专利名称：钕铁硼多工位氢化制粉工艺及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钕铁硼合金的制粉工艺，具体地说，就是利用钕铁硼合金的储氢特性，给出一种实现钕铁硼合金氢化制粉的工艺及其实现该工艺方法的相应设备。
钕铁硼合金的氢化制粉方法是目前钕铁硼合金制粉领域中的公知方法，该方法可有效防止钕铁硼合金在制粉过程中的氧化，可提高钕铁硼合金粉碎后的颗粒分布，同时，可提高合金的制粉效率，因此，国外在高性能钕铁硼永磁材料制粉工艺过程中已成功得到应用。钕铁硼氢化制粉工艺包含表面活化、吸氢、放氢、冷却和粉碎各道工序，各工序都需在密封环境下进行，表面活化是在密封环境下，先对该环境抽真空，使合金表面得到净化，然后在一定的温度下(通常在室温至200度之间)向该密封环境输入一定压力(0---0.5MPA)的氢气，使合金表面开始吸氢，达到表面活化；吸氢反应是个放热过程，所以要适当降低控制温度(不超过200度)，在密封环境下，保持一定的氢气压力和环境温度，使合金吸氢逐步达到饱和，达到晶格膨胀、组织疏松，增大压力促使吸氢反应向正的方向进行，常压条件下温度超过200度吸氢停止；放氢是在高温(200至600度)和负压条件下进行的，高温负压使放氢反应向正的方向进行；冷却是将放氢之后的合金进行冷却；粉碎是将已经疏松的合金在上述的密封环境下进行粉碎。现有技术在完成氢化制粉时，在工艺上将表面活化、吸氢、放氢、冷却甚至粉碎等各道工序集中在一个工位上完成，这样，在该工位上述的密封环境一会儿需加热一会儿需冷却，一会儿需高压一会儿需要负压，为了克服温度和压力的惯性，工作效率低，大大影响合金的制粉效率。
本发明的目的为克服现有钕铁硼氢化制粉工艺的上述缺陷，提供一种多工位的氢化制粉工艺。
本发明的另一个目的为提供实现上述多工位氢化制粉工艺的设备。
本发明是采用如下措施实现的钕铁硼多工位氢化制粉工艺，包含表面活化、吸氢、放氢、冷却和粉碎工序，所述各道工序是在各自的工位上完成的。这样，合金所处的密封环境可分别处于各工序工位上，各道工序可在各自的工位上同时进行，通过顺序改变合金所处密封环境的所在工序工位，完成整个工艺流程，无需像现有技术那样，在一个工位上各工序顺序进行，从而提高工作效率。
实现上述多工位氢化制粉工艺的设备，包含一组可用于周转的、由底部设有蝶阀的罐体和带有进、排气阀并与罐体密封活动联接的盖构成、其内放置有隔层筛网的密封料罐，位于表面活化工位的低温活化炉，位于吸氢工位、其内注入温水的控温桶，位于放氢工位的高温放氢炉，位于冷却工位的、其内注入冷水的冷却桶，位于粉碎工位的、由料罐固定机构和旋转驱动机构构成的回转台。将需粉碎的合金装入料罐，其位于隔层筛网的上面，粉碎后的合金落于筛网下部。
由于钕铁硼合金的吸氢需在200度以下进行，而合金的吸氢过程是一个放热的过程，因此，在表面活化工序中，一但表面吸氢开始，应尽快转入使密封环境恒温的吸氢工序，否则，不等吸氢饱和，由于其放热过程，温度超过200度，合金就开始放氢，因此，准确判断合金表面吸氢开始并及时转入吸氢工序是本发明所述工艺所要解决的问题，解决该问题在工艺上可由时间进行控制，即输入氢气经过一定的时间既认为合金表面已开始吸氢活化，但其往往带有经验性。本发明为在设备上解决该问题，在与料罐的进气阀相联的气路中设一流量计。在表面活化工序，料罐抽真空后，氢气源向料罐内输氢，流量计显示流量，待料罐内的压力与氢气源的压力相同时，流量计停止显示，再经过一定时间，待合金表面开始吸氢时，流量计又开始显示，这时，可以肯定合金表面吸氢开始，可以转到下面的吸氢工位。在吸氢工位，整个吸氢过程都有流量显示，饱和后无流量显示即可转到放氢工序。本发明为解决上述问题，也可预置一个与料罐进气阀相通、其容积与料罐内的合金的预计吸氢量匹配的带有压力表的储氢罐。由于该储氢罐的容积与料罐内合金的预计吸氢量相匹配，合金表面开始吸氢引起的轻微压力变化，可在其压力表上得以显示，因此，待储氢罐与料罐的压力平衡后，一定时间后压力表显示的压力开始下降时，可以肯定合金表面吸氢开始，可以转到下面的吸氢工位。
