[发明专利]微波烧结设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波加热设备及方法，尤其涉及一种微波烧结陶瓷的设备及方法。

背景技术

传统的陶瓷制造工艺，一般包括五个阶段，原料备制、成型、上釉、装饰及烧成，其中烧成是决定陶瓷最终质量的关键工序。目前国内陶瓷烧成工序广泛使用的天然气窑炉和电阻式烧结炉，这两种烧结炉均利用发热体热量的辐射和传导，加热炉膛内的陶瓷材料；这种传统的烧结方式必须使整个炉膛的温度达到设定温度，才能完全加热炉膛内所有的被烧结陶瓷材料，炉膛的热能只能依靠陶瓷表面传入里面，而陶瓷导热性能差，烧结时间长，同时坯体里外温度上升的不一致，容易造成水分移动蒸发不一样，如果加热和冷却速度过快坯体里外层收缩不同面就会变形、开裂。据有关研究表明这种传统的加热方式会有80％以上的能量损失在周围环境中，是一种能耗非常大的加热方法，在能源日益危机的今天，现有烧结加热方式已严重制约我国陶瓷行业的发展。

针对以上这种情况，结合微波加热的原理，目前国内外已研制出用微波烧结陶瓷的设备及方法。所谓微波烧结是指用微波辐照来代替传统的热源，均匀混合的物料或预先压制成型的料坯通过自身对微波能量的吸收(或耗散)达到一定的高温，从而引发燃烧合成反应或完成烧结过程。由于它与传统技术相比较，属于两种截然不同的加热方式，所以微波技术将逐渐得到更为广泛的应用。

目前国内外出现了间歇式微波烧结方法及设备，中国专利03226766.5和03118018.3也提供了一种连续式微波烧结设备，包括进料机构、微波源、过渡波导、炉体、炉膛、出料结构、保温层、测温系统，微波辅助吸收材料，其进料系统、烧结炉体和出料系统呈上中下立式布置，可实现连续烧结，但由于其在微波源控制上无法进行调节，使炉膛温度不能满足陶瓷烧结过程中不同阶段需要不同温度的要求；其次，由于微波烧结在炉膛温度未达到要求温度时，加热速度很慢，这样就造成能源的不必要损耗；目前微波烧结设备由于均采用在微波发生器安装上排风扇进行散热处理，其散热效果有限，能耗很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种热效率高、节约能源的微波烧结设备及方法。

为完成上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供的微波烧结设备，包括加热箱箱体、设置在加热箱箱体内表面的保温隔热层、间隔设置在加热箱箱体外的多个微波发生器、设置在加热箱箱体内的测温系统及控制系统，所述微波发生器通过波导与加热箱箱体连接，其特征在于，还包括设置在加热箱箱体内的电炉丝加热器和水冷散热系统；

所述控制系统与微波发生器、测温系统、电炉丝加热器连接；所述控制系统接收测温系统传送的加热箱箱体内实时温度，控制电炉丝加热器的启动和关闭，并控制和调节微波发生器的启动和加热功率。

进一步，所述的微波烧结设备，还包括与所述加热箱箱体的一端密封连接的进料系统、设置在加热箱箱体内的连续传送带、及与所述加热箱箱体的另一端密封连接的出料系统，所述连续传送带的两端分别与进料系统和出料系统衔接。

其中，所述水冷散热系统，包括进水管、出水管、及两端分别与进水管、出水管连接的多个分水管，该每个分水管缠绕在一个所述微波加热器的外表面。

所述测温系统包括设置在加热箱箱体内顶部的热电偶温度仪，与所述控制系统连接。

所述微波发生器的设置数量为10～20个/立方米，最优值为14个/立方米。

本发明提供提的微波烧结方法，包括如下步骤：

启动电炉丝加热器，将加热箱箱体内的温度加热到预定温度；

关闭电炉丝加热器，启动微波发生器，继续加热到烧结工作温度；

启动测温系统监测加热箱箱体内的温度，并控制和调节加热箱箱体内的温度；

启动水冷散热系统，对微波发生器进行水冷散热。

进一步，还包括将料坯连续送入加热箱箱体，高温烧结后，连续送出加热箱箱体。

所述微波发生器为多个，间隔设置在加热箱箱体外，通过波导与加热箱箱体连接，多个微波发生器设置为同时工作，或单独工作。

所述微波发生器的设置数量为10～20个/立方米，最优值为14个/立方米。