專利名稱：感應溢流快淬爐的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種快淬釹鐵硼磁粉用感應溢流快淬爐，主要用于快淬釹鐵硼磁粉的生產。
背景技術：
快淬釹鐵硼磁粉的磁性能與其內部的納米晶結構密切相關，晶粒大小、分布一致 均勻，是制作高性能快淬釹鐵硼磁粉的必備條件。為形成納米晶結構，需要采用快淬工藝 在快淬爐中，讓NdFeB合金液快速冷卻(冷卻速度可達106°C /s)，再經晶化處理形成納米 晶結構。現(xiàn)在國內使用的溢流式快淬爐，均采用電弧重熔。由于電弧重熔造成合金液溫度 不均勻，使獲得的 快淬薄帶厚薄不一致；而且，電弧的高溫還容易造成NdFeB合金液中Nd的 揮發(fā)，使薄帶成份偏析較大；電弧重熔溢流式快淬爐的這些缺陷，使其無法用于生產高性能 快淬釹鐵硼磁粉。此外，電弧溢流快淬，需要在快淬前將Nd、Fe、B原材料用中頻感應爐熔鑄 成合金錠，然后破碎成10-15mm的合金顆粒。故電弧溢流快淬損耗大，單爐產量小。但它具 有投資少、技術易掌握等優(yōu)點，目前國內絕大多數(shù)本土磁粉生產企業(yè)都采用這一技術。為生產高性能快淬釹鐵硼磁粉，近年來國內多家快淬釹鐵硼磁粉企業(yè)花費了大量 的資源，研制感應重熔底噴快淬爐。但是此種設備投資大，結構復雜，工藝操作要求極高，且 生產過程中極易產生噴咀堵塞、合金液噴射不穩(wěn)定等各種難以解決的問題，故目前國內仍 沒有本土企業(yè)能使用此種設備大批量生產高性能釹鐵硼磁粉。

發(fā)明內容
本發(fā)明在吸取兩種方法的優(yōu)勢后，將感應熔煉與溢流方法優(yōu)點結合起來，形成感 應溢流快淬法生產快淬釹鐵硼磁粉。此種方法，可將Nd、Fe、B等原材料熔煉后，直接進行溢 流快淬。設備簡單、可靠，既解決了電弧溢流法合金液溫度不均勻的問題，又無感應重熔底 噴法投資大，結構復雜，易產生噴咀堵塞、合金液噴射不穩(wěn)定的難題。本發(fā)明所設計的快淬爐包括快淬爐腔1，可直接熔煉Nd、Fe、B等原材料的中頻感 應熔煉坩堝2，可采用中頻、高頻或電阻加熱體加熱保溫的溢流坩堝3，中頻加熱體4a，感應 或電爐加熱體4b，感應加熱保溫的中間包坩堝21，材質為鉬(Mo)或銅(Cu)的水冷輥輪5， 破碎機構6，折板式冷卻擋板14，破碎機篩網15。間歇式快淬爐采用多片式水冷銅散熱片冷 卻系統(tǒng)7，冷卻系統(tǒng)位于出料腔8中。連續(xù)式快淬爐采用層疊式冷卻系統(tǒng)9，通過振動器19 使冷卻板中的磁粉向下流動；出料腔10在層疊式冷卻系統(tǒng)下方，采用隔離閥門11隔開，出 料腔中放置收集桶18。爐體上方的進料系統(tǒng)12，采用液壓或者電機17帶動鋼絲繩，懸掛用 鐵桶16盛裝的Nd、Fe、B等原材料，經進料插板閥13，下放到熔煉坩堝2中。本發(fā)明設計較其他感應快淬爐有如下優(yōu)點(1)其他感應爐均采用熔煉爐腔與快 淬爐腔分開設計，熔煉坩堝位于熔煉爐腔中，熔煉爐腔與快淬爐腔通過閥門連接，此種方法 操作復雜，理論上可行，但在實際工作的時候，隔離閥門由于受澆注的合金溶液高溫烘烤， 容易變形、損壞。本發(fā)明的感應溢流快淬爐中中頻熔煉坩堝2、溢流坩堝3和轉輪5位于同一個工作室內，結構簡單，可靠性提高，工作時不會發(fā)生合金液澆注不到位損壞爐體的事 情。(2)目前國內感應快淬爐的溢流坩堝均不采用加熱保溫控制，但實際過程中，合金液澆 注到未保溫的溢流坩堝中，由于溫差較大，合金液溫度下降，會造成流動性降低。故本發(fā)明 給溢流坩堝添加保溫裝置，確保合金液溫度均勻一致，設備能長時間工作。(3)本發(fā)明可采 用沿圓周方向的槽形設計，同時生產出多條均勻一致的薄帶，在保證質量的前提下，提高單 位時間產量。(4)由于快淬薄帶松散，松裝密度小，致使快淬出來的薄帶堆積在出料腔中，散 熱不好，而且占用空間大。本發(fā)明設置有破碎機構，將快淬出來薄帶破碎成粉狀，然后進入 出料腔冷卻。