[发明专利]一种真空熔炼速凝设备及速凝合金的制造方法

说明书

本发明公开了一种真空熔炼速凝设备和一种速凝合金的制造方法。真空熔炼速凝设备包含真空加料室、真空熔炼室、旋转辊移动室、合金片冷却室、贮料装置；在真空加料室内设置有料筐升降机构、多工位转盘和往复移动的台车，工作时水冷旋转辊装置从旋转辊移动室移动到真空熔炼室，合金片冷却室与真空熔炼室相连，在合金片冷却室内设置有破碎装置和冷却滚筒；贮料装置通过导料阀门与合金片冷却室相连。速凝合金的制造方法可用于制造烧结钕铁硼速凝合金、快淬钕铁硼永磁粉、软磁纳米晶磁粉，还可用于使用钕铁硼废料制造钕铁硼永磁体。

技术领域

本发明属于先进装备领域，特别是涉及一种真空熔炼速凝设备及速凝合金的制造方法；本发明的设备和速凝合金制造方法可以用于制造稀土永磁速凝合金、快淬钕铁硼永磁粉、金属软糍粉末、真空速凝合金等。

背景技术

稀土永磁材料,以其优良的磁性能得到越来越多的应用，被广泛用于医疗的核磁共振成像，计算机硬盘驱动器，音响、手机等；随着节能和低碳经济的要求，钕铁硼稀土永磁材料又开始在汽车零部件、家用电器、节能和控制电机、混合动力汽车，风力发电等领域应用。

1983年，日本专利1,622,492和2,137,496首先公开了钕铁硼稀土永磁材料，公布了钕铁硼稀土永磁材料的特性、成分和制造方法，美国专利US6,461,565、US6,491,765、US6,537,385、US6,527,874、US5,645,651也公开了钕铁硼稀土永磁的制造方法。

制造钕铁硼稀土永磁材料所使用的稀土永磁合金的制作方法一般有两种，一种是将合金熔液注入模具中，然后通过较缓慢冷却制成合金锭的锭模铸造法。一种是将合金熔液浇注在旋转的冷却辊上，急冷后形成速凝合金薄带或薄片的速凝法。由于速凝合金的晶粒更细小均匀，且富稀土相分布良好，目前制造高性能的稀土永磁材料一般都采用速凝法来制备稀土永磁合金。

美国专利US7,585,378和中国专利CN97,217,372.2、CN01,241,237.6都公开了稀土永磁真空速凝合金的制造方法，钕铁硼原料在坩埚熔化后浇铸到中间包，从中间包溢出的合金液由冷却辊冷却速凝形成合金片。

但在现有的上述用于稀土永磁材料制造的真空熔炼速凝工艺中，通常将纯铁、硼铁、稀土原料、以及其它添加金属等速凝合金原料采用一次性进入坩埚进行熔炼的方式，这样在熔炼过程中可能会出现稀土等较贵重的原材料在高温下挥发损失的现象；另外，在大气环境中将原料放入坩埚，还会使稀土材料发生氧化，增加了熔炼中的造渣。上述因素影响了贵金属材料的利用率，造成了一定程度的浪费。日本爱发科株式会社所生产的真空熔炼速凝炉，虽然采用了二次加料的设计，但其目的是为了填充在熔炼过程中坩埚内因原料熔化而出现的装料空间，达到增大装炉量的效果，并未解决贵重合金原料在高温下发生损失以及稀土原料熔炼造渣严重的问题。

另一方面，由于稀土永磁材料的材料成本较高，行业内一直在研究和开发回收利用稀土永磁次品及边角料等稀土永磁废料的方法，用以降低稀土永磁材料的原材料成本，节约现有的自然资源。由于上述稀土永磁废料中的氧化程度较高，如果将这些废料作为熔炼原料重熔利用，会在熔炼过程中产生大量的熔渣，这一难题使重熔废料工艺收到限制而无法广泛应用。因此，日本相关企业普遍采用非重熔的工艺方法来回收利用稀土永磁废料。例如，ZL99800997.0和US6,149,861公开了一种回收利用烧结钕铁硼废料的方法，在这种方法中，对废料进行粉碎、酸洗和干燥，然后对此产物进行钙还原处理，由此获得可再利用的原材料合金粉末，再通过向这种粉末中添加其它合金粉末来调节其成分组成，进而制造烧结钕铁硼永磁材料。ZL02800504.X和US7,056,393公开了一种利用烧结钕铁硼次品的方法，在该方法中，采用氢破碎工艺对烧结钕铁硼次品进行粗粉碎，然后制成细粉，然后将由次品制成的细粉与正常原材料制成的细粉进行混合后，制成烧结钕铁硼永磁体。上述非重熔利用废料的方法不但工序比较复杂，还需要制备不同成分的合金粉末调配其成分和改善其烧结能力，给生产过程带来不便。更重要的事，该废料利用方法中，由于未重熔，废料制成的粉末中氧及其它杂质含量较高，使由此制成的稀土永磁材料的磁性能受到严重影响。