CN1442253A

CN1442253A - 合金快冷厚带设备和采用该设备的制备方法及其产品

Info

Publication number: CN1442253A
Application number: CN02104122A
Authority: CN
Inventors: 张深根; 李红卫; 徐静; 杨红川; 张耀; 李宗安; 石力开; 熊柏青; 余成洲
Original assignee: Grirem Advanced Materials Co Ltd; Beijing General Research Institute for Non Ferrous Metals
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2003-09-17
Anticipated expiration: 2022-03-06
Also published as: CN1255235C

Abstract

制备合金快冷厚带制备设备及其制备方法和产品。本设备包括炉壳4、感应线圈1、坩埚2及底部装有喷嘴的感应加热中间包3，在中间包的下部固定一对或单个水冷转轮5，转轮的下方为收料器，位于炉壳4旁的用于冷却厚带的风冷装置以及相应的真空系统。适合生产合金快冷厚带，厚带具有成分和组织均匀、晶粒细小的柱状晶、无偏析等。制备出钕铁硼快厚带具有无a－Fe相或a－Fe相很低、无等轴晶区、主相Nd₂Fe₁₄B为柱状晶、富钕相分布均匀、Nd₂Fe₁₄B主相体积百分数高(一般大于95％)、稀土总量低等特点，适用于生产高性能的钕铁硼烧结磁体。制备出电池用低钕低钴贮氢合金的快冷厚带具有细小的全柱状晶组织、无偏析、不需要均匀化热处理、良好的综合性能。

Description

合金快冷厚带设备和采用该设备的制备方法及其产品

技术领域

本发明涉及一种合金快冷厚带设备和采用该设备的制备方法及其产品。

背景技术

传统的合金制造工艺一般采用熔炼、铸造工艺，难以满足某些功能材料(如烧结钕铁硼磁体、贮氢合金)要求。传统熔炼、铸造工艺存在在以下缺点：

1、合金凝固速率低，成分和组织偏析严重，晶粒粗大；

2、合金中各相分布不均匀。

传统熔炼、铸造工艺对烧结钕铁硼磁体来说，表现为以下缺点：

1、钕铁硼合金铸锭中含有大量的a-Fe相，Nd₂Fe₁₄B主相含量低；

2、合金中富钕相分布极不均匀；

3、合金凝固速率低，难以降低钕铁硼合金中的稀土总量；

4、难以制备高性能磁体。

传统熔炼、铸造工艺对贮氢合金来说，表现为以下缺点：

1、贮氢合金中含有大量的富Mn相、富Co相，RE(Ni，M)₅主相含量低，其中RE为稀土元素，M＝Mn，Co，Al等添加元素；

2、贵重元素Nd、Co用量多，合金需要均匀化热处理成本高；

3、难以制备高性能贮氢合金。

研究表明：采用快速凝固技术可以解决上述缺点。现在广泛使用的真空快淬炉，主要用来生产非晶或微晶的快淬粉，如中国专利号92209624.4公开的一种真空快淬炉，通过电弧熔炼来制备快淬粉，其主体部分为不锈钢双层壳体的水冷炉体、电弧熔炼、送料机构、甩带机构及收料器。如日本专利特开平2-24730、2-247310和特开昭63-333829以及中国专利号97217372.2所公布的真空快淬炉都是类似的用来生产非晶或微晶快淬粉的设备。如采用此类设备生产钕铁硼稀土永磁材料，只能生产用于各向同性粘结磁体的快淬磁粉，这类真空快淬炉并不适于制备铸片状的快冷厚带。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高性能合金快冷厚带的新设备，既克服传统熔炼—铸造工艺上述缺点，又将合金熔炼、甩带有机结合在同一台设备中，缩短了制造工序，降低了生产成本，提高了合金质量，特别适合工业化生产。

