[发明专利]一种应用于纳米晶软磁合金材料的熔炼装置

说明书

本发明公开了一种应用于纳米晶软磁合金材料的熔炼装置，包括：熔炼主体，其包括炉体以及盖合于所述炉体顶部的炉盖，所述炉盖上设置有至少一个电极孔；以及，电极密封圈，其可拆卸地安装固定于所述电极孔内，所述电极密封圈包括依次堆叠设置的多个C型密封圈以及将各个C型密封圈拉紧固定的收紧件；各个C型密封圈的内部均具有C型腔室，且各个C型密封圈上还设置有通透的进液口和出液口；所述C型密封圈的进液口/出液口正对于另一个相邻C型密封圈的出液口/进液口。本发明的熔炼装置能够应用于纳米晶软磁合金的熔炼加工。熔炼装置上作为核心元件的电极及其密封圈也安装方便。

技术领域

本发明涉及纳米晶软磁合金新材料加工设计技术领域，特别是一种应用于纳米晶软磁合金材料的熔炼装置。

背景技术

软磁材料由于矫顽力小，容易磁化和退磁被广泛应用于导磁材料领域，如电脑、手机、平面显示技术等方面，及各种磁放大器、滤波线圈、变频电感器、变频变压器、逆变电源、贮能电感等器件中。

铁基非晶合金材料是一种新型的软磁材料，通过快速凝固在原子层次控制了液态金属的排列，使原子排列保持液态金属的长程无序状态。由于原子排列不规则、长程无序、没有晶粒晶界的存在，因而非晶软磁材料具有低损耗、极佳的机械性能、磁性能和抗腐蚀性等优点。

通过非晶合金演变纳米晶的可控性，得到了性能更加优异的非晶/纳米晶复合结构软磁材料，成为上世纪八十年代末发展起来的一类新型软磁材料，该材料以其特殊的综合软磁性能(如高饱和磁感应强度，低矫顽力，高磁导率，低损耗等特点)引起了材料科学工作者的极大兴趣。例如，通过对Fe-Si-B-Nb-Cu非晶合金适当的退火处理，Yoshizawa得到了非晶/纳米晶复合结构，即在非晶的基体中均匀分布着平均粒径约10纳米的晶体颗粒。

由于铁基非晶/纳米晶软磁合金具有优异的软磁性能和耐腐蚀性能，且制备工艺简单、成本低廉，因而被广泛应用于微电子、机械、电力工程等领域。例如，传统的Finemet非晶纳米晶合金具有优异的软磁性能，已经部分取代了硅钢片作为电力变压器的铁芯材料。

现有的纳米晶软磁合金加工步骤包括原料的配比、母合金的熔炼和破碎、带材(非晶合金带材)的制备以及带材的热处理；其中，母合金的熔炼过程是较为重要的一个加工步骤，一般采用电弧炉进行熔炼。电弧炉的核心元件包括三根沿竖向穿过炉盖并延伸至炉体内部的电极，而炉盖上也相应地设置有三个对应于各个电极的电极孔，电弧炉能够利用电极电弧产生的高温熔炼金属。

为了使电极能自由地升降，以及防止工业电炉炉盖受热变形时折断电极，要求电极孔的直径应比电极直径大40～50mm。电极与电极孔之间的间隙对冶炼十分不利，造成大量的高温炉气逸出，不仅增加了热损失，而且容易造成炉盖上部的电极温度升高，氧化激烈，电极变细而易折断；为此，需采用电极密封圈来填补电极孔与电极之间的环形间隙；此外，电极密封圈还可以冷却电极孔四周的炉盖，提高炉盖的寿命，以及有利于保持工业电炉炉内的气氛。

现有电极密封圈的结构形式一般包括环形水箱式和蛇形管式。

环形水箱式是用钢板焊成的一个具有空腔的环形结构，其能够通过外界向密封圈的空腔内不断输入冷水并同步排出，以实现降温的作用；环形水箱式虽然密封性较好(能够贴合于电极孔的内侧壁以及电极的外侧壁)，但是由于密封圈腔体内部为一个整体空腔，冷水在密封圈腔体内难以形成良好的导流路径和规律的过液走向，因此对电极的冷却效果不佳；

蛇形管式是由无缝钢管环绕电极外围弯成，能够形成螺旋形的导流路径，冷水具有规律的流向，因此冷却效果优于环形水箱式，但由于其不能完全贴合于电极孔的内侧壁以及电极的外侧壁，因而密封性差，对盖上部的电极起不到较好的保护作用，因此目前没有大规模使用。