CN116372149A - 钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用 - Google Patents
钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116372149A CN116372149A CN202310629149.5A CN202310629149A CN116372149A CN 116372149 A CN116372149 A CN 116372149A CN 202310629149 A CN202310629149 A CN 202310629149A CN 116372149 A CN116372149 A CN 116372149A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- casting
- unit
- ndfeb
- iron boron
- neodymium iron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 168
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 150
- QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N [B].[Fe].[Nd] Chemical compound [B].[Fe].[Nd] QJVKUMXDEUEQLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims abstract description 91
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 60
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 60
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 34
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 85
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 51
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 43
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000007712 rapid solidification Methods 0.000 claims description 10
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000013527 convolutional neural network Methods 0.000 description 2
- 238000013135 deep learning Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 238000012549 training Methods 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002074 melt spinning Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
- B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
- B22D35/06—Heating or cooling equipment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D46/00—Controlling, supervising, not restricted to casting covered by a single main group, e.g. for safety reasons
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用。本发明的钕铁硼速凝浇铸系统包括速凝炉、实时识别设备、倾倒单元和铸片单元；速凝炉包括炉体，炉体内形成容纳腔室；实时识别设备包括浇铸流量识别单元和凝固状态识别单元，二者分别设置于炉体的内壁上部，分别用于识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态；倾倒单元与炉体的内壁相连，用于将钕铁硼熔炼液倾倒于铸片单元上，并根据实时识别设备的识别状态调节浇铸流量；铸片单元设置于容纳腔室的下部，并位于倾倒单元的斜下方，用于将钕铁硼熔炼液凝固结晶形成铸片。本发明的系统可以解决钕铁硼浇铸过程中流量变化导致的钕铁硼凝固结晶不均匀的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用。
背景技术
目前，国内大多数钕铁硼生产厂家都采用了速凝工艺生产薄片铸锭，单辊速凝甩带工艺原理是将通过在真空炉熔融的液体倒入或喷射在旋转的水冷金属辊表面，然后甩出。制备高性能钕铁硼的过程的实质就是金属的快速凝固过程，铸片厚度随冷却速度升高而变薄，采用合适的冷却速度可得到最佳的钕铁硼合金铸片。获得均匀厚度钕铁硼合金铸片可以有效抑制α-Fe钕铁硼的生成和富钕铁硼Nd相的聚集使钕铁硼主相以片状晶的形式存在且富钕相分布均匀才可满足制备高性能钕铁硼磁体的要求，否则磁体各性能参数都会下降。