本发明的另一目的是提供制备合金快冷厚带的新工艺，将合金熔炼、甩带在同一台设备完成。该工艺特别适合工业化生产。

本发明的再一目的是提供采用上述设备和工艺所制成的合金结构为均匀细小的全柱状晶的合金快冷厚带。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：这种合金快冷厚带设备包括有熔炼坩埚、底部装有喷嘴的感应加热中间包、位于喷嘴下方的一对或单个水冷转轮、具有冷却装置的快冷厚带的收料器，上述各装置都处于同一炉壳内，且该炉壳连接有真空系统。采用上述设备可以使合金熔炼、浇铸、甩带在同一炉壳体内完成。

在本发明的设备中，所述单个水冷转轮的直径为150-800mm、宽度为10-1200mm，转轮的转速在0.5-45m/s范围内无级变速可调，并设有使转轮轴向移动的传动机构，以及在转轮的侧面设有刮板或抛光轮；并且所述喷嘴与重力方向成0-90°。

在本发明的设备中，所述一对水冷转轮的直径为150-800mm，宽度为10-1200mm，转轮的转速在0.5-45m/s范围内无级变速可调，并设有用以调整该对转轮的间隙的调整机构。

在本发明的设备中，所述收料器为炉壳的下部内容体，并由板阀分隔为上、下两室，所述冷却装置为水冷装置和风冷系统，水冷装置分别设在上、下室内，而风冷系统设在炉壳外，与下室连接。

在本发明的设备中，水冷装置可以是水冷盘管；风冷装置是由风冷系统制冷机、风冷系统压缩机通过管道与炉壳连接而组成。

在本发明的设备中，真空系统是由机械泵、罗茨泵；扩散泵分别通过管道、阀门与炉壳连接。

在本发明的设备中，所述炉壳体上接有氩气进气管。

采用本发明的合金快冷厚带设备制备合金快冷厚带的工艺方法包括下述步骤：

(1)将配比好的原料装入熔炼坩埚内，关上炉壳的炉门，开启水冷转轮的冷却循环水阀门供水，启动真空系统，待炉内真空度达到要求值后，向炉壳内充入一定量的氩气；

(2)将原料在熔炼坩埚中熔炼，形成合金熔液并保持200-300℃的过热度，同时对中间包和喷嘴进行加热，然后将形成所需的合金熔液直接倾倒入中间包内，合金熔液通过中间包的喷嘴流到水冷转轮上，甩成合金快冷厚带；

(3)由水冷转轮上甩出的合金快冷厚带，落入到收料器上继续冷却，冷却至室温后从炉壳内出料，即制成合金快冷厚带。

在本发明的方法中，在所述步骤(2)中，所述水冷转轮为单个时，通过调整水冷转轮的转速以控制合金快冷厚带的厚度，其转速控制范围为0.5-45.0m/s；所述水冷转轮为一对时，通过调整两个转轮的间隙以控制合金快冷厚带的厚度；合金快冷厚带的厚度控制为0.1-2.0mm。

在本发明的方法中，在所述步骤(2)中的通过水冷转轮冷却及步骤(3)中的通过收料器的冷却过程中，在合金熔点～800℃温度范围内，合金快冷厚带的冷却速率为100.0-1000.0℃/s；在合金熔点在800.0-600.0℃温度范围内，合金快冷厚带的冷却速率为0.1-1.0℃/s。

采用本发明的工艺方法所制成的合金快冷厚带，该合金快冷厚带成分均匀，显微组织均匀，为全柱状晶结构，柱状晶宽度为0.2-40μm，长度1.0-200μm。

采用本发明的工艺方法所制成的钕铁硼合金快冷厚带，该钕铁硼合金快冷厚带具有无a-Fe相或a-Fe相很低、无等轴晶区、主相Nd₂Fe₁₄B为柱状晶，富钕相分布均匀，Nd₂Fe₁₄B主相体积大于95％。

