CN110976858A - 一种入炉保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种入炉保护装置，包括手套箱、连接窗和烧结炉，所述烧结炉上设有保护箱，所述手套箱、连接窗和保护箱依次密封连接，所述手套箱上设有前对接口，所述连接窗包括主框架和密封组件，所述主框架和手套箱相互卡接，且能够和前对接口密封贴合，所述保护箱上设有后门，所述后门上设有后对接口，所述密封组件包括密封框架和阀门，所述密封框架和保护箱固定连接，且和后对接口密封贴合。本发明入炉保护装置，将产品的多种工序集成一体化，提高工作效率，同时避免产品接触空气发生氧化，保证产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及钕铁硼生产制造技术领域，特别涉及入炉保护装置。
背景技术
烧结钕铁硼广泛运用于工业制造、国防军工、航空航天、消费类电子、生活家居等各行各业，具有非常高的磁能密度和极强的抗退磁能力，是一种新型的高性能稀土永磁材料。
同时，烧结钕铁硼是一种金属活泼性非常强的合金材料，在生产制造过程中极易与氧发生反应，生成多元氧化物，从而降低烧结钕铁硼永磁材料的内禀性能，特别是烧结之前的过程防护非常重要。随着稀土价格逐步上涨、产品性能和行业总体工艺技术精细化程度的要求提高，烧结钕铁硼中稀土含量在逐步降低，意味着保护烧结钕铁硼不发生氧化益趋重要。
按照目前的主流生产工艺，烧结钕铁硼经配料、熔炼甩带、氢碎、制粉工序，制成烧结钕铁硼磁粉，磁粉经过取向成型后变成压坯，压坯需要进到烧结炉中通过真空高温烧结和热处理，最后制成烧结钕铁硼稀土永磁材料。
压坯从密封的压机***中取出以后，在接触空气的情况下极易发生氧化，且不同大小的产品氧化程度不一致，产品越小氧化越严重。因此目前多采用真空封装的办法进行防护。即通过在压机***里面将压坯直接装入真空袋内，或先装入橡胶模后再装入真空袋内，并通过真空封装机进行抽气热封，使压坯在袋内处于真空状态，以隔绝空气。
装在袋内的压坯经过等静压后，方案一，跟随真空袋一起，码放在塑料筐内。打开烧结炉附带的保护箱门，将装有压坯的塑料筐以及要用到的工具一起放入。关上箱门，打开氮气阀排氧到要求的范围内。排氧到位以后，通过3-5人的协同作业，在保护箱内剪袋、拆袋、码盒，完成以后将装在烧结料盒内的压坯转移到烧结炉炉体内进行真空烧结。由于烧结炉附带的保护箱尺寸空间有限，一次放入的压坯数量有限，需要打开箱门分多次放入，每次放入之前需要充大量的氮气进行保护箱排氧，氮气耗费量大，且容易将等静压油、塑料袋、工具、碎布条等物件掉入保护箱里面，清理这些物件的时候，通常需要将保护箱中的氮气排空后，员工爬进保护箱中捡除。氮气是无色无味的气体，一旦未排干净，人员进入将造成窒息，具有极大的安全隐患。
方案二，跟随真空袋一起，码放在塑料筐内。将塑料筐内的产品转移到可移动手套箱内，同时放入需要用到的工具。关闭箱门，扎紧手套，打开氮气阀排氧到要求的范围内。排氧到位以后，在可移动手套箱内完成剪袋、拆袋、码盒。之后在可移动手套箱里面，将装有压坯的烧结料盒放入到更大尺寸的真空袋内，并扎紧袋口。从可移动手套箱中取出套上了真空袋的压坯产品，转移到烧结炉附带的保护箱中，剪袋后取出装有产品的烧结料盒，在保护箱中码放整齐后再推入到烧结炉中进行真空烧结。这是目前流行的一种做法，但是这种做法的缺点是耗费塑料袋数量多，工作效率低，且由于产品重量较大套袋、取袋不方便。
方案三，跟随真空袋一起，码放在塑料筐内。将塑料筐内的产品转移到可移动手套箱内，同时放入需要用到的工具。关闭箱门，扎紧手套，打开氮气阀排氧到要求的范围内。排氧到位以后，在可移动手套箱内完成剪袋、拆袋、码盒。之后将码好的压坯产品转到进炉车内，再将进炉车推到烧结炉炉门前，打开炉门，用叉车将码好的压坯产品从进炉车内叉出，转移到烧结炉炉体中，关上炉门后进行真空烧结。整个过程中压坯有接触空气发生氧化的机会，接触时间的长短以及氧化的程度取决于过程操作的速度和熟练程度，产品存在性能不合格的风险。