CN206028675U公开了一种烧结钕铁硼磁体铸片炉，包括真空机组和中频电源，所述真空机组包括机架，位于所述真空机组上部的可倾倒坩埚，位于所述可倾倒坩埚下方的转流槽，固定于所述机架上方与所述转流槽对应的可移动中间包，位于所述可移动中间包一侧的冷却辊轮，位于所述冷却辊轮一侧的冷却槽，所述可移动中间包与所述冷却辊轮接触的一侧宽度一样。该铸片炉中间包与冷却辊轮接触面积大，可使浇铸均匀，获得浇铸均匀、磁体性能良好的钕铁硼磁体。
CN215786621U公开了一种真空速凝炉，包括炉体，以及炉体内部的中间包，所述中间包内底面于注入口与出料口之间设有溢流结构，溢流结构的两端与中间包的相对两侧面连接。通过采用上述技术方案，中间包内的熔液成股流到溢流结构时，会受到溢流结构阻碍，并沿着溢流结构铺展开来，之后，熔液会没过溢流结构并均匀的从出料口流到冷却辊，使得冷却辊甩出的合金薄片能够保持质地均匀的状态，从而提高了产品的合格率。
以上均是通过改进速凝炉的结构进而提高钕铁硼铸片的均匀性，其浇铸速度是恒定的，金属冷却辊的旋转速度是固定的。但是钕铁硼熔体在真空熔炼速凝炉里的流动是一个复杂的过程，由浇口流出的熔体并不能直接流入中间包下方的腔体，而是要在腔体壁面上进行反弹，这期间的质量流量会产生变化，因此，以上专利文献均未考虑到在浇铸过程中的熔炼液质量流量的变化，仍不能很好地解决铸片均匀结晶的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种钕铁硼速凝浇铸系统，该系统可以解决因钕铁硼浇筑过程中流量变化导致的钕铁硼凝固结晶不均匀的问题。本发明的另一个目的在于提供一种上述系统形成钕铁硼铸片的方法，该方法可以实时调整浇铸的过程，提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。本发明再一个目的在于提供一种实时识别设备在钕铁硼速凝浇铸过程中以提高钕铁硼凝固结晶均匀性中的应用。
本发明通过如下技术方案实现上述技术目的。
一方面，本发明提供一种钕铁硼速凝浇铸系统，包括：速凝炉、实时识别设备、倾倒单元和铸片单元；
所述速凝炉包括炉体，炉体内形成容纳腔室；
所述实时识别设备包括浇铸流量识别单元和凝固状态识别单元，二者分别设置于所述炉体的内壁上部，分别用于识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态；
所述倾倒单元包括熔炼坩埚，其设置于所述容纳腔室的中上部，并与炉体的内壁相连；所述倾倒单元用于将钕铁硼熔炼液倾倒于所述铸片单元上，并根据所述实时识别设备的识别状态调节浇铸流量；
所述铸片单元设置于所述容纳腔室的下部，并位于所述倾倒单元的斜下方；所述铸片单元包括冷却辊和转速调节机构；所述冷却辊用于将钕铁硼熔炼液凝固结晶形成铸片；所述转速调节机构设置于所述冷却辊的底部，用于调节冷却辊的转速。
根据本发明的系统，优选地，所述实时识别设备还包括温度识别单元，其设置于炉体的内壁上部，用于识别钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属的凝固温度。
根据本发明的系统，优选地，所述倾倒单元还包括倾倒电机、支撑部和液压机构；所述液压机构的一端与所述熔炼坩埚的底部相连，另一端与所述容纳腔室的底部相连，其设置为能通过伸缩调节所述熔炼坩埚的倾角；所述倾倒电机的一端与所述熔炼坩埚的其中一个侧部相连，另一端通过所述支撑部与所述容纳腔室的底部相连；所述倾倒电机设置为驱动所述熔炼坩埚将钕铁硼熔炼液倾倒于所述铸片单元上。
根据本发明的系统，优选地，铸片单元还包括旋转电机和冷却水循环管道；所述旋转电机与所述冷却辊的一端相连，用于驱动冷却辊转动；所述冷却水循环管道与所述冷却辊的另一端相连，用于通入冷却水。
根据本发明的系统，优选地，所述铸片单元还包括支架和中间包；所述支架位于所述容纳腔室的底部，其与所述冷却辊的两端相连，用于支撑铸片单元；所述中间包设置于所述支架的上端，钕铁硼熔炼液通过所述中间包浇铸于所述冷却辊上。
根据本发明的系统，优选地，所述转速调节机构包括调速电机和调速部件，所述调速电机具有转轴，所述调速电机设置为能够驱动调速部件运转而对冷却辊的转速进行调节；所述调速部件位于所述调速电机的转轴的两端，并与冷却辊接触，但不相连。
根据本发明的系统，优选地，所述铸片单元还包括水量调节机构，其位于所述炉体的外侧，用于调节所述冷却水循环管道内的冷却水的流量；所述水量调节机构包括冷却水补充槽、流量计和调节水泵；所述冷却水补充槽通过管道与所述冷却水循环管道相连；所述流量计和调节水泵依次连接于所述管道上；所述流量计位于所述冷却水补充槽和所述调节水泵之间。
另一方面，本发明还提供了一种根据上述系统形成钕铁硼铸片的方法，包括如下步骤：
（1）将钕铁硼熔炼液通过倾倒单元浇铸在旋转的冷却辊上，同时通过实时识别设备识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态；
（2）对实时识别设备识别的数据进行判断，若不在预设值的范围，则对熔炼坩埚的倾角和冷却辊的转速进行调节。
