专利名称：感应溢流快淬炉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快淬钕铁硼磁粉用感应溢流快淬炉，主要用于快淬钕铁硼磁粉的生产。
背景技术：
快淬钕铁硼磁粉的磁性能与其内部的纳米晶结构密切相关，晶粒大小、分布一致 均勻，是制作高性能快淬钕铁硼磁粉的必备条件。为形成纳米晶结构，需要采用快淬工艺 在快淬炉中，让NdFeB合金液快速冷却(冷却速度可达106°C /s)，再经晶化处理形成纳米 晶结构。现在国内使用的溢流式快淬炉，均采用电弧重熔。由于电弧重熔造成合金液温度 不均勻，使获得的 快淬薄带厚薄不一致；而且，电弧的高温还容易造成NdFeB合金液中Nd的 挥发，使薄带成份偏析较大；电弧重熔溢流式快淬炉的这些缺陷，使其无法用于生产高性能 快淬钕铁硼磁粉。此外，电弧溢流快淬，需要在快淬前将Nd、Fe、B原材料用中频感应炉熔铸 成合金锭，然后破碎成10-15mm的合金颗粒。故电弧溢流快淬损耗大，单炉产量小。但它具 有投资少、技术易掌握等优点，目前国内绝大多数本土磁粉生产企业都采用这一技术。为生产高性能快淬钕铁硼磁粉，近年来国内多家快淬钕铁硼磁粉企业花费了大量 的资源，研制感应重熔底喷快淬炉。但是此种设备投资大，结构复杂，工艺操作要求极高，且 生产过程中极易产生喷咀堵塞、合金液喷射不稳定等各种难以解决的问题，故目前国内仍 没有本土企业能使用此种设备大批量生产高性能钕铁硼磁粉。
发明内容
本发明在吸取两种方法的优势后，将感应熔炼与溢流方法优点结合起来，形成感 应溢流快淬法生产快淬钕铁硼磁粉。此种方法，可将Nd、Fe、B等原材料熔炼后，直接进行溢 流快淬。设备简单、可靠，既解决了电弧溢流法合金液温度不均勻的问题，又无感应重熔底 喷法投资大，结构复杂，易产生喷咀堵塞、合金液喷射不稳定的难题。本发明所设计的快淬炉包括快淬炉腔1，可直接熔炼Nd、Fe、B等原材料的中频感 应熔炼坩埚2，可采用中频、高频或电阻加热体加热保温的溢流坩埚3，中频加热体4a，感应 或电炉加热体4b，感应加热保温的中间包坩埚21，材质为钼(Mo)或铜(Cu)的水冷辊轮5， 破碎机构6，折板式冷却挡板14，破碎机筛网15。间歇式快淬炉采用多片式水冷铜散热片冷 却系统7，冷却系统位于出料腔8中。连续式快淬炉采用层叠式冷却系统9，通过振动器19 使冷却板中的磁粉向下流动；出料腔10在层叠式冷却系统下方，采用隔离阀门11隔开，出 料腔中放置收集桶18。炉体上方的进料系统12，采用液压或者电机17带动钢丝绳，悬挂用 铁桶16盛装的Nd、Fe、B等原材料，经进料插板阀13，下放到熔炼坩埚2中。本发明设计较其他感应快淬炉有如下优点(1)其他感应炉均采用熔炼炉腔与快 淬炉腔分开设计，熔炼坩埚位于熔炼炉腔中，熔炼炉腔与快淬炉腔通过阀门连接，此种方法 操作复杂，理论上可行，但在实际工作的时候，隔离阀门由于受浇注的合金溶液高温烘烤， 容易变形、损坏。本发明的感应溢流快淬炉中中频熔炼坩埚2、溢流坩埚3和转轮5位于同一个工作室内，结构简单，可靠性提高，工作时不会发生合金液浇注不到位损坏炉体的事 情。(2)目前国内感应快淬炉的溢流坩埚均不采用加热保温控制，但实际过程中，合金液浇 注到未保温的溢流坩埚中，由于温差较大，合金液温度下降，会造成流动性降低。故本发明 给溢流坩埚添加保温装置，确保合金液温度均勻一致，设备能长时间工作。(3)本发明可采 用沿圆周方向的槽形设计，同时生产出多条均勻一致的薄带，在保证质量的前提下，提高单 位时间产量。(4)由于快淬薄带松散，松装密度小，致使快淬出来的薄带堆积在出料腔中，散 热不好，而且占用空间大。本发明设置有破碎机构，将快淬出来薄带破碎成粉状，然后进入 出料腔冷却。由于薄带破碎后松装密度大幅提高，故出料腔体积大大缩小，节约成本。