Туннельная печь для спекания Mn

МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ СТАЛИ И СПЛАВОВ
Кафедра технологии материалов электронной техники
Курсовая работа по теме:
“Туннельная печь для спекания Mn-Zn ферритов в атмосфере азота”
Группа: ТЭМ-02
Студент: Левашов С. А.
Преподаватель: Канева И. И.
МОСКВА
2006
Содержание
Введение…………………………………………………………………………стр 3
1. Устройство и технико – экономические показатели работы печи…..стр 4
2. Подбор режима спекания и укладки изделий…………………………..стр 6
3. Температурный и газовый режимы печи………………………………..стр 8
4. Заключение…………………………………………………………………..стр
5. Список использованных источников…………………………………….стр
Введение
Марганец – цинковые ферриты – большой класс магнитных материалов, широко
используемых в электронике.
Главная проблема при получении Mn – Zn - ферритов – предотвращение распада
шпинели при охлаждении после спекания. Эта проблема решается, путем использования,
при охлаждении контролируемой газовой атмосферы (рис. 1,2,3)
При промышленном производстве Mn – Zn - ферритов спекание производится в
туннельных печах 2х типов: вакуумных или с атмосферой азота
Рисунок 1
Схематическое изображение диаграммы lgP02 = f(1/T) для
Mn – Zn феррита
Рисунок 2
Диаграмма lgP02 = f(1/T) Mn – Zn феррита состава
Mn0.518Zn0.411Fe2.071O4+γ
Рисунок 3
Понижение давления воздуха в печи в зависимости от
температуры при охлаждении изделий из Mn – Zn феррита
1.Устройство и технико – экономические показатели работы печи.
Рисунок 4
I – зона нагрева, Т=200 – 1100 0С
II – зона спекания, Т=1290 0С
III – зона охлаждения
В печи существуют 29 температурных зон, в которых производится измерение
температур.
С 10 по 22 зону поддерживается постоянная температура (зона спекания).
Измерение содержания О2 в печи производится взятием пробы в контрольных точках.
В зону нагрева подается воздух для удаления образующихся при сгорании
пластификатора газов.
В зону спекания (в середину) подается азот. Его чистота (то есть содержание О 2)
должна быть =0,0001%.
Азот подается и в зону охлаждения во избежание окисления Mn. Часть печи,
которую занимает зона охлаждения, окружена “водяной рубашкой”. Загрузка и выгрузка
плит производится автоматически через шлюзы. Нагрев производится U – образными
Мо –W нагревателями.
Технико – экономические показатели работы печи.
Рассмотрим 3 вида печей производства “Тосиба Керамик” (Япония).
Первый – однорельсовые, одноэтажной загрузки. Производительность этих печей:
200-250 кг/сутки. (1970г.)
Второй – однорельсовые, двухэтажной загрузки . Производительность: 250-300
кг/сутки. (1975-19980г.г.)
Третий – двурельсовые, двухэтажной загрузки. Производительность печи: 800-1200
кг/сутки. (1984г.)
Последняя печь наиболее производительная – заменяет 4 предыдущих печи.
Управление печами производится автоматически, без применения ручного труда, В
смену один термист может обслуживать до трех и более печей. Японские туннельные
печи с газовой средой отличаются большой надежностью в работе.
Для создания минимального разброса электромагнитных свойств внутри объема
плитки и от одной плитки к другой были созданы специальные обечайки.
Расход N2 в печах: 15-18м3/час
Выход годной продукции: 80-82%
Мощность печи: 150 кВт.
Стоимость печи~ 30 тысяч $
2. Подбор режима спекания и укладки изделий
Подбор режима спекания
Данная операция предназначена для подбора такого режима спекания (скорости
нагрева, температуры и длительности выдержки, цикла толкания, вакуумного или
газового режима охлаждения), который обеспечит получение изделий с заданными
размерами и электромагнитными параметрами.
Для этой операции отобранные образцы от каждой партии. Загружаются в разные
печи на разные температурные и газовые режимы. В Японской печи с газовой средой
загружают образцы на 3 плитки и проталкивают каждую через 5 плиток. Затем проводится
спекание, шлифовка, старение изделий. Производится проверка изделий по размерам и
измеряются электромагнитные параметры.
По полученным данным технологами задаются режимы спекания партии изделий.
За партию изделий – обожженных сердечников – принимаются детали одного
типоразмера, изготовленные из порошка одной партии и прошедшие спекание по одному
режиму, но не более 10-ти соседних плиток.
При несоблюдении газового или температурного режимов спекания за партию
считают детали, взятые с двух соседних плит.
К партии прикладывается сопроводительный лист, в котором указывается
марка, типоразмер, № партии, № печи, № спекания, № плиты, количество деталей.
Подготовка процесса.
1. Проверка размеров плит, отсутствие на них трещин.
2. Заполнение карты режимов: № партии, типоразмер, количество изделий на
плите, количество плит в партии, температура и содержание O2 , скорость
движения плит.
