專利名稱：稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種真空感應熔煉速凝設備，特別是涉及一種用于釹鐵硼稀土永磁合金和稀土儲氫合金熔煉的真空熔煉速凝設備。
背景技術：
釹鐵硼稀土永磁快淬磁粉與樹脂等混合，可做成粘結磁體。廣泛應用于電子、電器、電機等，有著越來越廣泛的用處。稀土儲氫合金是鎳氫電池的負極材料。廣泛應用于電動工具、混合動力汽車等，有著越來越廣泛的用處。現有的釹鐵硼稀土永磁快淬磁粉制造工藝和真空熔煉速凝設備是將稀土永磁合金的原料或稀土儲氫合金原料，放到真空熔煉速凝設備的熔煉坩堝內，在真空和保護氣氛下將原料加熱熔化成熔融的合金，然后通過中間包在可控的速度下，澆鑄到帶水冷的銅冷卻輥的外表面上形成合金薄片，冷卻后的合金薄片掉到水平旋轉的水冷轉盤上進行二次冷卻，待合金片冷卻后，打開真空速凝設備的爐門，將合金片取出。然后將合金片裝入真空熱處理爐的料箱內，送入真空熱處理爐內進行真空熱處理。經過探索發現盡管目前使用的真空熔煉速凝工藝和設備與先前的鑄錠工藝和設備相比，產品的性能有了很大的提高，但是產品仍然存在許多問題。在生產稀土永磁合金薄片時，由于二次冷卻不均勻，產品的金相結構中發現晶粒分布不均和過細的小晶粒的現象，并經常有α-鐵析出。在生產稀土儲氫合金時，還有少量的錳析出現象。這些現象嚴重影響著產品的性能，之后合金薄片還要在真空熱處理爐中進行真空熱處理，以消除錳析出和使晶粒均勻化。
發明內容針對上述存在的技術問題，本發明提供一種稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，使得稀土合金真空速凝制薄片、熱處理和冷卻在一個設備保護氣氛中完成，提高了生產效率，產品性能高，一致性好。本發明包括真空感應熔煉速凝室、收料保溫處理室、冷卻室和室間隔離閥門，所述收料保溫處理室和冷卻室間設置有室間隔離閥門，真空感應熔煉速凝室置于收料保溫處理室上方，其導料筒出口對應收料保溫處理室；真空感應熔煉速凝室上還設有水冷電極、抽真空裝置、惰性氣體導入裝置、測溫機構、壓力表、真空規和安全閥。所述真空感應熔煉速凝室在帶有水冷夾層的真空室內設有爐體，所述爐體包括坩堝、鋼制框架、耐熱磚和銅制感應線圈，坩堝外周依次為耐火磚、銅制感應線圈和鋼制框架，坩堝通過鋼制框架置于爐體底部，坩堝出口為導流嘴，爐體通過支撐架固定在速凝室內，在鋼制框架上連接有傾動機構，傾動機構另一端固定在爐體內壁上，真空室上部設置爐蓋，爐門安裝在該真空室的一端。所述速凝室內還設有中間包、急冷銅輥和導料筒，中間包置于坩堝導流嘴和急冷銅輥之間，中間包上連接有三維調節機構，調節中間包的噴嘴和急冷銅輥的間隙，急冷銅輥置于室爐體內中間包的下方，導料筒在急冷銅輥的下方，導料筒下方對接收料箱。所述導料筒外壁上盤有水冷管，導料筒內設有粉碎輥。所述爐蓋通過電動升起移位裝置連接在真空室上，爐蓋上設有軌道，軌道一端通過轉軸連接在速凝室上，一端連接液壓缸，在爐蓋上設有沿軌道滾動的主動輪和從動輪，主動輪軸通過鏈輪鏈條連接電機減速器軸。所述爐蓋上設有觀察窗。所述爐門上設有帶攝像頭的觀察窗。所述收料保溫室內設有收料箱、保溫室和摩擦輥傳動機構，保溫室內壁設有隔熱板，隔熱板內有加熱器；摩擦輥傳動機構包括電機減速機、多個傳動鏈輪鏈條、并列多個摩擦輥及其摩擦輥軸，所述摩擦輥軸置于收料保溫室內，其兩端穿過隔熱板與鏈輪連接，相鄰兩摩擦輥軸的鏈輪分別通過鏈條連接，其端部鏈輪通過動密封鏈輪軸與收料保溫室外的電機減速機連接。所述收料箱為敞口箱，側面焊有貫穿收料箱的開口異型管，異型管開有與收料箱內連通的孔，在收料時，收料箱沿收料保溫處理室底部傳動的摩擦輥往復移動。所述冷卻室側壁設有電機，內部設有風箱，風箱側壁設有導流管，對應的另一側設有換熱器，換熱器出風口對著風機，風機與電機軸連接，冷卻室周邊側壁設有弧形導流板；外部連接有抽空管路、惰性氣體導入管路和安全閥管路；抽真空管路與抽真空裝置連接。本發明的有益效果:本發明與現有的真空感應加熱速凝爐相比，使得稀土合金真空速凝制薄片、熱處理和冷卻在一個設備保護氣氛中完成，提高了生產效率，產品性能高，一致性好。避免現有單室真空感應加熱速凝爐薄片攪拌不均勻，冷卻慢，效率低耗能大，避免了薄片粘連，物流過程中存在的薄片被氧化的問題，在節能的前提下大大提高生產能力和產品的一致性，同時提高設備使用壽命，縮短了設備維護保養時間。