当前绝大部分的企业采用方案二和方案三，但是方案二和方案三中的剥料码盒再进入到烧结炉的过程中，必须在加以保护的情况下进行周转，工序多，工作效率不高，以及会发生非预期的氧化，为了克服现有技术方案中存在的诸多不足，亟待一种新的替代方案。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供入炉保护装置，将产品的多种工序集成一体化，提高工作效率，同时避免产品接触空气发生氧化，保证产品质量。
为实现上述目的，本发明提出了入炉保护装置，包括手套箱、连接窗和烧结炉，所述烧结炉上设有保护箱，所述手套箱、连接窗和保护箱依次密封连接，所述手套箱上设有前对接口，所述连接窗包括主框架和密封组件，所述主框架和手套箱相互卡接，且能够和前对接口密封贴合，所述保护箱上设有后门，所述后门上设有后对接口，所述密封组件包括密封框架和阀门，所述密封框架和保护箱固定连接，且和后对接口密封贴合。
本技术的创新点主要表现为如下方面：改变了传统的单台设备生产单个工序，造成产品加工工序多，集成化程度低，工序效率不高的缺点，将多个工序剥料、码盒、叠放和烧结集成为一体，极大的提高了产品的加工效率；由于烧结钕铁硼本身的特性在加工过程中接触空气会发生氧化，造成产品质量不高，合格率低，本发明将手套箱、连接窗和保护箱连接能够形成一个共通的密闭空间，产品在加工过程中无须进行周转，方便产品在不接触空气的情况下被传送进入烧结炉，有效防止产品氧化，保证产品质量；产品在手套箱内剥袋和码盒，经过连接窗被传送进入保护箱，不带入塑料袋和其它工具，杜绝了塑料袋等杂物掉入保护箱的问题，从而消除了使员工发生窒息的安全隐患。
作为优选，所述密封组件还包括前气动装置和连轴器，所述前气动装置通过连轴器与阀门连接，实现阀门的上下移动，所述密封框架上设有外导轨和内导轨，所述阀门底端设有轴承，所述阀门外框设有胶条，所述连轴器两端位于外导轨内，所述轴承位于内导轨内，所述内导轨底端设有斜口，用于对轴承进行水平限位提高阀门关闭时的密封性。
本技术的创新点在于：由于手套箱和保护箱均在常温的真空条件下工作，将手套箱和保护箱连接时，双方内部之间的压力能够达到平衡，因此在将手套箱和保护箱连接时，不需要考虑温度和压差的因素，但是考虑到双方之间连接的密封性，本连接窗采用前气动装置控制阀门的移动，而阀门采用双导轨结构进行运行控制，内导轨采用斜口设计，当阀门轴承运行至斜口处，斜口产生的横向反作用力可使阀门挤压胶条，进而将手套箱和连接窗密封贴合且相互卡接，达到固定且密封的效果；同时采用这样的结构设计，结构简单，实用性强，一方面能够有效防止空气进入保护箱使产品氧化，另一方面可以增加手套箱的利用率。
作为优选，所述连轴器包括气缸连接杆和阀门连接杆，所述前气动装置与气缸连接杆连接，所述气缸连接杆两端位于外导轨内，所述阀门连接杆包括连接套杆和连接件，所述连接套杆一端和气缸连接杆连接，另一端和连接件连接，所述连接件与阀门固定连接。为了实现阀门的双导轨控制，采用了气缸连接杆、阀门连接杆配合阀门底端的轴承，将前气动装置和阀门连接起来，增加手套箱和保护箱之间连接时的稳定性。
作为优选，所述后对接口上设有后对接框，所述胶条位于后对接框上，实现阀门与后对接框之间的密封，所述密封框架与保护箱焊接。由于产品在整个密闭的空间内进行，码盒完成后，产品通过后对接口直接进入保护箱内，与现有技术相比，不需要多次打开烧结炉前门放入产品，充入氮气排氧，极大的降低了氮气耗费量，节约生产成本。