同时 薄带破碎后与冷却器的接触面大，冷却效率大大提高。而且，本发明在破碎腔下添加筛网， 可直接将快淬磁粉破碎到要求的粒度，省去后续的破碎加工工序。(5)其他感应快淬炉均采 用出料腔体双层通水冷却，只能冷却紧挨腔体的一层快淬薄带，所以，冷却效率低下，冷却 IOOkg左右薄带需费时6-8小时，而本发明采用的多片式水冷铜板冷却装置或者层叠式冷 却装置，此两种冷却装置冷却面积大，冷却效率高，冷却IOOkg左右磁粉，多片式铜板冷却 装置只需30-60分钟；而磁粉在连续通过层叠式冷却装置时，仅需3-5分钟即可冷却。这极 大地提高了生产效率。多片式铜板冷却装置由均勻焊接了通水铜管的l_5mm厚的铜板竖直 组装而成；组装时，铜板可辐向或平行排列安装；铜板尺寸、数量依冷却腔大小决定；破碎 后的磁粉直接掉入铜板间隙中被冷却。层叠式冷却装置结构为将背面均勻焊接有水冷铜 管的宽度约5-20mm宽铜板按说明书附图
二的方式9连接，安装。铜板上的磁粉在振动器的 震动下，逐渐向下运动，并被冷却。(6)其他连续式快淬炉进料系统均采用爪式加料器，如果 所加料质量较大的话，爪式加料容易脱落，损坏炉体。本发明采用的加料系统，使用液压或 电机带动，将原材料装在铁桶后，勾在下料机上，脱落的可能性极小，有助于安全生产。加料 腔与快淬腔连接阀门，由于加料口较大，若采用蝶阀或者球阀等其他阀门，均不好操作，占 用空间大，故本发明采用插板阀来隔离加料腔与快淬腔，结构简单，可靠性高。(7)由于采用 了层叠式冷却装置，进入出料腔的磁粉已经冷却，故而本发明连续式感应溢流快淬炉的出 料腔不需要单独冷却，可直接放置一个或两个收集桶，将快淬破碎后的磁粉收集到收集桶 中，待装满后，关上隔离阀门11，即可将装满磁粉的桶取出，换上另外的空桶，继续生产。此 种方法出料时间较短，只需2-3分钟即可，是保证连续生产的关键；如果采用其他的出料装 置的话，势必使出料时间延长，造成磁粉在破碎腔堆积过多，损坏隔离阀门。(8)目前国内专 利感应溢流快淬炉，均采用熔炼坩埚直接浇注合金液到溢流坩埚，通过熔炼坩埚的倾倒角 度与速度，来控制合金液流量，由于熔炼坩埚的浇口形状和倾倒角度不同时，浇注合金液的 量很难准确控制，快淬时很容易造成合金液溅跳，损坏溢流咀。本发明在熔炼坩埚和溢流坩 埚中间加装底部开口 22的中间包坩埚21，将熔炼坩埚的熔液浇注到中间包坩埚，通过中间 包坩埚底部的开孔大小来控制熔液流量，达到均勻快淬的目的，提高产品质量与工作时间。综上所述，本发明设计的感应溢流快淬炉能很好的满足生产实际要求，可靠性高， 生产效率高说明书附1间歇式感应溢流快淬炉图2连续式感应溢流快淬炉具体实施例1、间歇式熔炼坩埚2、溢流坩埚3和转轮5同时安装在快淬腔1中，将配置好的 Nd、Fe、B等原料放入熔炼坩埚2中，对整个炉腔抽真空，待真空达到IOPa以下，充氩(Ar)， 用中频加热将原料熔化成合金液；然后熔炼坩埚绕旋转轴20旋转，合金液被浇注到溢流坩 埚3(或中间包坩埚21)中，通过溢流坩埚顶部的溢流口流到高速旋转的辊轮5上，被快速 冷却形成NdFeB薄带；薄带甩出后，经折板式水冷却挡板进入到破碎腔8中，被破碎机6破 碎成片状磁粉，达到要求粒度的磁粉经筛网15漏到多片式铜板冷却装置中冷却。冷却后的 磁粉，经过晶化处理，形成快淬钕铁硼磁粉成品。2、连续式熔炼坩埚2、溢流坩埚3和转轮5同时安装在快淬腔1中，将配置好的 Nd、Fe、B等原料放入熔炼坩埚2中，对整个炉腔抽真空，待真空达到IOPa以下，充氩(Ar)， 用中频加热将原料熔化成合金液；然后熔炼坩埚绕旋转轴20旋转，合金液被浇注到中间包 坩埚21中，再经中间包底部小孔22流到溢流坩埚3中，通过溢流坩埚顶部的溢流口流到高 速旋转地转轮5上，被快速冷却形成NdFeB薄带；薄带甩出后，经折板式水冷却挡板进入到 破碎腔8中，被破碎机6破碎成片状磁粉；达到要求粒度的磁粉经筛网15漏到层叠式冷却 装置中，在振动装置19的振动下，向下流动冷却，掉入收集桶18中。