一种基于物联网控制的磁瓦炉窑的制作方法

本实用新型涉及属于智能炉窑设备领域，主要涉及一种基于物联网控制的磁瓦炉窑。

背景技术：
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磁石的一般生产工艺流程为，混配磁性原材料粉、成型匹料、烧结匹料、得到磁石产品。当前炉窑需要工艺师现场调试及设定烧结工艺，一台炉窑至少需要配置一名工艺师，人员配置量大，导致人工成本过高。且各台炉窑独立运行，无法进行集中控制，而且现有的窑炉结构中，其炉窑内的热量大都是直接排放，不但污染了环境，还造成了资源的浪费，生产中磁瓦在生产中的进气和出气都是不容易控制的，其空气直接进入到炉窑当中，空气与处于高温状态的磁瓦相接触时，从磁瓦中所带走的热量较多，造成被烧结磁瓦的温度场分布不均匀，从而影响了产品质量，而且现有的分气头结构简单，空气吹向各块磁瓦的空气流不相同，则从各块磁瓦被空气所带走的热量也不相同，从而导致被烧结磁瓦的温度场分布不均匀，温度梯度分布更大，磁瓦的热应力不均，不有利使磁畴有较佳取向分布，所烧结磁瓦的磁场强度不能满足使用要求，而且在出气的时候尾气收集头的结构简单，其不便于从上向下流动的压缩空气流入，不仅会尾气收集效率低，而且会导致尾气收集头对炉膛内空气流均匀性产生扰动影响，破坏空气流的均匀性，甚至产生湍流。

技术实现要素：
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本实用新型目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种基于物联网控制的磁瓦炉窑，通过物联网实现远程协同控制的磁瓦炉窑，一名工艺师可以同时操控多台炉窑，而且达到了资源的合理利用，提高能源利用率，保证了产品质量。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于物联网控制的磁瓦炉窑,包括有磁瓦炉窑，所述磁瓦窑炉内架设有磁瓦托基，其特征在于：所述磁瓦托基的上方架设有分气头，所述磁瓦托基的下方架设有尾气收集头，所述尾气收集头下方的磁瓦炉窑的底部设有尾气烟道，所述尾气烟道内设有热交换器，所述尾气烟道的出气端设有出气管道，所述热交换器的出气端位于尾气烟道内，其连通有隔热输气管，所述隔热输气管的另一端连接至其上方的分气头，所述热交换器的进其端通过管道连接至储气罐，所述磁瓦炉窑通过温度传感器组控制温度，通过控制装置控制磁瓦炉窑的自动运行。

所述的磁瓦炉窑从外向内依次包括刚性壳体、隔热层、炉膛、电加热器、窑门，所述窑门设置在磁瓦炉窑的前面侧，且窑门包括依次布置的钢结构层、保温层和炉膛层，所述磁瓦托基上被设置有适于尾气流通并收集排出的网孔眼。

所述的尾气烟道包括有第一烟道部和第二烟道部，第一烟道部位于磁瓦炉窑的内部，设置在炉膛的底部处，尾气烟道上还连接有用于驱使磁瓦炉窑内的尾气排出的排风机。

所述的热交换器进气端与储气罐输入口之间的管道上安装有流量计和电磁阀，所述储气罐的输入口通过管道与空压机单元的出气口密封连通。

所述的温度传感器组包括第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器穿过保温层及炉膛，伸入炉膛内，一般需在炉膛的上、下侧、左、右侧、前、后侧分别设置一支热电偶，第二温度传感器安装在尾气烟道的进气端口处，所述第三温度传感器安装在在尾气烟道的出气端口处。

所述的控制装置将磁瓦炉窑的控制温度、多点处的监测温度、空气流量、尾气烟道的温度、排出尾气的温度实时反馈给控制终端，并在控制终端上显示，控制终端与控制装置之间相互传输数据，且通过控制终端对控制装置实施远程操控，所述控制终端与控制装置之间通过物联网建立通信连接。

