[19]中华人民共和国国家知识产权局
[12]发明专利申请公开说明书
[21]申请号01107547.3
[51]Int.CI7
B22F 3/00
[43]公开日2001年10月31日
[22]申请日2001.02.20[21]申请号01107547.3[71]申请人华南理工大学
地址5100广东省广州市华南理工大学[72]发明人李元元 倪东惠 温利平 张文 邵明
[11]公开号CN 1319466A
[74]专利代理机构华南理工大学专利事务所
代理人盛佩珍
权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页
[54]发明名称
粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置及其加热方法[57]摘要
本发明涉及一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置及其加热方法。该加热装置是由实施分段连续加热的三个加热炉叠装而成,并装有一与第一、二段加热炉相通的热气体管道。本法分三段分别加
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热、分别控温,并辅以压力可调范围为1.02×10～
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1.55×10Pa的流动的热气体。本发明设计合理、结构简单,升温速度快,粉末温度均匀、精确,供粉量能满足工业化连续工作的要求。本装置成本仅为进口设备的10%,特别适用于中、小型粉末冶金零件厂。有利于先进的温压工艺推广应用。
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权 利 要 求 书
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1、一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置，它包括加热炉及其保温层、发热丝、控温系统，其特征在于它是由实施分段连续加热的三个加热炉叠装而成，第一、二、三段加热炉(1)、(7)、(15)分别开设有热电偶插孔(4)，外壁周围装有发热丝(5)、(16)并裹有保温层(3)、(14)，各段出口装有相应的阀门(9)、(11)、(12)；第一段加热炉1下半部设有热气进气口(19)、第二段加热炉(7)上半部设有热气出气口(18)，第一、二段加热炉保温层(3)内装有一根一端与第一段加热炉(1)上部相通另一端与第二段加热炉(7)下部相通的热气体管道(6)。
2、根据权利要求1所述的一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置，其特征在于第一、二段加热炉(1)、(7)的容积比为1∶1.1～1.3。 3、根据权利要求2所述的一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置，其特征在于第一、二段加热炉(1)、(7)的炉胆形状均为喇叭口向上、锥度为25-35°的圆台形。
4、根据权利要求1所述的一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置，其特征在于第三段加热炉为耐高温硅橡胶管，一端与第二加热炉出口相配，另一端可与压机送粉靴灵活相连接。
5、采用权利要求1所述的一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置加热粉末的方法，其特征在于分三段分别加热、分别控温，并辅以压力可调的流动的热气体。
6、根据权利要求5所述的一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置加热粉末的方法，其特征在于流动的热气体为惰性气体或氮气或空气，压力调整范围为1.02×10～1.55×10Pa。
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说 明 书
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粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置及其加热方法
本发明涉及粉末冶金技术，具体是指一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置及其加热方法。
采用温压工艺制造高密度高性能铁基粉末冶金零件，是九十年代开发成功并已应用于工业化生产的先进技术。由于工业化的温压工艺要求粉末温度均匀、准确，流动性能和松装密度稳定，供粉能力符合连续工业生产要求，因此提供一种满足上述要求的粉末加热装置，成为粉末冶金温压工艺实现工业化生产的关键。目前世界上能生产这类设备的厂家屈指可数，例如： (1)美国NORTH AMERICA HOEGANAES公司和CINCINATI机器公司合作开发的EL-TEMP
TM
温压加热系统。该系统用电阻加热，工作温度范
TM
围为室温至163℃，送粉能力为2.3～9.1公斤/分钟。 (2)美国ABBOTT炉具公司的TPP300确至±1.5℃。
(3)美国GASBARRE PRODUCTS公司的TOPS系统亦为电阻加热，性能与上述两者类似。
(4)美国NORTH AMERICA HOEGANAES公司与美国微波材料公司共同开发的MICRO-MET
TM
TM
温压加热系统，该系统用电
阻加热，最低供粉能力为每分钟0.9公斤，最大为每分钟9公斤，温控可精
温压加热系统。此
温压加热系统，采用微波加热，粉末温度均一。
最大粉末供应速度为每小时512公斤，作业温度为140.5±2.78℃。 (5)瑞典HOEGANAES AB公司设计由瑞典LINDE METAL/TECHNIK公司制造的热油加热系统，由于是利用温度稳定的热油作热源，所以温度控制较为精确，但缺点是体积相对庞大，不能灵活使用。
综上所述粉末加热设备各具优缺点，按热源分类，电阻加热设备与热油或微波加热设备相比，体积较小，而温度均匀性和稳定性相对差一些。虽然上述设备均能满足温压工艺工业化生产的要求，但是其共同的缺点是设计较复杂，制造成本相对高。购买昂贵的粉末加热设备来实施温压技术造成温压产品过高，影响温压技术推广应用。研究开发一种性能/价格比较高，能为中、小型粉末冶金零件厂广泛接受的温压工艺粉末加热装置，是我国推广应用温压工艺这一先进技术的关键。
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01107547.3说 明 书 第2/4页
