CN101954485A

CN101954485A - 感应溢流快淬炉

Info

Publication number: CN101954485A
Application number: CN2009100600940A
Authority: CN
Inventors: 王永强; 李兆波; 李世贵; 孔红兵
Original assignee: CETC 9 Research Institute
Current assignee: CETC 9 Research Institute
Priority date: 2009-07-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2011-01-26

Abstract

本发明设计一种感应溢流快淬炉，将钕铁硼原材料感应熔化成的合金熔液，直接浇注到溢流坩埚中进行溢流快淬，形成薄带。由于感应熔炼可以很好的控制熔体温度和液面高度，可克服电弧重熔溢流式快淬炉的缺陷，改善溢流快淬条带的均匀性，提高磁粉性能。同时可减少现有电弧重熔溢流快淬法中的两道工序，将熔炼、破碎与快淬三道工序合为一道工序；也克服了感应重熔单辊快淬法必须两次熔炼的弊端，提升现有快淬炉生产效率，降低了生产过程中的材料损耗和能源消耗。

Description

感应溢流快淬炉

技术领域

本发明涉及一种快淬钕铁硼磁粉用感应溢流快淬炉，主要用于快淬钕铁硼磁粉的生产。

背景技术

快淬钕铁硼磁粉的磁性能与其内部的纳米晶结构密切相关，晶粒大小、分布一致均匀，是制作高性能快淬钕铁硼磁粉的必备条件。为形成纳米晶结构，需要采用快淬工艺：在快淬炉中，让NdFeB合金液快速冷却(冷却速度可达10⁶℃/s)，再经晶化处理形成纳米晶结构。现在国内使用的溢流式快淬炉，均采用电弧重熔。由于电弧重熔造成合金液温度不均匀，使获得的快淬薄带厚薄不一致；而且，电弧的高温还容易造成NdFeB合金液中Nd的挥发，使薄带成份偏析较大；电弧重熔溢流式快淬炉的这些缺陷，使其无法用于生产高性能快淬钕铁硼磁粉。此外，电弧溢流快淬，需要在快淬前将Nd、Fe、B原材料用中频感应炉熔铸成合金锭，然后破碎成10-15mm的合金颗粒。故电弧溢流快淬损耗大，单炉产量小。但它具有投资少、技术易掌握等优点，目前国内绝大多数本土磁粉生产企业都采用这一技术。

为生产高性能快淬钕铁硼磁粉，近年来国内多家快淬钕铁硼磁粉企业花费了大量的资源，研制感应重熔底喷快淬炉。但是此种设备投资大，结构复杂，工艺操作要求极高，且生产过程中极易产生喷咀堵塞、合金液喷射不稳定等各种难以解决的问题，故目前国内仍没有本土企业能使用此种设备大批量生产高性能钕铁硼磁粉。

发明内容

本发明在吸取两种方法的优势后，将感应熔炼与溢流方法优点结合起来，形成感应溢流快淬法生产快淬钕铁硼磁粉。此种方法，可将Nd、Fe、B等原材料熔炼后，直接进行溢流快淬。设备简单、可靠，既解决了电弧溢流法合金液温度不均匀的问题，又无感应重熔底喷法投资大，结构复杂，易产生喷咀堵塞、合金液喷射不稳定的难题。

本发明所设计的快淬炉包括快淬炉腔1，可直接熔炼Nd、Fe、B等原材料的中频感应熔炼坩埚2，可采用中频、高频或电阻加热体加热保温的溢流坩埚3，中频加热体4a，感应或电炉加热体4b，感应加热保温的中间包坩埚21，材质为钼(Mo)或铜(Cu)的水冷辊轮5，破碎机构6，折板式冷却挡板14，破碎机筛网15。间歇式快淬炉采用多片式水冷铜散热片冷却系统7，冷却系统位于出料腔8中。连续式快淬炉采用层叠式冷却系统9，通过振动器19使冷却板中的磁粉向下流动；出料腔10在层叠式冷却系统下方，采用隔离阀门11隔开，出料腔中放置收集桶18。炉体上方的进料系统12，采用液压或者电机17带动钢丝绳，悬挂用铁桶16盛装的Nd、Fe、B等原材料，经进料插板阀13，下放到熔炼坩埚2中。