所述的分气头呈平面的板状结构，水平布置，其底端面可以覆盖磁瓦托基，所述分气头为由薄壁构成的呈封闭的壳体结构，其顶端面中部设置有适于压缩空气输入的输入口、内部设置有多个沿纵向等间距均匀分布的分气槽、底端面上设置有多个喷气嘴，所述在分气头与磁瓦托基之间还设置有适于稳流的分流格栅，所述分流格栅包括有横向分流板和纵向分流板，所述横向分流板与纵向分流板相互贯穿并固定，形成“井”字状的栅格结构，所述在分流格栅的四周边侧分别设置阻流板。

所述的横向分流板沿纵向等间距均匀分布，横向分流板与水平面方相相垂直，即与分气头的底端面相垂直，纵向分流板，沿横向等间距均匀分布，纵向分流板与水平面方向相垂直，即也与分气头的底端面相垂直；所述阻流板沿竖直方向布置，阻流板的下端相对于上端向外倾斜，位于分流格栅四边侧的四块阻流板的首尾依次连接形成围裙状结构。

所述的尾气收集头呈平面的板状结构，所述尾气收集头沿水平面方向水平布置，其面积可以覆盖磁瓦托基，所述尾气收集头为由薄壁构成的呈封闭状态的壳体结构，尾气收集头的顶端面上设置有多个收集孔、内部设置有沿水平面方向布置的导流腔、底端面的中部设置有适于尾气流出的排气口，尾气收集头的排气口与磁瓦炉窑的尾气烟道的一端相连通；所述磁瓦托基与尾气收集头之间设置稳流格栅，所述稳流格栅包括有横稳流板和纵稳流板，所述横稳流板与纵稳流板相互贯穿并固定，形成“井”字状的格栅结构，所述稳流格栅的四周边侧分别设置隔流板。

所述的横稳流板沿水平方向横向布置，沿纵向等间距均匀分布，横稳流板与水平面方向相垂直；所述纵稳流板沿水平方向纵向布置，沿横向等间距均匀分布，纵稳流板与水平面方向相垂直；所述的隔流板呈长条型的板状，沿竖直方向设置，隔流板的上端相对于下端向外倾斜，所述的四块隔流板的首尾依次连接形成呈倒立的围裙状结构，隔流板所构成的围裙状结构的上端开口大于其下端开口。

本实用新型的优点是：

本实用新型结构设计合理，通过对尾气烟道、分气头、尾气收集头的各个结构的改进以及相互对应，从而使进入的空气通过尾气烟道排出的高温废气进行加热，被加热的空气与处于高温状态的磁瓦相接触时，从磁瓦中所带走的热量较少，造成被烧结磁瓦的温度场分布均匀，保证了产品质量，而且通过分气头的结构空气吹向各块磁瓦的空气流相同，则从各块磁瓦被空气所带走的热量也相同，从而导致被烧结磁瓦的温度场分布均匀，温度梯度分布更小，磁瓦的热应力均匀，有利使磁畴有较佳取向分布，所烧结磁瓦的磁场强度能满足使用要求，同时在出气端设置上述结构的尾气收集头，其便于从上向下流动的压缩空气流入，尾气收集效率高，而且可以减少尾气收集头对炉膛内空气流均匀性产生扰动影响，确保空气流的均匀性，达到压缩空气产生湍流，确保磁瓦品质的一致，整个生产通过物联网实现远程协同控制的磁瓦炉窑，一名工艺师可以同时操控多台炉窑，而且达到了资源的合理利用，提高能源利用率，保证了产品质量。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为磁瓦炉窑内部的示意图。

