CN116904839B - 一种高纯硼铁合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高纯硼铁合金及其制备方法，合金由硼酐、铁、煅后焦、木炭、木片、金属钕配伍后经配料、冶炼、精炼、二次浇注、精整包装制备而成，本发明的原料配伍合理，低碳硼铁合金通过合金的自然冷却产生的偏析而得到，得到的合金组成主要成分含量Nd 0.12‑2%、B 19‑22%、Fe 77‑79%；本发明的制备方法简单，过程易于控制，能耗低，合金中引入Nd后，提高了元素间的亲和力，改善了元素间金相组织，降低杂质含量。

Description

一种高纯硼铁合金及其制备方法
技术领域
本发明属于稀土型硼合金材料制备技术领域，涉及稀土永磁材料方面的硼铁合金的替代升级，具体涉及一种高纯硼铁合金及其制备方法。
背景技术
硼铁合金是工业中重要的基础材料，特别是，硼铁非晶态磁性材料以其优异的性能广为研究，碳热法生产硼铁合金技术（Fe-B）自从1989年在国内兴起后，得到了极大的发展和应用，已迅速发展成为重要的产业，生产的硼铁合金作为主要原料在制备钕铁硼永磁材料方面发挥着重要的作用，因而其硼铁合金的品质直接影响着下游稀土永磁材料产品的品质，如磁性能、矫顽力等等。
生产硼铁合金的方法通常有碳热法和铝热法，碳热法生产硼铁合金虽然应用较广，但缺点是杂质含量高，波动大，C含量0.05-0.20%,Mn含量0.05-0.15%，且B的一致性不好（C在硼铁合金中的溶解度与B含量是反相关系，B含量降低时，C的溶解度上升，因此当C作为杂质而有害时，提高B含量是有效的，但是B含量过高，虽然可以有效的抑制杂质C，但是含B的原料成本高，且B易于被氧气氧化，未还原的氧化硼残留在炉渣中造成利用率会随之降低）等，对钕铁硼磁材产品的性能有一定的制约。
因而为解决现有技术中存在的问题，在硼铁合金中引入Nd，而通过制备高纯硼铁合金使其具有高纯度的特性，成分稳定，由于硼铁合金中引入稀土元素钕（Nd含量0.12-2.00%）,一方面着力可以提升B、Nd、Fe等元素间的亲和力，另一方面改善元素间金相组织，降低杂质含量，从而提升钕铁硼产品的整体性能，尤其是对提升高性能钕铁硼产品具有更为深远的影响。
发明内容
本发明旨在提供一种高纯硼铁合金及其制备方法，合金由硼酐、铁、煅后焦、木炭、木片、金属钕配伍后经配料、冶炼、精炼、二次浇注、精整包装制备而成，本发明的原料配伍合理，低碳硼铁合金通过合金的自然冷却产生的偏析而得到，得到的合金组成主要成分含量Nd 0.12-2%、B 19-22%、Fe 77-79%；本发明的制备方法简单，过程易于控制，能耗低，合金中引入Nd后，提高了元素间的亲和力，改善了元素间金相组织，降低杂质含量。
本发明的技术方案如下：
一种高纯硼铁合金，其特征在于，由如下重量份数的组分冶炼而成：
硼酐 300份、铁 300-320份、煅后焦 40-45份、木炭 7-10份、木片500-600份、金属钕 10-15份。
进一步的，所述硼酐的粒径为10-50mm, 铁的粒径为10-120mm，煅后焦的粒径为10-25mm、木炭的粒径为10-100mm、木片的粒径为10-80mm、金属钕的粒径为1-10mm。
本发明还公开了一种高纯硼铁合金的制备方法，按照如下的步骤顺序制备而成：
S1、配料
将各种原料分别装入料斗，输入配料数据，根据使用量，通过皮带运输到炉上的料仓，自动称量；
S2、冶炼
将上述步骤称重的物料加至矿热炉中，冶炼8h，得冶炼后的高温熔融液；
S3、吹氧精炼
将步骤S2的高温熔融液通过真空引流入精炼炉中，将空气通过布气抽液装置通入到精炼炉内，采用底吹工艺，按照高温熔融液的流速2.2L/s，精炼10-30min，自然冷却；
S4、二次浇注
步骤S3液体温度降至1500℃以下时，对浇铸模具进行抽真空，精炼炉内的液体通过布气抽液装置进入到浇铸模具内，开始浇注，并得到铸锭；
S5、精整包装
对铸锭进行取样，根据碳含量的不同，通过精整分层切割装置对铸锭进行切割分层；
S6、分层完毕后，进行分类包装，得最终的高纯硼铁合金。