本发明设计较其他感应快淬炉有如下优点：(1)其他感应炉均采用熔炼炉腔与快淬炉腔分开设计，熔炼坩埚位于熔炼炉腔中，熔炼炉腔与快淬炉腔通过阀门连接，此种方法操作复杂，理论上可行，但在实际工作的时候，隔离阀门由于受浇注的合金溶液高温烘烤，容易变形、损坏。本发明的感应溢流快淬炉中中频熔炼坩埚2、溢流坩埚3和转轮5位于同一个工作室内，结构简单，可靠性提高，工作时不会发生合金液浇注不到位损坏炉体的事情。(2)目前国内感应快淬炉的溢流坩埚均不采用加热保温控制，但实际过程中，合金液浇注到未保温的溢流坩埚中，由于温差较大，合金液温度下降，会造成流动性降低。故本发明给溢流坩埚添加保温装置，确保合金液温度均匀一致，设备能长时间工作。(3)本发明可采用沿圆周方向的槽形设计，同时生产出多条均匀一致的薄带，在保证质量的前提下，提高单位时间产量。(4)由于快淬薄带松散，松装密度小，致使快淬出来的薄带堆积在出料腔中，散热不好，而且占用空间大。本发明设置有破碎机构，将快淬出来薄带破碎成粉状，然后进入出料腔冷却。由于薄带破碎后松装密度大幅提高，故出料腔体积大大缩小，节约成本。同时薄带破碎后与冷却器的接触面大，冷却效率大大提高。而且，本发明在破碎腔下添加筛网，可直接将快淬磁粉破碎到要求的粒度，省去后续的破碎加工工序。(5)其他感应快淬炉均采用出料腔体双层通水冷却，只能冷却紧挨腔体的一层快淬薄带，所以，冷却效率低下，冷却100kg左右薄带需费时6-8小时，而本发明采用的多片式水冷铜板冷却装置或者层叠式冷却装置，此两种冷却装置冷却面积大，冷却效率高，冷却100kg左右磁粉，多片式铜板冷却装置只需30-60分钟；而磁粉在连续通过层叠式冷却装置时，仅需3-5分钟即可冷却。这极大地提高了生产效率。多片式铜板冷却装置由均匀焊接了通水铜管的1-5mm厚的铜板竖直组装而成；组装时，铜板可辐向或平行排列安装；铜板尺寸、数量依冷却腔大小决定；破碎后的磁粉直接掉入铜板间隙中被冷却。层叠式冷却装置结构为：将背面均匀焊接有水冷铜管的宽度约5-20mm宽铜板按说明书附图二的方式9连接，安装。铜板上的磁粉在振动器的震动下，逐渐向下运动，并被冷却。(6)其他连续式快淬炉进料系统均采用爪式加料器，如果所加料质量较大的话，爪式加料容易脱落，损坏炉体。本发明采用的加料系统，使用液压或电机带动，将原材料装在铁桶后，勾在下料机上，脱落的可能性极小，有助于安全生产。加料腔与快淬腔连接阀门，由于加料口较大，若采用蝶阀或者球阀等其他阀门，均不好操作，占用空间大，故本发明采用插板阀来隔离加料腔与快淬腔，结构简单，可靠性高。(7)由于采用了层叠式冷却装置，进入出料腔的磁粉已经冷却，故而本发明连续式感应溢流快淬炉的出料腔不需要单独冷却，可直接放置一个或两个收集桶，将快淬破碎后的磁粉收集到收集桶中，待装满后，关上隔离阀门11，即可将装满磁粉的桶取出，换上另外的空桶，继续生产。此种方法出料时间较短，只需2-3分钟即可，是保证连续生产的关键；如果采用其他的出料装置的话，势必使出料时间延长，造成磁粉在破碎腔堆积过多，损坏隔离阀门。(8)目前国内专利感应溢流快淬炉，均采用熔炼坩埚直接浇注合金液到溢流坩埚，通过熔炼坩埚的倾倒角度与速度，来控制合金液流量，由于熔炼坩埚的浇口形状和倾倒角度不同时，浇注合金液的量很难准确控制，快淬时很容易造成合金液溅跳，损坏溢流咀。本发明在熔炼坩埚和溢流坩埚中间加装底部开口22的中间包坩埚21，将熔炼坩埚的熔液浇注到中间包坩埚，通过中间包坩埚底部的开孔大小来控制熔液流量，达到均匀快淬的目的，提高产品质量与工作时间。