图3为图2中A-A方向的剖视图。

图4为分气头的仰视示意图。

图5为分流格栅的仰视示意图。

图6为分流格栅另一种结构示意图。

图7为尾气收集头的俯视示意图。

图8为稳流格栅的俯视示意图。

图9为本实用新型的电气控制原理框图。

具体实施方式：

参见附图。

一种基于物联网控制的磁瓦炉窑,包括有磁瓦炉窑10，所述磁瓦窑炉10内架设有磁瓦托基11，所述磁瓦托基11的上方架设有分气头12，所述磁瓦托基11的下方架设有尾气收集头13，所述尾气收集头13下方的磁瓦炉窑的底部设有尾气烟道20，所述尾气烟道20内设有热交换器30，所述尾气烟道20的出气端设有出气管道，所述热交换器30的出气端位于尾气烟道20内，其连通有隔热输气管45，所述隔热输气管45的另一端连接至其上方的分气头12，所述热交换器30的进其端通过管道连接至储气罐42，所述磁瓦炉窑10通过温度传感器组控制温度，通过控制装置60控制磁瓦炉窑10的自动运行。

上述排风机和尾气烟道20相连接，用于驱使磁瓦炉窑内的尾气排出。空压机单元40的出气口与热交换器30的输入口密封连通，热交换器30设置在尾气烟道20内部，热交换器30输出口通过隔热输气管45和内置于磁瓦炉窑10内的分气头12连通，分气头12将所流入的空气均匀分流，以使分流的空气吹向各个磁瓦，使每块磁瓦被吹的气流量相一致。热交换器30设置在尾气烟道20内部，用于将待输入磁瓦炉窑10内的空气进行换热加热，一方使用于吸收磁瓦炉窑10排出尾气的余热，提高能源利用率，降低单位磁瓦产品能耗，以提高利润率，另一方面被加热的空气和处于高温状态的磁瓦相接触时，从磁瓦中所带走的热量较少，被烧结磁瓦的温度场分布更均匀，减少热应力以及提磁瓦的磁场强度，特别有利磁瓦体积的小型化。分气头12使吹向各块磁瓦的空气流量大致相同，则各块磁瓦被空气所带走的热量大致相同，有利被烧结磁瓦的温度场分布更均匀，温度梯度分布更小，磁瓦的热应力较小，有利使磁畴有较佳取向分布，所烧结磁瓦的磁场强度更大。空压机单元40包括空压机41、储气罐42、流量计43和电磁阀44。空压机41的适于空气输出的输出口与储气罐42的输入口相连通，储气罐42的输出口与流量计43的输入口连通，流量计43的输出口与电磁阀44的输入口连通，电磁阀44的输入口与位于尾气烟道20内的热交换器30的输入口连通。上述空压机41、储气罐42、流量计43、电磁阀44和热交换器30间采用管道连通。空压机41用于产生压缩空气，向磁瓦炉窑10提供所需的空气；储气罐42用于暂存空压机41所产生的压缩空气，则流入磁瓦炉窑10内的空气流更定，避免产生流量忽大忽小问题，使被烧结磁瓦的温度分布更稳定；电磁阀44用于控制适于输送空气流的管路的连通与阻断连通。温度传感器组50包括第1温度传感器51、第2温度传感器52和第3温度传感器53，温度传感器选用热电偶，成本低，且经久耐用。第1温度传感器51穿过保温层及炉膛，伸入炉膛内，用于测量窑内的温度，也即是被烧结磁瓦的温度，一般需在炉膛的上、下侧、左、右侧、前、后侧分别设置一支热电偶，将其中一支热电偶，如顶部的，作为控制热电偶，另三支作为温度监测热电偶。上述的第1温度传感器51、第2温度传感器52、第3温度传感器53、空压机41、流量计43、电磁阀44均与控制装置60电连接。控制装置60用于控制磁瓦炉窑的自动运行，智能化完成磁瓦的烧结工艺，实现无人值守烧结磁瓦。控制终端70与控制装置60之间通过物联网80建立通信连接，如图1所示，适于控制终端70与控制装置60之间相互传输数据，以及通过控制终端70对控制装置60实施远程操控。控制终端70通过物联网络80可以对控制装置60实施包括空压机41的启、停，炉窑的点火与停火，烧结温度的设置，电磁阀44的开闭状态及开度调节，以及炉窑的自动运行与人工运行模式的切换。控制终端70经物联网对控制装置60进行炉窑的烧结工艺设置以及实时的控制进行人工操控，控制装置60基于被设置的烧结工艺，获取操作参数的设定值，如温度设定值、电磁阀开度设定值，对磁瓦炉窑进行操作，智能完成对磁瓦的烧结，即磁瓦入炉窑的烧结工艺过程无需人工参与，由磁瓦炉窑智能完成。控制装置60将磁瓦炉窑的控制温度、多点处的监测温度、空气流量、尾气烟道的温度、排出尾气的温度实时反馈给控制终端70，并在控制终端70上显示，方便用户实时了解磁瓦炉窑的运行状况，以确定是否需要进行人工操作及烧结工艺进行修正。工艺师可以同时段对多台磁瓦炉窑制定工艺、导常处理，不需要在现场操作，更方便，且效率更高。

