专利名称：永磁材料旋淬速凝装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种永磁材料旋淬速凝装置，特别是，用于非晶、微晶与细晶稀土永磁材料淬制的旋淬速凝装置。
众所周知，采用速凝固化方法获得的固态金属具有完全不同于金属铸锭材料的结构和性能，因此速凝技术极大地扩展了金属材料的应用领域。如广泛使用的非晶态合金，NdFeB快淬材料，以及无机纤维材料等等。近年来，速凝工艺的设备有了很大发展，主要有两种类型感应式和电弧式的速凝装置。
感应式速凝装置主要包括感应线圈21、坩埚24、坩埚底部的喷嘴23和辊轮25，如图4所示。将合金置于坩埚24内，该合金借感应线圈21感应加热熔化，合金液流通过坩埚底24部的喷嘴23射向高速旋转的冷却辊轮25表面，形成速凝带片22。
此种装置已广泛用于非晶带材和磁粉的制备，且已开发成工业型生产设备，例如，本申请的发明人，在中国发明专利ZL90107845.X，名称为“各向异性微晶稀土永磁材料的制备方法及其设备”中已经公开了这样的一种设备。
此类装置在生产过程中有两大不足之处1．金属液流是经过喷嘴到达高速旋转的辊轮表面上的，一旦喷嘴堵塞，生产即被迫终止。而且喷嘴堵塞具有随机性，难以预测和控制。
2．采用的水冷辊轮在淬制过程的初始阶段，辊面温度从冷态升温到热平衡的某一温度约须15-20分钟。在此时段内辊温不断变化，换言之，冷却速度也在不断变化，进而导致淬制薄带的结晶状态也必然不同，这部分薄带经统一的晶化处理后，其结构和性能差异很大。对于连续快淬炉而言，每次喷淬的时间取决于喷嘴寿命，耐火材料喷嘴的平均寿命为80小时。淬辊从冷态达到热平衡的20分钟仅占连续淬制时间的0.4％，因此为保证产品的一致性，每次喷淬的头20分钟或一刻钟的产品作为废品摒弃掉。这样一来，实际上提高了产品的成本。
对于断续工作的快淬炉而言，情况就大为不同。每次熔炼仅30-50公斤，喷淬过程持续约40-60分钟。若将达到热平衡以前淬制的材料摒弃，则占到总淬制材料的25％以上!我国快淬炉均是逐炉工作，因此产品性能的一致性从设备上就无法保证，并成为制约快淬磁粉生产的主要障碍。
另一方面，电弧式速凝装置采用电弧重熔获得液态合金，同样经过耐火材料的喷嘴将熔融的合金液流导向旋转的水冷辊轮表面。此类装置同样遇到喷嘴容易堵截，从而不得不终止生产过程的问题。
本实用新型就是为解决现有速凝装置的上述问题而作出发明，其目的在于提供一种生产效率高，成本低的永磁材料旋淬速凝装置。
为达到上述目的，本实用新型的永磁材料旋淬速凝装置，包括真空室及其抽真空系统，该真空室上方设有装料器，其内部设有坩埚和辊轮及其下方设有集料器，其特征在于上述真空室内还设有电弧导棒，上述电弧导棒伸向所述坩埚；所述坩埚呈槽形且其上缘具有液流口；所述旋淬辊轮的轮箍外缘具有至少一个圆锥齿；以及上述集料器具有转换阀。
根据本新型的永磁材料旋淬速凝装置，由于淬制合金材料用电弧在水冷坩埚内直接熔化，坩埚的一边设有液流口，水冷钼辊轮表面直接与液流口熔融的金属液面接触，并将其迅速抽离，而勿需喷嘴，这就完全摆脱了现有速凝装置在生产中的制约因素，降低成本，提高了生产率。
淬制的冷却速率由辊轮的转速控制，连续可调，并设有供连续加料和连续出料装置，使该装置可连续工作4小时。