作为优选，所述手套箱包括过渡箱和码盒箱，所述前对接口位于码盒箱上，所述前对接口上设有前对接框，所述前对接框上设有外箱门，所述外箱门内侧设有密封圈，与主框架贴合实现密封对接，所述码盒箱上还设有锁扣，所述主框架上设有卡扣，所述锁扣与卡扣相互卡接。由于手套箱和保护箱之间不存在压差，因而将手套箱和连接窗的主框架密封贴合后只需要锁扣与卡扣之间的卡接就可以形成密封连接，方便了产品生产过程中的无氧化作业，以及手套箱作业的无地点限制，方便剥料和码盒。
作为优选，所述前对接口内侧还设有闸门、后气动装置和托板，所述后气动装置与闸门连接，带动闸门上下移动实现前对接口的通断，所述托板位于闸门的下方，对闸门进行限位，实现了前对接口和连接窗之间的自动化通断，代替人工通断，防止氧气进入保护箱内。
作为优选，所述锁扣包括锁扣拉杆、锁扣把手和锁扣安装座，所述锁扣安装座固定于码盒箱上，所述锁扣安装座上铰接有锁扣把手，所述锁扣拉杆与锁扣把手铰接，所述锁扣把手上设有限位条，所述锁扣拉杆能够限位在限位条上。这样锁扣把手和锁扣拉杆均可以在水平方向上转动，在手套箱与连接窗断开时，锁扣拉杆水平旋转后通过限位条进行限位，防止锁扣拉杆的移动，手套箱外立面平整，安全性好；在手套箱与连接窗连接时，锁扣把手水平旋转后通过限位条对锁扣拉杆进行限位，增加锁扣拉杆与卡扣连接的稳定性，进而增加手套箱和连接窗之间连接的稳定性，且方便将手套箱和连接窗拆下，实现了手套箱的高效利用。
作为优选，还包括支架，所述码盒箱位于支架上，所述支架底部设有底板，所述底板上设有万向轮，所述底板两侧还设有脚踏板盖板。这样的设置本发明能够移动，方便作业。
本发明的有益效果：本发明结构简单、成本低、方便实用，通过设置连接窗将手套箱和保护箱连接形成一个共同的密闭空间，将剥料、码盒、烧结工序集成一体，无需保护性周转，不仅提高了工作效率，防止产品氧化，还省去了烧结炉多次开门充入氮气的操作，极大的降低了氮气耗费量，节约成本，也杜绝了塑料袋等杂物掉入保护箱的问题，从而消除了使员工发生窒息的安全隐患；同时连接窗采用双轨道和斜口的设计，连接时密封效果好，防止空气进入使产品氧化。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的***图。
图3是连接窗的结构示意图。
图4是手套箱的结构示意图一。
图5是图4中A处的局部放大图。
图6是手套箱的结构示意图二。
图中：1-手套箱、2-连接窗、3-烧结炉、4-保护箱、11-前对接口、12-锁扣、13-过渡箱、14-码盒箱、21-主框架、22-密封框架、23-阀门、24-前气动装置、25-连轴器、41-后门、111-前对接框、112-外箱门、113-密封圈、114-闸门、115-后气动装置、116-托板、211-卡扣、121-锁扣拉杆、122-锁扣把手、123-锁扣安装座、124-插销、125-限位条、126-支架、127-底板、128-万向轮、129-脚踏板盖板、221-外导轨、222-内导轨、223-顶部盖板、224-底部封板、225-侧板、226-前板、227-侧封板、228-斜口、231-轴承支架、232-轴承、251-气缸连接杆、252-连接套杆、253-连接件、411-后对接口、412-后对接框、413-胶条。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
如图1至图6所示，本实施例提出了入炉保护装置，包括手套箱1、连接窗2和烧结炉3，烧结炉3上设有保护箱4，手套箱1、连接窗2和保护箱4依次密封连接，连接窗2包括主框架21和密封组件，手套箱1上设有前对接口11，前对接口11上设有前对接框111，前对接框111上设有外箱门112，外箱门112内侧设有密封圈113，能够与主框架21贴合，手套箱1上还设有锁扣12，主框架21上设有卡扣211，锁扣12与卡扣211相互卡接，实现手套箱1和连接窗2的可拆卸式和密封的双重连接，安装拆卸方便；