其中，上述尾气烟道20，如图2所示，包括第1烟道部21和第2烟道部22。第1烟道部21位于磁瓦炉窑10的内部，设置在炉膛的底部处，如图2所示，在重力作用高高温气体自然向上流动，则如此设置尾气烟道20的装配位有利炉膛内的气流分布更均匀，使不同位置处磁瓦的磁场强度大小接近，差别更小，即有利产出磁性参数均一的磁瓦产品。

其中，上述磁瓦炉窑10适于对待烧结的磁瓦坯料进行烧结。磁瓦炉窑10上被设置有适于磁瓦坯料移入的输入口以及适于完成烧结的磁瓦移出的输出口，上述输入口、输出口共用一个出入口，被标识为窑门16，设置在磁瓦炉窑10的前面侧，如图3所示。窑门16包括依次布置的钢结构层、保温层和炉膛层，适于将磁瓦炉窑10的烧结室与外部的隔离，适于窑体保温。当窑门16打开后可将待烧结的磁瓦坯料转移到磁瓦炉窑10的内部，以及将完成烧结的磁瓦从磁瓦炉窑10的内部移出。需要说明的是，磁瓦炉窑10的左右两相对边侧还可以分别设置进窑门和出窑门，以方便磁瓦炉窑在生产线中的装配配置。

上述磁瓦炉窑10，如图2-图3所示，从外向内依次包括刚性壳体、隔热层、炉膛、电加热器、窑门16。图中未画出隔热层、炉膛、电加热器。炉膛内置形成适于烧结磁瓦的高温炉室。磁瓦炉窑10的高温炉室内设置有适于承载待烧结磁瓦的磁瓦托基11、适于将压缩空气分流导引流向磁瓦托基11的分气头12、适于炉膛尾气排出的尾气收集头13、适于热辐射烘烤的电加热器（图中未画）。磁瓦托基11为适于承载磁瓦进行烧结的耐热刚性材料制成的承载格，固定在下炉底，位于炉膛内。磁瓦托基11上被设置有适于尾气流通并收集排出的网孔眼。高温炉室的顶边侧及底边侧分别设置加热器，即顶加热器、底加热器；高温炉室的左边侧及右边侧分别设置左加热器、右加热器；高温炉室的前边侧及后边侧分别设置前加热器、后加热器，前加热器设置在窑门上；即高温炉室采用六面加热方式加热，如此布置加热件，有利高温炉室内形成温度分布更温度的温度场，相比于顶底加热而言，温度块的均匀性提高了80%，被烧结磁瓦的良品率从89%提高到95%，高磁场强度磁率产出率从原30%提高到当前的48%。分气头12设置在高温炉膛内，位于炉膛的顶部，沿水平面方向水平布置，适于将压缩空气分别吹射到置于磁瓦托基11上的各块磁瓦上。尾气收集头13被设置在磁瓦托基11内，位于底炉膛的下方、保温层上方，沿水平面方向水平布置，适于磁瓦炉窑10内的尾气经底炉膛流入尾气收集头13，经尾气收集头13排到尾气烟道20内。