下面，结合附图，详细说明本实用新型的实施例，附图中
图1是表示本实用新型的永磁材料旋淬速凝装置的示意性结构局部剖面图。
图2是表示本实用新型的永磁材料旋淬速凝装置中的坩锅剖面图。
图3a、3b和3c分别表示本实用新型的永磁材料旋淬速凝装置中的棍轮局部的单峰、双峰和三峰的剖面图。
图4是表示现有的永磁材料旋淬速凝装置的结构示意图。
首先，说明本实用新型的永磁材料旋淬速凝装置的整体结构。
图1是表示本实用新型的永磁材料旋淬速凝装置的示意性结构局部剖面图，其中，1是位于本装置的最上方的装料器；2是设置在装料器下方的电弧导棒；3是电弧发生器的电弧导棒2伸入其中的真空室；4是真空室3内，并位于电弧导棒2下方设置可以倾斜的水冷的铜坩锅；5是用于旋淬的水冷棍轮；6是位于棍轮5上侧设置的防护罩；7是真空导管；8是真空阀门；9、10分别是扩散泵和机械泵；11是集料桶；12是真空阀门；13是转向阀，14是料导槽。
简单地说明，上述的真空阀门8，扩散泵9和机械泵10，通过真空导管3与真空室3连接构成真空系统。
上述的集料桶11，真空阀门12，转向阀13和料导槽14构成集料器。料导槽14呈管状，其上端连接于真空室3的棍轮5的下方用于输出材料，下端通过转向阀13和真空阀门12连接。为了更好地保持真空度可以有多个真空阀门(图中示出2个阀门)与集料桶11连接。另外，集料桶11等也可以是两套，通过转向阀13进行转换集料，这样就能够增加生产批次的产量。
装料器1位于本装置的最上方，容量大约为200公斤，可供单峰辊轮5一天的生产。此外，可在不破坏主体真空条件下更换装料器。电弧导棒2为直径φ10-12毫米的钨电极，其直流最大电流为从2000安培。真空室3的容积为0.5立方米，极限真空为6×10-4Pa。清洁空容器从0.1Mpa至6×10-3Pa的抽气时间是约15分钟。真空室3的泄漏率为3Pa/小时。通过装料器1将重熔合金置于下面将要说明的熔炼铜坩埚4内，经电弧熔炼获得液态NdFeB合金。通过调节坩埚的倾斜度至淬制状态，待辊轮5转速达到设定值时，淬制过程开始。这时，水冷铜坩埚4将熔融合金液以一定角度从液流口直接倾倒在水冷辊轮5的斜面上，淬制成的薄片沿辊轮5旋转的切线方向飞出。该薄片经出料导槽14和转换阀13聚集在集料器11内。
随辊轮转速的不同，淬制的材料厚度也不同。当辊轮转速在0-3500转/分之间时，其冷却速率在5×10-3-106℃/秒范围。因辊轮转速连续可调，故控制淬制材料薄片的厚度应在0.3毫米-20微米范围。
其次，图2是表示本实用新型的旋淬速凝装置中的坩锅剖面图。锅体15整个呈现倒梯形形状，其上部形成平底锅状容器16，容器16的一侧上缘设置有液流口17。锅体15下部设置有通水管路17。另外，坩埚与水平方向成一定角度使液流口一侧较低，以便熔化材料的液流能够通过液流口流向棍轮。此外，坩埚外形直径φ150-250毫米，高度在50-120毫米之间。
坩锅4由无氧铜加工而成的锅体15，由于铜材料导热性能好，坩埚内的淬制材料用电弧熔炼时能够用水冷很好地保护坩埚本身。