本发明在活化工位及放氢工位对料罐抽真空和抽氢过程中，也存在抽吸真空度的判断问题，同样可以根据经验抽一个固定的时间，也可以在与料罐排气阀相连的气路中设一真空计，以真空计的指示是否达到额定真空度，来判断料罐是否达到所需的真空度。单位质量合金放氢量(吸氢量)有准确的比例，在气路上放置质量流量计也可以判定吸氢(放氢)过程是否完成，只是成本较高。
本发明在与料罐排气阀相联的气路中还可预置一个真空罐，真空泵给真空罐抽真空，真空罐对料罐进行抽吸，这样可进行一定的真空储备，提高效率。
本发明所述设备中的料罐，为改善罐内合金的散热、通气，在料罐内隔层筛网上设有侧壁带有筛孔的圆形筛桶，横穿筛桶有一支承杆，该支承杆支承于料罐内壁的凸棱上，实现圆形筛桶的固定。
本发明所述设备中的料罐，为了在粉碎工序中能够对合金充分粉碎，在料罐中设有由横穿圆形筛桶的横杆和与横杆固定的竖杆构成的栅栏，在粉碎工序，料罐在正反旋转换向时，其内的合金与该栅栏相互碰撞，达到粉碎的目的。
本发明所述的钕铁硼多工位氢化制粉工艺，设计思路新颖、巧妙，将现有单一工位多工序的工艺方法，改为多工位多工序的工艺方法，工序与工位一一对应，提高了钕铁硼合金氢化制粉的效率。实现本发明所述工艺的设备，结构简单、合理，成本低，易于在所属领域内推广应用。
图1为本发明所述工艺的工序、工位流程及设备结构示意图；图2为实现本发明所述工艺的设备中的料罐结构图；图3为图2的A-A剖视图；图4为低温活化炉、放氢炉的结构图；图5为粉碎工位的回转台的结构示意图；图6为料罐的气路连接结构示意图；下面结合附图对实现本发明所述工艺的设备作进一步描述该设备，包含一组可用于周转的、由底部设有蝶阀1的罐体2和带有进、排气阀3、4并与罐体密封活动联接的盖5构成、其内放置有隔层筛网6的密封料罐I，位于表面活化工位的低温活化炉II，位于吸氢工位、其内注入温水的控温桶III，位于放氢工位的高温放氢炉IV，位于冷却工位的、其内注入冷水的冷却桶V，位于粉碎工位的、由料罐固定机构和旋转驱动机构构成的回转台VI。在与料罐I的进气阀3相连的气路中设一流量计7。在料罐内隔层筛网6上设有侧壁带有筛孔的圆形筛桶8，横穿筛桶有一支承杆9，该支承杆9支承于料罐内壁的凸棱10上。在料罐中设有由横穿圆形筛桶的横杆11和与横杆固定的竖杆12构成的栅栏。为方便料罐在各工位间的搬运，在料罐的盖上设有吊环13。为使料罐与粉碎工位的回转台固定，在料罐上设有用于与粉碎工位的回转台固定的螺孔14。本发明所述的设备在氢气源19与料罐进气阀之间还设有减压阀15，用于对氢气源输出的氢气的减压。在氢气源与料罐进气阀之间设有防回火阀16，用于料罐内的合金一但燃烧，防止火焰流向氢气源。在与料罐排气阀相连的气路中设一真空计17，用于判断料罐的真空度。为提高料罐的抽吸效率，在与料罐排气阀相联的气路中还可预置一个真空罐18。料罐进气气路和排气气路中所设的流量计7、减压阀15、防回火阀16、真空计17都为现有的公知产品，可根据实际需要集中布置于一个仪表柜或仪表台上。本发明设备中的低温活化炉由炉外壳20、隔热层21、炉内衬22、环绕炉内衬固定的电热棒23构成，该炉还设有炉盖24，空置时盖上炉盖。放氢炉与低温活化炉在结构上相同，放氢炉的电热棒功率大于低温活化炉。粉碎工位的回转台，其料罐的固定机构为可与料罐上的固定螺孔相配合固定的回转支架25，驱动机构由电机26和皮带轮减速机构27构成，电机经皮带轮减速机构驱动回转支架旋转。