进一步的，所述布气抽液装置包括设置于精炼炉上方的安装座，于所述安装座上活动连接有连接管，所述连接管的一端沿精炼炉的轴线伸入精炼炉内并与布气单元活动连接，连接管的另一端与导通单元转动连接，于安装座上设置有用于驱动连接管转动的驱动单元，且安装座上还设置有升降件A，所述升降件A的输出端与导通单元连接。
进一步的，所述布气单元包括大径端朝下且具有分配腔的锥形罩壳，于所述锥形罩壳的上端转动连接有连接座，所述连接座通过竖直设置的连接杆与安装座连接，于锥形罩壳的外周面上构造有多个旋流喷气嘴，各所述旋流喷气嘴倾斜向上延伸，且由旋流喷气嘴而出的气体的旋流方向一致，于所述连接管的下部开设有导通孔；当连接管的下部伸入至分配腔内时，导通孔将连接管和分配腔连通，当连接管的下部伸至精炼炉的炉底时，导通孔将精炼炉和连接管连通。
进一步的，所述分配腔的下端通过锥形罩壳的底端与精炼炉连通，于锥形罩壳的下端构造有多个旋流叶片，这些旋流叶片沿锥形罩壳的周向均匀设置，且各旋流叶片由锥形罩壳的内部延伸出锥形罩壳，于锥形罩壳内且位于锥形罩壳的底部处同轴设置有过滤网筒，所述过滤网筒的外壁与各旋流叶片连接，过滤网筒的下端伸出锥形罩壳并与精炼炉的底壁接触。
进一步的，所述连接管包括下端伸入精炼炉的管体，于所述管体的上端构造有横截面为正多边形的转接管；所述导通单元包括连通有连接接头A和连接接头B的导通管，于所述连接接头A和连接接头B上分别安装有控制阀A和控制阀B，于导通管上构造有连接板，所述连接板与升降件A的输出端连接，所述导通管的下端与转接管的上端转动连接；所述驱动单元包括安装于安装座上的驱动电机，于所述驱动电机的输出轴上同轴装配有传动轮A，于所述转接管外活动套装有传动轮B，所述传动轮B转动连接于安装座上，且所述传动轮A和传动轮B通过传动链传动连接。
进一步的，所述精整分层切割装置包括转动安装于分割箱内的夹持架，且夹持架与构造于分割箱下方的角度调整机构A传动连接，铸锭夹持于夹持架上，于所述分割箱内安装有多线式切割机构。
进一步的，所述夹持架包括转动连接于分割箱底部的圆盘形的底座，于所述底座上相对设置有两个连接臂，各所述连接臂的下端与底座铰接，连接臂的上端连接有夹持板，一横截面为矩形的控制杆沿竖直方向穿过底座并伸入到分割箱内，于控制杆上铰接有两根铰接杆，各所述铰接杆远离控制杆的一端与相对应的连接臂铰接，控制杆的下端与设置于分割箱下方的升降件B的输出端连接；所述角度调整机构A包括同轴安装于底座下端面上的传动齿轮B，于分割箱的下方设置有正反转电机，所述正反转电机的输出轴上同轴装配有传动齿轮A。
进一步的，所述多线式切割机构包括两个相对设置的调整架，各所述调整架包括横向导轨和与横向导轨连接的竖向导轨，于所述竖向导轨上装配有直线滑台A，所述直线滑台A与分割箱的相对应内壁连接，于横向导轨上装配有直线滑台B，于所述直线滑台B上安装有角度调整机构B，所述角度调整机构B与多线切割组件连接；所述多线切割组件包括构造有传动轴的金属导板，于所述金属导板上沿其长度方向间隔开设有多个条形孔，各所述条形孔沿金属导板的长度方向延伸，于各条形孔处连接有金属柱，两个多线切割组件上相对的金属柱与金属切割丝的两端分别连接，且两个多线切割组件上的金属导板分别与电源的正极和负极连接；所述角度调整机构B包括安装于直线滑台B上的伺服电机，于所述伺服电机的输出轴上同轴装配有同步轮A，于传动轴上同轴连接有同步轮B，所述同步轮A和同步轮B通过同步带传动连接。
本发明上述制备方法作为一个整体，各个步骤之间息息相关，互相关联，其共同影响着合金的纯度及均匀性，本发明合金元素中引入金属钕，不仅改变了合金的金相结构，提升了元素间的亲和力，此外原料中应用纯铁取代传统的铁边子，进一步提升了硼铁合金的纯度，吹氧精炼和二次浇注，进一步降低杂质的含量，降低幅度可达50%以上，再一次提升了合金的纯度。
由于采用上述技术方案后，本发明所得的有益效果如下：
（1）本发明的高纯硼铁合金是传统硼铁合金的发展和升华，填补了国内外硼合金行业的空白，本发明的原料配伍合理，制备的硼钕铁合金纯度高，杂质含量少，打破了传统的硼铁合金制备过程中C和B之间的反相关系，从而形成了高纯度产品和低硼含量及高利用率的效果。