接着，说明旋淬棍轮5的局部剖面构成。图3a、3b和3c分别表示本实用新型的永磁材料旋淬速凝装置中的棍轮局部的单峰、双峰和三峰的剖面图。通用的水内冷式旋淬辊轮由两部分镶嵌而成，即由水冷的内轮和外缘的轮箍构成。本实用新型的棍轮的内轮系用无氧铜加工而成，外径φ130-230毫米。轮箍采用钼合金，轮箍外套设置单峰(如图3a)、双峰(如图3b)和三峰(如图3a)圆锥齿。外缘的圆锥齿剖面呈圆弧状的顶部夹角在50-55°范围，倒圆半径约1.0～0.6毫米，最好为0.8毫米。水冷辊轮的外套材料为钼合金，既耐高温，更与液态金属有良好的浸润性，从而保持长时间连续工作的稳定性。水冷辊轮从淬制开始达到热平衡状态的时间小于60秒，工作状态下辊轮表面温度达到280-350℃之间。
本新型装置配备的集料器为封闭式，容量为100公斤。本新型装置整个淬制过程均在真空或保护气氛中进行，使用的材料粒度为8毫米左右，冷却水的的耗量为1吨/小时(循环使用)，进水温度＜7℃。
本设备的生产率随辊轮的不同配置有所区别，在表1中列出。
每日两班，每班工作9小时。每次淬制过程持续4小时。数据为统计平均值。
根据本新型的永磁材料旋淬速凝装置，由于淬制合金材料用电弧在水冷坩埚内直接熔化，坩埚的一边设有液流口，水冷钼辊轮表面直接与液流口熔融的金属液面接触，并将其迅速抽离，而勿需喷嘴，这就完全摆脱了现有速凝装置在生产中的制约因素，降低成本，提高了生产率。本新型还具有结构紧凑，实用，操作灵活的优点。
权利要求1．一种永磁材料旋淬速凝装置，包括真空室及其抽真空系统，该真空室上方设有装料器，其内部设有坩埚和辊轮及其下方设有集料器，其特征在于上述真空室内还设有电弧导棒，上述电弧导棒伸向所述坩埚；所述坩埚呈槽形且其上缘具有液流口；所述旋淬辊轮的轮箍外缘具有至少一个圆锥齿；以及上述集料器具有转换阀。
2．根据权利要求1所述的永磁材料旋淬速凝装置，其特征在于所述坩埚是用无氧铜加工而成，其外形直径尺寸为150-250毫米，高度在50-120毫米之间。
3．根据权利要求2所述的永磁材料旋淬速凝装置，其特征在于所述坩埚的上述液流口具有可装卸的垫块。
4．根据权利要求1所述的永磁材料旋淬速凝装置，其特征在于所述水内冷式旋淬辊轮是用无氧铜加工而成。
5．根据权利要求4所述的永磁材料旋淬速凝装置，其特征在于所述旋淬辊轮的外缘是具有圆锥齿的钼合金轮箍。
6．根据权利要求5所述的永磁材料旋淬速凝装置，其特征在于所述该圆锥齿顶角在50-55度范围内，倒圆半径为1.0-0.6毫米。
7．根据权利要求4、5或6所述的永磁材料旋淬速凝装置，其特征在于所述旋淬辊轮的外缘的圆锥齿为三齿。
8．根据权利要求1到6任一项所述的永磁材料旋淬速凝装置，其特征在于所述集料器具有两个集料桶，所述集料桶与所述转换阀连接。
专利摘要本实用新型的旋淬速凝装置,包括真空室及其抽真空系统,该真空室上方设有装料器,其内部设有坩埚和辊轮及其下方设有集料器,其特征在于:上述真空室内还设有电弧导棒,上述电弧导棒伸向所述坩埚;所述坩埚呈槽形且其上缘具有液流口;所述旋淬辊轮的轮箍外缘具有至少一个圆锥齿;以及上述集料器具有转换阀。由于本装置将淬制合金材料用电弧直接在水冷坩埚内熔化,坩埚的液流口熔融的金属液面与辊轮表面直接接触,而不需要喷嘴。本装置具有结构紧凑,实用,操作灵活的优点,而且生产效率高,成本低。
文档编号C21D1/00GK2450221SQ0025767
公开日2001年9月26日 申请日期2000年11月3日 优先权日2000年11月3日
发明者罗阳, 董学敏 申请人:罗阳, 董学敏