根据本发明的方法，优选地，步骤（1）中，所述实时识别设备还包括对浇铸过程中钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属凝固温度进行识别；根据温度识别结果判断是否需要对冷却水的流量进行调节；若需要调节，则通过所述水量调节机构对冷却水的流量进行调节，从而控制钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属凝固温度。
再一方面，本发明还提供了一种实时识别设备在钕铁硼速凝浇铸过程中以提高钕铁硼凝固结晶均匀性中的应用；所述实时识别设备包括浇铸流量识别单元和凝固状态识别单元，其设置于所述炉体的内壁上部，用于识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态。采用所述实时识别设备识别浇铸过程中的浇铸参数和状态，然后对识别的数据进行判断并调整浇铸过程。
本发明的系统可以解决钕铁硼浇筑过程中流量变化导致的钕铁硼凝固结晶不均匀的问题。本发明的控制方法可以实时调整浇铸的过程，提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。
附图说明
图1为钕铁硼速凝浇铸系统的主视示意图。
图2为钕铁硼速凝浇铸系统的右视示意图。
附图标记说明：
1-速凝炉；11-炉体；12-炉盖； 21-浇铸流量识别单元；22-凝固状态和温度识别单元；3-倾倒单元；31-熔炼坩埚；32-倾倒电机；33-液压机构；331-液压杆；332-驱动装置；34-支撑部；4-铸片单元；41-冷却辊；42-转速调节机构；421-调速电机；422-调速部件；43-旋转电机； 44-冷却水循环管道；45-水量调节机构；451-冷却水补充槽；452-流量计；453-调节水泵；46-支架；47-中间包。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
<钕铁硼速凝浇铸系统>
本发明的钕铁硼速凝浇铸系统包括速凝炉、实时识别设备、倾倒单元和铸片单元。下面进行详细描述。
速凝炉
本发明的速凝炉包括炉体，炉体内形成容纳腔室，用于形成钕铁硼速凝浇铸的空间。
根据本发明的一些实施方式，速凝炉还包括炉盖，其设置于炉体的顶部。
实时识别设备
本发明的实时识别设备设置于炉体的内壁上部，用于识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态。实时识别设备包括浇铸流量识别单元和凝固状态识别单元。实时识别设备可以为摄像头，其通过相应的通信线缆和控制器控制。浇铸过程中钕铁硼熔炼液的质量流量会产生变化，实时识别设备能够对浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼凝固状态进行实时控制，当出现非正常状态，如比预设值低、高、过低或过高时能即时进行调整，以解决恒流量浇铸导致的冷却辊上结晶不均匀的问题。
根据本发明的一些实施方式，实时识别设备还包括温度识别单元，其设置于炉体的内壁上部，用于识别钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属的凝固温度。这样能够更加精准的对钕铁硼浇铸的状态进行控制，进一步地提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。在本发明中，所述温度识别单元可以和浇铸流量识别单元或凝固状态识别单元设置成一体，进而设置为浇铸流量和温度识别单元或凝固状态和温度识别单元。这样在识别浇铸流量或者凝固状态时可以一同将钕铁硼熔炼液温度和钕铁硼金属凝固温度识别出来。
倾倒单元
倾倒单元包括熔炼坩埚，其设置于所述容纳腔室的中上部，并与炉体的内壁相连，用于将钕铁硼熔炼液倾倒于铸片单元上，并根据实时识别设备的识别状态调节浇铸流量。
根据本发明的一些实施方式，所述倾倒单元还包括倾倒电机、支撑部和液压机构；所述液压机构的一端与所述熔炼坩埚的底部相连，另一端与所述容纳腔室的底部相连，其设置为能通过伸缩调节所述熔炼坩埚的倾角；所述倾倒电机的一端与所述熔炼坩埚的其中一个侧部相连，另一端通过所述支撑部与所述容纳腔室的底部相连；所述倾倒电机设置为驱动所述熔炼坩埚将钕铁硼熔炼液倾倒于所述铸片单元上。在本发明中，所述液压机构可以包括液压杆和驱动装置；所述液压杆的一端与所述熔炼坩埚的底部相连；另一端与所述驱动装置的一端相连；所述驱动装置的另一端与所述容纳腔室的底部相连。驱动装置驱动液压杆伸缩，从而对熔炼坩埚的倾角进行调节。在本发明中，可以通过调节所述熔炼坩埚的倾角进而调节浇铸流量；当浇铸流量过高则减小倾倒角度，反之，则增大倾倒角度。这样可以避免在浇铸过程中钕铁硼熔炼液质量流量变化导致的钕铁硼凝固结晶不均匀性。
铸片单元
铸片单元用于将钕铁硼熔炼液凝固结晶成铸片，其设置于所述容纳腔室的下部，并位于所述倾倒单元的斜下方；铸片单元包括冷却辊和转速调节机构。
根据本发明的一些实施方式，铸片单元还包括旋转电机和冷却水循环管道。所述旋转电机与所述冷却辊的一端相连，用于驱动冷却辊转动；所述冷却水循环管道与所述冷却辊的另一端相连，用于通入冷却水。当钕铁硼熔炼液浇铸在旋转的冷却辊上时，使熔炼液急速冷却，结晶成一定厚度的薄片，得到铸片。
根据本发明的一些实施方式，所述铸片单元还包括支架和中间包；所述支架位于所述容纳腔室的底部，其与所述冷却辊的两端相连，用于支撑铸片单元；所述中间包设置于所述支架的上端，钕铁硼熔炼液通过所述中间包浇铸于所述冷却辊上。在本发明中，钕铁硼熔炼液从熔炼坩埚中倾倒至中间包，再通过中间包浇铸在旋转的冷却辊上。当与浇铸流量识别单元相配合时，浇铸流量识别单元可以识别钕铁硼熔炼液从熔炼坩埚中倾倒至中间包过程中的浇铸流量，进而可以通过调节所述熔炼坩埚的倾角进而调节浇铸流量。
