合金快冷厚帶設(shè)備和采用該設(shè)備的制備方法及其產(chǎn)品技術(shù)

制備合金快冷厚帶制備設(shè)備及其制備方法和產(chǎn)品。本設(shè)備包括爐殼４、感應(yīng)線圈１、坩堝２及底部裝有噴嘴的感應(yīng)加熱中間包３，在中間包的下部固定一對(duì)或單個(gè)水冷轉(zhuǎn)輪５，轉(zhuǎn)輪的下方為收料器，位于爐殼４旁的用于冷卻厚帶的風(fēng)冷裝置以及相應(yīng)的真空系統(tǒng)。適合生產(chǎn)合金快冷厚帶，厚帶具有成分和組織均勻、晶粒細(xì)小的柱狀晶、無偏析等。制備出釹鐵硼快厚帶具有無ａ－Ｆｅ相或ａ－Ｆｅ相很低、無等軸晶區(qū)、主相Ｎｄ＃－［２］Ｆｅ＃－［１４］Ｂ為柱狀晶、富釹相分布均勻、Ｎｄ＃－［２］Ｆｅ＃－［１４］Ｂ主相體積百分?jǐn)?shù)高（一般大于９５％）、稀土總量低等特點(diǎn)，適用于生產(chǎn)高性能的釹鐵硼燒結(jié)磁體。制備出電池用低釹低鈷貯氫合金的快冷厚帶具有細(xì)小的全柱狀晶組織、無偏析、不需要均勻化熱處理、良好的綜合性能。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種合金快冷厚帶設(shè)備和采用該設(shè)備的制備方法及其產(chǎn)品。傳統(tǒng)熔煉、鑄造工藝對(duì)燒結(jié)釹鐵硼磁體來說，表現(xiàn)為以下缺點(diǎn)1、釹鐵硼合金鑄錠中含有大量的a-Fe相，Nd2Fe14B主相含量低；2、合金中富釹相分布極不均勻；3、合金凝固速率低，難以降低釹鐵硼合金中的稀土總量；4、難以制備高性能磁體。傳統(tǒng)熔煉、鑄造工藝對(duì)貯氫合金來說，表現(xiàn)為以下缺點(diǎn)1、貯氫合金中含有大量的富Mn相、富Co相，RE(Ni，M)5主相含量低，其中RE為稀土元素，M＝Mn，Co，Al等添加元素；2、貴重元素Nd、Co用量多，合金需要均勻化熱處理成本高；3、難以制備高性能貯氫合金。研究表明采用快速凝固技術(shù)可以解決上述缺點(diǎn)。現(xiàn)在廣泛使用的真空快淬爐，主要用來生產(chǎn)非晶或微晶的快淬粉，如中國專利號(hào)92209624.4公開的一種真空快淬爐，通過電弧熔煉來制備快淬粉，其主體部分為不銹鋼雙層殼體的水冷爐體、電弧熔煉、送料機(jī)構(gòu)、甩帶機(jī)構(gòu)及收料器。如日本專利特開平2-24730、2-247310和特開昭63-333829以及中國專利號(hào)97217372.2所公布的真空快淬爐都是類似的用來生產(chǎn)非晶或微晶快淬粉的設(shè)備。如采用此類設(shè)備生產(chǎn)釹鐵硼稀土永磁材料，只能生產(chǎn)用于各向同性粘結(jié)磁體的快淬磁粉，這類真空快淬爐并不適于制備鑄片狀的快冷厚帶。本專利技術(shù)的另一目的是提供制備合金快冷厚帶的新工藝，將合金熔煉、甩帶在同一臺(tái)設(shè)備完成。該工藝特別適合工業(yè)化生產(chǎn)。本專利技術(shù)的再一目的是提供采用上述設(shè)備和工藝所制成的合金結(jié)構(gòu)為均勻細(xì)小的全柱狀晶的合金快冷厚帶。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采取以下技術(shù)方案這種合金快冷厚帶設(shè)備包括有熔煉坩堝、底部裝有噴嘴的感應(yīng)加熱中間包、位于噴嘴下方的一對(duì)或單個(gè)水冷轉(zhuǎn)輪、具有冷卻裝置的快冷厚帶的收料器，上述各裝置都處于同一爐殼內(nèi)，且該爐殼連接有真空系統(tǒng)。采用上述設(shè)備可以使合金熔煉、澆鑄、甩帶在同一爐殼體內(nèi)完成。在本專利技術(shù)的設(shè)備中，所述單個(gè)水冷轉(zhuǎn)輪的直徑為150-800mm、寬度為10-1200mm，轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速在0.5-45m/s范圍內(nèi)無級(jí)變速可調(diào)，并設(shè)有使轉(zhuǎn)輪軸向移動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及在轉(zhuǎn)輪的側(cè)面設(shè)有刮板或拋光輪；并且所述噴嘴與重力方向成0-90°。