié)空間的電磁場的能量密度和被燒結(jié)件的均勻、快速升溫能力的目的。介質(zhì)多模諧振保溫器使用三層介質(zhì)材料套裝在一起。一般地，內(nèi)層和外層的介電常數(shù)比中間層的介電常數(shù)大，同時(shí)所有材料的介電損耗應(yīng)較小，以避免保溫材料過分吸收微波，影響陶瓷樣品的升溫。