圖1是發明的結構示意圖。圖2是圖1中的冷卻裝置結構示意圖。圖中:1、速凝室；11、導料筒；12、粉碎輥；13、急冷銅輥；14、中間包；15、坩堝；16、傾動機構；17、觀察窗；18、抽真空裝置；19、中頻感應電源；110、爐門；111、液壓缸；112、第一電機；113、爐蓋；114、軌道；115、轉軸；116、感應線圈；117水冷夾層；118、爐體；119、支撐架；120、攝像頭；121、水冷管；122、噴嘴；123、鋼制框架；124、第一轉軸；125、第二轉軸；2、收料保溫處理室；21、收料箱；22、異型管；23、摩擦輥；24、1#室門；25、保溫室；3、冷卻室；31、第二電機；32、風機；33、換熱器；34、風箱；35、導流管；36、導流板;37、2#室門，4、隔離閥門。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。實施例:如圖1所示，本發明包括真空感應熔煉速凝室1、收料保溫處理室2、冷卻室3和室間隔離閥門4，所述收料保溫處理室2和冷卻室3間設置有室間隔離閥門4，真空感應熔煉速凝室I置于收料保溫處理室2上方，其導料筒11出口對應收料保溫處理室2 ；真空感應熔煉速凝室I上還設有水冷電極、抽真空裝置18、惰性氣體導入管路、測溫機構、壓力表、真空規和安全閥。所述測溫機構為鎧裝熱電偶。所述真空感應熔煉速凝室I在帶有水冷夾層117的真空室內設有爐體118，所述爐體118包括坩堝15、鋼制框架123、耐熱磚和銅制感應線圈116，坩堝15通過鋼制框架123置于爐體118底部，坩堝15出口為導流嘴，鋼制框架123與支撐架119通過第一轉軸124連接，在鋼制框架123上連接有傾動機構16，傾動機構16另一端固定在爐體內壁上；可手動翻轉開或關的爐門110安裝在該真空室的一端，爐門110上設有帶攝像頭120的觀察窗，爐蓋113安裝在該真空室的上部，爐蓋113上設有觀察窗17。所述傾動機構16為現有結構，是其液壓缸與鋼制框架123通過第二轉軸125連接，通過液壓缸驅動，使鋼制框架123繞第一、第二轉軸124、125轉動，將物料倒入中間包14。所述爐蓋113通過液壓升起電動移位裝置連接在真空室上，爐蓋113上設有軌道114，軌道114 一端通過轉軸115連接在地基上，一端連接液壓缸111，液壓缸111連接在速凝室I上，在爐蓋113上設有沿軌道114滾動的主動輪和被動輪，主動輪通過鏈輪鏈條連接第一電機112減速器軸。位于所述保溫處理室2上方的速凝室I內還設有中間包14、急冷銅輥13和導料筒11，中間包14置于坩堝15導流嘴和急冷銅輥13之間，中間包14上連接有三維調節機構，調節中間包14的噴嘴和急冷銅輥13的間隙，所述三維調節機構為現有結構，是在三軸方向上分別設置相互配合的直線滑軌組件，中間包固定在三軸中一軸的臺板上，該臺板沿X軸、Y軸和Z軸方向移動；急冷銅棍13置于室爐體內中間包14的下方,導料筒11在急冷銅棍13的下方，導料筒11下方對接收料箱21。導料筒11外壁上盤有水冷管121，導料筒11內設有粉碎輥12，速凝薄片通過粉碎輥12成更小尺寸薄片掉入收料箱21。所述收料箱21是鋼制方箱，底面焊有封閉板，上面敞開，側面焊有貫穿收料箱21的開口異型管22，異型管22開有與收料箱21內腔連通的孔，在收料時收料箱21沿收料保溫處理室2底部傳動的摩擦輥23往復移動。所述收料保溫室2內設有收料箱21、保溫室25和摩擦輥傳動機構，收料保溫室25內壁設有隔熱板，隔熱板內有加熱器；摩擦輥傳動機構包括電機減速機、多個傳動鏈輪鏈條、并列多個摩擦輥23及其摩擦輥軸，所述摩擦輥軸置于收料保溫室2內，其兩端穿過隔熱板與鏈輪連接，相鄰兩摩擦輥軸的鏈輪分別通過鏈條連接，其端部鏈輪通過動密封鏈輪軸與收料保溫室2外的電機減速機連接。如圖2所示，所述冷卻室3側壁設有第二電機31，內部設有風箱，風箱側壁設有導流管35，對應的另一側設有換熱器33，換熱器33出風口對著風機32，風機32與第二電機31的軸連接，冷卻室3周邊側壁設有導流板36 ;外部連接有抽空管路、惰性氣體導入管路和安全閥管路；抽真空管路與抽真空裝置連接。