CN1068056A - 真空快淬炉 - Google Patents

Abstract

本发明系一种真空快淬炉。主要适用于非晶和 微晶材料的生产。该炉的特点是炉体外壳分两部分， 其中一部分可移动，有利于维修、清扫和装料等；喷嘴 包可平移和上、下微调，可在线调整喷嘴与快淬辊之 间的距离；喷嘴包设有预热位置，可使喷嘴包喷嘴预 热至1300～1450℃。本发明不仅可以控制非晶化和 微晶化程度，提高产品质量，而且可适用于生产各种 金属及合金的非晶制品，特别适用于Nd—Fe—B合 金粘结磁体原料的生产。

Description

真空快淬炉

本发明属于带冷却辊的特种铸造工艺的设备。主要适用于金属及合金非晶和微晶制品的生产。

在真空或保护气氛下快淬金属或合金，制取非晶或微晶态新型材料的方法及装置已出现了10多年。但所开发的装置大部分均为容量小(1～3kg)的真空快淬炉，采用单包单辊气体压出熔体法。这种装置及方法难以实现大批量生产。

日本新日铁株式会社提出的专利申请特开平2-24730C、特开平2-247310和特开昭63-333829提供一种立式双室真空快淬炉(参看附图1)。该快淬炉的特点是由上、下紧相连的两个真空室组成，上真空室装配了熔炼炉，下真空室安置快淬设备；两个真空室的外壁均是固定的、只在上真空室侧面有一个(加料)门窗。该装置存在如下缺点：

(1)由于真空室外壳固定，使维修、清扫等操作较为困难，特别是更换喷咀包很不方便，同时，快淬辊的修磨车削不能在位进行。因此，在两个冶炼炉次之间需要较长的停产维修时间。

(2)喷咀与快淬辊之间的间距不能在线(工作状态)调整。实际上，由于喷咀与快淬辊的热膨胀，必然导致它们之间的间距发生变化，而这一变化又直接影响产品的非晶化程度及性能。因此，不能及时地准确地调整喷咀与快淬辊之间的间距，既不能满足多种不同合金产品的生产需要，也不能获得性能均匀一致的产品。

(3)该专利虽然提出了解决石英喷咀包与隔热耐火材料发生反应所引起的包体碎裂问题，但并没有解决石英喷咀包与Nd-Fe-B合金的反应及粘接问题，因而不能适用于快淬Nd-Fe-B合金，即应用范围受到很大限制。

(4)由于下真空室封闭，不能及时清扫超微粒子及悬浮杂质，势必影响随后的产品质量及设备的正常运行。

本发明的目的在于提供一种新的真空快淬炉，该快淬炉不仅可精确地在线(工作状态下)调整喷咀与快淬辊之间的间距，实现喷咀包平移运动及预热；而且维修、清扫方便，可在位修磨快淬辊；适用范围广，能够将各种金属及合金(包括Nd-Fe-B合金)喷制成非晶或微晶材料。

针对上述目的，本发明采用了如下的主要技术措施：

1、整个真空快淬炉的外壳从纵向分为两大部分：一部分固定不动；另一部分是可移动的。两部分靠真空和负压吸附连接及密封。

2、在真空室内装设一台感应熔炼炉，并配有钢水测温和加料装置；另配有一台感应加热的喷咀包。

3、在炉壳固定部分一侧，与喷咀包同一水平位置上，装配带动力的喷咀包平移和控制机构(螺旋一斜块机构及电动推杆)。用于移动喷咀包以及调节喷咀与快淬辊之间的间距。

4、在喷咀包的预备位置的下方设有感应加热体，可使喷咀急和喷咀预热至1300～1450℃。

5、喷咀包包体材料采用SiC、Si₃N₄、Al₂O₃、MgO中任一种或两种以上，喷咀材料采用Si₃N₄、BN、Al₂O₃中任一种或两种以上，包体外为石墨感应发热体。

6、采用宽面的快淬辊和长形喷咀。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

①由于一部分炉壳可移动，这样，检修、清扫和装配炉料等操作极为方便，而且大大缩短了炉次之间的停产时间，提高了生产率。

②通过螺旋一斜块机构及电动推杆，可以平移喷咀包及上、下微调，精确地在线控制和调节喷咀与快淬辊之间的间距，能够更准确地控制非晶化和微晶化程度，提高产品质量。

③喷咀包和喷咀材质以及1300～1450℃预热，使本发明可适用于各种金属及合金的熔体，其中包括Nd-Fe-B合金。扩大了快淬生产制品的范围。

④宽面的快淬辊和长喷咀使喷带时间缩短，品种规格扩大，可满足大容量非晶或微晶产品批量生产的要求。

现结合附图对本发明作进一步阐述：

附图2为本发明真空快淬炉的结构示意图。

附图3为喷咀包平移和控制机构的示意图。

图2中，1为感应熔炼炉，2为喷咀包，3为石墨感应发热体，4为耐火绝热层，5为感应圈，6为被碎器，7为收集筒，8为快淬辊，9为不锈钢丝或铜丝刷轮，10为清扫器，11为喷咀，12为感应发热体，13为喷咀包预加热位置，14为炉壳的固定部分，15为炉壳的可移动部分，16为真空系统接口，17为喷咀包移动和控制机构，18为炉壳固定部分的支承座，19为导轮，20为导轨。

