年产800吨高工作温度稀土永磁体生产线项目可行性研究报告(编辑修改稿)

年产800吨高工作温度稀土永磁体生产线项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

转速控制粉末的最大尺寸，而最小尺寸由可调的旋风分离器控制。 磁粉的平均粒度在 ～ ，95%的磁粉粒度分布在 2～ 5um 之间 , 如图 1b)所示。 在气流b a b 23 磨的同时加入一些添加剂，如防氧化剂，润滑剂等。 防氧化剂的添加降低了最终磁体的氧含量，以提高 磁体的剩磁和磁能积。 润滑剂的作用是为了降低压型时粉粒之间的摩擦，有利于提高磁粉的取向度。 基于以上对成份和工艺对微结构及其磁性能的影响，我们通过 添加 Co 替代 Fe 来提高磁体的居里温度，添加 Dy、 Tb等重稀土元素提高主相的磁晶各向异性场，添加部分晶界元素 AlNbGa优化晶界、部分晶内元素细化晶粒，同时优化制造工艺获得细小均匀的显微组织，以提高反磁化畴的形核场。 最终制备出牌号为 35EH、 38UH的烧结 NdFeB磁体，如图 2所示。 图 2 烧结 磁体光学照片 （二）项目创新点 1． 低稀土含量，配 方主元合金接近 Nd2Fe14B的化学计量，并通过少量多元的添加 Cu、 Al、 Ga、 Nb、 Co 等元素润滑晶界，减少对剩磁的影响，并提高矫顽力。 a b 20μ m 20μ m 24 调整甩带铜轮转速，使甩带片内晶粒大小分布均匀一致。 严格控制各个工序的氧含量，在完全密封的条件下制备，防止磁粉氧化。 采用低温烧结，使最终磁体有更细的晶粒尺寸，避免晶粒的异常长大。 甩带中调节 Co 含量 ,使甩带合金化防止氧化 ,并使工业化大生产成为可能 ,通过 CoNbGa 的添加提高磁体中主相的居里温度。 可满足工业化大生产的批量生产粉料暴露 30 分钟无明显影响。 添加 ZrNbAl 边界相细化晶粒尺寸，提高 Hcj 和热稳定性，并减少 Dy、 Tb 含量的比例为 12%。 采用多级回火工艺，包括 150250℃间回火使磁体微观结构更稳定、热稳定性更佳。 采用双相合金工艺和多相合金工艺，实现高 Hcj 和热稳定性。 主相：（ NdPrDy） %(FeCo) 余 % 液相合金 : （ 1）（ NdDy） 45 wt% (FeCo) 余 (M)24 wt% M=Cu、 Al、 Nb、 Ga （ 2） CoDy 合金 （ 3） CoNdDy 合金 25 第五章 建设方案 （一） 建设规模及产品方案 根据企业现状、发展目标及市场发展态势，本项目建设规模及产品方案为：建设年产吨高工作温度稀土永磁体 （ VCM 及传感器等专用高档钕铁硼片式磁体） 生产线。 具体产品方案 : N52系列磁钢年生产 330吨 N35EH、 N38UH系列磁钢年生产 470吨 （二） 项目建设内容 土建：新征 40 亩土地。 新建厂房 3 幢约 24797 平方米 ，新建综合楼 3层 约。 设备：购置国内领先的真空熔炼炉、氢破设备、中碎机、双室烧结炉、气流磨等生产设备及测试设备。 (三 )工艺技术及设备选型 （ 1） 工艺技术特点 本项目以高工作温度稀土永磁为主，采用国际先进的 SC工艺、 HD 工艺、一次成型工艺和连续烧结多级回火工艺、双合金及多合金添加 ZrNdAl 添加工艺等，使产品具有晶粒细小稀土含氧量明显降低等特点，注重磁体的微观结构控制和分析。 具有工作温度高、优异的磁性能，是电子信息产品中的重要基础材料之一，有利于减小汽车电机的体积和重量，增加电机耐温性，提高电机使用效率。 （ 2） 工艺路线 生产过程分为 8个工序： 26 ⑴ 熔炼工序； ⑵ 制粉工序； ⑶ 成型工序； ⑷ 烧结工序； ⑸ 切 片 工序； ⑹ 检验工序； （ 7）检分工序； （ 8）包装工序。 工艺流程示意图如下： 原 材 料 配 方 真 空 熔 炼 速 凝 甩 带 氢 破 二次气流磨制粉 包 装 入 库 检 分 切 片 磁性能检测 烧 结 取 向 成 型 27 （ 3）工艺流程概述： 采用 SC 甩带技术、 HD 氢破技术、一次成型技术、连续烧 结 在磁能积为 45MGOe 材料的成分基础上做进一步优化设计。 降低稀土含量，在保持合适的富 Nd 液相和足够的非磁性富 B相的前题下，尽量提高主相 Nd2Fe14B所占体积百分数，进而提高材料的饱和磁化强度和剩磁。 ⑴ 原材料进厂检验 主要检验各种原 材料的纯度。 原材料中几种主要元素的含量应符合下列技术要求： C≤ ％； O≤ ％； S≤ ％； P≤ ％ ⑵ 原材料准备、配料 主要原材料金属钕（ Nd）、镝（ Dy）、镨（ Pr）、铝（ Al）、Zr、 Co、 Ga、纯铁等要求纯度大于 99％，硼铁采用 1720B%中硼铁。 配料前，原材料应妥善保管，防止氧化，并防止油、气和水等的污染。 