（2）本发明高纯硼铁合金中引入Nd，合金的金相质量有了明显提高，将其作为原料制备的磁体成品内禀矫顽力Hcj明显提升，使得钕铁硼下游成品的整体性能得到显著提高。
（3）本发明制备方法简单，过程易于控制，成本低廉，易于产业化推广，制备得到的合金中各成分含量分别是：B 19-22%、Si≤0.2%、Al≤0.5%、C 0.03-0.1%、P≤0.1%、S≤0.01%、Mn≤0.08%、Nd 0.12-2%、Fe 77-79%。
本发明适用于制备高纯硼铁合金。
下面将结合附图说明对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例的工艺流程图；
图2为本发明实施例布气抽液装置装配于精炼炉内的结构主视图；
图3为本发明实施例布气抽液装置的结构示意图；
图4为本发明实施例布气抽液装置的轴向结构剖视图；
图5为图4中A部位的结构放大图；
图6为本发明实施例布气抽液装置上部部位的结构示意图；
图7为本发明实施例布气抽液装置下部部位的结构示意图；
图8为图7所示结构另一角度的示意图；
图9为本发明实施例精整分层切割装置的结构示意图；
图10为本发明实施例精整分层切割装置另一角度的结构示意图；
图11为本发明实施例精整分层切割装置去除分割箱后的结构示意图；
图12为本发明实施例精整分层切割装置中夹持架的结构示意图；
图13为图12所示结构另一角度的示意图；
图14为本发明实施例精整分层切割装置中夹持架的结构主视图；
图15为本发明实施例精整分层切割装置中多线式切割机构的结构示意图；
图16为本发明实施例精整分层切割装置中多线式切割机构的局部结构示意图；
图17为本发明实施例多线式切割机构中金属导板与金属切割丝连接的结构示意图；
图18为本发明实施例铸锭的横向结构剖视图。
标注部件：100-料仓，200-矿热炉，300-导流管，400-精炼炉，500-布气抽液装置，501-布气单元，5011-锥形罩壳，5012-分配腔，5013-旋流喷气嘴，5014-旋流叶片，5015-过滤网筒，5016-连接座，502-连接管，5021-管体，5022-导通孔，5023-限位挡块，5024-转接管，503-安装座，504-连接杆，505-驱动单元，5051-驱动电机，5052-传动轮A，5053-传动轮B，5054-传动链，506-导通单元，5061-导通管，5062-连接接头A，5063-连接接头B，5064-连接板，5065-控制阀A，5066-控制阀B，507-升降件A，600-供气设备,700-浇铸模具，800-精整分层切割装置，801-分割箱，802-支撑腿，803-夹持架，8031-底座，8032-铰接座，8033-连接臂，8034-夹持板，8035-控制杆，8036-铰接杆，804-调整架，8041-直线滑台A，8042-竖向导轨，8043-横向导轨，8044-直线滑台B，805-角度调整机构A，8051-升降件B，8052-正反转电机，8053-传动齿轮A，8054-传动齿轮B，806-角度调整机构B，8061-伺服电机，8062-同步轮A，8063-同步轮B，8064-同步带，807-多线切割组件，8071-金属导板，8072-条形孔，8073-金属柱，8074-锁紧螺母，8075-金属切割丝，8076-传动轴，900-抽真空设备，1000-铸锭，1001-外皮，1002-低纯度硼铁合金，1003-高纯度硼铁合金。
具体实施方式
下述实施例中，所述的试剂如无特殊说明，均采用市售试剂，下述实验方法及检测方法，如无特殊说明均采用现有的实验方法和检测方法。
实施例1
本实施例的一种高纯度硼铁合金，由如下重量份数的组分冶炼而成：
硼酐（氧化硼） 300kg、纯铁 300 kg、煅后焦 45 kg、木炭 7 kg、木片500 kg、金属钕 12 kg。
硼酐的粒径为10-50mm,纯度98%，铁的粒径为10-120mm，纯度99.5%，煅后焦的粒径为10-25mm，纯度98%，木炭的粒径为10-100mm，纯度68%，木片的粒径为10-80mm，纯度37%，金属钕的粒径为1-10mm，纯度99.5%。