上述分气头12呈平面的板状结构，如图3-图5所示，水平布置，其底端面可以覆盖磁瓦托基11。分气头12为由薄壁构成的呈封闭的壳体结构，分气头12的顶端面中部设置有适于压缩空气输入的输入口、内部设置有多个沿纵向等间距均匀分布的分气槽121、底端面上设置有多个喷气嘴122。上述分气头12的输入口通过输气管45与热交换器30的输出口以密封方式连通，适于将空压机单元40产生的空气经热交换器30加热后输入到炉膛内。分气槽121沿水平面方向的横向布置，并沿纵向等间距均匀分布，如图3、图4所示，各个分气槽121分别与位于分气头12顶端的输入口连通，适于将压缩空气分流到各个分气槽121内。喷气嘴122设置在分气头12的底端面上，且与分气槽121连通，喷气嘴122的出气口与磁瓦托基11相对，适于将分气槽121内的压缩空气通过喷气嘴122吹向磁瓦托基11，即使压缩空气分别流向被置于磁瓦托基11上的各块磁瓦上。与分气槽121相连通的喷气嘴122沿该分气槽121的走向（即横向）等间距分布，如图4所示，以将压缩空气均均分流，使压缩空气气流的分布更均匀，以使持炉膛内温度场分布的均匀性。进一步地，分气槽121的中间部设置适于压缩空气输入的输入口，该输入口与位于分气头12顶端中部的输入口连通，减少分气槽121的压降差，以使各个喷气嘴122的气体流量相当，改善压缩空气气流的均匀性，确保磁瓦的磁场参数的一致性，如磁场强度、磁畴密度分布的一致性。

进一步，为了避免从喷气嘴122射出的压缩空气产生湍流，确保磁瓦品质的一致，在分气头12与磁瓦托基11之间设置适于稳流的分流格栅14，分流格栅14和分气头12相固定。上述分流格栅14，如图2-图6所示，包括横向分流板141和纵向分流板142。上述横向分流板141，如图4、图6所示，沿纵向等间距均匀分布，横向分流板141与水平面方相相垂直，即与分气头12的底端面相垂直，可理解为横向分流板141沿竖直方向布置；纵向分流板142，如图4、图6所示，沿横向等间距均匀分布，纵向分流板142与水平面方向相垂直，即与分气头12的底端面相垂直，可理解为纵向分流板142沿竖直方向布置。上述横向分流板141与纵向分流板142相互贯穿并固定，形成“井”字状的栅格结构，适于迫使从喷气嘴122射出的压缩空气沿着分流格栅的栅格向下流动，吹射到磁瓦，以避免喷气嘴122喷出的压缩空气产生水平流动的分量而产生湍流，使炉膛内空气分布的更均匀，以确保所烧结的磁瓦的品质的均匀性更好，如磁场强度、磁畴密度分布均匀性更好，提高产品良率以及产品的品质档次。为了克服炉膛壁对压缩空气流产生扰动，在分流格栅14的四周边侧分别设置阻流板143，如图3、图4所示，阻流板143沿竖直方向布置，阻流板143的下端相对于上端向外（即相对于分流格栅14的中部而言）倾斜。位于分流格栅14四边侧的四块阻流板143的首尾依次连接形成围裙状结构，如图4所示，该围裙状结构的下端的开口内径大上端的开口内径。进一步地，当阻流板143的下端沿竖直方向向外倾斜29-38时，特别33度时，磁瓦炉窑的炉膛壁对分气头12的气流影响最小，分气头12的周边无明显的湍流形成，分气头12射出的压缩空气的分布更均匀，有利于提高磁瓦的品质。

