CN103801667B - 稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备 - Google Patents

Abstract

一种稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，是将稀土永磁原料在真空或保护气氛下感应加热成熔融合金工艺、速凝工艺和无氧出料在发明设备中一次完成，设备包括交替工作的带有感应炉体的双室门、真空感应速凝室的壳体、维修门、真空系统、水冷系统和控制柜。感应炉体钢制框架与室门的支架通过转轴连接，炉体由坩埚、钢制框架、耐火砖和铜制感应线圈组成。真空感应速凝室的壳体内有急冷铜辊、中间包、抽真空装置、惰性气体导入装置、测温机构、压力控制和安全阀。收料罐在真空感应速凝室的壳体下方，通过隔离插板阀与其连接，收料罐是水冷夹套的环形罐体，罐腔内有隔板。本发明提高了产品性能和生产效率，同时简化了工艺，减少了设备投资。

Description

稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备

技术领域

本发明涉及一种真空感应熔炼速凝设备,特别是涉及一种用于钕铁硼稀土永磁合金和稀土储氢合金熔炼的真空熔炼速凝设备。

背景技术

钕铁硼稀土永磁快淬磁粉与树脂等混合，可做成粘结磁体。广泛应用于电子、电器、电机等，有着越来越广泛的用处。稀土储氢合金是镍氢电池的负极材料。广泛应用于电动工具、混合动力汽车等，有着越来越广泛的用处。

现有的钕铁硼稀土永磁快淬磁粉制造工艺和真空熔炼速凝设备是将稀土永磁合金的原料或稀土储氢合金原料，放到真空熔炼速凝设备的熔炼坩埚内，在真空和保护气氛下将原料加热熔化成熔融的合金，然后通过中间包在可控的速度下，浇铸到带水冷的铜冷却辊的外表面上形成合金薄片，冷却后的合金薄片掉到水平旋转的水冷转盘上进行二次冷却，待合金片冷却后，打开真空速凝设备的炉门，将合金片取出。

目前使用的真空熔炼速凝工艺和设备与先前的铸锭工艺和设备相比,产品的性能有了很大的提高,但是产品仍然存在许多问题。在生产稀土永磁合金薄片时，由于二次冷却不均匀，冷却速度低，产品的金相结构中发现晶粒分布不均和过细的小晶粒的现象,并经常有ɑ-铁析出。在生产稀土储氢合金时，还有少量的锰析出现象。这些现象严重影响着产品的性能，之后合金薄片还要在真空热处理炉中进行真空热处理，以消除锰析出和使晶粒均匀化。现有设备装料和出料操作不方便，设备维护困难。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备。

本发明包括具有可交替工作的双室门的真空感应熔炼速凝室、收料罐和真空隔离阀门，所述真空感应熔炼速凝室置于收料罐上方，其导料筒出口与收料罐之间有真空隔离阀门相接，真空感应熔炼速凝室还连接有真空系统、惰性气体导入管路、测温热电偶、压力表、真空规和安全阀，所述可交替工作的双室门，每个室门带有一个可倾动的感应炉。

进一步地，所述的双室门带有水冷夹层，双室门内各悬挂有带倾动机构的感应炉，感应炉包括坩埚、钢制框架、耐火砖和铜制感应线圈，坩埚置于感应炉内部，坩埚出口为导流嘴，坩埚外周依次为耐火砖、铜制感应线圈和钢制框架，感应炉的钢制框架与室门的支撑框架通过转轴联接，所述倾动机构分别连接在室门和感应炉框架上。

进一步地，所述真空感应速凝室的壳体内部还有中间包、急冷铜辊和导料筒，中间包置于坩埚导流嘴和急冷铜辊之间，中间包上连接有三维调节机构，调节中间包的喷嘴和急冷铜辊的间隙，急冷铜辊置于真空感应速凝室的壳体内中间包的下方，导料筒在急冷铜辊的下方，导料筒下方设有真空隔离阀门，对接收料罐。

进一步地，所述导料筒外壁上盘有水冷管，导料筒内设有粉碎辊。

进一步地，所述真空感应速凝室的壳体还设有维修门，维修门上的3#观察窗设有摄像头，真空感应速凝室的壳体顶板上分设有1#、2#观察窗、安全阀和测温热电偶。

进一步地，所述收料罐是带有水冷夹套的环形罐体，其中部设有与水冷夹套连通的水冷芯管，收料罐的腔体内水冷芯管与收料罐的罐体内壁间设置有多个带翅片的隔板，收料罐的罐体外底部有在预埋的轨道上往复行走的车轮。

进一步地，所述收料罐体侧壁上连接有连通内腔的充气管路。

进一步地，在所述收料罐收料口端设置有手动蝶阀。

进一步地，还设有用于冷却收料罐的水冷槽。

本发明的有益效果：

本发明与现有的真空感应加热速凝炉相比，采用的双室门分别带有1个感应炉交替工作，大大地提高了生产效率；稀土合金真空速凝制薄片、冷却和出料在一个设备的保护气氛中完成，出料罐带有水冷夹套，提高冷却效率，防止合金碎片顺时集积而粘连；也可以吊装放入水冷槽中冷却，二次冷却速度快，冷却均匀，产品性能高，一致性好。避免现有真空感应加热速凝炉生产的合金薄片搅拌不均匀、冷却慢和薄片粘连的问题，避免了物流存在的薄片被氧化的问题，在节能的前提下大大提高生产能力和产品的一致性，同时提高设备使用寿命，缩短了设备维护保养时间。