由于钕铁硼的浇铸过程属于金属的快速凝固过程，冷却辊的转速决定了熔炼液的冷却速度和薄片微结构。若采用固定的转速，不能完全解决钕铁硼凝固结晶不均匀的问题。为解决这个问题，在本发明中，设置了转速调节机构，其设置于冷却辊的底部，用于对冷却辊的转速进行调节。当与实时识别设备的凝固状态识别单元相配合时，能够通过识别状态（如成型厚度）对冷却辊的转速进行实时调节。当凝固成型过厚时，则提高转速；反之，则降低转速。以此提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。
根据本发明的一些实施方式，所述转速调节机构包括调速电机和调速部件，所述调速电机具有转轴，所述调速电机设置为能够驱动调速部件运转而对冷却辊的转速进行调节 ；所述调速部件位于所述调速电机的转轴的两端，并与冷却辊接触，但不相连。调速电机和调速部件相配合，调速电机驱动调速部件的运动从而以最快的速度对冷却辊的转速进行调节。调速部件可以为同步摩擦轮，通过与冷却辊形成摩擦的传动方式调节转速。
由于在铸片过程中，熔炼液的温度过高也会对钕铁硼凝固结晶的均匀性产生影响。若采用恒定的冷却水流量则无法调节。根据本发明的一些实施方式，铸片单元还包括水量调节机构，其位于所述炉体的外侧，用于调节所述冷却水循环管道内的冷却水的流量；所述水量调节机构包括冷却水补充槽、流量计和调节水泵；所述冷却水补充槽通过管道与所述冷却水循环管道相连；所述流量计和调节水泵依次连接于所述管道上；所述流量计位于所述冷却水补充槽和所述调节水泵之间。当温度过高时可以增大冷却水流量，反之，则减小冷却水流量，以此对熔炼液的温度进行调控。
<钕铁硼速凝浇铸系统形成钕铁硼铸片的方法>
本发明的钕铁硼速凝浇铸的控制方法包括如下步骤：（1）浇铸参数和状态识别步骤；（2）控制步骤。下面进行详细描述。
（1）将钕铁硼熔炼液通过倾倒单元浇铸在旋转的冷却辊上，同时通过实时识别设备识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态。
在本发明中，通过实时识别设备实时采集浇铸流量和钕铁硼凝固状态图像，形成图片数据库，然后经过专业熔炼人员的识别标注，对应每种状态的图片，标注内容主要包括：熔炼液浇铸流量、冷却辊转速和钕铁硼金属凝固状态（如凝固成型厚度）。每种状态设置为五级，分别为正常、低、高、过低、过高。标注后使用卷积神经网络算法对图像进行深度学习训练识别，并将所得到的模型应用于浇铸过程的实时识别并基于此对浇铸过程进行调整。
（2）对实时识别设备识别的数据进行判断，若不在预设值的范围，则对熔炼坩埚的倾角和冷却辊的转速进行调节。
在本发明中，主要对浇铸倾倒角（熔炼坩埚倾角）和冷却辊转速这两个变量进行调整。
当浇铸流量过高则减小熔炼坩埚倾角，浇铸流量过低则增大熔炼坩埚倾角。这样可实现对浇铸流量的实时调节，提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。
铸片厚度在0.15～0.35mm之间，其结晶效果好，相应地，钕铁硼磁性能会较优。当凝固成型过厚则通过冷却辊转速调节部件以及所连接的调速部件增加冷却辊转速，反之则减小冷却辊转速。这样可实现对冷却辊转速的实时调节，提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。
根据本发明的一些实施方式，实时识别设备还包括对浇铸过程中钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属凝固温度的识别；通过所述水量调节机构对冷却水的流量进行调节，从而控制钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属凝固温度。
当钕铁硼熔炼液温度过高则通过水量调节机构增大冷却水流量，反之则减小冷却水流量。这样可实现对温度的实时调节，提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。
<实时识别设备在钕铁硼速凝浇铸中以提高钕铁硼凝固结晶均匀性中的应用>
本发明的实时识别设备可以在钕铁硼速凝浇铸中进行应用，通过实时识别设备可以识别浇铸过程中的浇铸参数和状态，同时对浇铸过程的变量进行即时控制，这样能提高钕铁硼的结晶均匀性，进而提高钕铁硼磁体的磁性能。
在本发明中，所述实时识别设备包括浇铸流量识别单元和凝固状态识别单元，其设置于所述炉体的内壁上部，用于识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态。
下面详细描述性能测试方法：
测试标准
根据GB/T 3217-2013规定的方法对制备实施例1和比较例1所得的钕铁硼磁体进行磁性能测试。
测试仪器
采用北京计量院的磁测仪进行测试，设备型号为：NIM10000。
测试参数
测试参数包括剩磁（Br（KGs））、内禀矫顽力（Hcj（KOe））、最大磁能积（BHmax（MGOe））和退磁曲线方形度（Hk/Hcj）。
实施例1
图1为钕铁硼速凝浇铸系统结构示意图。图2为钕铁硼速凝浇铸系统的右视示意图。
如图1和图2所示，本实施例的钕铁硼速凝浇铸系统包括：速凝炉1、实时识别设备、倾倒单元3和铸片单元4。下面进行详细描述。
速凝炉1包括炉体11和炉盖12，炉体11内形成容纳腔室，用于形成钕铁硼速凝浇铸的空间。炉盖12设置于炉体11的顶部。