本实施例的一种高纯度硼铁合金的制备方法，按照如下的步骤顺序制备而成：
S1、配料
将各种原料分别装入料斗，输入配料数据，根据使用量，通过皮带运输到炉上的料仓100，自动称量；
S2、冶炼
将上述步骤称重的物料加至矿热炉200中，冶炼8h，得冶炼后的高温熔融液；
S3、吹氧精炼
将步骤S2的高温熔融液通过真空引流入精炼炉400中，将空气通过布气抽液装置500通入到精炼炉400内，采用底吹工艺，按照高温熔融液的流速2.2L/s，精炼15min，自然冷却；
S4、二次浇注
步骤S3液体温度降至1500℃以下时，对浇铸模具700进行抽真空，精炼炉400内的液体通过布气抽液装置500进入到浇铸模具700内，开始浇注，并得到铸锭1000；
S5、精整包装
对铸锭1000进行取样，根据碳含量的不同，通过精整分层切割装置800对铸锭1000进行切割分层；
S6、分层完毕后，进行分类包装，得最终的高纯度硼铁合金1003。
本实施例制备得到的高纯度硼铁合金1003经检测成分含量如下，余量为Fe：
实施例2-4
实施例2-4分别制备一种高纯度硼铁合金，制备过程与实施例1相似，不同之处仅在于：制备过程中相应的技术参数不同，具体见下表。
实施例2-4制备得到的高纯度硼铁合金经检测成分含量如下,余量为Fe：
对比例1
为了比对吹氧精炼前后硼铁合金中各元素的含量变化进行了如下实验。
按照实施例1的制备过程进行硼铁合金的制备，制备过程中不同之处仅在于：
冶炼的原料为：硼酐（氧化硼） 300kg、纯铁 310 kg、煅后焦 43 kg、木炭 7 kg、木片500 kg、金属钕 10 kg。
取步骤S2和S3的合金进行元素含量分析，具体如下表，余量为Fe。
由此可知，本发明的制备硼铁合金的工艺在原来传统硼铁合金生产工艺流程中创造性的增加了吹氧精炼和二次浇注两个工序，达到近一步降低杂质含量的目的。由上述结果证明，可以降低50%以上杂质含量，相较于传统的工艺来说，提升了合金的纯度。
本发明还公开用于生产上述硼铁合金的系统，具体的，如图1所示，料仓100的出口与矿热炉200的进口连通，在矿热炉200内插入一根导流管300，该导流管300与布气抽液装置500伸出精炼炉400的部位连通。本发明的布气抽液装置500还与供气设备600连通，用于实现对精炼炉400进行供氧的功能。布气抽液装置500与浇铸模具700连通，浇铸模具700的上端和精炼炉400的上端均通过管路与抽真空设备900连通，而且在各个管路上均安装阀门。并且操作人员将浇铸成型的铸锭1000转移至精整分层切割装置800内，对铸锭1000进行切割分层。本发明的工作原理为：称重后的各个物料由料仓100供应给矿热炉200，并冶炼成高温熔融液，之后将导流管300和布气抽液装置500连通，再通过抽真空设备900对精炼炉400进行抽真空，进而使得矿热炉200内的液体依次通过导流管300和布气抽液装置500进入到精炼炉400内；然后，通过供气设备600对布气抽液装置500进行供气（氧气或者空气），使得气体由精炼炉400的底部进入精炼炉400内，进而进行底吹工艺；当达到预定要求时，通过抽真空设备900对浇铸模具700进行抽真空，使得精炼炉400内的液体通过虹吸作用进入到浇铸模具700内，冷却后得到铸锭1000。之后，将铸锭1000取出，进而不同深度下取样，得到不同的碳含量对应的深度，再将铸块放入精整分层切割装置800内，根据碳含量的不同，进行不同层的切割。本发明由于在浇铸模具700冷却的过程中，铸锭1000内的成分会发生偏析的现象，这样，外层的硼铁合金的纯度低于内层，在切割时，按照取样后的结果，对铸锭1000进行多层同步切割，进而得到多种不同纯度的硼铁合金。本发明在取样时，处于同一批次的铸锭1000，仅需抽样3-4块进行取样即可。