工作时，钕铁硼合金装入料罐，将盖密封盖紧，料罐放入低温活化炉内，低温活化炉的温度控制在50℃至200℃之间，料罐的进气阀关闭，用真空泵从料罐的排气阀抽真空，抽一定的时间，或者待排气气路中的真空计达到额定的真空度，关闭排气阀，打开进气阀，氢气源19经减压阀、流量计、防回火阀向料罐内注入氢气，待压力平衡稳定一定时间后，流量计再次显示流量时，说明合金表面吸氢开始，将料罐放入吸氢工位的控温桶内，在低于200℃的相对恒温下，合金充分吸氢，待进气气路的流量计不再有流量显示时，说明合金吸氢饱和，将料罐放入放氢炉内，放氢炉的温度控制在200℃至600℃之间，同时，关闭料罐的进气阀，打开排气阀，真空泵经排气阀将料罐内的氢气抽出，抽一定的时间，或者待排气气路中的真空计达到额定的真空度时，说明放氢完毕，将料罐放入冷却工位的冷却桶内进行冷却，为增加冷却速度，冷却桶内可采用冷却水循环，当然采用自然冷却也是可以的，待料罐及其内的合金充分冷却后，将料罐置于粉碎工位的回转台上，用料罐上的固定螺孔将料罐固定于回转台上，回转台旋转，带动料罐旋转，在料罐内所设栅栏的配合下，合金被粉碎，本发明中料罐内隔层筛网的网孔选择在10-12毫米，被粉碎的合金筛落于筛网下面，合金充分粉碎后，料罐置于一旁待用，需要时可将料罐底部的蝶阀打开，粉碎后的合金可直接进入气流磨，完成氢化制粉的最后工序。
本发明设备中的料罐尺寸为φ400×1200mm，重约100公斤，低温活化炉和放氢炉的尺寸为φ500×1300mm。采用本发明所述的工艺和设备，其效率为平均2小时出一料罐被粉碎的料。
权利要求
1.一种钕铁硼多工位氢化制粉工艺，包含表面活化、吸氢、放氢、冷却和粉碎工序，其特征为所述各道工序是在各自的工位上完成的。
2.实现如权利要求1所述的钕铁硼多工位氢化制粉工艺的设备，其特征为该设备包含一组可用于周转的、由底部设有蝶阀(1)的罐体(2)和带有进、排气阀(3)、(4)并与罐体密封活动联接的盖(5)构成、其内放置有隔层筛网(6)的密封料罐(I)，位于表面活化工位的低温活化炉(II)，位于吸氢工位、其内注入温水的控温桶(III)，位于放氢工位的高温放氢炉(IV)，位于冷却工位的、其内注入冷水的冷却桶(V)，位于粉碎工位的、由料罐固定机构和旋转驱动机构构成的回转台(VI)。
3.如权利要求2所述的设备，其特征为在与料罐(I)的进气阀(3)相连的气路中设一流量计(7)。
4.如权利要求2、3所述的设备，其特征为在料罐内隔层筛网(6)上设有侧壁带有筛孔的圆形筛桶(8)，横穿筛桶有一支承杆(9)，该支承杆(9)支承于料罐内壁的凸棱(10)上。
5.如权利要求4所述的设备，其特征为在料罐中设有由横穿圆形筛桶的横杆(11)和与横杆固定的竖杆(12)构成的栅栏。
6.如权利要求2、5所述的设备，其特征为在与料罐排气阀相连的气路中设一真空计(17)。
7.如权利要求6所述的设备，其特征为在与料罐排气阀相连的气路中预置一个真空罐(18)。
8.如权利要求2所述的设备，其特征为低温活化炉由炉外壳(20)、隔热层(21)、炉内衬(22)、环绕炉内衬固定的电热棒(23)构成。
全文摘要
本发明为钕铁硼多工位氢化制粉工艺及设备,其工艺包括表面活化、吸氢、放氢、冷却和粉碎工序,所述各道工序是在各自的工位上完成的。设备包含料罐、低温活化炉、控温桶、放氢炉、冷却桶和回转台,需粉碎的合金装入料罐,通过顺序改变料罐的所在工序工位,完成整个工艺流程。本发明设计思路新颖、巧妙,多工位多工序的工艺方法提高了钕铁硼合金氢化制粉的效率。其设备结构简单、合理,成本低,易于在所属领域内推广应用。
文档编号B22F9/02GK1326834SQ01119580
公开日2001年12月19日 申请日期2001年5月21日 优先权日2001年5月21日
发明者董中天 申请人:董中天