采用本发明的工艺方法所制成的低钕低钴贮氢合金快冷厚带，该电池用低钕低钴贮氢合金快冷厚带具有细小的全柱状晶组织，无偏析。

附图说明

图1为本发明具有单个水冷转轮的合金快冷厚带制备设备示意图

图2为本发明具有一对水冷转轮的合金快冷厚带制备设备部分结构示意图

图3为采用本发明工艺和设备制备的钕铁硼合金快冷厚带金相照片(平行与带面方向)

图4为采用本发明工艺和设备制备的钕铁硼合金快冷厚带扫描电镜(SEM)照片

图5是采用本发明工艺和设备制备的钕铁硼合金快冷厚带能谱图

图6是采用本发明工艺和设备制备的贮氢合金快冷厚带金相照片(垂直于带面方向，放大400倍)。

具体实施方式

本发明的合金快冷厚带设备如图1、图2所示。在炉壳4内由上至下依次设有由感应线圈1加热的熔炼坩埚2、底部装有喷嘴17的感应加热中间包3、位于喷嘴17下方的单个或一对水冷转轮5、快冷厚带的收料器。其中，收料器为炉壳4的下部内容体，由板阀16分隔为上、下两室，上、下两室分别设有水冷盘管7，水冷盘管7的进水口11、出水口8可分别与炉壳4外的进水管、出水管连接。下室并连接风冷系统，风冷系统是由管道依次连接风冷系统制冷机9、风冷系统压缩机10而组成。炉壳4连接真空系统，真空系统包括有罗茨泵13、扩散泵14、机械泵15。由管道依次连接机械泵15、罗茨泵13后分为两路，一路接阀门18与扩散泵14、阀门12的一路共接炉壳4的上部；另一路通过阀门19接下室。该真空系统可对整个炉壳4内进行抽高真空。

如图1所示，熔炼坩埚2可以装料10-1000公斤，选用的熔炼功率和频率根据装炉量的多少确定。熔炼坩埚2装炉量越少，则选用的频率越高，功率则越小；熔炼坩埚2装炉量越多，则选用的频率越低，功率越大。中间包3选用的坩埚一般不大于熔炼坩埚2，熔炼时一般选用中频和合适的功率，中间包3底部有一个导流喷嘴17，喷嘴17出口为扁平状并配有高频电源进行加热。水冷转轮5(图1)或5(图2)采用导热率为1w/cm·度或以上的材料制作，内部通冷却水进行水冷；运动方式可以是转动(线速度可以无级变速)，也可以是转动+轴向平动。对于单个水冷转轮，刮板或抛光轮10能刮去粘附在轮面上的合金并对水冷转轮冷却面进行抛光，保证甩带的正常进行和合金快冷厚带的质量。合金快冷厚带后续冷却采用水冷盘管7和风冷系统。

本发明合金快冷厚带制备工艺如下：按合金成分配比的原料，装入熔炼坩埚2内，关闭炉门；开启各冷却循环水阀门供水；启动真空系统，待炉内真空度达到要求值后，向炉内充入一定量的氩气；选用合适的频率和功率进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)；对中间包3选用合适的频率和功率进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)；线速度在0.5-45m/s范围内连续可调，运动方式可以是单独转动，也可以是转动+轴向平动；通过调节水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)的转速控制冷却速率，可以达到控制合金快冷厚带的厚度(一般为0.1-2.0mm)。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在甩带过程中，合金熔点到700-800℃的温度范围内，合金快冷厚带的冷却速度为100-1000℃/s；在800-600℃的范围内，合金快冷厚带的冷却速度为0.1-1.0℃/s。

