一种炉膛温度均匀的辊道烧结炉的制作方法

本发明涉及工业烧结设备，尤其涉及一种炉膛温度均匀的辊道烧结炉。

背景技术：

伴随着新能源行业的疾速发展，锂电池行业成为了如今的热点，而锂电池材料是决定其性能的关键因素。锂电池材料的需求量急剧增大，急需高效的规模化批量生产。而锂电池材料辊道烧结炉是一种锂电池材料制备过程中必备的规模化连续式烧结设备。目前，锂电池材料辊道烧结炉一般采用双层四列的结构，炉膛内宽为1530mm，然而随着锂电池材料市场需求的逐渐增加，锂电池材料制造厂家急切需要提高烧结设备产能，烧结设备辊道炉的炉体截面不断加宽，逐步向双层六列的结构发展，炉膛内宽将增加到2210mm，但是宽大炉膛截面造成炉膛内部流场、温度场均匀性难以保证。并且高品质的锂电池材料制备工艺要求炉膛内部温差在±3℃以内，炉膛内温度均匀分布是锂电池材料优异质量的前提保障，双层六列辊道炉炉膛流场、温度场均匀性问题已成为制约锂电池材料行业发展的主要瓶颈。

(1)现有锂电池材料辊道烧结炉的进排气方式为炉底通入常温气体，炉体顶部设置排气口，炉内气体流动未形成“整体环流”，影响炉内气氛气体流动，在炉膛空间容易产生局部“死区”，如图1中a、b、c和d区所示，造成流场不均匀分布，从而影响内部温度的均匀性。

(2)现有辊道烧结炉炉体的加热方式为：通过在匣钵上、下分别布置两排加热元件硅碳棒，利用硅碳棒向烧结产品辐射加热，而这就造成炉膛中部温度较周围区域(图2中对应1373.01)高，加热棒附近温度较周围温度高，靠近墙壁(图2中对应1347.79)的区域形成温度梯度较大，造成炉膛内部温度均匀性下降。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种提高炉内温度的均匀性、使得烧结产品一致性好、稳定性高的辊道烧结炉。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种炉膛温度均匀的辊道烧结炉，包括炉体和炉膛，所述炉膛内设有传动辊道、上加热元件和下加热元件，所述上加热元件和下加热元件分设于传动辊道的上方和下方，所述上加热元件对应设有上保护套管，所述下加热元件对应设有下保护套管，所述炉体的顶部设有排气口，所述上保护套管一端设有至少一个第一进气孔，另一端设有至少一个第二进气孔，所述下保护套管一端设有至少一个第一进气孔，另一端设有至少一个第二进气孔，各所述第一进气孔的大小相同，朝向相同，各所述第二进气孔的大小相同，朝向相同，各所述第一进气孔的朝向与各所述第二进气孔的朝向相反并且所述朝向均位于炉膛的竖直面内。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述上保护套管上的第一进气孔与第二进气孔数量相等，所述下保护套管上的第一进气孔与第二进气孔数量相等。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述第一进气孔与第二进气孔均为圆孔，二者的直径相同，且直径范围为30mm～36mm。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述炉膛的两侧壁于上加热元件和传动辊道之间均设有辅助加热装置。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述辅助加热装置包括石墨保护管和位于石墨保护管内的铁铬铝合金电阻丝。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述石墨保护管为u形管，所述u形管两侧壁位于炉体内，底壁朝向传动辊道上的匣钵，所述石墨保护管总高度为匣钵总高度的2/3。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述炉膛顶部设有两条并列的排气通道，两个排气通道分设于与排气口的两侧并均与排气口连通，两个排气通道与排气口三者之间形成漏斗形的结构。

作为上述技术方案的进一步改进，优选的，所述排气口设有可使炉膛内负压排气的排风机。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的辊道烧结炉，与现有技术的辊道烧结炉相比，最大的区别在于没有在炉膛的底部设置进气口，而是将进气口设置在上保护套管和下保护套管二者的两端部，即两对第一进气孔和第二进气孔，每对中，各进气口朝向相反，这样上下两对进气孔之间形成一个循环进气流场，使得炉膛内部流场呈现整体环流，增强炉膛内气流的扰动程度，可以有效减少流动死区，提高炉膛内部流场均匀性，从而使得炉膛内热量交换更加充分，提高了炉膛内温度的均匀性，使得烧结产品一致性好、稳定性高；此外，由于上保护套管和下保护套管内设加热元件，气体经过上保护套管和下保护套管时已经被加热元件预热，进入炉膛内时不会降低炉膛内的温度，提高了烧结效果。

(2)本发明的辊道烧结炉，针对炉膛内部温度梯度较大的区域，设置特殊的辅助加热装置，利用铁铬铝合金电阻丝可以灵活补偿温度，石墨保护管具有良好的热辐射能力，减小炉膛内部温度梯度，提高炉膛内部温度均匀性。

(3)本发明的辊道烧结炉，排气口设置在炉体顶部，排气口与排气通道之间形成漏斗形结构的通道，这种形式排气结构，可以有效减少排气通道内腐蚀性废气的冷凝回流，防止废液对烧结产品的质量影响；同时，排气口设有排风机，通过调节排风机的频率，进而改变排气量的大小，使得炉膛内部处在负压排气状态，这样可以确保烧结过程中产生的大量废气及时排出，有效减少废气对烧结产品质量的影响。