当熔炼坩埚2中的液 体低到一定程度后，可将Nd、Fe、B等原料放入铁桶16中，悬挂在液压杆或者电机驱动钢丝 绳上，将加料腔抽成真空，然后充氩气至与快淬腔1的气压相当后，打开进料插板阀13，把 原料放入熔炼坩埚2中继续熔炼，实现连续加料操作。待收集桶18中的磁粉装满后，将隔 离阀门11关闭，把出料腔10充成大气压，然后将出料腔10的炉门打开，将收集桶取出来， 换上干净的空收集桶，抽真空，回充氩气至快淬腔1相当大小的气压，打开隔离阀门11，继 续收集磁粉，实现连续操作。取出的磁粉经过晶化处理，形成快淬钕铁硼磁粉成品。
权利要求
本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于感应溢流快淬炉中中频熔炼坩埚2、中间包坩埚21、溢流坩埚3和转轮5几大快淬部件都在同一个炉腔1中。经熔炼坩埚熔炼的NdFeB合金液，可直接浇注到溢流坩埚，通过溢流咀溢流至高速旋转的辊轮，快淬成NdFeB薄带。
2.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于溢流坩埚3可采用加热保温装置，即 单独或同时在坩埚周围及底部设置加热保温装置，方式可为电阻或感应加热。
3.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于辊轮5表面可采用光滑表面或者沿 圆周方向的槽形结构
4.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于感应溢流快淬炉设有破碎机构6，破 碎机下添加筛网15，控制破碎磁粉尺寸。
5.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于感应溢流快淬炉可采用多片式水冷 铜板冷却器7或者振动式层叠水冷铜片冷却器9。
6.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于连续式感应溢流快淬炉进料炉腔12 采用液压杆直接悬挂装NdFeB原材料的铁桶16，或者电机17拖动钢丝绳悬挂铁桶向熔炼坩 埚2添加原材料，实现连续生产。
7.权利要求6所述的感应溢流快淬炉，其特征在于进料炉腔12和快淬炉腔1之间 采用插板阀13隔离。
8.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于感应溢流快淬炉可以加装底部开孔 22、中频加热的中间包坩埚21，通过底部开孔22的大小精确控制熔液流量。
9.本发明涉及一种感应溢流快淬炉，其特征在于采用振动式层叠水冷铜片冷却器的 感应溢流快淬炉，出料腔10中放置一个或两个圆桶18收集快淬磁粉，圆桶可以取出更换。
全文摘要
本发明设计一种感应溢流快淬炉，将钕铁硼原材料感应熔化成的合金熔液，直接浇注到溢流坩埚中进行溢流快淬，形成薄带。由于感应熔炼可以很好的控制熔体温度和液面高度，可克服电弧重熔溢流式快淬炉的缺陷，改善溢流快淬条带的均匀性，提高磁粉性能。同时可减少现有电弧重熔溢流快淬法中的两道工序，将熔炼、破碎与快淬三道工序合为一道工序；也克服了感应重熔单辊快淬法必须两次熔炼的弊端，提升现有快淬炉生产效率，降低了生产过程中的材料损耗和能源消耗。
文档编号B22F9/08GK101954485SQ20091006009
公开日2011年1月26日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者孔红兵, 李世贵, 李兆波, 王永强 申请人:中国电子科技集团公司第九研究所