作为本发明一个优选的实施例，如图2-8所示，布气抽液装置500包括安装座503、连接管502、布气单元501、导通单元506、驱动单元505及升降件A507。其中，安装座503设置在精炼炉400的上方，连接管502与安装座503活动连接在一起，该连接管502的一端（下端）沿精炼炉400的轴线伸入精炼炉400内，而且连接管502的下端与布气单元501活动连接，连接管502的另一端（上端）与导通单元506转动连接。本实施例的驱动单元505设置在安装座503上，并且用于驱动连接管502带动布气单元501转动。本实施例的升降件A507安装在安装座503上，该升降件A507的输出端与导通单元506连接。本实施例布气单元501具体的结构为，布气单元501包括锥形罩壳5011和连接座5016。其中，该锥形罩壳5011具有分配腔5012，锥形罩壳5011的大径端朝下，连接座5016转动连接在锥形罩壳5011的上端，该连接座5016通过竖直设置的连接杆504与安装座503连接。本实施例在锥形罩壳5011的外周面上构造有多个旋流喷气嘴5013，这些旋流喷气嘴5013均与分配腔5012连通，每个旋流喷气嘴5013倾斜向上延伸，并且由旋流喷气嘴5013而出的气体的旋流方向一致。本实施例的连接管502下部的横截面为正多边形的管状结构，连接管502的下部沿锥形罩壳5011的轴线活动插入锥形罩壳5011内，而且连接管502被驱动单元505驱动下可带动锥形罩壳5011转动，在连接管502的下部开设有导通孔5022。当连接管502的下部伸入至分配腔5012内时，导通孔5022将连接管502和分配腔5012连通，当连接管502的下部伸至精炼炉400的炉底时，导通孔5022将精炼炉400和连接管502连通。本实施例的工作原理及优势在于：当进行底吹工艺时，控制升降件A507驱动导通单元506向上运动，使得导通单元506带动连接管502向上运动，直至连接管502上的导通孔5022与锥形罩壳5011的分配腔5012连通为止；之后将供气设备600与导通单元506连通，并进行供气，导通单元506将气体通过连接管502供应给分配腔5012，之后再由各个旋流喷气嘴5013射流而出，形成旋流，以便气体与精炼炉400内的液体充分混合；也可以根据具体的情况，控制驱动单元505对连接管502进行驱动，使得连接管502带动锥形罩壳5011转动，实现对精炼炉400内液体搅拌、扰动的目的，进一步提高反应效率。当反应结束后，控制升降件A507通过导通单元506驱动连接管502向下运动，使得连接管502的下端伸至锥形罩壳5011的底部，连接管502与锥形罩壳5011接触的部位将分配腔5012与外界封闭，之后，将浇铸模具700与导通单元506连通，并通过抽真空设备900对浇铸模具700进行抽真空，这样，精炼炉400内的液体通过连接管502进入到浇铸模具700内，以便于后续的铸锭1000的成型。本实施例由于连接管502与锥形罩壳5011采用活动连接方式连接的，锥形罩壳5011在精炼炉400内无法确保一直处于炉底的状态，这样，本实施例通过连接杆504确保锥形罩壳5011始终位于炉底。本实施例为了避免连接管502被驱动向上运动的过程中，连接管502脱离锥形罩壳5011的上部，所采取的措施为，在连接管502的下端构造有限位挡块5023，当连接管502向上位移至极限时，限位挡块5023与锥形罩壳5011的小径端的下端面相抵。
作为本发明一个优选的实施例，如图4、7、8所示，分配腔5012的下端通过锥形罩壳5011的底端与精炼炉400连通，在锥形罩壳5011的下端构造有多个旋流叶片5014，这些旋流叶片5014沿锥形罩壳5011的周向均匀设置，而且每个旋流叶片5014由锥形罩壳5011的内部延伸出锥形罩壳5011。本实施例的旋流叶片5014在随锥形罩壳5011转动的过程中，对炉底的液体进行扰动，并使其形成旋流，而且由两个旋流叶片5014之间间隙而出的气体亦呈旋流的形态进入到精炼炉400内，这样，在分子剧烈运动的过程中使得反应更加的充分。本实施例在锥形罩壳5011内同轴设置有过滤网筒5015，该过滤网筒5015位于锥形罩壳5011的底部处，而且过滤网筒5015的外壁与各个旋流叶片5014连接，过滤网筒5015的下端伸出锥形罩壳5011并与精炼炉400的底壁接触。本实施例在对精炼炉400内液体进行排出时，精炼炉400内的液体通过过滤网筒5015进入到锥形罩壳5011内部的下部，之后再通过导通孔5022进入连接管502。