实时识别设备包括浇铸流量识别单元21和凝固状态和温度识别单元22。本实施例中，凝固状态识别单元和温度识别单元设置为一体。实时识别设备2由摄像头及相应的控制器（未示出）和通信线缆（未示出）构成。浇铸流量识别单元21和凝固状态和温度识别单元22分别设置于炉体11的内侧壁上。其中，浇铸流量识别单元21用于识别钕铁硼熔炼液的浇铸流量。凝固状态和温度识别单元22用于识别铸片过程中的结晶状态、钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属的凝固温度。
倾倒单元3用于将钕铁硼熔炼液倾倒于铸片单元4上。
倾倒单元3包括熔炼坩埚31、倾倒电机32、液压机构33和支撑部34。液压机构33包括液压杆331和驱动装置332。液压杆331的一端与熔炼坩埚31的底部相连；另一端与驱动装置332的一端相连；驱动装置332的另一端与容纳腔室的底部相连。倾倒电机32的一端与熔炼坩埚31的其中一个侧部相连，另一端通过支撑部34与容纳腔室的底部相连。熔炼后的钕铁硼熔炼液位于熔炼坩埚31内，倾倒电机32工作，驱动熔炼坩埚31发生倾斜，从而将熔炼液倒出；同时驱动装置332驱动液压杆331伸缩，从而对熔炼坩埚的倾角进行调节。当其与浇铸流量识别单元21相配合时，可以通过调节熔炼坩埚31的倾角，进而调节浇铸流量。
铸片单元4用于将钕铁硼熔炼液凝固结晶成铸片，其设置于容纳腔室的下部，并位于所述倾倒单元3的斜下方。
铸片单元4包括冷却辊41、转速调节机构42、旋转电机43、冷却水循环管道44、水量调节机构45、支架46和中间包47。
冷却辊41的一端与旋转电机43相连，另一端与冷却水循环管道44相连。旋转电机43用于驱动冷却辊41转动，同时通过冷却水循环管道44通入冷却水，当钕铁硼熔炼液浇铸在旋转的冷却辊41上时，使熔炼液急速冷却，结晶成一定厚度的薄片，得到铸片。
转速调节机构42设置于冷却辊41的底部，用于对冷却辊41的转速进行调节。当与凝固状态和温度识别单元22相配合时，能够通过实时识别设备的识别状态对冷却辊41的转速进行实时调节，提高钕铁硼凝固结晶的均匀性。
转速调节机构42包括调速电机421和调速部件422。本实施例中，调速部件422为同步摩擦轮，其设置于调速电机421的转轴的两端，并与冷却辊41接触，但不相连，通过与冷却辊形成摩擦的传动方式从而对冷却辊41的转速进行调节。
水量调节机构45位于炉体11的外侧，用于调节冷却水的流量。水量调节机构45包括冷却水补充槽451、流量计452和调节水泵453。冷却水补充槽451通过管道与冷却水循环管道44相连；流量计452和调节水泵453依次连接于所述管道上。流量计452位于冷却水补充槽451和调节水泵453之间。当与凝固状态和温度识别单元22相配合时，可以通过温度识别的状态对冷却水的流量进行调节，以此对钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼凝固温度进行调控。
支架46位于所述容纳腔室的底部，其与冷却辊41的两端相连，用于支撑铸片单元4。中间包47设置于支架46的上端。钕铁硼熔炼液从熔炼坩埚31中倾倒至中间包47，再通过中间包47浇铸在旋转的冷却辊41上。当与浇铸流量识别单元相配合时，浇铸流量识别单元可以识别钕铁硼熔炼液从熔炼坩埚31中倾倒至中间包47过程中的浇铸流量，进而可以通过调节熔炼坩埚31的倾角进而调节浇铸流量。
下面介绍采用上述系统形成钕铁硼铸片的方法，包括如下步骤：
（1）将钕铁硼熔炼液通过倾倒单元3的熔炼坩埚31倾倒至中间包47，再通过中间包47浇铸在旋转的冷却辊41上，同时通过实时识别设备的浇铸流量识别单元21和凝固状态和温度识别单元22实时采集浇铸过程中的图像，形成图片数据库，然后经过专业熔炼人员的识别标注，对应每种状态的图片，标注内容主要包括：熔炼液浇铸流量，钕铁硼熔炼液温度，冷却辊转速和钕铁硼金属凝固温度。每种状态设置为五级，分别为正常、低、高、过低、过高。标注后使用卷积神经网络算法对图像进行深度学习训练识别，并将所得到的模型应用于浇铸过程的实时识别并基于此对浇铸过程进行调整。
（2）本实施例的浇铸流量为3.18 L/min，钕铁硼熔炼液温度为1450～1500℃，钕铁硼金属凝固温度为612～650℃，冷却辊转速为23r/min。当浇铸流量高于3.18 L/min时，减小熔炼坩埚31的倾角，反之则增大熔炼坩埚31的倾角。铸片厚度高于0.35mm和冷却辊转速高于23r/min时，通过调速电机421以及所连接的调速部件422增加冷却辊41的转速，反之则减小冷却辊41的转速。当钕铁硼熔炼液温度过高时，通过水量调节机构45增大冷却水流量，反之则减小冷却水流量。浇铸25min后完成铸片。
比较例1
与实施例1的区别在于，采用恒定浇铸流量速凝浇铸形成钕铁硼铸片，即不设置实时识别设备、转速调节机构和水量调节机构。
实施例1和比较例1所得铸片厚度分布如表1所示。
制备实施例1和比较例1
将实施例1和比较例1所得的铸片进行进一步的氢碎，得到合金粗粉。再经气流磨制粉得到平均粒径为3.1～3.2μm的细粉，再压制成型和烧结得到钕铁硼磁体。
对钕铁硼磁体的性能进行测试，结果如表2所示。
表1
表2
| 磁性能 | Br（KGs） | Hcj（KOe） | BHmax（MGOe） | Hk/Hcj |
| 实施例1 | 13.18 | 13.23 | 41.33 | 0.983 |
| 比较例1 | 13.15 | 12.8 | 41.13 | 0.976 |
由表1可知，通过本发明的钕铁硼速凝系统和控制方法所得铸片厚度在0.15～0.35mm的比例可达到80%，表明其结晶效果好；而比较例1所得的铸片厚度在0.15～0.35mm的比例仅43%。相应地，通过表2可知，后续制备出的钕铁硼磁体的磁性能也会优于现有的恒量浇铸所得的磁体的磁性能。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的范围。
