一种空气气氛辊道窑的制作方法

1.本实用新型属于烧结设备技术领域，具体涉及一种在空气气氛下使用的辊道窑，尤其涉及一种空气气氛烧结锂电池正极材料的辊道窑。


背景技术：

2.辊道窑是连续烧成的窑，以转动的辊子作为坯体运载工具的隧道窑，待烧结产品放置在许多条间隔很密的水平辊子上，靠辊子的转动使待烧结产品从窑头传送到窑尾，辊道窑一般截面较小，窑内温度均匀，适合快速烧成，主要用于建筑卫生陶瓷制品的快速烧成，目前在锂电池的正极材料制备中应用也十分广泛。
3.现有的锂离子电池正极材料大部分是在辊道窑中烧结，其中国内常用的窑炉为单层4列，虽然得到了正极材料性能较高，但是产能受限，且能耗也较高。正极材料烧结窑炉的最新设计中通过将上下匣钵叠加，从而提高产能，但是这种设计方式会导致材料在烧结过程上下层温度和气氛都不一致，因而所得到正极材料性能必定存在较大差异，并不能满足锂电池正电极材料烧结对气氛和生产精度要求。
4.在利用辊道窑烧结锂电池正极材料的生产中，需要在均匀气氛及温度环境下进行，急需一种能够烧结得到性能稳定的电极材料的烧结装置。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计得到一种优化的空气气氛辊道窑。采用滚筒式匣钵，增大产能，大幅减小不同位置、不同匣钵内电极材料的烧结气氛和温度的差异，同时，在确定辊道窑的烧结温度时，采用固定位置和动态位置检测温度，能够监测到实际的烧结温度，有利于统一烧结条件，得到性能稳定均一的电极材料，从而完成本实用新型。
6.本实用新型第一方面的目的在于提供一种空气气氛辊道窑，所述辊道窑包括窑体、加热单元、温控单元、匣钵和传动单元。
7.所述加热单元采用明焰加热或电加热。
8.本实用新型中，在窑体内部，设置上方、下方和侧面加热源，优选地，所述侧面加热源设置在匣钵侧面中间位置对应的窑体上。
9.所述温控单元包括控温组件和测温组件。，所述测温组件包括固定位置检测热电偶，在窑体的上方及左右两侧分别设置固定位置热电偶。
10.所述匣钵为滚筒式匣钵。所述匣钵为横向柱形，内部中空，匣钵圆形侧面设置环形挡板。
11.所述传动单元包括辊道和动力装置，若干个辊棒沿传动方向排列，辊棒间侧面相邻，辊棒的两端置于传动的轨道中，形成辊道。
12.辊棒动力端轨道为规则波浪形，辊棒从动端轨道为水平。
13.辊棒在滚动的过程中，辊棒与水平面形成夹角θ，所述夹角θ大于等于0
°
小于等于
8
°
，形成的辊道呈渐变倾斜循环传动，所述辊道的起始段和终止段夹角θ为0
°
。
14.本实用新型中的空气气氛辊道窑具有以下有益效果：
15.(1)空气气氛烧结的辊道窑为非密封窑，本实用新型中采用动态位置检测配合固定位置检测，在不改变窑体结构的情况下增设匣钵处检测点，为缩小设置温度与实际烧结温度提供了依据。
16.(2)本实用新型中的动态位置检测采用热电偶丝，可以实时检测匣钵内烧结温度，设置灵活，使用方便，可用于多样化设置，为制定温度制度，维修检测，提供温度依据。
17.(3)本实用新型中采用滚筒式匣钵，可以增大单窑处理量，提高产能，避免温度和气氛不均的情况产生。
18.(4)本实用新型通过设计辊道窑辊道的倾斜渐变，减少匣钵在辊道中的偏离，避免匣钵卡夹，保证烧结过程顺利进行。
附图说明
19.图1示出本实用新型中一种空气气氛辊道窑示意图；
20.图2示出本实用新型中一种匣钵的结构图；
21.图3示出本实用新型中一种弯折耐高温保护套；
22.图4示出本实用新型中一种滑动横槽的结构图。
23.附图标号说明：
24.101
‑
窑体；
25.102
‑
加热单元；
26.103
‑
匣钵；
27.1031
‑
环形挡板；
28.1032
‑
容置槽；
29.104
‑
传动单元；
30.201
‑
弯折耐高温保护套竖段；
31.202
‑
弯折耐高温保护套横段；
32.301
‑
容置缘。
具体实施方式
33.下面通过具体实施方式对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
34.本实用新型提供一种空气气氛辊道窑，所述辊道窑包括窑体101、加热单元102、温控单元、匣钵103和传动单元104，如图1所示。
35.所述加热单元102采用明焰加热或电加热。所述加热单元102采用明焰加热时，窑体101内设置燃烧嘴。所述加热单元102采用电加热时，在窑体101内设置电加热元件，如硅碳棒。
36.本实用新型中，在窑体101内部，设置上方、下方和侧面加热源，优选地，所述侧面加热源设置在匣钵103侧面中间位置对应的窑体101上。
37.所述温控单元包括控温组件和测温组件。所述控温组件分别与测温组件和加热单
元102连接，测温组件将检测到的温度传送给控温组件，控温组件根据预设条件对加热单元102的设置温度进行调整。优选地，控温组件为程序控制，如plc控制。
38.所述测温组件采用热电偶进行测温。测温采用固定位置检测，所述测温组件包括固定位置检测热电偶。所述固定位置检测为将热电偶设置在窑体101的固定位置，实时检测该位置的温度变化情况。在本实用新型的一种实施方式中，所述固定位置热电偶设置在窑体101的上方及左右两侧。