附图说明

图1是现有技术中炉膛截面速度矢量图。

图2是现有技术中炉膛截面温度等高线图。

图3是本发明的辊道烧结炉的结构示意图。

图4是本发明的炉膛截面速度矢量图。

图中各标号表示：

1、炉体；2、炉膛；3、传动辊道；4、上加热元件；5、下加热元件；6、上保护套管；7、下保护套管；8、排气口；9、第一进气孔；10、第二进气孔；11、辅助加热装置；12、石墨保护管；13、铁铬铝合金电阻丝；14、匣钵；15、排气通道；16、炉壳；17、耐火材料。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图3和图4所示，本实施例的炉膛温度均匀的辊道烧结炉，包括炉体1和炉膛2，炉膛2内设有传动辊道3、上加热元件4和下加热元件5，上加热元件4和下加热元件5分设于传动辊道3的上方和下方，上加热元件4对应设有上保护套管6，下加热元件5对应设有下保护套管7，炉体1的顶部设有排气口8，上保护套管6一端设有第一进气孔9，另一端设有第二进气孔10，下保护套管7一端设有第一进气孔9，另一端设有第二进气孔10，各第一进气孔9的大小相同，朝向相同，各第二进气孔10的大小相同，朝向相同，各第一进气孔9的朝向与各第二进气孔10的朝向相反并且朝向均位于炉膛2的竖直面内。

第一进气孔9和第二进气孔10的数量根据实际需求设置，本实施例以各设置一个为例。

本实施例的辊道烧结炉与现有技术的辊道烧结炉相比，最大的区别在于没有在炉膛2的底部设置进气口，而是将进气口设置在上保护套管6和下保护套管7二者的两端部，即两对第一进气孔9和第二进气孔10，每对中，各进气口朝向相反，这样上下两对进气孔之间形成一个循环进气流场，如图3和图4箭头所示，使得炉膛2内部流场呈现整体环流，增强炉膛2内气流的扰动程度，可以有效减少流动死区，提高炉膛2内部流场均匀性，从而使得炉膛2内热量交换更加充分，提高了炉膛2内温度的均匀性，使得烧结产品一致性好、稳定性高；此外，由于上保护套管6和下保护套管7内设加热元件，气体经过上保护套管6和下保护套管7时已经被加热元件预热，进入炉膛2内时不会降低炉膛2内的温度，提高了烧结效果。

本实施例中，第一进气孔9与第二进气孔10均为圆孔，二者的直径相同，且直径为30mm。一对第一进气孔9与第二进气孔10的中心位置距离炉膛2内侧壁的距离为45mm。除本实施例外，第一进气孔9与第二进气孔10也可以为方孔、椭圆孔或者其他形状的孔。

本实施例中，上保护套管6上的第一进气孔9与第二进气孔10数量相等，下保护套管7上的第一进气孔9与第二进气孔10数量相等。

本实施例中，炉膛2的两侧壁于上加热元件4和传动辊道3之间均设有辅助加热装置11。具体的，辅助加热装置11包括石墨保护管12和位于石墨保护管12内的铁铬铝合金电阻丝13。石墨保护管12为u形管，u形管两侧壁位于炉体1内，底壁朝向传动辊道3上的匣钵14，石墨保护管12上表面和匣钵14高度一致，石墨保护管12上总高度为匣钵14总高度的2/3。

石墨保护管12为陶瓷套管，其直径为50mm，电阻丝电阻率ρ＝1.4ω·mm²·m^-1，铁铬铝合金电阻丝13的直径为3mm，石墨保护管12上表面和匣钵14高度一致，石墨保护管12上总高度为匣钵14总高度的2/3。针对炉膛2内部温度梯度较大的区域，设置特殊的辅助加热装置11，利用铁铬铝合金电阻丝13可以灵活补偿温度，石墨保护管12具有良好的热辐射能力，减小炉膛2内部温度梯度，提高炉膛2内部温度均匀性。

本实施例中，炉膛2顶部设有两条并列的排气通道15，两个排气通道15分设于与排气口8的两侧并均与排气口8连通。排气口8设置在炉体1顶部，排气口8与排气通道15之间形成漏斗形的结构，如图4所示，这种形式排气结构，可以有效减少排气通道15内腐蚀性废气的冷凝回流，防止废液对烧结产品的质量影响。

本实施例中，排气口8出口设有排风机(图中未示出)，具体排风机为变频风机，通过调节变频风机的频率，进而改变排气量的大小，使得炉膛内部处在负压排气状态，这样可以确保烧结过程中产生的大量废气及时排出，有效减少废气对烧结产品质量的影响。

本实施例中，上加热元件4和下加热元件5均为加热硅碳棒。传动辊道3的宽度大于六个匣钵14的总宽度。为此，炉膛2为宽炉膛，可容纳双层六列匣钵14，形成了一种新型双层六列的锂电池材料辊道烧结炉，可用于大批量锂电池材料生产。

本实施例中，炉体1包括炉壳16和位于炉壳16内侧的耐火材料17，耐火材料17围设形成炉膛2。耐火材料17包括工作层、永久层和保温层三部分，工作层由空心球砖组成，永久层由莫来石砖组成，保温层由硅酸铝纤维板组成。

实施例2

本实施例的炉膛温度均匀的辊道烧结炉，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例中，第一进气孔9与第二进气孔10的直径为32mm。

本实施例中，石墨保护管12直径为54mm，电阻丝电阻率ρ＝1.4ω·mm²·m^-1，铁铬铝合金电阻丝13的直径为3mm。

实施例3

本实施例的炉膛温度均匀的辊道烧结炉，与实施例1基本相同，不同之处仅在于：

本实施例中，第一进气孔9与第二进气孔10的直径为36mm。

本实施例中，石墨保护管12直径为60mm，电阻丝电阻率ρ＝1.4ω·mm²·m^-1，铁铬铝合金电阻丝13的直径为3mm。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。