在本專利技術(shù)的設(shè)備中，所述一對(duì)水冷轉(zhuǎn)輪的直徑為150-800mm，寬度為10-1200mm，轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速在0.5-45m/s范圍內(nèi)無級(jí)變速可調(diào)，并設(shè)有用以調(diào)整該對(duì)轉(zhuǎn)輪的間隙的調(diào)整機(jī)構(gòu)。在本專利技術(shù)的設(shè)備中，所述收料器為爐殼的下部?jī)?nèi)容體，并由板閥分隔為上、下兩室，所述冷卻裝置為水冷裝置和風(fēng)冷系統(tǒng)，水冷裝置分別設(shè)在上、下室內(nèi)，而風(fēng)冷系統(tǒng)設(shè)在爐殼外，與下室連接。在本專利技術(shù)的設(shè)備中，水冷裝置可以是水冷盤管；風(fēng)冷裝置是由風(fēng)冷系統(tǒng)制冷機(jī)、風(fēng)冷系統(tǒng)壓縮機(jī)通過管道與爐殼連接而組成。在本專利技術(shù)的設(shè)備中，真空系統(tǒng)是由機(jī)械泵、羅茨泵；擴(kuò)散泵分別通過管道、閥門與爐殼連接。在本專利技術(shù)的設(shè)備中，所述爐殼體上接有氬氣進(jìn)氣管。采用本專利技術(shù)的合金快冷厚帶設(shè)備制備合金快冷厚帶的工藝方法包括下述步驟(1)將配比好的原料裝入熔煉坩堝內(nèi)，關(guān)上爐殼的爐門，開啟水冷轉(zhuǎn)輪的冷卻循環(huán)水閥門供水，啟動(dòng)真空系統(tǒng)，待爐內(nèi)真空度達(dá)到要求值后，向爐殼內(nèi)充入一定量的氬氣；(2)將原料在熔煉坩堝中熔煉，形成合金熔液并保持200-300℃的過熱度，同時(shí)對(duì)中間包和噴嘴進(jìn)行加熱，然后將形成所需的合金熔液直接傾倒入中間包內(nèi)，合金熔液通過中間包的噴嘴流到水冷轉(zhuǎn)輪上，甩成合金快冷厚帶； (3)由水冷轉(zhuǎn)輪上甩出的合金快冷厚帶，落入到收料器上繼續(xù)冷卻，冷卻至室溫后從爐殼內(nèi)出料，即制成合金快冷厚帶。在本專利技術(shù)的方法中，在所述步驟(2)中，所述水冷轉(zhuǎn)輪為單個(gè)時(shí)，通過調(diào)整水冷轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)速以控制合金快冷厚帶的厚度，其轉(zhuǎn)速控制范圍為0.5-45.0m/s；所述水冷轉(zhuǎn)輪為一對(duì)時(shí)，通過調(diào)整兩個(gè)轉(zhuǎn)輪的間隙以控制合金快冷厚帶的厚度；合金快冷厚帶的厚度控制為0.1-2.0mm。在本專利技術(shù)的方法中，在所述步驟(2)中的通過水冷轉(zhuǎn)輪冷卻及步驟(3)中的通過收料器的冷卻過程中，在合金熔點(diǎn)～800℃溫度范圍內(nèi)，合金快冷厚帶的冷卻速率為100.0-1000.0℃/s；在合金熔點(diǎn)在800.0-600.0℃溫度范圍內(nèi)，合金快冷厚帶的冷卻速率為0.1-1.0℃/s。采用本專利技術(shù)的工藝方法所制成的合金快冷厚帶，該合金快冷厚帶成分均勻，顯微組織均勻，為全柱狀晶結(jié)構(gòu)，柱狀晶寬度為0.2-40μm，長(zhǎng)度1.0-200μm。采用本專利技術(shù)的工藝方法所制成的釹鐵硼合金快冷厚帶，該釹鐵硼合金快冷厚帶具有無a-Fe相或a-Fe相很低、無等軸晶區(qū)、主相Nd2Fe14B為柱狀晶，富釹相分布均勻，Nd2Fe14B主相體積大于95％。采用本專利技術(shù)的工藝方法所制成的低釹低鈷貯氫合金快冷厚帶，該電池用低釹低鈷貯氫合金快冷厚帶具有細(xì)小的全柱狀晶組織，無偏析。如附圖說明圖1所示，熔煉坩堝2可以裝料10-1000公斤，選用的熔煉功率和頻率根據(jù)裝爐量的多少確定。熔煉坩堝2裝爐量越少，則選用的頻率越高，功率則越小；熔煉坩堝2裝爐量越多，則選用的頻率越低，功率越大。