CN101332495B - 真空旋转平盘速凝炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生产钕铁硼稀土永磁合金材料及稀土储氢合金材料的设备，具体为真空旋转平盘速凝炉。解决现有的真空速凝炉难以形成较厚的铸片，铸片中激冷层所占比例较高，影响最终磁性材料的性能的问题。包括真空炉体，在真空炉体内设有可旋转且其上设有带进、出水口的水套的水冷转盘，在真空炉体内还固定有位于水冷转盘上部的中间包，中间包的出液口端面与水冷转盘的上端面保持接触并且在中间包出液口的部分端面上开有出液狭缝，出液狭缝的高度为0.3-2.0mm；在真空炉体内还固定有位于水冷转盘上部且其下端与水冷转盘保持接触的铲料板。该速凝炉能容易地产出较厚且不析出或少析出a-铁的铸片，使铸片中激冷层所占的比例大幅度下降。

Description

真空旋转平盘速凝炉

技术领域

本发明涉及生产钕铁硼稀土永磁合金材料及稀土储氢合金材料的设备，具体为真空旋转平盘速凝炉。

背景技术

目前生产钕铁硼稀土永磁合金材料及稀土储氢合金材料的真空熔炼速凝都是将钢液浇入一个中间包或称浇口，与中间包密封接触有冷却辊(如附图1所示)，冷却辊内部设有内腔，内腔通有流动的冷却介质。冷却辊表面与中间包内的钢液接触，随着冷却辊的转动，在冷却辊表面形成结晶层或称凝固层——铸片。在铸片形成过程中，在贴近冷却辊的地方(称为激冷层)由于冷却速度较快，产生不同程度的微晶甚至出现非晶。这将使磁场成型时取向不好，表现在产品剩磁较低、脆性增加。铸片的厚度与冷却辊的转速相关，冷却辊在正常或较快转速下，难以形成较厚的铸片(通常在0.2-0.5mm)，铸片中激冷层所占比例较高(通常在15-20％)，影响最终磁性材料的性能；当然，在冷却辊转速较低的情况下，也能形成较厚的铸片，但由于结晶过程是在钢液中完成的，或者换句话讲只有在钢液中完成结晶过程，形成的结晶层才能履着在冷却辊表面并随冷却辊的转动而上升，否则未结晶的液体随冷却辊的转动而下流。这样，铸片激冷层以外的部分在结晶过程中与高温钢液较长时间的接触，使铸片激冷层以外的部分结晶冷却速度较慢，从而析出大量的的α-铁，同样会影响最终磁性材料的性能。另外，冷却辊结果复杂，精度要求高，成本高，不易推广使用。

发明内容

本发明为了解决现有的真空速凝炉难以形成较厚的铸片，铸片中激冷层所占比例较高，影响最终磁性材料的性能的问题，提供一种真空旋转平盘速凝炉。

本发明是采用如下技术方案实现的：真空旋转平盘速凝炉，包括真空炉体，在真空炉体内设有可旋转且其上设有带进、出水口的水套的水冷转盘，在真空炉体内还固定有位于水冷转盘上部的中间包，中间包的出液口端面与水冷转盘的上端面保持接触并且在中间包出液口的部分端面上开有出液狭缝，出液狭缝的高度为0.3-2.0mm；在真空炉体内还固定有位于水冷转盘上部且其下端与水冷转盘保持接触的铲料板。钢液浇入中包间，随着水冷转盘的转动，中间包内的钢液从出液狭缝内被带出，在水冷转盘上得到冷却而形成铸片，铸片被铲料板铲起(将局部有粘连的铸片从水冷却盘上剥离)而从水冷转盘上落下。与现有技术相比，本发明采用了上端面水平的水冷转盘，钢液可在液态下被带出中间包而仍覆着在水冷转盘的表面，因此在出液狭缝高度较大的情况下可形成较厚的铸片，关键是激冷层以外的部分可以被很快带出中间包而脱离与钢液的接触，即激冷层以外的部分的结晶过程是在不与钢液接触的情况下完成，因此其冷却速度相对较快，不会有α-铁析出，或者减少了α-铁的析出，从而提高了最终磁性材料的性能。在出液狭缝高度一定的情况下，铸片的厚度仍然与水冷转盘的转速相关，在转速较快时，铸片的厚度可以小于出液狭缝的高度，但转速再慢，铸片的厚度不会超过出液狭缝的高度(最多只能等于狭缝的高度)；但如果水冷转盘的转速过慢，在中间包的出液狭缝处会形成过厚的结晶层而阻塞出液狭缝；综合考虑上述因素，本领域技术人员通过有限次的试验可容易地确定水冷转盘的转速。在确保不析出α-铁的情况下，出液狭缝的高度应尽可能的大，这样可得到尽可能厚的铸片，以降低激冷层的比例，但出液狭缝高度过大，铸片过厚，激冷层以外的部分特别是中心部位的冷却速度会降低，会增加α-铁的析出；本发明通过多次试验确定出液狭缝的高度为0.3-2.0mm。作为优选，出液狭缝的高度为0.5-1.5mm。显然，铲料板的固定位置只要保证铸片被铲起前有充分的在水冷转盘上的留置时间，而充分完成结晶过程即可。