本发明将合金快冷厚带制备工艺和设备有机结合，可以生产多种合金快冷厚带。图3和图4分别是采用本发明工艺和设备制备的钕铁硼合金快冷厚带金相照片(平行与带面方向)和SEM照片。从图3和图4可以看出，钕铁硼快冷厚带由平行排列的柱状晶组成，无等轴晶区域。主机Nd₂Fe₁₄B的柱状晶宽度为1.0-3.5μm，长度50-200μm。富钕相均匀分布于平行排柱状晶之间，其宽度小于1.0μm，长度50-200μm。图5是钕铁硼合金快冷厚带能谱图，表明了厚带中无a-Fe相。本发明生产的钕铁硼快冷厚带特别适用于制造磁能积(BH)_max为50MGOe以上的烧结磁体和双高(高磁能积、高矫顽力)烧结磁体。图6是采用本发明工艺和设备制备的贮氢合金快冷厚带金相照片(垂直于带面方向)。从图6可以看出，贮氢合金快冷厚带快冷厚带由细小、均匀的柱状晶组成，晶粒宽度为2-2.5μm，长度100-200μm，无成分和组织偏析。本发明生产的贮氢合金快冷厚带特别适合制造高性能、低成本动力电池和二次小电池。

综上所述，本发明的合金快冷厚带设备结构紧凑、将合金熔炼和甩带有机结合在一起、降低了合金快冷厚带的氧含量和其他杂质含量、提高了生产效率和产品质量，特别适合工业化生产；本发明的合金快冷厚带制备工艺克服了传统熔炼一铸造工艺的缺点，主要表现在提高了合金凝固速率，获得全柱状晶结构的合金快冷厚带，成分、组织和各相分布均匀。

本发明应用于制造钕铁硼合金快冷厚带具有以下优点：

1、可以提高合金的冷却速率，合金中a-Fe相为零或超低a-Fe相含量；

2、可以降低合金的稀土总量，提高主相Nd₂Fe₁₄B含量；

3、合金结构为均匀细小的全柱状晶，主相Nd₂Fe₁₄B、富Nd相和富相分布均匀；

4、适合制造高性能烧结钕铁硼磁体。

本发明应用于制造贮氢合金快冷厚带具有以下优点：

1、可以提高合金的冷却速率，合金中富Mn相、富Co相为零或超低富Mn相、富Co相含量；

2、可以降低Co、Nd用量，主相RE(Ni，M)₅含量高，其中RE为稀土元素，M＝Mn，Co，Al等添加元素；

3、合金的电容量，寿命和稳定性大幅度提高；

4、合金不需要均匀化热处理，降低了生产成本。

以下用实施例对的合金快冷厚带制备作进一步的说明，将有助于对本发明合金快冷厚带的制法及设备作更好的理解。本发明保护范围不受这些实施例的限定，本发明的保护范围由权利要求书决定。

实施例1

本实施例的钕铁硼合金快冷厚带，其合金成分Nd30％重量百分数，B1.1％重量百分数，余量为Fe。按所确定地成分进行配比30公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率2500Hz和功率45kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率30kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)和水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径150mm，宽度10mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为0.5m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴17与重力方向呈0°夹角。通过水冷转轮甩了的合金快冷厚带，出带速度为10公斤/小时。钕铁硼合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度内，钕铁硼合金冷却的速度为950℃/s，在800-600℃的温度范围内，钕铁硼合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的钕铁硼合金快冷带，a-Fe相为零，未发现等轴晶区，主相Nd₂Fe₁₄B晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度2.5-3.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相沿着主相Nd₂Fe₁₄B柱状间平行分布，其宽度小于1.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相为0.5μm等轴晶，均匀分布于整个钕铁硼快冷厚带中，其快冷厚带的厚度0.20-0.25mm。钕铁硼合金快冷厚带主相Nd₂Fe₁₄B为98％。