作为本发明一个优选的实施例，如图4-6所示，连接管502包括下端伸入精炼炉400的管体5021，在管体5021的上端构造有横截面为正多边形的转接管5024。本实施例的导通单元506包括导通管5061，该导通管5061连通有连接接头A5062和连接接头B5063，在连接接头A5062和连接接头B5063上分别安装有控制阀A5065和控制阀B5066，在导通管5061上构造有连接板5064，该连接板5064与升降件A507的输出端连接，导通管5061的下端与转接管5024的上端转动连接。本实施例的驱动单元505包括安装在安装座503上的驱动电机5051，在驱动电机5051的输出轴上同轴装配有传动轮A5052，在转接管5024外活动套装有传动轮B5053，该传动轮B5053转动连接在安装座503上，并且传动轮A5052和传动轮B5053通过传动链5054传动连接。本实施例的连接接头A5062用于连接供气设备600，连接接头B5063用于连接导流管300和浇铸模具700。
作为本发明一个优选的实施例，如图9-17所示，精整分层切割装置800包括分割箱801、夹持架803及多线式切割机构，分割箱801通过安装在其下端的多根支撑腿802支撑。其中，夹持架803转动安装在分割箱801内，在分割箱801的下方设置有角度调整机构A805，并且夹持架803与角度调整机构A805传动连接，铸锭1000夹持在夹持架803上，多线式切割机构安装在分割箱801内并用于对铸锭1000进行多层同步切割。本实施例夹持架803包括底座8031和控制杆8035，该底座8031为圆盘形的结构，而且底座8031转动连接在分割箱801的底部。在底座8031上相对设置有两个连接臂8033，两个连接臂8033的下端与底座8031上的两个铰接座8032一一对应并相互铰接，在每个连接臂8033的上端连接有夹持板8034。本实施例控制杆8035的横截面为矩形，而且控制杆8035的上端沿竖直方向穿过底座8031并伸入到分割箱801内，在控制杆8035的上端处铰接有两根铰接杆8036，每根铰接杆8036远离控制杆8035的一端与相对应的连接臂8033铰接，控制杆8035的下端与设置在分割箱801下方的升降件B8051的输出端连接。本实施例角度调整机构A805包括同轴安装在底座8031下端面上的传动齿轮B8054，在分割箱801的下方设置有正反转电机8052，该正反转电机8052的输出轴上同轴装配有传动齿轮A8053。本实施例夹持架803的工作原理为：当需要对铸锭1000进行夹持时，控制升降件B8051驱动控制杆8035向下运动，两个铰接杆8036带动两个连接臂8033的上端相互靠近，进而实现两个夹持板8034将铸锭1000夹持的目的。多线式切割机构对铸锭1000进行周向切割，切割完毕后，通过正反转电机8052来驱动底座8031转动90°，之后再控制多线式切割机构对铸锭1000的两端进行切割，切割完毕后，控制正反转电机8052驱动底座8031旋转回位。本实施例多线式切割机构具体的结构为，多线式切割机构包括两个相对设置的调整架804，其中，每个调整架804包括横向导轨8043和与横向导轨8043连接的竖向导轨8042，在竖向导轨8042上装配有直线滑台A8041，该直线滑台A8041与分割箱801的相对应内壁连接，在横向导轨8043上装配有直线滑台B8044，在该直线滑台B8044上安装有角度调整机构B806，该角度调整机构B806与多线切割组件807连接。本实施例多线切割组件807包括构造有传动轴8076的金属导板8071，在金属导板8071上沿其长度方向间隔开设有多个条形孔8072，每个条形孔8072沿金属导板8071的长度方向延伸，在每个条形孔8072处连接有金属柱8073，在每个金属柱8073上螺纹连接有两个锁紧螺母8074，这两个锁紧螺母8074分别位于金属导板8071的两侧，通过旋紧两个锁紧螺母8074实现将金属柱8073固定在金属导板8071上。