本發明在工作時，在真空和/或保護氣氛下，用設在真空爐外的中頻感應電源19給感應線圈116通電，開始對坩堝15內的爐料加熱，待爐料熔化并達到充分合金化后，通過爐體傾動機構16，熔融的合金沿著坩堝15的導料嘴流出，澆鑄到下方的中間包14內。中間包14在和急冷銅輥13接觸的地方設有噴嘴122，中間包內的熔融的合金通過噴嘴122噴鑄到旋轉的急冷銅棍13的外表面上,熔融合金在急冷銅棍13表面上冷卻,形成合金薄片。薄片隨著急冷銅輥13的旋轉掉到下方的導料筒11內。導料筒11內設計有粉碎輥12，合金薄片通過粉碎輥12后被打碎成小碎片掉到導料筒11下方往復移動的收料箱21內。澆鑄完成后，裝有碎片的收料箱21移動到一端的保溫室25內進行保溫處理。保溫處理完成后，打開隔離閥門4，將收料箱21移動到冷卻室3，然后關上隔離閥門4 (此時，可以開始第二爐熔煉)，啟動冷卻第二電機31，開始對收料箱21及箱內的碎片冷卻。在風機32和收料箱21之間設計有換熱器33，在收料箱21上設計有異型管22，冷卻氣體通過異型管22將碎片上的熱量帶走。被加熱的氣體在風機32的驅動下通過換熱器33冷卻，然后再由風機32、導流板36和風箱的導流管35吹向收料箱21。當收料箱21達到出爐溫度后，停止冷卻第二電機31，然后打開放氣閥，當冷卻室壓力與大氣平衡后，打開室門37，將收料箱從冷卻室移出。至此，完成一爐產品生產。本發明的使用過程:在大氣壓力下，手動打開爐門110，電動打開爐蓋113。將已經按材料成分和重量百分比配料后的R-Fe-B-M (R為Nd、Pr、Dy、Tb稀土類元素的一種或兩種以上，M為Co、Al、Cu.Zr.Ga中的一種或兩種以上)原料，裝入真空感應熔煉速凝裝置中的坩堝15內。關上爐門110、爐蓋113，通過雙機串聯羅茨泵和雙機并聯滑閥泵機組的抽真空裝置18降壓到規定壓力(例如5Pa以下)，打開惰性氣體導入閥充入爐內惰性氣體，在真空和保護氣氛下，啟動中頻感應電源19，利用感應加熱將原料熔煉成熔融合金。經充分合金化后(例如精煉30分鐘)，在設定的溫度下(例如1460°C )，通過坩堝傾動機構16，熔融的合金沿著坩堝的導料嘴流出，澆鑄到下方的中間包14內。通過中間包14上的噴嘴122將合金液體噴鑄到旋轉的急冷銅輥13的外表面上冷卻。旋轉急冷銅輥13的轉速可根據工藝要求設定。經過旋轉急冷銅輥13冷卻的合金薄片，通過導料筒11掉入位于下方的收料箱21內，導料筒11上設有粉碎輥12，在筒壁上設有水冷管121。收料保溫處理裝置2內設有摩擦輥23，在收料時，為了防止合金碎片順時集積而粘連，收料箱21在收料時水平往復移動。收料箱21收料后及時送入保溫室25保溫，保溫溫度按工藝要求設定(例如500°C _900°C)，保溫一段時間(例如30分鐘以上)。合金薄片保溫處理后送到冷卻室3，冷卻室3側壁設有第二電機31，內部設有風箱34，風箱34側壁上有多個導流管35，與之對應的另一側有換熱器33，換熱器33出風口對著風機32、風機32與第二電機31軸連接，冷卻室壁設有弧形導流板36。合金薄片達到要求的出爐溫度(例如80°C )后從冷卻室中取出。為了提高效率，一般在保溫室25和冷卻室3之間設有真空隔離閥門4，保溫處理后將收料箱21傳送到冷卻室3冷卻，這時可以開始第二爐料的熔煉。真空隔離閥門4設計成插板閥，由氣缸驅動四聯桿壓緊閥板膠圈密封。收料保溫室2和冷卻室3與大氣均設有一個室門，分別為1#室門24、2#室門37，用于出料和維修保養。本專業的普通技術人員應能了解本發明的實質，并認識到本發明的具體實施細節可以在權利要求保護范圍內做出各種變化。
權利要求1.一種稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備,其特征在于:包括真空感應熔煉速凝室、收料保溫處理室、冷卻室和室間隔離閥門，所述收料保溫處理室和冷卻室間設置有室間隔離閥門，真空感應熔煉速凝室置于收料保溫處理室上方，其導料筒出口對應收料保溫處理室；真空感應熔煉速凝室上還設有水冷電極、抽真空裝置、惰性氣體導入裝置、測溫機構、壓力表、真空規和安全閥。