炉壳固定部分14固定在支承座位18上，炉壳可移动部分15支承在导轮19上，导轮19又处于导轨20上，当工作时，可移动炉壳15向前推移，与固定炉壳结合，两者靠真空和负压连接并密封；当一炉熔炼完毕时，将移动炉壳15沿导轨20推开，便于真空室的清扫，以及炉内装置的维修，例如快淬辊8的修磨，喷咀11更换(喷咀必须每炉更换)，可进行下一炉次炉料的装炉。熔炼炉1配有测温和加料装置(图中未绘出)。喷咀包2的周围为石墨感应发热体。喷咀包2可以与熔炼炉1使用一套中频电源，也可使用各自单配的电源。喷咀包2在注入钢水前，处于预加热位置13，感应发热体12可对喷咀包进行预热，使浇钢前喷咀包2和喷咀11可以预加热到1300～1450℃。这有利于不同合金非晶或微晶喷带的顺利进行。由于炉壳固定部分14一侧引入喷咀包移动和控制机构17，完成喷咀包2的平移和上、下微量调整，以便精确控制喷咀与快淬辊的间距。快淬辊8的下方设有不锈钢丝或铜合金丝刷轮9，由电机驱动。刷轮9后设有一清扫器10，它由阻燃布或棉质布制成。刷轮9和清扫器10保证生产过程中快淬辊表面的光洁度和清洁，有利于连续稳定生产。

本发明的快淬辊采用宽面辊，辊面宽度≥150mm，并采用长形喷咀，喷咀长度≥100mm。这可以缩短同容量熔融体的喷带时间，扩大品种规格，可提高熔炼炉的容量。

图3中，2为喷咀包，14为炉壳固定部分，21、21′、21″为真空密封盒，22、22′为止推轴承座，23为下斜块、23′为上斜块，24、24 ′为螺杆，25为固定的滑轨，26为平板滑车，27为推拉活接头，28为推杆。

止推轴承座22和22′、推拉活接头27均安装在平板滑车26上。两个上斜块23′固定在喷咀包2的两侧，上斜块23′支承在下斜块23上。两个下斜块23有内螺纹，与螺杆24、24′上的螺扣相配，通过左旋或右旋螺杆24、24′，带动两个下斜块23前进或后退，从而调节喷咀包的升、降，控制喷咀11与快淬辊8之间的间距。推杆28与推拉活接头27相连接，通过炉外电动推杆推拉推杆28就可使平板滑车26前进或后退，即平移喷咀包2，使之处于工作位置或预热位置13。螺杆24、24′处于炉外部分均与步进电机相连，通过控制两台步进电机，可以随时同步调节喷咀11与快淬辊8之间的间距，以及辊面与喷咀的平行性。

采用本发明装置不仅可以喷制铁基、钴基、铁镍基等合金的非晶和微晶制品，而且特别适用于喷制Nd-Fe-B合金的非晶和微晶制品。

该真空快淬炉的工作过程如下：待真空室清扫完毕，装入炉料后，将可移动的炉壳部分15与固定的炉壳部分14合拢、密封、启动抽真空机组，使炉体内达0.1Pa高真空度，然后启动电源，对炉料进行熔化，在熔化过程中，通过加料装置可进行加料；与此同时，喷咀包2处于预备位置(即预热位置)13，进行预热，在熔炼结束前，进行预调节，即通过喷咀包2的移动和控制机构17中的推杆28，将喷咀包2送至工作位置，并通过螺杆24和斜块23调节喷咀11与快淬辊8的间距，完成预调节后，退回预备位置13；熔炼结束后，将喷咀包2再次推到工作位置，并将钢水注入喷咀包2中，钢液按一定流量通过喷咀11，流到快淬辊面[此前，快淬辊已开动到所需的转速(如15～45M/S)]，开始喷制非晶或微晶合金。

脱离快淬辊面的金属或合金带、条，经破碎器6破碎后，均匀地进入收集筒7中，得到非晶和微晶制品。

Claims (5)

1、一种真空快淬炉，包含真空室壳体、熔炼炉、喷咀包、喷咀、快淬辊、喷咀包感应发热体、刷轮、清扫器、轴流式破碎器及水冷收集桶，其特征在于：

A、炉体外壳分两个部分：一部分为固定炉壳14；另一部分为可移动炉壳15；

B、在固定炉壳14一侧，与喷咀包2同一水平位置上，装配了用于控制和调节喷咀11与快淬辊8之间间距的，带动力的喷咀包平移和控制机构17；

C、喷咀包2有一预热位置(预备位置)13，其下方有感应发热体12；

D、采用宽辊面快淬辊和长形喷咀。

2、根据权利要求1所述的真空快淬炉，其特征在于炉壳的固定部分14和可移动部分15采用真空和负压连接，并密封。

3、根据权利要求1所述的真空快淬炉，其特征在于喷咀包2平移和控制机构17采用螺旋——斜块机构，它由螺杆24和24′、上、下斜块23′和23、止推轴承座22和22′、推杆28和推拉活接头27、平板滑车26组成；两个上斜块23′固定在喷咀包2的两侧，上斜块23′支承在下斜块23上，下斜块23与螺杆24、24′采用螺纹连接，螺杆24、24′在炉壳外与步进电机相连；推杆28与推拉活接头27相连；止推轴承座22和22′、推拉活接头27固定在平板滑车26上。

4、根据权利要求1所述的真空快淬炉，其特征在于快淬辊辊面宽度≥150mm，喷咀长度≥100mm。

5、根据权利要求1所述的真空快淬炉，其特征在于喷咀包材料采用SiC、Si₃N₄ Al₂O₃或MgO中任一种或两种以上；喷咀材料采用SiN、BN、Al₂O₃中任一种或两种以上。

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