Claims (10)
1.一种钕铁硼速凝浇铸系统，其特征在于，包括：速凝炉、实时识别设备、倾倒单元和铸片单元；
所述速凝炉包括炉体，炉体内形成容纳腔室；
所述实时识别设备包括浇铸流量识别单元和凝固状态识别单元，二者分别设置于所述炉体的内壁上部，分别用于识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态；
所述倾倒单元包括熔炼坩埚，其设置于所述容纳腔室的中上部，并与炉体的内壁相连；所述倾倒单元用于将钕铁硼熔炼液倾倒于所述铸片单元上，并根据所述实时识别设备的识别状态调节浇铸流量；
所述铸片单元设置于所述容纳腔室的下部，并位于所述倾倒单元的斜下方；所述铸片单元包括冷却辊和转速调节机构；所述冷却辊用于将钕铁硼熔炼液凝固结晶形成铸片；所述转速调节机构设置于所述冷却辊的底部，用于调节冷却辊的转速。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述实时识别设备还包括温度识别单元，其设置于炉体的内壁上部，用于识别冷却辊上钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属的凝固温度。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述倾倒单元还包括倾倒电机、支撑部和液压机构；所述液压机构的一端与所述熔炼坩埚的底部相连，另一端与所述容纳腔室的底部相连，其设置为能通过伸缩调节所述熔炼坩埚的倾角；所述倾倒电机的一端与所述熔炼坩埚的其中一个侧部相连，另一端通过所述支撑部与所述容纳腔室的底部相连；所述倾倒电机设置为驱动所述熔炼坩埚将钕铁硼熔炼液倾倒于所述铸片单元上。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，铸片单元还包括旋转电机和冷却水循环管道；所述旋转电机与所述冷却辊的一端相连，用于驱动冷却辊转动；所述冷却水循环管道与所述冷却辊的另一端相连，用于通入冷却水。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述铸片单元还包括支架和中间包；所述支架位于所述容纳腔室的底部，其与所述冷却辊的两端相连，用于支撑铸片单元；所述中间包设置于所述支架的上端，钕铁硼熔炼液通过所述中间包浇铸于所述冷却辊上。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述转速调节机构包括调速电机和调速部件，所述调速电机具有转轴，所述调速电机设置为能够驱动调速部件运转而对冷却辊的转速进行调节；所述调速部件位于所述调速电机的转轴的两端，并与冷却辊接触，但不相连。
7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述铸片单元还包括水量调节机构，其位于所述炉体的外侧，用于调节所述冷却水循环管道内的冷却水的流量；所述水量调节机构包括冷却水补充槽、流量计和调节水泵；所述冷却水补充槽通过管道与所述冷却水循环管道相连；所述流量计和调节水泵依次连接于所述管道上；所述流量计位于所述冷却水补充槽和所述调节水泵之间。
8.一种采用如权利要求7所述的系统形成钕铁硼铸片的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将钕铁硼熔炼液通过倾倒单元浇铸在旋转的冷却辊上，同时通过实时识别设备识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态；
（2）对实时识别设备识别的数据进行判断，若不在预设值的范围，则对熔炼坩埚的倾角和冷却辊的转速进行调节。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述实时识别设备还包括对浇铸过程中钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属凝固温度进行识别；根据温度识别结果判断是否需要对冷却水的流量进行调节；若需要调节，则通过所述水量调节机构对冷却水的流量进行调节，从而控制钕铁硼熔炼液的温度和钕铁硼金属凝固温度。
10.一种实时识别设备在钕铁硼速凝浇铸过程中以提高钕铁硼凝固结晶均匀性中的应用，其特征在于，所述实时识别设备包括浇铸流量识别单元和凝固状态识别单元，其设置于所述炉体的内壁上部，用于识别浇铸过程中的浇铸流量和钕铁硼金属的结晶状态。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310629149.5A CN116372149A (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310629149.5A CN116372149A (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116372149A true CN116372149A (zh) | 2023-07-04 |
Family