实施例2

本实施例的钕铁硼合金快冷厚带，其合金成分Nd30％重量百分数，B1.1％重量百分数，余量为Fe。按所确定地成分进行配比100公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率2400Hz和功率80kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率35kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮25(图2)直径300mm，宽度50mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为10m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴17与重力方向呈30°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为50公斤/小时。钕铁硼合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为850℃/s，在800-600℃的温度范围内，钕铁硼合金的冷却速率为0.9℃/s。本实施例所得到的钕铁硼合金快冷厚带，a-Fe相为零，未发现等轴晶区，主相Nd₂Fe₁₄B晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度3.0-3.5μm，长度50.0-150.0μm，富钕相沿着主相Nd₂Fe₁₄B柱状间平行分布，其宽度小于1.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相为0.5μm等轴晶，均匀分布于整个钕铁硼快冷厚带中，其快冷厚带的厚度0.25-0.40mm。钕铁硼合金快冷厚带主相Nd₂Fe₁₄B为98％。

实施例3

本实施例的钕铁硼合金快冷厚带，其合金成分Nd30％重量百分数，B1.1％重量百分数，余量为Fe。按所确定地成分进行配比200公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率2300Hz和功率140kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率40kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径450mm，宽度100mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮25(图2)线速度为15m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴17与重力方向呈45°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为200公斤/小时。钕铁硼合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为800℃/s，在800-600℃的温度范围内，钕铁硼合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的钕铁硼合金快冷厚带，a-Fe相为零，未发现等轴晶区，主相Nd₂Fe₁₄B晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度3.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相沿着主相Nd₂Fe₁₄B柱状间平行分布，其宽度小于1.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相为0.5μm等轴晶，均匀分布于整个钕铁硼快冷厚带中，其快冷厚带的厚度0.35-0.40mm。钕铁硼合金快冷厚带主相Nd₂Fe₁₄B为98％。

实施例4

本实施例的钕铁硼合金快冷厚带，其合金成分Nd30％重量百分数，B1.1％重量百分数，余量为Fe。按所确定地成分进行配比400公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率1600Hz和功率200kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率45kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径600mm，宽度200mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为20m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴33与重力方向呈60°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为500公斤/小时。钕铁硼合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为600℃/s，在800-600℃的温度范围内，钕铁硼合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的钕铁硼合金快冷厚带，a-Fe相为零，未发现等轴晶区，主相Nd₂Fe₁₄B晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度3.0-3.5μm，长度50.0-150.0μm，富钕相沿着主相Nd₂Fe₁₄B柱状间平行分布，其宽度小于1.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相为0.5μm等轴晶，均匀分布于整个钕铁硼快冷厚带中，其快冷厚带的厚度0.4mm。钕铁硼合金快冷厚带主相Nd₂Fe₁₄B为98％。

实施例5

本实施例的钕铁硼合金快冷厚带，其合金成分Nd30％重量百分数，B1.1％重量百分数，余量为Fe。按所确定地成分进行配比600公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率1400Hz和功率450kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率50kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径650mm，宽度400mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为25m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴33流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴17与重力方向呈75°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为700公斤/小时。钕铁硼合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为500℃/s，在800-600℃的温度范围内，钕铁硼合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的钕铁硼合金快冷厚带，a-Fe相为零，未发现等轴晶区，主相Nd₂Fe₁₄B晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度3.0-3.5μm，长度50.0-150.0μm，富钕相沿着主相Nd₂Fe₁₄B柱状间平行分布，其宽度小于1.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相为0.5μm等轴晶，均匀分布于整个钕铁硼快冷厚带中，其快冷厚带的厚度0.35-0.4mm。钕铁硼合金快冷厚带主相Nd₂Fe₁₄B为98％。

实施例6

本实施例的钕铁硼合金快冷厚带，其合金成分Nd30％重量百分数，B1.1％重量百分数，余量为Fe。按所确定地成分进行配比800公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率1000Hz和功率600kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率50kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径800mm，宽度600mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为30m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮25(图2)。喷嘴17与重力方向呈90°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为800公斤/小时。钕铁硼合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为600℃/s，在800-600℃的温度范围内，钕铁硼合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的钕铁硼合金快冷厚带，极少量a-Fe相，未发现等轴晶区，主相Nd₂Fe₁₄B晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度3.0-0.4μm，长度50.0-150.0μm，富钕相沿着主相Nd₂Fe₁₄B柱状间平行分布，其宽度小于1.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相为0.5μm等轴晶，均匀分布于整个钕铁硼快冷厚带中，其快冷厚带的厚度1.0mm。钕铁硼合金快冷厚带主相Nd₂Fe₁₄B为98％。

