[实用新型]真空快淬熔炉二次冷却装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种真空快淬熔炉，尤其涉及一种真空快淬熔炉的冷却装置。

背景技术

目前，国内外真空快淬熔炉的相关设计均对炉料在结晶器上冷却效果表现出了足够的重视：如带（片）的厚度和宽度，结晶器的结构和材质，冷却介质的类型及流速，结晶器的转速，钢液的浇铸速度等等。

但是，目前的生产设备和工艺的设计明显存在着缺陷，对炉料离开结晶器后的冷却过程缺乏足够的认识。以烧结钕铁硼永磁合金薄带的制备为例，由于结晶器只是单面冷却。所以合金液体在冷却时，仅接触结晶器的一面（冷凝面）快速冷却，而不接触结晶器的一面（自由面），在冷凝面快速冷却以后，还没有被冷却。我们的研究发现，当炉料在结晶器快速冷却以后离开结晶器时，合金片（大约0.3mm厚）内部的温度差别非常大。在结晶面附近，温度在600度左右，已经形成微晶和非晶状态；但是在自由面附近，温度大约在1200度左右，甚至可能超过合金的液相温度，或者合金还处于半熔融状态。当合金片离开结晶器以后，合金片内部继续进行热量的快速交换。这时，热量从高温的自由面迅速向低温的冷凝面传导。如果用简单的平板模型来理解合金片内部的热传导过程，那么在合金片内部的热传导可以用下面的公式来描述：

Q = kA ( T1 – T2 ) / L 

其中，Q代表从一个小平板向一个小平板传输的热能；k为合金的热传导系数（该系数不但与合金有关，而且和合金的温度有关）；A 是小平板的面积；L是两个平板的厚度；T1是高温平面的温度；T2是相邻低温平面的温度

显然，目前真空快淬熔炉一次冷却的工艺设计存在着一种矛盾。如果一次冷却后合金的温度过低，合金片的结晶效果就不好。然而，如果一次冷却后的合金片的温度过高，由于其后的热传导效应，将不可避免地产生Nd2Fe17B、α-Fe等有害杂质相。合金温度即使低于液相温度，合金的微观组织结构也将严重恶化。关于这点，我们可以通过出炉后的合金带（片）的相互粘连现象很容易发现和证明。众所周知，合金浇铸时的冷却速度对合金的相变以及微观组织结构有显著影响。所以，必须对离开结晶器的合金片迅速进行再次冷却，使其温度迅速地降低到700度以下，以保证合金片的微观组织结构在可以控制的范围以内。

目前检索到的与真空快淬熔炉二次冷却有关的设计诸如水冷圆盘式、滚筒式等结构均不同程度地存在设计过于简单，缺乏基本的工艺参数计算。所以造成冷却不及时、均匀性差等技术缺陷。这种类似的结构设计仅仅关注了批量生产合金片时最终出炉的冷却效果，但是都没有考虑合金片在离开结晶器以后要迅速冷却降温的实质性问题，从根本上忽视了合金的相组成及微观组织结构等性能、以及质量层面的技术关键点。其后果是产品整体性能降低，产品的性能一致性差。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一组冷却装置，当炉料（如合金片）脱离结晶器后，对炉料进行二次冷却，使炉料进一步深入冷却后完全形成固相。基本杜绝杂质相的析出和有效防止晶粒长大，进而提高产品的性能和一致性。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种真空快淬熔炉二次冷却装置，设于熔炉内部，所述装置包括冷却板和冷却槽，所述冷却板设于熔炉内的结晶器的后方，所述冷却槽设于所述结晶器的下方。所述冷却槽的背面贴设有振荡器。

进一步地，所述冷却板的尺寸范围是：长度 400-800毫米；宽度：300-500毫米；厚度：2-5毫米。

进一步地，所述冷却板的背面焊接有蛇形弯曲的铜管，所述铜管的内径范围为12-18毫米。

进一步地，所述冷却板与水平面的夹角为35°-60°。

进一步地，所述冷却槽包括水套腔体，所述水套腔体的上表面用作冷却接触面，所述水套腔体设有进水口和出水口，所述水套腔体内部用水栅隔开。

进一步地，所述冷却接触面的尺寸范围是：长度 800-1500毫米；宽度：500-800毫米；厚度：2-6毫米。

进一步地，所述冷却槽的冷却接触面与水平面的夹角为10°-30°。

进一步地，所述振荡器包括圆柱状密封腔体，腔体内设有一个往复式活塞，所述活塞底面贴设有撞击锤头，所述活塞通过弹簧与所述腔体的底面相连，所述腔体内部顶面贴设有永磁体；所述振荡器还包括高压输气管，通入所述腔体内部，所述高压输气管上设有电磁阀。

进一步地，所述高压输气管有两根，分别为进气管和出气管。