综上所述，本发明设计的感应溢流快淬炉能很好的满足生产实际要求，可靠性高，生产效率高。

说明书附图

图1间歇式感应溢流快淬炉

图2连续式感应溢流快淬炉

具体实施例

1、间歇式：熔炼坩埚2、溢流坩埚3和转轮5同时安装在快淬腔1中，将配置好的Nd、Fe、B等原料放入熔炼坩埚2中，对整个炉腔抽真空，待真空达到10Pa以下，充氩(Ar)，用中频加热将原料熔化成合金液；然后熔炼坩埚绕旋转轴20旋转，合金液被浇注到溢流坩埚3(或中间包坩埚21)中，通过溢流坩埚顶部的溢流口流到高速旋转的辊轮5上，被快速冷却形成NdFeB薄带；薄带甩出后，经折板式水冷却挡板进入到破碎腔8中，被破碎机6破碎成片状磁粉，达到要求粒度的磁粉经筛网15漏到多片式铜板冷却装置中冷却。冷却后的磁粉，经过晶化处理，形成快淬钕铁硼磁粉成品。

2、连续式：熔炼坩埚2、溢流坩埚3和转轮5同时安装在快淬腔1中，将配置好的Nd、Fe、B等原料放入熔炼坩埚2中，对整个炉腔抽真空，待真空达到10Pa以下，充氩(Ar)，用中频加热将原料熔化成合金液；然后熔炼坩埚绕旋转轴20旋转，合金液被浇注到中间包坩埚21中，再经中间包底部小孔22流到溢流坩埚3中，通过溢流坩埚顶部的溢流口流到高速旋转地转轮5上，被快速冷却形成NdFeB薄带；薄带甩出后，经折板式水冷却挡板进入到破碎腔8中，被破碎机6破碎成片状磁粉；达到要求粒度的磁粉经筛网15漏到层叠式冷却装置中，在振动装置19的振动下，向下流动冷却，掉入收集桶18中。当熔炼坩埚2中的液体低到一定程度后，可将Nd、Fe、B等原料放入铁桶16中，悬挂在液压杆或者电机驱动钢丝绳上，将加料腔抽成真空，然后充氩气至与快淬腔1的气压相当后，打开进料插板阀13，把原料放入熔炼坩埚2中继续熔炼，实现连续加料操作。待收集桶18中的磁粉装满后，将隔离阀门11关闭，把出料腔10充成大气压，然后将出料腔10的炉门打开，将收集桶取出来，换上干净的空收集桶，抽真空，回充氩气至快淬腔1相当大小的气压，打开隔离阀门11，继续收集磁粉，实现连续操作。取出的磁粉经过晶化处理，形成快淬钕铁硼磁粉成品。

Claims

1.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：感应溢流快淬炉中中频熔炼坩埚2、中间包坩埚21、溢流坩埚3和转轮5几大快淬部件都在同一个炉腔1中。经熔炼坩埚熔炼的NdFeB合金液，可直接浇注到溢流坩埚，通过溢流咀溢流至高速旋转的辊轮，快淬成NdFeB薄带。

2.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：溢流坩埚3可采用加热保温装置，即单独或同时在坩埚周围及底部设置加热保温装置，方式可为电阻或感应加热。

3.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：辊轮5表面可采用光滑表面或者沿圆周方向的槽形结构

4.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：感应溢流快淬炉设有破碎机构6，破碎机下添加筛网15，控制破碎磁粉尺寸。

5.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：感应溢流快淬炉可采用多片式水冷铜板冷却器7或者振动式层叠水冷铜片冷却器9。

6.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：连续式感应溢流快淬炉进料炉腔12采用液压杆直接悬挂装NdFeB原材料的铁桶16，或者电机17拖动钢丝绳悬挂铁桶向熔炼坩埚2添加原材料，实现连续生产。

7.权利要求6所述的感应溢流快淬炉，其特征在于：：进料炉腔12和快淬炉腔1之间采用插板阀13隔离。

8.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：感应溢流快淬炉可以加装底部开孔22、中频加热的中间包坩埚21，通过底部开孔22的大小精确控制熔液流量。

9.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于：采用振动式层叠水冷铜片冷却器的感应溢流快淬炉，出料腔10中放置一个或两个圆桶18收集快淬磁粉，圆桶可以取出更换。