保护箱4上设有后门41，后门41上设有后对接口411，后对接口411上设有后对接框412，后对接框412上设有胶条413，密封组件包括密封框架22和阀门23，阀门23和后对接框412贴合通过胶条413实现密封，密封框架22和保护箱4焊接。
作为优选的实施例，密封组件还包括前气动装置24和连轴器25，前气动装置24通过连轴器25与阀门23连接，实现阀门23的上下移动，密封框架22上设有外导轨221和内导轨222，阀门23底端设有轴承支架231，轴承支架231连接有轴承232，连轴器25两端设有轴承，轴承位于外导轨221内，轴承232位于内导轨222内，内导轨222底端设有三角形斜口228，用于对轴承232进行水平限位提高阀门23关闭时的密封性，这点与现有技术中烧结炉和保护箱之间连接的板闸阀不同，由于烧结炉内的温度可以达到1000℃以上，因而板闸阀需要设置隔热材料，且烧结炉工作后需要冷却，其烧结炉和保护箱之间的压差会存在正负的变化，因而烧结炉和保护箱之间需要采用螺栓固定连接，但是螺栓固定连接的方式其拆卸不方便，所以本发明将保护箱和手套箱之间的连接采用卡接的方式，实现了安装和拆卸的方便，结合双导轨和斜口的设计，实现了手套箱和保护箱之间的密封且可拆卸连接。
作为优选的实施例，连轴器25包括气缸连接杆251和阀门连接杆，前气动装置24与气缸连接杆251连接，所述气缸连接杆251两端位于外导轨221内，阀门连接杆包括连接套杆252和连接件253，连接套杆252一端和气缸连接杆251连接，另一端和连接件253连接，连接件253与阀门23固定连接。
作为优选的实施例，密封框架22还包括顶部盖板223、底部封板224、侧板225、前板226和侧封板227，外导轨221和内导轨222位于侧板225上，前气动装置24采用气缸和拉杆的形式推动阀门23上下移动，气缸位于顶部盖板223上，侧封板227位于前板226两侧，分别与主框架21和底部封板224连接，底部封板224和侧板225均与保护箱4焊接，底部封板224可以设置轨道、输送带等可以自动运输产品的装置，这样产品进入连接窗2后可以自动运输进入保护箱4内而无需人工运送操作。
作为优选的实施例，手套箱1包括过渡箱13和码盒箱14，过渡箱13和码盒箱14也是能够通断的，前对接口11位于码盒箱14上，前对接口11内侧还设有闸门114、后气动装置115和托板116，后气动装置115和前气动装置24的结构相同，前对接口11内侧还设有导轨，后气动装置115与闸门114连接后带动闸门114在导轨内移动实现前对接口11的通断，托板116固定在手套箱1上位于闸门114的下方，对闸门114进行限位。
作为优选的实施例，锁扣12包括锁扣拉杆121、锁扣把手122和锁扣安装座123，锁扣安装座123固定于码盒箱14上，锁扣安装座123上铰接有锁扣把手122，插销124两端穿过锁扣把手122后与锁扣拉杆121连接，实现锁扣把手122和锁扣拉杆121的水平转动，锁扣把手122上设有限位条125，通过限位条125对锁扣把手122进行限位。
作为优选的实施例，在码盒箱14下方设置支架126，支架126底部设有底板127，底板127上设有万向轮128，底板127两侧还设有脚踏板盖板129。
本实施例的工作过程为：经过真空封装的压坯等静压后，剪除外袋装在塑料筐内，放入密闭的过渡箱13内，过渡箱13连接有控氧仪、充气口和排气口，当排氧到位后过渡箱13和码盒箱14连通，转入已经提前排氧的码盒箱14内进行码盒，码盒完成后，打开外箱门112将码盒箱14与连接窗2通过锁扣12和卡扣211连接固定，并通过密封圈113实现码盒箱14与连接窗2之间的密封，然后打开闸门114和阀门23，将码盒箱14、连接窗2和保护箱4连接形成一个共同的密闭空间，码盒完成后通过连接窗2直接进入保护箱4内进行叠放后推入烧结炉3内，整个过程无需中间周转，集成化程度高，工作效率提升显著，且能够有效防止产品氧化，还不会带入塑料袋和其他工具，杜绝了塑料袋等杂物掉入保护箱4的问题，消除了使员工发生窒息的安全隐患；产品传送完成后，关闭阀门23，当阀门23运行至斜口处，斜口产生的横向反作用力使阀门23挤压胶条413，达到密封效果，再卸下可移动手套箱1，不会造成保护箱4内进入空气使产品发生氧化，保证了产品传送时和传送后各部件内部空间的无氧化，避免多次充入氮气排氧而需要消耗大量的氮气。