本发明的目的就是为了克服现有技术的不足之处，提供一种结构简单、造价较低、适用面宽、性能达到同类产品国际先进水平的粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置及其加热方法，以推进先进技术广泛应用。 一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置，它包括加热炉及其保温层、发热丝、控温系统，其特征在于它是由实施分段连续加热的三个加热炉叠装而成，第一、二、三段加热炉1、7、15分别开设有热电偶插孔4，外壁周围装有发热丝5、16，并裹有保温层3、14，各段出口装有相应的阀门9、11、12；第一段加热炉1下半部设有热气进气口19、第二段加热炉7上半部设有热气出气口18，第一、二段加热炉保温层3内装有一根一端与第一段加热炉1上部相通另一端与第二段加热炉7下部相通的热气体管道6。 一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置的第一、二段加热炉1、7的炉胆形状均为喇叭口向上、锥度为25～35°的圆台形，第一、二段加热炉1、7的容积比为1∶1.1～1.3。
一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置的第三段加热炉15为耐高温硅橡胶软管，它的一端与第二段加热炉出口相配，另一端可与压机送粉靴相连接。
一种粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置加热粉末的方法，其特征在于分三段加热炉分别加热、分别控温，并辅以压力可调的流动的热气体，这种热气体为惰性气体或氮气或空气，压力调整范围为1.02×10～1.55×10Pa。 本发明与现有粉末加热设备相比具有如下优点：
1、本装置设计合理、结构简单，由于加热粉末分三段分别加热，分别控温，并辅以压力可调的流动热气流，升温速度快，粉末温度均匀、精确。工作温度在室温至200℃之间可调，精确度可达±2.5℃，供粉量可高达9公斤/分钟，满足工业化连续工作的要求，即不断提供流动性、松装密度均符合要求的温压工艺用粉末。
2、本装置制造、安装、使用(包括热源、温控系统、热气体加热系统)均采用工业上通用技术，容易操作和实现。
3、本装置性能/价格比较高，例如：性能达到国际同类产品水平，而价格仅为目前国际市场上最便宜的粉末加热设备售价的10％，特别适用于中小型粉末冶金零件厂。
4、有利于在发展中国家推广应用既经济又有效的粉末温压成形先进技术，特别是汽车工业发展对高性能粉末冶金零件需求增加的当今，推广应用
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本发明将具有极好的社会效益和经济效益。
图1为粉末冶金温压工艺通用粉末加热装置结构示意图。 通过如下实施例及其附图对本装置作进一步描述：
如图1所示，本装置是由三个实施分段连续加热的加热炉叠装而成。第一、二、三段加热炉1、7、15分别开设有热电偶插孔4，外壁周围装有发热丝5、16并裹有保温层3、14，各段出口装有相应的阀门9、11、12。其中发热丝5可为铁铬铝发热丝；发热丝16可为镍铬发热丝。第一段加热炉1的发热丝功率大于第二段，第二段加热炉7的发热丝功率大于第三段。第一、二段加热炉1、7为不锈钢容器，炉胆形状均为喇叭口向上，锥度为30°的圆台形，其中第一段加热炉1的下部口径为250mm、高度为395mm，第二段加热炉7的下部口径为100mm、高度为695mm。第一段加热炉1下半部设有热气进气口19，第二段加热炉7顶部设有热气出气口18，第一、二段加热炉1、7的保温层3内装有一根一端与第一段加热炉1上部相通，另一端与第二段加热炉7下部相通的铜质热气体管道6。为使各个部件分别装卸、清洗，热气体管道6可以分段，分段时可用热气体管道接口8相互连接。第三段加热炉为可耐250℃的硅橡胶软管15，其口径为50mm、长度为1000mm，该软管外周围装有发热丝16和软保温层14，它的一端与第二段加热炉7出口相配，另一端可与压机送粉靴相连接，其容积小于第一、二段加热炉。耐热软管15可灵活上、下、左、右移动，可直接把软管出口13接到压机的送粉靴中，也可通过一简单的连接器接到送粉靴上。2、10为第一、二段加热炉炉壳，17为一、二段加热炉中的物料高度计，21为第一段加热炉1的炉盖，20为第一段加热炉炉盖上带有开关的出气口。各段加热炉的发热丝都分别与其温控系统相连，温控系统和温度探测器采用E-型热电偶，并采用工业通用控温技术。
本装置加热粉末的方法是分三段加热炉分别加热、分别控温，并辅以压力可调的流动热气体例如惰性气体或氮气或空气作为热传导介质。 第一段加热炉1的任务是以较大功率使粉末快速升温至略低于目标温度，温度控制在目标温度以下，以防过高温度影响粉末的流动性，最好控制在目标温度以下20℃，例如，目标温度为150℃，第一段加热炉1将粉末加热至130℃左右时即可打开阀门9，将粉末流入第二段加热炉7；并在关闭阀门9后加入新粉末，继续快速加热。第二段加热炉7的任务是在精确控温的状态下，将粉末再加热到目标温度以下3～5℃，以保持粉末良好的流动
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性，即将上述粉末加热至145～147℃左右时即打开阀门11，将粉末流入第三段加热炉15，并自此后不再关闭阀门11。第三段加热炉15的任务是准确无误地将粉末温度加热至目标温度并保持在±2.5℃的范围内。为加快热量传输，提高粉末温度的精确度和均匀度，辅以压力可在1.02×10～1.55×10Pa
之间调整的热气体例如惰性气体或氮气或空气作为热传导介质。经加热至目标温度或接近目标温度的热气体，由热气体进气口19进入第一段加热炉，并自下而上缓慢流动，由第一段加热炉上部进入热气体管道6，并通过热气体管道6将热气体送至第二段加热炉下部再自下而上缓慢流动。 为使装置实现连续化生产，第一、二段加热炉1、7的容积比为1∶1.1～1.3；
第三段加热炉则设计为一段耐热软管，其容积少于第一、二段加热炉；第一段加热炉达到预期温度后打开阀门9，粉末进入第二段加热炉后关闭阀门9，第一段再加入新粉末继续加热；第二段和第三段之间的阀门11保持开启状成为一连通器，以便粉末不间断地供应压机；周而复始，实现连续生产的目的。
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说 明 书 附 图
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图1
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