ID=86971368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310629149.5A Pending CN116372149A (zh) | 2023-05-31 | 2023-05-31 | 钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116372149A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117976405A (zh) * | 2024-03-28 | 2024-05-03 | 大连高聚新材料科技有限公司 | 基于快淬温度调控的稀土永磁粉制备方法 |
| CN118039340A (zh) * | 2024-04-11 | 2024-05-14 | 大连高聚新材料科技有限公司 | 基于炉体温度优化的稀土永磁粉制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1474418A (zh) * | 2002-08-08 | 2004-02-11 | ס�����������ʽ���� | 磁体用急冷合金的制造方法 |
| JP2006245300A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Neomax Co Ltd | 希土類系急冷磁石の製造方法 |
| CN202684007U (zh) * | 2012-08-07 | 2013-01-23 | 随州市灵龙铜业有限公司 | 一种连续浇铸机铸锭温度的自动控制装置 |
| KR20130075855A (ko) * | 2011-12-28 | 2013-07-08 | 주식회사 포스코 | 스트립 캐스팅장치 |
| CN203830681U (zh) * | 2014-04-12 | 2014-09-17 | 江西瑞沃实业有限公司 | 一种高纯铜精调温连续铸锭机 |
| CN104416162A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-03-18 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种合金快速凝固设备及其自动控制方法 |
| JP2016123993A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 大同特殊鋼株式会社 | 出湯量の計測方法 |
| CN105772661A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 合金快速凝固设备及利用该设备进行合金快速凝固的方法 |
| CN213120438U (zh) * | 2020-09-29 | 2021-05-04 | 电子科技大学 | 一种用于烧结钕铁硼甩带片外观检查的智能监测系统 |
| CN113560513A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-10-29 | 福州丹文科技有限公司 | 一种铜杆连铸连轧自动控制系统 |
-
2023
- 2023-05-31 CN CN202310629149.5A patent/CN116372149A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1474418A (zh) * | 2002-08-08 | 2004-02-11 | ס�����������ʽ���� | 磁体用急冷合金的制造方法 |
| JP2006245300A (ja) * | 2005-03-03 | 2006-09-14 | Neomax Co Ltd | 希土類系急冷磁石の製造方法 |
| KR20130075855A (ko) * | 2011-12-28 | 2013-07-08 | 주식회사 포스코 | 스트립 캐스팅장치 |
| CN202684007U (zh) * | 2012-08-07 | 2013-01-23 | 随州市灵龙铜业有限公司 | 一种连续浇铸机铸锭温度的自动控制装置 |
| CN104416162A (zh) * | 2013-09-03 | 2015-03-18 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种合金快速凝固设备及其自动控制方法 |
| CN203830681U (zh) * | 2014-04-12 | 2014-09-17 | 江西瑞沃实业有限公司 | 一种高纯铜精调温连续铸锭机 |
| JP2016123993A (ja) * | 2014-12-26 | 2016-07-11 | 大同特殊鋼株式会社 | 出湯量の計測方法 |
| CN105772661A (zh) * | 2014-12-26 | 2016-07-20 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 合金快速凝固设备及利用该设备进行合金快速凝固的方法 |
| CN213120438U (zh) * | 2020-09-29 | 2021-05-04 | 电子科技大学 | 一种用于烧结钕铁硼甩带片外观检查的智能监测系统 |
