[实用新型]一种微波辅助烧结炉

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微波辅助烧结炉，尤其涉及一种通过微波加热或微波辅助加热的微波烧结炉，具体为一种微波辅助烧结炉。

背景技术

烧结过程是电池正极材料以及陶瓷材料等合成中所必须的一个重要环节。在烧结过程中材料形成独有的晶型结构、颗粒尺寸、形貌以及位错、缺陷等物理和化学特征，从而使材料具备特有的性能。目前国内外采用的烧结设备主要是电阻式加热烧结炉以及实验室用小规模间歇式微波烧结炉。

传统的电阻式加热烧结炉主要采用外加热方式，即首先将炉体加热到烧结温度，高温炉体再通过热辐射和对流方式将热量传给被加热物料表面，物料再通过热传导的方式向物料内部传递热量。这导致烧结时间长，另一方面，由于物料内部的热传导而产生较大的温度梯度，导致物料各部分受热不均匀、烧结反应速度不一致，从而使颗粒生长不均匀、产品粒度波动大，形貌也不易控制，最终导致产品充放电性能差。

微波烧结主要利用微波辐射时，物料吸收微波后分子自身的热运动产生热量，即采用内热源的加热方式，因此加热过程是首先物料整体升温，然后通过辐射、对流等方式向炉膛和炉体传热。微波加热过程中，由于物料首先被整体加热，物料内部不存在温度差，烧结反应能同时快速进行，因此加热和反应时间短，一般只需要传统电阻式加热所需烧结时间的1/5—1/20。

目前，微波炉在日常生活中已非常普及，国内外出现了各种实验室用间歇式微波装置，但工业上还未见微波烧结炉的应用。中国专利03226766.5和03118018.3提供了一种连续式微波烧结设备，但由于其微波源控制上无法进行调节，使炉膛温度不能满足烧结过程的需要；专利200810097341.x也提供了一种连续式的微波烧结设备，该发明采用电加热到300℃后改用全微波加热，意在克服微波低温时加热效率低的缺点，发挥微波高温时加热速度快的优势，通过调节微波功率控制温度，但实际上全微波加热时也会出现烧结温度难以精确控制，温度波动可达到100℃以上，加上环境温度低，导致物料温度分布不均匀。

对许多材料，尤其是电池材料，其烧结温度范围较小，温度波动一般在±10℃以内，因此需要较为精确的烧结温度。微波炉在烧结过程中难以大规模应用的主要原因是烧结时物料升温速度极快，因此烧结温度难以控制，导致产品烧结温度过高，或局部烧结温度过高，对于烧结温度要求较为精确的电池正极材料而言，极易因为过烧而出现废料，给生产带来极大损失；现有技术都难以实现在大规模工业应用时的精确控温。

发明内容

本实用新型正是针对现有传统的电阻式高温热处理过程中存在的处理温度高、时间长、能耗高，而且产品质量差等不足，以及单纯的微波加热过程中，加热速度和烧结温度不易控制，容易过烧并产生废料等缺点，提供一种高效节能，同时生产温度易于控制、产品性能好的加热设备，该设备为适合于工业化生产的微波辅助烧结炉。

本实用新型采用的技术方案是这样的：

一种微波辅助烧结炉，包括加热窑炉炉体和传输系统，其中传输系统包括进料装置、炉体内的物料传输装置和出料装置，在加热窑炉炉体的前端设置与传输系统相连接的进料装置，在加热窑炉炉体的后端设置与传输系统相连接的出料装置，在加热窑炉炉体内设置保温隔热层，在加热窑炉炉体内设置电阻式加热元件，在加热窑炉炉体内设置测温系统、在加热窑炉炉体外设置微波发生器、微波扼流器以及水冷散热系统、在加热窑炉炉体外设置温度和微波功率的控制系统，温度和微波功率的控制系统分别与炉体内的测温系统、微波发生器和电阻式加热元件连接。微波发生器通过波导与加热窑炉炉体连接。温度和微波功率的调节控制系统可自动调节微波功率和电加热的功率，并对微波和电加热进行转换。

加热窑炉炉体分为三段，中间为微波辅助加热段，两端为微波扼流段，靠近进料装置的一端为微波扼流段一，靠近微波出料装置的一端为扼流段二。所述的微波辅助加热段同时采用电加热和微波辅助加热，其中电加热采用硅碳棒或电阻丝作为加热元件；电加热的主要作用是把烧结炉加热炉膛温度比烧结温度低50～100℃，微波辅助加热是直接加热物料，促使烧结反应的快速进行，缩短传热和烧结的时间。所述的微波扼流段一和微波扼流段二均采用电加热进行加热。微波扼流段的作用是有效防止微波泄漏，满足国家安全标准。

水冷散热系统包括进、出水管以及与进、出水管之间相连接的分支管道，分支管道缠绕在微波发生器阳极的外表面。

所述的测温系统包括红外温度计、热电偶温度计和测温控制装置，红外温度计和热电偶温度计均设置在加热炉炉体内，与测温控制装置连接。