39.在本实用新型中的一种优选实施方式中，所述测温还包括动态位置检测，采用固定位置检测和动态位置检测结合的方式进行监测温度，进而能够及时检测温度的变化，根据需求调整温度控制。所述测温组件还包括动态位置检测热电偶丝。
40.本实用新型中，在用辊道窑烧结锂电池正极材料时，需要设置不同位置的加热温度形成温度制度，由于检测位置与匣钵103内空间上有一定距离，材料烧结过程中还存在放热现象，因此导致设置温度与实际烧结温度存在较大差异，影响材料性能的稳定性和均匀性。利用动态位置检测，可以监测实际的烧结温度，从而为确定温度制度，减少温差，提供依据。当温度制度确定完成后，测温可不再使用动态位置检测。
41.优选地，动态位置检测在确定辊道窑内设置温度的过程中使用。
42.所述动态位置检测采用热电偶丝进行测量，如铑铱合金热电偶丝。热电偶丝随匣钵103传动，实时检测匣钵103内部的温度。所述热电偶丝包含丝体部分和检测头，所述热电偶丝的长度长于窑体101长度，将热电偶丝的检测头放置在匣钵103内，随匣钵103进入窑体101。
43.所述热电偶丝的丝体部分放置在弯折耐高温保护套内，所弯折耐高温保护套包含弯折耐高温保护套竖段201和弯折耐高温保护套横段202，弯折耐高温保护套竖段201中间为通孔，如图3所示。在使用时，弯折耐高温保护套置于匣钵103内部，起到在匣钵103传送过程中保护热电偶丝的作用。弯折耐高温保护套的弯折处的通孔用于放置排列在前的匣钵103中的热电偶丝。弯折耐高温保护套竖段201内放置若干根热电偶丝，若干根热电偶丝的检测头分别位于不同的匣钵103内。单根热电偶丝套有分隔套，以使热电偶丝之间无接触。
44.现有生产过程中，为提高产能，采用两层或多层方形匣钵1进行烧结，导致在烧结过程中上下层匣钵所处气氛及温度环境有所差异，烧结后电极材料性能均一性差。
45.在本实用新型中，所述匣钵103为滚筒式。所述匣钵103为横向柱形，内部中空，用于盛放待烧结材料粉体，匣钵103圆形侧面设置环形挡板1031，在匣钵103滚动过程中，环形挡板1031用于防止待烧结材料从匣钵103中滚出。所述匣钵103的外径至少为辊道中辊棒直径的四倍。
46.利用滚筒式匣钵103可以提高辊道窑的处理量，增大产能，滚筒式的匣钵103在辊道上为滚动式前进，内部电极材料会随滚筒进行缓慢滚动。在增大产能的同时，避免了采用方形多层匣钵烧结时，温度和气氛不均的情况。采用滚筒式匣钵103进行烧结有利于得到性能均匀的锂电池正极材料。
47.在本实用新型的一种优选实施方式中，所述环形挡板1031的环形内壁设置容置槽1032，环形挡板1031厚度大于容置槽1032宽度，优选地，环形挡板1031厚度至少为容置槽1032宽度的三倍。所述匣钵103两侧的容置槽1032用于放置滑动横槽，所述滑动横槽为横向槽，其两端向垂直与滑动横槽方向一侧凸出，形成容置缘301，滑动横槽结构如图4所示，容
置缘301置于容置槽1032中，容置缘301与容置槽1032的接触面为弧面。带有热电偶丝的弯折耐高温保护套横段202置于滑动横槽上，测量匣钵103的内部温度。当匣钵103滚动时，滑动横槽的容置缘301在容置槽1032中滑动，使得滑动横槽相对于辊道的高度几乎不发生变化。
48.优选地，在放置热电偶丝时，将弯折耐高温保护套横段202放置在滑动横槽上，内部穿有热电偶丝。相邻两个匣钵103间的热电偶丝留有一定长度，使匣钵103在滚动过程中不会拉扯热电偶丝，通过排列进入的匣钵103将热电偶丝支撑起来。
49.所述传动单元104包括辊道和动力装置，若干个辊棒沿传动方向排列，辊棒间侧面相邻，辊棒的两端置于传动的轨道中，形成辊道。其中，辊棒置于与动力装置连接的轨道的一端为动力端，另外一端为从动端。在动力装置的驱动下，多个辊棒同时旋转，实现置于辊道上匣钵103向辊棒旋转的方向传动。
50.在本实用新型的一种优选实施方式中，辊棒动力端轨道为规则波浪形，例如为正弦或余弦函数曲线形，辊棒从动端轨道为水平，这样在轨道中滚动的过程中，辊棒与水平面形成夹角θ，所述夹角θ大于等于0
°
小于等于8
°
，形成的辊道呈渐变倾斜循环传动，所述辊道的起始段和终止段夹角θ为0
°
。
51.通过设计辊道规则渐变倾斜可以减少匣钵103在辊道上传动时的不规则倾斜，防止匣钵103在长距离运输偏离传动方向，卡在窑体101内。辊道上升渐变倾斜时，匣钵103向动力端偏移，辊道下降渐变倾斜时，辊道向从动端偏移。
52.本实用新型中，所述匣钵103的半径远大于辊棒半径，使得匣钵103在传动过程中易偏离辊道的传动方向，发生卡夹的状况，采用渐变倾斜辊道，有利于减少故障，使生产有序进行。
53.在本实用新型中，针对非密封辊道窑，测温采用固定位置检测和动态位置检测结合的方式确定辊道窑的烧结温度，使烧结条件更准确，配合使用滚筒式匣钵，能够增大辊道窑的产能，得到性能更稳定的锂电池正极材料。
54.以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。