中間包3選用的坩堝一般不大于熔煉坩堝2，熔煉時(shí)一般選用中頻和合適的功率，中間包3底部有一個(gè)導(dǎo)流噴嘴17，噴嘴17出口為扁平狀并配有高頻電源進(jìn)行加熱。水冷轉(zhuǎn)輪5(圖1)或5(圖2)采用導(dǎo)熱率為1w/cm·度或以上的材料制作，內(nèi)部通冷卻水進(jìn)行水冷；運(yùn)動(dòng)方式可以是轉(zhuǎn)動(dòng)(線速度可以無級(jí)變速)，也可以是轉(zhuǎn)動(dòng)+軸向平動(dòng)。對(duì)于單個(gè)水冷轉(zhuǎn)輪，刮板或拋光輪10能刮去粘附在輪面上的合金并對(duì)水冷轉(zhuǎn)輪冷卻面進(jìn)行拋光，保證甩帶的正常進(jìn)行和合金快冷厚帶的質(zhì)量。合金快冷厚帶后續(xù)冷卻采用水冷盤管7和風(fēng)冷系統(tǒng)。本專利技術(shù)合金快冷厚帶制備工藝如下按合金成分配比的原料，裝入熔煉坩堝2內(nèi)，關(guān)閉爐門；開啟各冷卻循環(huán)水閥門供水；啟動(dòng)真空系統(tǒng)，待爐內(nèi)真空度達(dá)到要求值后，向爐內(nèi)充入一定量的氬氣；選用合適的頻率和功率進(jìn)行合金熔煉，形成合金熔液并保持一定的過熱度(200-300℃)；對(duì)中間包3選用合適的頻率和功率進(jìn)行加熱，同時(shí)對(duì)導(dǎo)流噴嘴17進(jìn)行高頻加熱，確保合金熔液可以流到水冷轉(zhuǎn)輪5(圖1)或水冷轉(zhuǎn)輪5(圖2)；線速度在0.5-45m/s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，運(yùn)動(dòng)方式可以是單獨(dú)轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以是轉(zhuǎn)動(dòng)+軸向平動(dòng)；通過調(diào)節(jié)水冷轉(zhuǎn)輪5(圖1)或水冷轉(zhuǎn)輪5(圖2)的轉(zhuǎn)速控制冷卻速率，可以達(dá)到控制合金快冷厚帶的厚度(一般為0.1-2.0mm)。通過水冷轉(zhuǎn)輪甩出的合金快冷厚帶，落入收料器的上室進(jìn)一步冷卻，上室的合金快冷厚帶達(dá)到一定的程度，打開板閥16，處于上室的厚帶進(jìn)入下室冷卻至室溫。在甩帶過程中，合金熔點(diǎn)到700-800℃的溫度范圍內(nèi)，合金快冷厚帶的冷卻速度為100-1000℃/s；在800-600℃的范圍內(nèi)，合金快冷厚帶的冷卻速度為0.1-1.0℃/s。本專利技術(shù)將合金快冷厚帶制備工藝和設(shè)備有機(jī)結(jié)合，可以生產(chǎn)多種合金快冷厚帶。圖3和圖4分別是采用本專利技術(shù)工藝和設(shè)備制備的釹鐵硼合金快冷厚帶金相照片(平行與帶面方向)和SEM照片。從圖3和圖4可以看出，釹鐵硼快冷厚帶由平行排列的柱狀晶組成，無等軸晶區(qū)域。主機(jī)Nd2Fe14B的柱狀晶寬度為1.0-3.5μm，長(zhǎng)度50-200μm。富釹相均勻分布于平行排柱狀晶之間，其寬度小于1.0μm，長(zhǎng)度50-200μm。圖5是釹鐵硼合金快冷厚帶能譜圖，表明了厚帶中無本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種合金快冷厚帶設(shè)備，其特征在于：該設(shè)備包括有熔煉坩堝、底部裝有噴嘴的感應(yīng)加熱中間包、位于噴嘴下方的一對(duì)或單個(gè)水冷轉(zhuǎn)輪、具有冷卻裝置的快冷厚帶的收料器，上述各裝置都處于同一爐殼內(nèi)，且該爐殼連接有真空系統(tǒng)。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張深根，李紅衛(wèi)，徐靜，楊紅川，張耀，李宗安，石力開，熊柏青，余成洲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京有色金屬研究總院，有研稀土新材料股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：11[中國|北京]