本实施例两个多线切割组件807上相对的金属柱8073与金属切割丝8075的两端分别连接，并且两个多线切割组件807上的金属导板8071分别与电源的正极和负极连接，通过对金属导板8071通入脉冲电压，并且在调整架804的动作下，带动金属切割丝8075运动，实现了金属切割丝8075对铸锭1000的切割。本实施例的角度调整机构B806包括安装在直线滑台B8044上的伺服电机8061，在该伺服电机8061的输出轴上同轴装配有同步轮A8062，在传动轴8076上同轴连接有同步轮B8063，同步轮A8062和同步轮B8063通过同步带8064传动连接。本实施例的工作原理及优势在于：对铸锭1000取样后，调整金属切割丝8075之间的间距，之后通过调整架804上的直线滑台A8041驱动竖向导轨8042沿竖直方向运动、直线滑台B8044在横向导轨8043上运动，并配合伺服电机8061驱动金属导板8071转动预定角度，进而实现对铸块的周向多层同步切割，周向切割完毕后，控制夹持架803旋转90°，再对铸锭1000的两端进行切割，进而得到最内层的高纯硼钕铁合金，且硼钕铁合金的纯度自内而外递减，最内层的可用于精密仪器、航空设备等，外层纯度较低的用于非精密的设备。本实施例在对铸锭1000多层同步切割完毕后，可根据纯度的不同进行分类包装。如图18所示，本实施例的铸锭1000的结构为，自内而外依次为高纯度硼铁合金1003、低纯度硼铁合金1002及外皮1001，本实施例的金属切割丝8075可以选择两根，这两根金属切割丝8075可对外皮1001与低纯度硼铁合金1002的交界处和低纯度硼铁合金1002与高纯度硼铁合金1003的交界处进行同步周向切割，之后再进行铸锭1000两端切割，使得外皮1001、低纯度硼铁合金1002及高纯度硼铁合金1003分割开来，以便于后续的分类及包装。本发明的升降件A507和升降件B8051均可以为液压缸、电缸或者气缸。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种高纯硼铁合金，其特征在于，由如下重量份数的组分冶炼而成：
硼酐 300份、铁 300-320份、煅后焦 40-45份、木炭 7-10份、木片500-600份、金属钕10-15份；
所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，按照如下的步骤顺序制备而成：
S1、配料
将各种原料分别装入料斗，输入配料数据，根据使用量，通过皮带运输到炉上的料仓，自动称量；
S2、冶炼
将上述步骤称重的物料加至矿热炉中，冶炼8h，得冶炼后的高温熔融液；
S3、吹氧精炼
将步骤S2的高温熔融液通过真空引流入精炼炉中，将空气通过布气抽液装置通入到精炼炉内，采用底吹工艺，按照高温熔融液的流速2.2L/s，精炼10-30min，自然冷却；
S4、二次浇注
步骤S3液体温度降至1500℃以下时，对浇铸模具进行抽真空，精炼炉内的液体通过布气抽液装置进入到浇铸模具内，开始浇注，并得到铸锭；
S5、精整包装
对铸锭进行取样，根据碳含量的不同，通过精整分层切割装置对铸锭进行切割分层；
S6、分层完毕后，进行分类包装，得最终的高纯硼铁合金；
制备得到的合金中各成分含量分别是：B 19-22%、Si≤0.2%、Al≤0.5%、C 0.03-0.1%、P≤0.1%、S≤0.01%、Mn≤0.08%、Nd 0.12-2%、Fe 77-79%。
2.根据权利要求1所述的一种高纯硼铁合金，其特征在于，所述硼酐的粒径为10-50mm,铁的粒径为10-120mm，煅后焦的粒径为10-25mm、木炭的粒径为10-100mm、木片的粒径为10-80mm、金属钕的粒径为1-10mm。
3.根据权利要求1所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，其特征在于：所述布气抽液装置包括设置于精炼炉上方的安装座，于所述安装座上活动连接有连接管，所述连接管的一端沿精炼炉的轴线伸入精炼炉内并与布气单元活动连接，连接管的另一端与导通单元转动连接，于安装座上设置有用于驱动连接管转动的驱动单元，且安装座上还设置有升降件A，所述升降件A的输出端与导通单元连接。