附图说明

图1是发明的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备结构示意图。

图2是图1中的真空感应速凝室的壳体内部结构示意图。

图3是图2中的收料罐结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图中：1、1#室门；2、感应炉；3、支撑框架；4、2#室门；5、真空感应速凝室的壳体；6、真空系统；7、维修门；8、控制柜；9、中频感应电源；10、钢制框架；11、倾动机构；12、1#观察窗；13、感应线圈；14、坩埚；15、耐火砖及镁砂；16、2#观察窗；17、中间包；18、急冷铜辊；19、粉碎辊；20、3#观察窗；21、导料筒；22、真空隔离阀门；23、收料罐；24、转轴；25、导流嘴；26、手动蝶阀；27、水冷夹套；28、翅片；29、车轮；30、水冷芯管；31、充气管路，32.进水口，33.出水口，34.卷扬机，35.隔板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例：如图1所示，本发明包括具有可交替工作的双室门(分别为1#室门1和2#室门4)的真空感应熔炼速凝室、收料罐23和真空隔离阀门22，所述速凝室置于收料罐23上方，其导料筒21出口与收料罐23之间有真空隔离阀门22相接，真空感应熔炼速凝室还连接有真空系统6(现有结构)、惰性气体导入管路、铠装测温热电偶、真空规、压力表和安全阀，所述可交替工作的双室门各带有一个可倾动的感应炉2。

所述速凝室是一个真空室，一端为两个室门1、4交替工作，中部为真空感应速凝室的壳体5，另一端设有维修门7；两室门均带有水冷夹层，其室门内设有感应炉2；感应炉2包括坩埚14、钢制框架10、耐火砖及镁砂15和铜制感应线圈13，坩埚14外周依次为耐火砖及镁砂15、铜制感应线圈10和钢制框架10，坩埚14侧面用镁砂捣制，坩埚14通过钢制框架10置于炉体底部，坩埚出口为导流嘴25；感应炉2与1#室门1和2#室门4上的支撑框架3通过转轴24相连，感应炉2上有倾动机构11，所述倾动机构11由钢丝滑轮组组成，滑轮分别固定在室门和感应炉钢制框架10上，钢丝缠绕在滑轮组上，端部连接在炉内卷扬机34上，卷扬倾动。倾动机构11可以使感应炉2绕支撑框架3上的转轴24旋转。维修门7上的3#观察窗20上设有摄像头，实时观察坩埚14和急冷铜辊18状况，真空感应速凝室的壳体5上有1#、2#观察窗12、16、安全阀和测温热电偶，所述测温热电偶为移动式铠装热电偶，测温时，热电偶可以探到钢水中，不用时，远离坩埚14。感应线圈13通过中频感应电源9连接控制柜8。

如图2所示，所述真空感应速凝室的壳体内部还设有中间包17、急冷铜辊18和导料筒21，中间包17置于坩埚导流嘴25和急冷铜辊18之间，中间包17由钢制的框架和耐火材料组成，在中间包17底部设有喷嘴，喷嘴与急冷铜辊18的间隙采用直线导轨可手动三维调节机构，所述三维调节机构为现有结构，是在三轴方向上分别设置相互配合的直线滑轨组件，中间包固定在三轴中一轴的台板上，该台板沿X轴、Y轴和Z轴方向移动。急冷铜辊18置于真空感应速凝室的壳体5内中间包17的下方，导料筒21在急冷铜辊18的下方，导料筒21下方设有真空隔离阀门22，对接收料罐23。所述导料筒21外壁上盘有水冷管，导料筒21内设有粉碎辊19。

如图3、图4所示，所述收料罐23是带有水冷夹套27的环形罐体，中部有与水冷夹套27相通的水冷芯管30，罐体上开有与水冷夹套27相通的进、出水口32、33，收料罐的腔体内水冷芯管30与收料罐的罐体内壁间设置有多个带翅片28的隔板35，收料罐的罐体外底部设有在预埋的轨道上往复行走的车轮29；在收料罐23收料口端设置有手动蝶阀26，罐体侧壁上连接有充气管路31。