| CN113560513A (zh) * | 2021-08-11 | 2021-10-29 | 福州丹文科技有限公司 | 一种铜杆连铸连轧自动控制系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭斌等: "《人机物融合群智计算》", 机械工业出版社, pages: 209 - 210 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117976405A (zh) * | 2024-03-28 | 2024-05-03 | 大连高聚新材料科技有限公司 | 基于快淬温度调控的稀土永磁粉制备方法 |
| CN118039340A (zh) * | 2024-04-11 | 2024-05-14 | 大连高聚新材料科技有限公司 | 基于炉体温度优化的稀土永磁粉制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN116372149A (zh) | 钕铁硼速凝浇铸系统、方法及应用 | |
| CN103890867B (zh) | R‑t‑b系烧结磁体及其制造方法、以及旋转电机 | |
| US9862030B2 (en) | Method for producing alloy cast slab for rare earth sintered magnet | |
| US7431070B2 (en) | Rare earth magnet alloy ingot, manufacturing method for the same, R-T-B type magnet alloy ingot, R-T-B type magnet, R-T-B type bonded magnet, R-T-B type exchange spring magnet alloy ingot, R-T-B type exchange spring magnet, and R-T-B type exchange spring bonded magnet | |
| CN103121092B (zh) | 一种基于末端电磁搅拌的连铸大方坯轻压下工艺 | |
| KR101036968B1 (ko) | Ｒ-ｔ-ｂ계 합금 및 그 제조 방법, ｒ-ｔ-ｂ계 희토류 영구자석용 미분말 및 ｒ-ｔ-ｂ계 희토류 영구 자석 | |
| TW200903533A (en) | R-T-B system alloy, method of preparing R-T-B system alloy, fine powder for R-T-B system rare earth permanent magnet, and R-T-B system rare earth permanent magnet | |
| JP4048568B2 (ja) | 希土類磁石用合金の製造方法 | |
| WO2022258070A1 (zh) | 一种低成本高矫顽力富LaCe钕铁硼永磁体及其制备方法和应用 | |
| CN106486227A (zh) | 一种镧铈铁基永磁粉及其制备方法 | |
| JP2007277655A (ja) | 合金の製造装置 | |
| CN104416162A (zh) | 一种合金快速凝固设备及其自动控制方法 | |
| JP2817624B2 (ja) | 希土類磁石合金の製造方法 | |
| JP5047491B2 (ja) | 希土類―鉄−ボロン系磁石用合金及びその製造方法、製造装置 | |
| WO2003020993A1 (en) | Rare earth magnet alloy ingot, manufacturing method for the same, r-t-b type magnet alloy ingot, r-t-b type magnet, r-t-b type bonded magnet, r-t-b type exchange spring magnet alloy ingot, r-t-b type exchange spring magnet, and r-t-b type exchange spring bonded magnet | |
| JP4366360B2 (ja) | Ｒ−ｔ−ｂ系永久磁石用原料合金およびｒ−ｔ−ｂ系永久磁石 | |
| CN108246992B (zh) | 一种制备细晶粒稀土类合金铸片的方法及旋转冷却辊装置 | |
| CN206169214U (zh) | 一种磁石生产用冷却装置 | |
| CN111360215B (zh) | 一种改善钕铁硼磁体甩片厚度分布和微观组织结构的方法 | |
| JP2003183787A (ja) | 希土類磁石用主相系合金、その製造方法、希土類焼結磁石用混合粉末および希土類磁石 | |
| CN114535519A (zh) | 一种控制烧结钕铁硼晶粒尺寸的方法 | |
| JP2007157864A (ja) | 希土類−鉄−ボロン系磁石用合金およびその製造方法、その製造装置 | |
| KR100879208B1 (ko) | 윈심응고법에 의한 희토류자석 합금스트립 제조방법 | |
| WO2009125671A1 (ja) | Ｒ－ｔ－ｂ系合金及びｒ－ｔ－ｂ系合金の製造方法、ｒ－ｔ－ｂ系希土類永久磁石用微粉、ｒ－ｔ－ｂ系希土類永久磁石、ｒ－ｔ－ｂ系希土類永久磁石の製造方法 | |
| CN203170931U (zh) | 一种新型真空熔炼速凝甩带炉 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20230704 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |