三、脱胶设备
众所周知,胶是制备锰锌铁氧体磁芯的重要原料,没有胶磁芯成不了型,但胶的存在对烧结产品的质量和烧结设备的腐蚀也存在严重的影响,如果在 600℃以下不能将胶完全脱除,高温下,胶将作为还原剂参与反应过程,破坏产品质量,同时在高温下,胶还对炉衬耐火材料,氧分析仪的锆管产生不同程度的腐蚀,另外时间长了,会沉积在钟罩炉换热器的管壁上,造成换热器效率的下降,磁芯烧结时间延长。
国内目前通常的做法,烧结锰锌铁氧体磁芯时,均是将脱胶和烧结在同一台钟罩炉内完成,但从理论上讲,脱胶过程和烧结过程对设备的要求是不一样的。
脱胶过程是有机物挥发,一般在 600℃以下完成,加速有机物挥发的方法,不是温度,而是气流速度,因脱胶过程是胶由磁芯内向炉膛空间的传质过程,就传质而言,理论上分扩散和对流两种方式,扩散靠浓度差,对流靠气流速度,因此对脱胶过程而言,应使一定速度的气体横穿磁芯料层,同时进入气相中的胶,应及时烧掉,这样就可以保证磁芯内部与炉膛空间高的浓差梯度,加速扩散传质过程的进行。
而就磁芯烧结过程而言,其主要目的是控制化学位,完成晶体形成长大过程,由于 Zn在900℃会挥发,所以工艺要求抑制磁芯向炉膛的传质过程,工艺措施应是尽量减小气流速度,同时维持磁芯与炉膛气氛之间较小的浓度差,保证晶体形成过程不受扰动。另外,烧结过程要求炉膛最高温度为1420℃,同时气氛必须受到精确的控制,这使得设备的造价大为升高,而脱胶过程对气氛无要求,且温度不超过600℃,对温度场的均匀性要求不如烧结过程严格,因此,将二个过程合在一起,既大大延长了磁芯的烧结时间,降低了钟罩炉的产能,又使600℃以下脱胶过程不能彻底,致使产品质量受到影响,设备腐蚀加大,尤其对氧分析仪、换热器及耐火纤维等的寿命产生很大影响。
在美国,锰锌铁氧体磁芯烧结过程全部都加了前道脱胶工序,目前,国内配脱胶工序的厂家,据我们了解,只有荆州神奇。笔者以为,国内锰锌铁氧体磁芯生产厂家,应尽快改变这一不合理的生产技术路线,将脱胶与烧结过程分开,这样,可使磁芯的烧结时间由目前的 24小时缩短到18小时。大大提高钟罩炉的产能,同时还避免了氧分析仪锆管和耐火材料的腐蚀,并解决了换热器的结垢问题,使钟罩炉寿命得到很大的提高。而脱胶炉脱胶时间只需8小时,脱胶炉成本只有钟罩炉的1/3,从经济上讲亦是相当合理的。
脱胶炉的制造方式分钟罩炉共台车式和隧道窑式。前者不需要二次码料,造价因增加了提升传动装置相对要高一点,隧道窑式造价低一些,但要增加二次码料工序。
海辰炉业为风华高科海特电子制造一台与德国 BRANDS公司钟罩炉配套的8垛脱胶炉,采用的是共台车式,一台脱胶炉可配三台钟罩炉,设备已于2004年11月底交付使用,并通过验收投入生产运行,磁芯经脱胶后,质量的一致性均得到显著提高。另外,已为美国磁性材料公司设计了一台20垛隧道式脱胶炉,为了使脱胶过程更加科学,在这些设备上均配置了计算机人工智能控制系统。
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