其中，上述尾气收集头13呈平面的板状结构，如图3、图7、8所示，尾气收集头13沿水平面方向水平布置，其面积可以覆盖磁瓦托基11，即适于承载磁瓦区面积。尾气收集头13为由薄壁构成的呈封闭状态的壳体结构，尾气收集头13的顶端面上设置有多个收集孔132、内部设置有沿水平面方向布置的导流腔131、底端面的中部设置有适于尾气流出的排气口。尾气收集头13的排气口与磁瓦炉窑10的尾气烟道20的一端相连通，适于磁瓦炉窑向外排放尾气，如图1所示，该尾气烟道20包括相连通第1烟道部21和第2烟道部22，第1烟道部21设置在炉窑内，由金属材料构成，其外部果腹保温层，用于换热加热被输入炉窑内的空气，以提高炉窑的能量利用率节省能耗、及提高磁瓦的品质；第2烟道部22设置在炉窑的外部，用于向外排尾气，即烟气。收集孔132被设置在尾气收集头13的上端面上，与导流腔131相连通，收集孔132均匀分布，收集孔132的进气口与磁瓦托基相对设置，便于从上向下流动的压缩空气流入。位于尾气收集头13底端面中部的与导流腔131相连通的排气口与尾气烟道20位于窑内的一端部连通，尾气烟道20的另一端部设置在磁瓦炉窑10的外部，适于将磁瓦炉窑10炉膛内的烟气排出。进一步地，该尾气烟道20的中还可以装配有排风机（图中未画出），用于加速磁瓦炉窑10内部的气体排出以及调节热交换器30所输出空气的温度。磁瓦炉窑10内的压缩空气，即窑内尾气，流入尾气收集头13的收集孔132、导流腔131、排气口及尾气烟道被排放到磁瓦炉窑10的外部，或者被排风机抽吸排出。

进一步，为了减少尾气收集头13对炉膛内空气流均匀性产生扰动影响，破坏空气流的均匀性，甚至产生湍流，则可以在磁瓦托基11与尾气收集头13之间设置稳流格栅15，如图7所示。稳流格栅15和尾气收集头13固定，靠近磁瓦托基11一侧，位于尾气收集头13的正上方。上述稳流格栅15包括横稳流板151和纵稳流板152。上述横稳流板151，如图7、图8所示，沿水平方向横向布置，沿纵向等间距均匀分布，横稳流板151与水平面方向相垂直；上述纵稳流板152，如图8所示，沿水平方向纵向布置，沿横向等间距均匀分布，纵稳流板152与水平面方向相垂直。上述横稳流板151与纵稳流板152相互贯穿并固定，形成“井”字状的格栅，适于导引压缩空气向下流动，流向尾气收集头13，被尾气收集头13俘获并通过尾气烟道20排出磁瓦炉窑10外。稳流格栅15的采用可以避免尾气收集头13抽吸（如启动排风机时）俘获尾气时，尾气流速大，各个收集孔132的流阻不同会导致的尾气流路弯曲，产生湍流；而该湍流将破坏压缩空气流的均匀性，近而对喷气嘴122射出的压缩空气气流产生扰动影响，破坏气流的均匀性，甚至喷气嘴122喷出的气流中也产生湍流，导致磁瓦品质变差。稳流格栅15的设置可以使分气头12、磁瓦托基11、尾气收集头13之间的压缩空气流的均匀性得到进一步改善，使得所烧结磁瓦的均匀性及品质更好，如磁场强度、磁畴密度均匀性及取向性一致性都更好，使得磁瓦的良品率及品质得到提高。另外，为了克服磁瓦炉窑10的炉膛壁对尾气收集头13俘获尾气产生扰动影响，在稳流格栅15的四周边侧分别设置隔流板153，如图8所示，隔流板153呈长条型的板状，沿竖直方向设置，隔流板153的上端相对于下端向外（相对于稳流格栅15的中心部）倾斜。四块隔流板153的首尾依次连接形成呈倒立的围裙状结构，如图7、图8所示，隔流板153所构成的围裙状结构的上端开口大于其下端开口，有利于待排出的尾气流入尾气收集头13并排出。当隔流板153的上端侧沿竖直方向外倾斜25-30度时，特别28度时，磁瓦炉窑10的炉膛壁对尾气收集头13 气流均匀性的影响最小，尾气收集头13的四周边侧处无明显的湍流形成，该区域的压缩空气流均匀性较好，相应地，尾气收集头13的抽吸俘气对分气头12所产生的影响也得到进一步地降低，分气头12射出的压缩空气气流分布的均匀得到有效改善。