本领域技术人员可以容易地以多种结构实现水冷转盘在真空炉体内的支撑和转动以及水冷转盘水套的进、出水口的结构设计。本发明在具体实施方式中也给出了具体的水冷转盘的支撑及被驱动旋转的结构和水冷转盘水套的进、出水口的结构。该结构设计更合理、更简单。

另外，在真空炉体内还设有位于水冷转盘下部且可转动的二次冷却槽，二次冷却槽内设有带有支撑柄的料铲，料铲的支撑柄为空心的，料铲支撑柄的上端与输风管路连通，在真空炉体外有风机，风机的入风口经入风管路与真空炉体内相通并在入风管路上设置热交换器，风机的出风口与输风管路相连。水冷转盘上的铸片落入二次冷却槽。风机经入风管路将真空炉体内的气体抽出，经热交换器冷却，再经输风管路吹入真空炉体内。二次冷却槽在电机驱动下转动，料铲将铸片铲起、搅拌，同时料铲支撑柄的下端输出冷却风，冷却风直接吹入被铲起的铸片下部，极大提高了铸片的冷却速度。现有同类产品中也有二次冷却槽，其内也设有料铲，但其冷却风是直接吹入二次冷却槽，不能直接将冷却风吹入被铲起的铸片下部，冷却效果较差。

本发明所述的真空旋转平盘速凝炉通过合理的结构设计——水冷转(平)盘的设置，即将水冷辊式改为水冷盘式，使该速凝炉能容易地产出较厚(1mm以上)且不析出或少析出a-铁(5％以下)的铸片，使铸片中激冷层(也即微晶或非晶成分)所占的比例大幅度下降(达到10％以下)，充分提高了最终磁性材料的性能。另外与现有产品相比，其结构简单，精度要求不高，成本低，更换方便，易推广使用。

附图说明

图1为现有同类产品局部结构及铸片结晶过程示意图；

图2为本发明所述的真空旋转平盘速凝炉的一种具体结构示意图；

图3为图2的的俯剖图；

图4为图2的局部结构放大图；

图5为图2的另一局部结构放大图；

图6为图2的A向局部结构放大图；

图7为水冷转盘的俯视图；

图8为本发明所述的真空旋转平盘速凝炉的另一种具体结构示意图；

图中：1-真空炉体，2-水冷转盘，3-中间包，4-出液狭缝，5-铲料板，6-空心轴，7-回水管，8-进水腔，9-出水腔，10-进水管，11-进水孔，12-出水管，13-挡水板，14-出水孔，15-链轮，16-二次冷却槽，17-支撑柄，18-料铲，19-输风管路，20-风机，21-热交换器。