由于薄帶破碎后松裝密度大幅提高，故出料腔體積大大縮小，節(jié)約成本。同時 薄帶破碎后與冷卻器的接觸面大，冷卻效率大大提高。而且，本發(fā)明在破碎腔下添加篩網， 可直接將快淬磁粉破碎到要求的粒度，省去后續(xù)的破碎加工工序。(5)其他感應快淬爐均采 用出料腔體雙層通水冷卻，只能冷卻緊挨腔體的一層快淬薄帶，所以，冷卻效率低下，冷卻 IOOkg左右薄帶需費時6-8小時，而本發(fā)明采用的多片式水冷銅板冷卻裝置或者層疊式冷 卻裝置，此兩種冷卻裝置冷卻面積大，冷卻效率高，冷卻IOOkg左右磁粉，多片式銅板冷卻 裝置只需30-60分鐘；而磁粉在連續(xù)通過層疊式冷卻裝置時，僅需3-5分鐘即可冷卻。這極 大地提高了生產效率。多片式銅板冷卻裝置由均勻焊接了通水銅管的l_5mm厚的銅板豎直 組裝而成；組裝時，銅板可輻向或平行排列安裝；銅板尺寸、數(shù)量依冷卻腔大小決定；破碎 后的磁粉直接掉入銅板間隙中被冷卻。層疊式冷卻裝置結構為將背面均勻焊接有水冷銅 管的寬度約5-20mm寬銅板按說明書附圖
二的方式9連接，安裝。銅板上的磁粉在振動器的 震動下，逐漸向下運動，并被冷卻。(6)其他連續(xù)式快淬爐進料系統(tǒng)均采用爪式加料器，如果 所加料質量較大的話，爪式加料容易脫落，損壞爐體。本發(fā)明采用的加料系統(tǒng)，使用液壓或 電機帶動，將原材料裝在鐵桶后，勾在下料機上，脫落的可能性極小，有助于安全生產。加料 腔與快淬腔連接閥門，由于加料口較大，若采用蝶閥或者球閥等其他閥門，均不好操作，占 用空間大，故本發(fā)明采用插板閥來隔離加料腔與快淬腔，結構簡單，可靠性高。(7)由于采用 了層疊式冷卻裝置，進入出料腔的磁粉已經冷卻，故而本發(fā)明連續(xù)式感應溢流快淬爐的出 料腔不需要單獨冷卻，可直接放置一個或兩個收集桶，將快淬破碎后的磁粉收集到收集桶 中，待裝滿后，關上隔離閥門11，即可將裝滿磁粉的桶取出，換上另外的空桶，繼續(xù)生產。此 種方法出料時間較短，只需2-3分鐘即可，是保證連續(xù)生產的關鍵；如果采用其他的出料裝 置的話，勢必使出料時間延長，造成磁粉在破碎腔堆積過多，損壞隔離閥門。(8)目前國內專 利感應溢流快淬爐，均采用熔煉坩堝直接澆注合金液到溢流坩堝，通過熔煉坩堝的傾倒角 度與速度，來控制合金液流量，由于熔煉坩堝的澆口形狀和傾倒角度不同時，澆注合金液的 量很難準確控制，快淬時很容易造成合金液濺跳，損壞溢流咀。本發(fā)明在熔煉坩堝和溢流坩 堝中間加裝底部開口 22的中間包坩堝21，將熔煉坩堝的熔液澆注到中間包坩堝，通過中間 包坩堝底部的開孔大小來控制熔液流量，達到均勻快淬的目的，提高產品質量與工作時間。綜上所述，本發(fā)明設計的感應溢流快淬爐能很好的滿足生產實際要求，可靠性高， 生產效率高說明書附1間歇式感應溢流快淬爐圖2連續(xù)式感應溢流快淬爐具體實施例1、間歇式熔煉坩堝2、溢流坩堝3和轉輪5同時安裝在快淬腔1中，將配置好的 Nd、Fe、B等原料放入熔煉坩堝2中，對整個爐腔抽真空，待真空達到IOPa以下，充氬(Ar)， 用中頻加熱將原料熔化成合金液；然后熔煉坩堝繞旋轉軸20旋轉，合金液被澆注到溢流坩 堝3(或中間包坩堝21)中，通過溢流坩堝頂部的溢流口流到高速旋轉的輥輪5上，被快速 冷卻形成NdFeB薄帶；薄帶甩出后，經折板式水冷卻擋板進入到破碎腔8中，被破碎機6破 碎成片狀磁粉，達到要求粒度的磁粉經篩網15漏到多片式銅板冷卻裝置中冷卻。冷卻后的 磁粉，經過晶化處理，形成快淬釹鐵硼磁粉成品。2、連續(xù)式熔煉坩堝2、溢流坩堝3和轉輪5同時安裝在快淬腔1中，將配置好的 Nd、Fe、B等原料放入熔煉坩堝2中，對整個爐腔抽真空，待真空達到IOPa以下，充氬(Ar)， 用中頻加熱將原料熔化成合金液；然后熔煉坩堝繞旋轉軸20旋轉，合金液被澆注到中間包 坩堝21中，再經中間包底部小孔22流到溢流坩堝3中，通過溢流坩堝頂部的溢流口流到高 速旋轉地轉輪5上，被快速冷卻形成NdFeB薄帶；薄帶甩出后，經折板式水冷卻擋板進入到 破碎腔8中，被破碎機6破碎成片狀磁粉；達到要求粒度的磁粉經篩網15漏到層疊式冷卻 裝置中，在振動裝置19的振動下，向下流動冷卻，掉入收集桶18中。