4.根据权利要求3所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，其特征在于：所述布气单元包括大径端朝下且具有分配腔的锥形罩壳，于所述锥形罩壳的上端转动连接有连接座，所述连接座通过竖直设置的连接杆与安装座连接，于锥形罩壳的外周面上构造有多个旋流喷气嘴，各所述旋流喷气嘴倾斜向上延伸，且由旋流喷气嘴而出的气体的旋流方向一致，于所述连接管的下部开设有导通孔；当连接管的下部伸入至分配腔内时，导通孔将连接管和分配腔连通，当连接管的下部伸至精炼炉的炉底时，导通孔将精炼炉和连接管连通。
5.根据权利要求4所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，其特征在于：所述分配腔的下端通过锥形罩壳的底端与精炼炉连通，于锥形罩壳的下端构造有多个旋流叶片，这些旋流叶片沿锥形罩壳的周向均匀设置，且各旋流叶片由锥形罩壳的内部延伸出锥形罩壳，于锥形罩壳内且位于锥形罩壳的底部处同轴设置有过滤网筒，所述过滤网筒的外壁与各旋流叶片连接，过滤网筒的下端伸出锥形罩壳并与精炼炉的底壁接触。
6.根据权利要求3所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，其特征在于：所述连接管包括下端伸入精炼炉的管体，于所述管体的上端构造有横截面为正多边形的转接管；所述导通单元包括连通有连接接头A和连接接头B的导通管，于所述连接接头A和连接接头B上分别安装有控制阀A和控制阀B，于导通管上构造有连接板，所述连接板与升降件A的输出端连接，所述导通管的下端与转接管的上端转动连接；所述驱动单元包括安装于安装座上的驱动电机，于所述驱动电机的输出轴上同轴装配有传动轮A，于所述转接管外活动套装有传动轮B，所述传动轮B转动连接于安装座上，且所述传动轮A和传动轮B通过传动链传动连接。
7.根据权利要求1所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，其特征在于：所述精整分层切割装置包括转动安装于分割箱内的夹持架，且夹持架与构造于分割箱下方的角度调整机构A传动连接，铸锭夹持于夹持架上，于所述分割箱内安装有多线式切割机构。
8.根据权利要求7所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，其特征在于：所述夹持架包括转动连接于分割箱底部的圆盘形的底座，于所述底座上相对设置有两个连接臂，各所述连接臂的下端与底座铰接，连接臂的上端连接有夹持板，一横截面为矩形的控制杆沿竖直方向穿过底座并伸入到分割箱内，于控制杆上铰接有两根铰接杆，各所述铰接杆远离控制杆的一端与相对应的连接臂铰接，控制杆的下端与设置于分割箱下方的升降件B的输出端连接；所述角度调整机构A包括同轴安装于底座下端面上的传动齿轮B，于分割箱的下方设置有正反转电机，所述正反转电机的输出轴上同轴装配有传动齿轮A，所述传动齿轮A和传动齿轮B相互啮合。
9.根据权利要求7所述的一种高纯硼铁合金的制备方法，其特征在于：所述多线式切割机构包括两个相对设置的调整架，各所述调整架包括横向导轨和与横向导轨连接的竖向导轨，于所述竖向导轨上装配有直线滑台A，所述直线滑台A与分割箱的相对应内壁连接，于横向导轨上装配有直线滑台B，于所述直线滑台B上安装有角度调整机构B，所述角度调整机构B与多线切割组件连接；所述多线切割组件包括构造有传动轴的金属导板，于所述金属导板上沿其长度方向间隔开设有多个条形孔，各所述条形孔沿金属导板的长度方向延伸，于各条形孔处连接有金属柱，两个多线切割组件上相对的金属柱与金属切割丝的两端分别连接，且两个多线切割组件上的金属导板分别与电源的正极和负极连接；所述角度调整机构B包括安装于直线滑台B上的伺服电机，于所述伺服电机的输出轴上同轴装配有同步轮A，于传动轴上同轴连接有同步轮B，所述同步轮A和同步轮B通过同步带传动连接。
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