具体实施方式

真空旋转平盘速凝炉，包括真空炉体1，在真空炉体1内设有可旋转且其上设有带进、出水口的水套的水冷转盘2，在真空炉体1内还固定有位于水冷转盘2上部的中间包3，中间包3的出液口端面与水冷转盘的上端面保持接触并且在中间包出液口的部分端面上开有出液狭缝4，出液狭缝的高度为0.3-2.0mm；在真空炉体1内还固定有位于水冷转盘2上部且其下端与水冷转盘保持接触的铲料板5。具体实施时，中间包3可通过各种支撑部件，如支撑架等支撑。铲料板5可固定于真空炉体内，如真空炉体内壁上或其它部件上。中间包3的出液口的截面为矩形且其前、后端面的下端向内倾斜(如图6所示)，以利用出液。采用如下结构实现水冷转盘的支撑及被驱动旋转和水冷转盘水套的进、出水口的设置：水冷转盘2底部固定有空心轴6，空心轴6通过密封轴承支撑于真空炉体1的底部；空心轴6的内腔与水冷转盘2的水套相通，在空心轴6内设置回水管7，在空心轴6位于真空炉体外的轴段上设置有水腔，水腔内部分成彼此密封的进水腔8和出水腔9，水腔的进水腔8上固定有进水管10，空心轴6位于水腔的进水腔8内的轴段上开有进水孔11，水腔的出水腔9上固定有出水管12，回水管7的上端伸入水冷转盘2的水套内，下端与水腔的出水腔9相通，空心轴6由电机驱动。冷却水由进水管10进入水腔的进水腔8，经空心轴上的进水口11、沿空心轴向上进入水冷转盘2的水套，再沿回水管7回流至水腔的出水腔9并从出水管12排出，而完成冷却水的循环。为使冷却水在水冷转盘水套内的充分循环，在水冷转盘2的水套内、回水管7的端部固定有挡水板13，这样，进入水套的冷却水从挡水板13下循环至挡水板上才能回流，可使冷却水在水套内充分循环，以提高水冷转盘的冷却效果。具体实施时，可采用多种结构实现电机对空心轴6的驱动。如图2所示，可将水腔与真空炉体1的底部固定(或直接与空心轴固定)，空心轴6向下密封穿过水腔(的出水腔)底部，空心轴6位于水腔的出水腔9内的轴段上开有出水孔14(以实现回水管与出水腔的相通)，空心轴6的下轴端由电机(经减速器)驱动，从而实现电机对空心轴及水冷转盘的驱动。或者，如图8所示，水腔与空心轴6固定，在真空炉体1底部与水腔之间的空心轴段上设置链轮15，电机经减速器及链轮链条传动驱动空心轴6，从而实现电机对空心轴及水冷转盘的驱动。在真空炉体1内还设有位于水冷转盘2下部且可转动的二次冷却槽16，二次冷却槽16内设有带有支撑柄17的料铲18，料铲的支撑柄17为空心的，料铲支撑柄17的上端与输风管路19连通，在真空炉体1外有风机20，风机20的入风口经入风管路与真空炉体1内相通并在入风管路上设置热交换器21，风机的出风口与输风管路19相连。具体实施时，二次冷却槽16底部固定有轴，轴通过密封轴承支撑于真空炉体1的底部，轴由电机经减速器驱动。此时，铲料板5可固定于输风管路19上。风机20经入风管路将真空炉体内的气体抽出，经热交换器21冷却，再经输风管路19吹入真空炉体内。料铲18至少设置一个。

Claims (6)

1.一种真空旋转平盘速凝炉，包括真空炉体(1)，在真空炉体(1)内设有可旋转且其上设有带进、出水口的水套的水冷转盘(2)，在真空炉体(1)内还固定有位于水冷转盘(2)上部的中间包(3)，中间包(3)的出液口端面与水冷转盘的上端面保持接触并且在中间包出液口的部分端面上开有出液狭缝(4)，出液狭缝的高度为0.3-2.0mm；在真空炉体(1)内还固定有位于水冷转盘(2)上部且其下端与水冷转盘保持接触的铲料板(5)，其特征为：水冷转盘(2)底部固定有空心轴(6)，空心轴(6)通过密封轴承支撑于真空炉体(1)的底部；空心轴(6)的内腔与水冷转盘(2)的水套相通，在空心轴(6)内设置回水管(7)，在空心轴(6)位于真空炉体外的轴段上设置有水腔，水腔内部分成彼此密封的进水腔(8)和出水腔(9)，水腔的进水腔(8)上固定有进水管(10)，空心轴(6)位于水腔的进水腔(8)内的轴段上开有进水孔(11)，水腔的出水腔(9)上固定有出水管(12)，回水管(7)的上端伸入水冷转盘(2)的水套内，下端与水腔的出水腔(9)相通，空心轴(6)由电机驱动。

2.如权利要求1所述的真空旋转平盘速凝炉，其特征为：空心轴(6)向下密封穿过水腔底部，空心轴(6)位于水腔的出水腔(9)内的轴段上开有出水孔(14)，空心轴(6)的下轴端由电机驱动。

3.如权利要求1所述的真空旋转平盘速凝炉，其特征为：水腔与空心轴(6)固定，在真空炉体(1)底部与水腔之间的空心轴段上设置链轮(15)，电机经减速器及链轮链条传动驱动空心轴(6)。

4.如权利要求1或2或3所述的真空旋转平盘速凝炉，其特征为：在真空炉体(1)内还设有位于水冷转盘(2)下部且可转动的二次冷却槽(16)，二次冷却槽(16)内设有带有支撑柄(17)的料铲(18)，料铲的支撑柄(17)为空心的，料铲支撑柄(17)的上端与输风管路(19)连通，在真空炉体(1)外有风机(20)，风机(20)的入风口经入风管路与真空炉体(1)内相通并在入风管路上设置热交换器(21)，风机的出风口与输风管路(19)相连。

5.如权利要求4所述的真空旋转平盘速凝炉，其特征为：铲料板(5)固定于输风管路(19)上。

6.如权利要求1或2或3所述的真空旋转平盘速凝炉，其特征为：出液狭缝的高度为0.5-1.5mm。

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