當熔煉坩堝2中的液 體低到一定程度后，可將Nd、Fe、B等原料放入鐵桶16中，懸掛在液壓桿或者電機驅動鋼絲 繩上，將加料腔抽成真空，然后充氬氣至與快淬腔1的氣壓相當后，打開進料插板閥13，把 原料放入熔煉坩堝2中繼續(xù)熔煉，實現(xiàn)連續(xù)加料操作。待收集桶18中的磁粉裝滿后，將隔 離閥門11關閉，把出料腔10充成大氣壓，然后將出料腔10的爐門打開，將收集桶取出來， 換上干凈的空收集桶，抽真空，回充氬氣至快淬腔1相當大小的氣壓，打開隔離閥門11，繼 續(xù)收集磁粉，實現(xiàn)連續(xù)操作。取出的磁粉經過晶化處理，形成快淬釹鐵硼磁粉成品。
權利要求
本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于感應溢流快淬爐中中頻熔煉坩堝2、中間包坩堝21、溢流坩堝3和轉輪5幾大快淬部件都在同一個爐腔1中。經熔煉坩堝熔煉的NdFeB合金液，可直接澆注到溢流坩堝，通過溢流咀溢流至高速旋轉的輥輪，快淬成NdFeB薄帶。
2.本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于溢流坩堝3可采用加熱保溫裝置，即 單獨或同時在坩堝周圍及底部設置加熱保溫裝置，方式可為電阻或感應加熱。
3.本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于輥輪5表面可采用光滑表面或者沿 圓周方向的槽形結構
4.本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于感應溢流快淬爐設有破碎機構6，破 碎機下添加篩網15，控制破碎磁粉尺寸。
5.本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于感應溢流快淬爐可采用多片式水冷 銅板冷卻器7或者振動式層疊水冷銅片冷卻器9。
6.本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于連續(xù)式感應溢流快淬爐進料爐腔12 采用液壓桿直接懸掛裝NdFeB原材料的鐵桶16，或者電機17拖動鋼絲繩懸掛鐵桶向熔煉坩 堝2添加原材料，實現(xiàn)連續(xù)生產。
7.權利要求6所述的感應溢流快淬爐，其特征在于進料爐腔12和快淬爐腔1之間 采用插板閥13隔離。
8.本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于感應溢流快淬爐可以加裝底部開孔 22、中頻加熱的中間包坩堝21，通過底部開孔22的大小精確控制熔液流量。
9.本發(fā)明涉及一種感應溢流快淬爐，其特征在于采用振動式層疊水冷銅片冷卻器的 感應溢流快淬爐，出料腔10中放置一個或兩個圓桶18收集快淬磁粉，圓桶可以取出更換。
全文摘要
本發(fā)明設計一種感應溢流快淬爐，將釹鐵硼原材料感應熔化成的合金熔液，直接澆注到溢流坩堝中進行溢流快淬，形成薄帶。由于感應熔煉可以很好的控制熔體溫度和液面高度，可克服電弧重熔溢流式快淬爐的缺陷，改善溢流快淬條帶的均勻性，提高磁粉性能。同時可減少現(xiàn)有電弧重熔溢流快淬法中的兩道工序，將熔煉、破碎與快淬三道工序合為一道工序；也克服了感應重熔單輥快淬法必須兩次熔煉的弊端，提升現(xiàn)有快淬爐生產效率，降低了生產過程中的材料損耗和能源消耗。
文檔編號B22F9/08GK101954485SQ20091006009
公開日2011年1月26日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權日2009年7月20日
發(fā)明者孔紅兵, 李世貴, 李兆波, 王永強 申請人:中國電子科技集團公司第九研究所