2.根據權利要求1所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述真空感應熔煉速凝室在帶有水冷夾層的真空室內設有爐體，所述爐體包括坩堝、鋼制框架、耐熱磚和銅制感應線圈，坩堝外周依次為耐火磚、銅制感應線圈和鋼制框架，坩堝通過鋼制框架置于爐體底部，坩堝出口為導流嘴，爐體通過支撐架固定在速凝室內，在鋼制框架上連接有傾動機構，傾動機構另一端固定在爐體內壁上，真空室上部設置爐蓋，爐門安裝在該真空室的一端。
3.根據權利要求1或2所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述速凝室內還設有中間包、急冷銅輥和導料筒，中間包置于坩堝導流嘴和急冷銅輥之間，中間包上連接有三維調節機構，調節中間包的噴嘴和急冷銅輥的間隙，急冷銅輥置于室爐體內中間包的下方，導料筒在急冷銅輥的下方，導料筒下方對接收料箱。
4.根據權利要求3所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述導料筒外壁上盤有水冷管，導料筒內設有粉碎輥。
5.根據權利要求2所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述爐蓋通過電動升起移位裝置連接在真空室上，爐蓋上設有軌道，軌道一端通過轉軸連接在地基上，一端連接液壓缸，液壓缸連接在速凝室上，在爐蓋上設有沿軌道滾動的主動輪和從動輪，主動輪軸通過鏈輪鏈條連接第一電機減速器軸。
6.根據權利要求2或5所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述爐蓋上設有觀察窗。
7.根據權利要求2所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述爐門上設有帶攝像頭的觀察窗。
8.根據權利要求1所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述收料保溫室內設有收料箱、保溫室和摩擦輥傳動機構，保溫室內壁設有隔熱板，隔熱板內有加熱器；摩擦輥傳動機構包括電機減速機、多個傳動鏈輪鏈條、并列多個摩擦輥及其摩擦輥軸，所述摩擦輥軸置于收料保溫室內，其兩端穿過隔熱板與鏈輪連接，相鄰兩摩擦輥軸的鏈輪分別通過鏈條連接，其端部鏈輪通過動密封鏈輪軸與收料保溫室外的電機減速機連接。
9.根據權利要求8所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述收料箱為敞口箱，側面焊有貫穿收料箱的開口異型管，異型管開有與收料箱內連通的孔，在收料時，收料箱沿收料保溫處理室底部傳動的摩擦輥往復移動。
10.根據權利要求1所述的稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，其特征在于:所述冷卻室側壁設有第二電機，內部設有風箱，風箱側壁設有導流管，對應的另一側設有換熱器，換熱器出風口對著風機，風機與第二電機軸連接，冷卻室周邊側壁設有弧形導流板；外部連接有抽空管路、惰性氣體導入管路和安全閥管路；抽真空管路與抽真空裝置連接。
專利摘要一種稀土永磁合金真空感應熔煉速凝設備，包括真空感應熔煉速凝室、收料保溫處理室、冷卻室和室間隔離閥門，所述收料保溫處理室和冷卻室間設置有室間隔離閥門，真空感應熔煉速凝室置于收料保溫處理室上方，其導料筒出口對應收料保溫處理室；真空感應熔煉速凝室上還設有水冷電極、抽真空裝置、惰性氣體導入裝置、測溫機構、壓力表、真空規和安全閥。本實用新型解決了現有釹鐵硼真空快淬工藝產品在金相結構中晶粒分布不均和出現過細的小晶粒的現象，以及經常有ɑ-鐵析出、少量的錳析出現象。提高了產品性能和生產效率，同時簡化了工藝，減少了設備投資。
文檔編號B22D11/06GK202945304SQ20122058696
公開日2013年5月22日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者陳曉東, 孫寶玉 申請人:沈陽中北真空磁電科技有限公司