实施例7

本实施例的钕铁硼合金快冷厚带，其合金成分Nd30％重量百分数，B1.1％重量百分数，余量为Fe。按所确定地成分进行配比1000公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率900Hz和功率900kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率和功率进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径850mm，宽度1100mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为40m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴17与重力方向呈60°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为1000公斤/小时。钕铁硼合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为700℃/s，在800-600℃的温度范围内，钕铁硼合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的钕铁硼合金快冷厚带，少量的a-Fe相，未发现等轴晶区，主相Nd₂Fe₁₄B晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度4.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相沿着主相Nd₂Fe₁₄B柱状间平行分布，其宽度小于1.0μm，长度50.0-150.0μm，富钕相为0.5μm等轴晶，均匀分布于整个钕铁硼快冷厚带中，其快冷厚带的厚度1.5mm。钕铁硼合金快冷厚带主相Nd₂Fe₁₄B为98％。

实施例8

本实施例的贮氢合金快冷厚带，其合金成分La20％重量百分数，La-Ce12％重量百分数，La-Nd8％重量百分数，Co5.0％重量百分数，Mn3.9％重量百分数，Al1.9％重量百分数，余量为Ni。按所确定地成分进行配比100公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率2300Hz和功率80kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率35kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径600mm，宽度600mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为30m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴17与重力方向呈0°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为300公斤/小时。贮氢合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为850℃/s，在800-600℃的温度范围内，贮氢合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的贮氢合金快冷厚带，富Mn相和富Co相为零，未发现等轴晶区，主相(La，Nd，Ce)₁(Ni，Co，Mn，Al)₅晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度1.5-2.0μm，长度50.0-100.0μm，其快冷厚带的厚度0.20-0.25mm。

实施例9

本实施例的贮氢合金快冷厚带，其合金成分La20％重量百分数，La-Ce12％重量百分数，La-Nd8％重量百分数，Co5.0％重量百分数，Mn3.9％重量百分数，Al1.9％重量百分数，余量为Ni。按所确定地成分进行配比500公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率1500Hz和功率400kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率50kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径800mm，宽度1000mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为40m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮17(图2)。喷嘴17与重力方向呈0°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为800公斤/小时。贮氢合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为400℃/s，在800-600℃的温度范围内，贮氢合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的贮氢合金快冷厚带，富Mn相和富Co相为零，未发现等轴晶区，主相(La，Nd，Ce)₁(Ni，Co，Mn，Al)₅晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度4.0-4.5μm，长度50.0-100.0μm，其快冷厚带的厚度1.5mm。

实施例10

本实施例的贮氢合金快冷厚带，其合金成分La20％重量百分数，La-Ce12％重量百分数，La-Nd8％重量百分数，Co5.0％重量百分数，Mn3.9％重量百分数，Al1.9％重量百分数，余量为Ni。按所确定地成分进行配比900公斤，装入熔炼坩埚2，关好炉门，开启各冷却循环水阀门供水。启动真空系统，待炉内真空度达到10^-2Pa后，向炉内充入0.5大气压的氩气。选用合适的频率1000Hz和功率800kW进行合金熔炼，形成合金熔液并保持一定的过热度(200-300℃)。对中间包3选用合适的频率2500Hz和功率50kW进行加热，同时对导流喷嘴17进行高频加热，确保合金熔液可以顺利流到水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)直径800mm，宽度800mm，水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)线速度为20m/s。过热的合金熔液由熔炼坩埚2倒入中间包3并通过导流喷嘴17流到旋转的水冷转轮5(图1)或水冷转轮5(图2)。喷嘴17与重力方向呈0°夹角。通过水冷转轮甩出的合金快冷厚带，出带速度为600公斤/小时。贮氢合金快冷厚带落入收料器的上室进一步冷却，上室的合金快冷厚带达到一定的程度，打开板阀16，处于上室的厚带进入下室冷却至室温。在钕铁硼合金熔点～800℃的温度范围内，钕铁硼合金冷却的速度为600℃/s，在800-600℃的温度范围内，贮氢合金的冷却速率为1.0℃/s。本实施例所得到的贮氢合金快冷厚带，富Mn相和富Co相为零，未发现等轴晶区，主相(La，Nd，Ce)₁(Ni，Co，Mn，Al)₅晶粒为平行排列的柱状晶，其宽度5.0-5.5μm，长度50.0-100.0μm，其快冷厚带的厚度0.20mm。