3. Укладывание изделия на плиты в соответствии с таблицами.
4. Нумерация плит.
Технологический процесс.
1. Установить температуру по зонам, в зоне спекания, газовый режим, скорость
толкания.
2. На воздуходувки подать объем воздуха на печи от 10 м3 до 20 м3 (в зависимости
от зоны печи).
3. Температуру в зоне спекания проверять не реже двух раз в смену по
контрольным термопарам. На диаграмме прибора сделать отметку о проверке.
Точность поддержания температуры: 100 С.
4. Содержание О2 в контрольных точках проверять обжигальщикам не реже 2-х
рах в смену с помощью газоанализатора. На диаграммах приборов сделать
отметки о содержании О2 по точкам. Допускается отклонение по процентному
содержанию от заданного 0,05
0,5%.
5. Разгрузка производится через шлюзы.
Примечания:
1. При смене газового или температурного режимов проталкивать баласт не менее
55 пар плит.
2. При содержании О2 в N2 более 0,001% проталкивать только баласт.
3. Давление N2 в системе должно находиться в пределах от 294 до 392 кПа.
Таблица 1
Укладка деталей в печи (пример)
Тип сердечника
Кол-во деталей в стопке
Кол-во деталей на плите
Б-14
18
2200
Б-18
7
1200
Б-22
4
480
Б-30
3
168
Б-48
2
40
ОБ-30
3
147
ОШ-5
2
920
ОШ-12
1
75
Ш4 4
1
798
Ш6 6
1
351
Марка 700НМ
5
8рядов
р
я
д
о
в
выва
Б -30
Рисунок 5
Балласт
Пример схемы укладки броневых сердечников
3. Температурный и газовый режимы печи
Таблица 2
№ точки
Расход газа при спекании сердечников (Марка 700HM)
Объем газа
воздух
азот
2
1-3
-
3
0,14-1
4
№ точки
Объем газа
воздух
азот
9
0,04-0,4
1-2,5
0-0,5
10
-
1-2,5
0,14-1
0-0,5
11
-
1-2,5
5
0,1-0,8
0,3-0,8
12
-
1-3
6
0-0,5
0,3-1
13
-
2-3
7
0,06-0,4
0,3-1,5
14
-
2-3
8
0,06-0,4
0,3-1,5
15
-
1,5-3
Таблица 3
Температурный режим для печей
Т,0С
№
Т,0С
№
Т,0С
1
150-250
6
1100-1200
21
750-850
2
420-500
7-16
1200-1360
22
350-600
3
580-680
17,18
1020-1150
23
150-400
4
760-860
19
950-1050
5
880-980
20
850-950
№
термопары
Таблица 4
Т,0С
№ точки
Содержание
Газовый режим для печей
1300-1200
1200-1100
1100-1000
1000-800
800-700
700-200
3,4
5
6
7
8
9,10,11
14-5,0
2,7-0,2
2,5-0,1
1,0-0,02
0,3-0
0
О2, %
Отклонение по содержанию О2: 0,2% - 0,05%
Температура в зоне спекания должна находиться в пределах (1200-13500С) и
побирается технологом по результатам подбора режима спекания. Скорость толкания
задается в пределах(0.5-1.4) делений по лимбу вариатора в результате подбора режима
спекания.
Карта режимов спекания
Марка феррита
Номер партии
Тип детали
Количество деталей на плите
Количество деталей, принимаемых за партию
Цикл толкания
Температурный режим (по точкам)
Газовый режим (по точкам)
Заключение
Обжиг Mn-Zn изделий следует проводить в защитной среде, так как Mn2+ устойчив
при температуре выше 1000
0
С, а при более низких окисляется до Mn3+. Чтобы
предотвратить окисление при охлаждении ниже 1000 0С, в зону обжига вводят азот и
охлаждение ведется в защитной среде при отсутствии кислорода. При промышленном
производстве Mn-Zn ферритов используются туннельные печи с атмосферой азота. Расход
азота в этих печах - 15 18 м3/час, предельное содержание O2 в подаваемом азоте – 0,001
%. Давление газа изменяется при уменьшении температуры в соответствии с формулой:
lgP02 = f(1/T)
Использование японских туннельных печей с атмосферой азота, позволяет спекать
от 200 до 1200 кг/сутки Mn – Zn изделий. Печи управляются автоматически и отличаются
большой надежностью.
Использование туннельной печи «Галактика» (Россия) с атмосферой азота
позволяет спекать 200 – 250 кг/сутки Mn – Zn изделий.
Список использованных источников
1. Л.И. Рабкин, С.А. Соскин, Б.Ш. Эпштейн “Технология ферритов”,
Государственное энергетическое издательство, 1962, М.,358 с.
2. С.С. Кипарисов, О.В. Падалко “Оборудование предприятий порошковой
металлургии” ,1988, Металлургия, М., 442 с.
3. Левин Б.В., Третьяков Ю.Д., Летюк Л.М. “Физико-химические основы
получения, свойства и применение ферритов”, Металлургия, М., 1987.