以下通过具体的实验数据对本发明作进一步的描述，
一、产品规格：D9.53*33.7T（单位为mm）
1.氮气节约量（单位：每公斤产品消耗的氮气重量）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 平均氮气耗量 | 1.30 | 2.56 | 2.10 | 1.85 |
2.产品性能（平均值）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| Br（kGs） | 14.22 | 14.20 | 14.10 | 14.02 |
| Hcj（kOe） | 17.88 | 17.58 | 16.86 | 15.83 |
| (BH)ma（MGOe） | 48.50 | 48.07 | 47.45 | 46.94 |
| Hk/Hcj | 0.98 | 0.95 | 0.94 | 0.89 |
3.磁体氧含量（平均值）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 氧含量（ppm） | 683 | 890 | 1540 | 3290 |
4.合格率
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 合格率 | 99.91% | 96.37% | 92.66% | 98.15% |
二、产品规格：D15*36T（单位为mm）
1.氮气节约量（单位：每公斤产品消耗的氮气重量）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 平均氮气耗量 | 1.12 | 2.40 | 2.03 | 1.80 |
2.产品性能（平均值）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| Br（kGs） | 14.62 | 14.58 | 14.47 | 14.31 |
| Hcj（kOe） | 13.88 | 13.21 | 12.66 | 11.83 |
| (BH)ma（MGOe） | 51.59 | 50.77 | 50.05 | 49.34 |
| Hk/Hcj | 0.99 | 0.96 | 0.95 | 0.91 |
3.磁体氧含量（平均值）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 氧含量（ppm） | 674 | 860 | 1640 | 2990 |
4.合格率
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 合格率 | 99.93% | 97.37% | 94.66% | 98.88% |
三、产品规格：60*42*36T（单位为mm）
1.氮气节约量（单位：每公斤产品消耗的氮气重量）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 平均氮气耗量 | 1.08 | 2.32 | 1.93 | 1.76 |
2.产品性能（平均值）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| Br（kGs） | 14.18 | 14.15 | 14.05 | 13.93 |