Claims

1、一种合金快冷厚带设备，其特征在于：该设备包括有熔炼坩埚、底部装有喷嘴的感应加热中间包、位于喷嘴下方的一对或单个水冷转轮、具有冷却装置的快冷厚带的收料器，上述各装置都处于同一炉壳内，且该炉壳连接有真空系统。

2、根据权利要求1所述的合金快冷厚带设备，其特征在于：所述单个水冷转轮的直径为150-800mm、宽度为10-1200mm，转轮的转速在0.5-45m/s范围内无级变速可调，并设有使转轮轴向移动的传动机构，以及在转轮的侧面设有刮板或抛光轮；并且所述喷嘴与重力方向成0-90°。

3、根据权利要求1所述的合金快冷厚带设备，其特征在于：所述一对水冷转轮的直径为150-800mm，宽度为10-1200mm，转轮的转速在0.5-45m/s范围内无级变速可调，并设有用以调整该对转轮的间隙的调整机构。

4、根据权利要求1所述的合金快冷厚带设备，其特征在于：所述收料器为炉壳的下部内容体，并由板阀分隔为上、下两室，所述冷却装置为水冷装置和风冷系统，水冷装置分别设在上、下室内，而风冷系统设在炉壳外，与下室连接。

5、一种采用权利要求1所述的设备制备合金快冷厚带的工艺方法，其特征在于：该方法包括下述步骤：

6、根据权利要求5所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，所述水冷转轮为单个时，通过调整水冷转轮的转速以控制合金快冷厚带的厚度，其转速控制范围为0.5-45.0m/s；所述水冷转轮为一对时，通过调整两个转轮的间隙以控制合金快冷厚带的厚度；合金快冷厚带的厚度控制为0.1-2.0mm。

7、根据权利要求5或6所述的工艺方法，其特征在于：在所述步骤(2)中的通过水冷转轮冷却及步骤(3)中的通过收料器的冷却过程中，在合金熔点～800℃温度范围内，合金快冷厚带的冷却速率为100.0-1000.0℃/s；在合金熔点在800.0-600.0℃温度范围内，合金快冷厚带的冷却速率为0.1-1.0℃/s。

8、一种采用权利要求7的工艺方法所制成的合金快冷厚带，其特征在于：该合金快冷厚带成分均匀，显微组织均匀，为全柱状晶结构，柱状晶宽度为0.2-40μm，长度1.0-200μm。

9、一种采用权利要求7的工艺方法所制成的钕铁硼合金快冷厚带，其特征在于：该钕铁硼合金快冷厚带具有无a-Fe相或a-Fe相很低、无等轴晶区、主相Nd₂Fe₁₄B为柱状晶，富钕相分布均匀，Nd₂Fe₁₄B主相体积大于95％。

10、一种采用权利要求7的工艺方法所制成的电池用低钕低钴贮氢合金快冷厚带，其特征在于：该电池用低钕低钴贮氢合金快冷厚带具有细小的全柱状晶组织，无偏析。