本发明还可以设有一个外部附属的水冷槽，用于收料罐23吊装入水槽中，罐体与水直接接触冷却。

本发明在工作时，在真空和/或保护气氛下，用设在真空室外的中频感应电源9给感应线圈13通电，开始对坩埚14内的炉料加热，待炉料熔化并达到充分合金化后，通过炉体倾动机构11，熔融的合金沿着坩埚14的导流嘴25流出，浇铸到下方的中间包17内。中间包17在和急冷铜辊18接触的地方设有喷嘴，中间包内的熔融的合金通过喷嘴喷铸到旋转的急冷铜辊18的外表面上，熔融合金在急冷铜辊18表面上冷却，形成合金薄片。薄片随着急冷铜辊18的旋转掉到下方的导料筒21内。导料筒21内设有粉碎辊19，合金薄片通过粉碎辊19后被打碎成小碎片掉到导料筒21下方真空隔离阀门22下方的收料罐23内。浇铸完成后，关闭真空隔离阀门22，装有碎片的收料罐23移动到一端，另一个收料罐23与真空隔离阀门22对接。至此，完成一炉产品生产。收料罐23带有水冷夹套27，罐腔体中部水冷芯管30与水冷夹套27连通，收料罐的腔体内有隔板35。当真空室压力与大气平衡后，打开1#室门1，关闭2#室门4，通过真空系统6(现有结构)抽真空，充氮气，真空室内感应炉加热，开始下一炉工作。

本发明的使用过程：

在大气压力下，将已经按材料成分和重量百分比配料后的R-Fe-B-M(R为Nd、Pr、Dy、Tb稀土类元素的一种或两种以上，M为Co、Al、Cu、Zr、Ga中的一种或两种以上)原料，装入真空感应熔炼速凝设备的1#室门1和2#室门4中的坩埚14内。手动关闭1#室门1或2#室门4，关闭维修门7和真空隔离阀门22，通过罗茨泵和双机并联滑阀泵机组的真空系统6降压到规定压力(例如5Pa以下)，打开保护气体导入阀充入炉内保护气体，在真空和保护气氛下，启动中频感应电源9，利用感应加热将原料熔炼成熔融合金。

经充分合金化后(例如精炼30分钟)，在设定的温度下(例如1460℃)，通过坩埚倾动机构11，熔融的合金沿着坩埚14的导流嘴25流出，浇铸到下方的中间包17内。通过中间包17上的喷嘴将合金液体喷铸到旋转的急冷铜辊18的外表面上冷却。旋转急冷铜辊18的转速可根据工艺要求设定。

经过旋转急冷铜辊18冷却的合金薄片，通过导料筒21掉入位于下方的水冷收料罐23内，导料筒21上设有粉碎辊19，在导料筒21壁上绕有水冷管。导料筒21下方是真空隔离阀门22.

收料罐23带有水冷夹套27，收料罐的腔体内中部有水冷芯管30与水冷夹套27相通，罐腔体中部有水冷芯管30与水冷夹套27内壁间有隔板35，提高冷却效率，防止合金碎片顺时集积而粘连。

本专业的普通技术人员应能了解本发明的实质，并认识到本发明的具体实施细节可以在权利要求保护范围内做出各种变化。

Claims (9)

1.一种稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：包括具有可交替工作的双室门的真空感应熔炼速凝室、收料罐和真空隔离阀门，所述真空感应熔炼速凝室置于收料罐上方，其导料筒出口与收料罐之间有真空隔离阀门相接，真空感应熔炼速凝室还连接有真空系统、惰性气体导入管路、测温热电偶、压力表、真空规和安全阀，所述可交替工作的双室门，每个室门带有一个可倾动的感应炉。

2.根据权利要求1所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：所述的双室门带有水冷夹层，双室门内各悬挂有带倾动机构的感应炉，感应炉包括坩埚、钢制框架、耐火砖和铜制感应线圈，坩埚置于感应炉内部，坩埚出口为导流嘴，坩埚外周为耐火砖、铜制感应线圈和钢制框架，坩埚侧面用镁砂捣制，坩埚通过钢制框架置于炉体底部，感应线圈缠绕在钢制框架外，感应炉的钢制框架与室门的支撑框架通过转轴联接，所述倾动机构分别连接在室门和感应炉框架上。

3.根据权利要求1所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：所述真空感应熔炼速凝室的壳体内部还有中间包、急冷铜辊和导料筒，中间包置于坩埚导流嘴和急冷铜辊之间，中间包上连接有三维调节机构，调节中间包的喷嘴和急冷铜辊的间隙，急冷铜辊置于真空感应熔炼速凝室的壳体内中间包的下方，导料筒在急冷铜辊的下方，导料筒下方设有真空隔离阀门，对接收料罐。

4.根据权利要求3所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：所述导料筒外壁上盘有水冷管，导料筒内设有粉碎辊。

5.根据权利要求3所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：所述真空感应熔炼速凝室的壳体还设有维修门，维修门上的3#观察窗设有摄像头，真空感应熔炼速凝室的壳体顶板上分设有1#、2#观察窗、安全阀和测温热电偶。

6.根据权利要求1所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：所述收料罐是带有水冷夹套的环形罐体，其中部设有与水冷夹套连通的水冷芯管，收料罐的腔体内水冷芯管与收料罐的罐体内壁间设置有多个带翅片的隔板，收料罐的罐体外底部有在预埋的轨道上往复行走的车轮。

7.根据权利要求6所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：所述收料罐体侧壁上连接有连通内腔的充气管路。

8.根据权利要求6所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：在所述收料罐收料口端设置有手动蝶阀。

9.根据权利要求1所述的稀土永磁合金真空感应熔炼速凝设备，其特征在于：还设有用于冷却收料罐的水冷槽。