| Hcj（kOe） | 21.59 | 21.01 | 20.66 | 18.83 |
| (BH)max（MGOe） | 48.69 | 48.12 | 47.75 | 47.14 |
| Hk/Hcj | 0.99 | 0.96 | 0.95 | 0.92 |
3.磁体氧含量（平均值）
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 氧含量（ppm） | 574 | 885 | 1440 | 2550 |
4.合格率
| 入炉方式 | 本技术方案 | 方案一 | 方案二 | 方案三 |
| 合格率 | 99.89% | 97.17% | 93.26% | 98.56% |
其中：Br为剩磁，Hcj为矫顽力，（BH）max为最大磁能积，Hk/Hcj为方形度系数，皆为钕铁棚的磁性能主要技术指标。
通过对上述三种规格的钕铁棚的实验数据测试，可以得出，无论是氮气节约量、产品性能、磁体含氧量还是合格率，都体现出了本技术方案是最优的技术方案，尤其是氮气的节约量甚至可以减少到方案一的50%左右，合格率也达到99.91%左右，有效保护钕铁硼不被氧化，大大节约生产成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种入炉保护装置，其特征在于：包括手套箱、连接窗和烧结炉，所述烧结炉上设有保护箱，所述手套箱、连接窗和保护箱依次密封连接，所述手套箱上设有前对接口，所述连接窗包括主框架和密封组件，所述主框架和手套箱相互卡接，且能够和前对接口密封贴合，所述保护箱上设有后门，所述后门上设有后对接口，所述密封组件包括密封框架和阀门，所述密封框架和保护箱固定连接，且和后对接口密封贴合。
2.如权利要求1所述的入炉保护装置，其特征在于：所述密封组件还包括前气动装置和连轴器，所述前气动装置通过连轴器与阀门连接，实现阀门的上下移动，所述密封框架上设有外导轨和内导轨，所述阀门底端设有轴承，所述阀门外框设有胶条，所述连轴器两端位于外导轨内，所述轴承位于内导轨内，所述内导轨底端设有斜口，用于对轴承进行水平限位提高阀门关闭时的密封性。
3.如权利要求2所述的入炉保护装置，其特征在于：所述连轴器包括气缸连接杆和阀门连接杆，所述前气动装置与气缸连接杆连接，所述气缸连接杆两端位于外导轨内，所述阀门连接杆包括连接套杆和连接件，所述连接套杆一端和气缸连接杆连接，另一端和连接件连接，所述连接件与阀门固定连接。
4.如权利要求2所述的入炉保护装置，其特征在于：所述后对接口上设有后对接框，所述胶条位于后对接框上，实现阀门与后对接框之间的密封，所述密封框架与保护箱焊接。
5.如权利要求1或2所述的入炉保护装置，其特征在于：所述手套箱包括过渡箱和码盒箱，所述前对接口位于码盒箱上，所述前对接口上设有前对接框，所述前对接框上设有外箱门，所述外箱门内侧设有密封圈，与主框架贴合实现密封对接，所述码盒箱上还设有锁扣，所述主框架上设有卡扣，所述锁扣与卡扣相互卡接，实现手套箱和连接窗的可拆卸式连接。
6.如权利要求5所述的入炉保护装置，其特征在于：所述前对接口内侧还设有闸门、后气动装置和托板，所述后气动装置与闸门连接，带动闸门上下移动实现前对接口的通断，所述托板位于闸门的下方，对闸门进行限位。
7.如权利要求5所述的入炉保护装置，其特征在于：所述锁扣包括锁扣拉杆、锁扣把手和锁扣安装座，所述锁扣安装座固定于码盒箱上，所述锁扣安装座上铰接有锁扣把手，所述锁扣拉杆与锁扣把手铰接，所述锁扣把手上设有限位条，所述锁扣拉杆能够限位在限位条上。
8.如权利要求5所述的入炉保护装置，其特征在于：还包括支架，所述码盒箱位于支架上，所述支架底部设有底板，所述底板上设有万向轮，所述底板两侧还设有脚踏板盖板。
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