若已氧化 ,使用时要清除氧化物和杂质，配料计算和称料应准确。 ⑶ 熔炼工序 采用国产甩带熔炼炉，解决 NdFeB 永磁材料生产中致命的 a— Fe 析出问题 ，保证了高品位烧结材料的生产。 由于稀土元素的化学性能活泼，容易氧化，因此熔炼需要在惰性气体保护状态下进行。 当熔炼炉达到所要求的真空度后，开始送电，先用小功率预热，以便让原材料吸附的水份或其它气体排除。 预热一定时间后，接着进行大功率熔化。 28 熔炼好的合金液采用自动旋转快速冷凝结晶器进行快速冷却，使合金液来不及偏析就冷却下来，这样可大大地抑制 a— Fe 的析出 (树枝状），而且晶粒也不粗，是生产高耐热、高磁能积 NdFeB磁性材料的关键。 合金液经快速冷却浇铸后，可得到成分准确、均匀、干净和柱状晶完全的板式合金锭，其厚度 ≤。 ⑷ 粗破碎、氢破碎、脱氢、气流磨 统称制粉工序。 采用氮气全密封技术，氮气纯度≥％，加强工序检验，使氧含量降到 1000ppm 以下，为生产高性能 NdFeB永磁材料提供了有力保障。 破碎前，要将合金锭表面的氧化皮清除掉。 由于合金锭在破碎成小块或细小的粉末时，其热稳定性能要下降，因此在破碎时要采取氢破工艺，并同时使用添加防氧化剂和金属钴（ Co）适量添加技术，并在低氧密封生产线上进行，使微粉的保护更加有效，能生产出高品位的 NdFeB材料。 气流磨是在高速气流的推动下，使细破碎后的合金粒相互之 间或与容器内壁发生滚动式撞击而进一步细化。 气流磨制粉效率高，颗粒呈球状，表面光滑且缺陷少。 气流磨制粉时所采用的高速气流是氮气，工作时要求氮气的纯度＞%，通过调节进料速度、分选速度和分离器气流压力，达到减小颗粒粒径分布带的宽度的目的，且每一个颗粒都接近单晶体。 这是磁材具有高矫顽力的关键。 ⑸ 磁场大脉冲取向与成型、等静压 采用目前先进的全密封自动成型压机，将制粉后符合要 29 求的 NdFeB 合金粉末在成型压机的模具上压制成一定形状的磁体压坯。 采用大磁场、大尺寸极柱的自动压机可保证产品的高取向度、一致性和均匀性。 在工艺上，采用特殊取向模，使模腔磁场最大化。 另添加磁粉润化剂，可使粉粒分散性、流动性进一步加强，从而达到提高取向度及产品性能的目的。 在低氧条件下，采用模压与等静压相结合的方式比单独模压取向效果好，自然产品的磁性能也好得多。 ⑹ 真空烧结 真空烧结是为了实现磁体的致密化。 采用国产设备中最新开发的连续式真空烧结炉，确保炉腔内温度均匀，同一平面温度差别在177。 3℃内，极限真空 V≥ 2 IO4Pa，压升率≤，本工序列磁体氧含量增加值≤ 150ppm。 压坯是许多合金粉末颗粒的机械积体，它的相对密度仅有 60— 70％，其中内部的空隙很大，强度、磁性能也很低。 经过烧结后，磁体的相对密度可增加到 94～ 98％。 烧结时，由于原子的扩散，使不同的粉末颗粒彼此熔合在一起而形成一个整体。 采用先进的低温、细晶粒、长时间烧结的烧结工艺可为耐热磁体的生产奠定良好的基础。 烧结后的磁体不仅致密度增加，它的机械强度、剩磁、矫顽力、磁能积等都大大地提高。 ⑺ 多级热处理 真空烧结后再进行热处理（回火），可有效提高磁体的磁性能，特别是矫顽力。 在热处理过程中要控制热处理温度和冷却速度。 多级处理可增强耐热磁体的热稳定性，大大减少 30 高温不可逆磁损失。 ⑻ 检测 选用国产的 CO 分析仪和粒度分布测试仪与光谱分析仪（ ICP）对 Nd、 Dy、 Fe、 BFe、 NbFe、 Co 等主要原材料进行分析后投料，选用中国计量院生产的永磁测试仪，进行耐温测试。 并分工序进行工序检测和测试钢锭成分、粉料粒度分布、氧含量、粉料成份、碳含量等指标，使磁体生产有效可控。 工艺要求安全可靠，确保高性能 NdFeB 永磁材料的生产。 ⑼ 切片 选用精密电磁切割机和高精度切片机及瓦型磨床，使企业能为市场终端用户提供了保证，并提高了产品附加值。 （ 10） 最终 检 验 、包装 产品最终检验，产品检验合格后按 客户的要求进行包装 ，产品出库。 （ 4） 设备选型及主要技术经济指标 ⑴ 设备选型原则 ①设备选型应能完全满足工艺的要求，对提高产品质量、减少废品率有较大的促进作用，以便更好地贯彻国家以上质量、上品种、上水平和提高经济效益为宗旨的“三上一提高”技改方针。 ②设备要求技术成熟、操作易学、维修方便，能适合批量生产的需求。 特别是安全性能好，可有效防护操作工人的人身安全和身心健康。 ③在保证产品质量的前提下，设备选型要尽量立足于国 31 内，并选用该行业先进的国产设备。 设备要求技术含量高、性能优良。 ④优先选用国家有关部门推荐使 用的节能、节材设备。 ⑤对保证产品质量上档次的关键设备、关键检测仪器从国外引进。 ⑵ 设备选型方案 ①熔炼设备 选用中北公司真空设备厂制造的真空甩带式熔炼炉，该炉的真空度、压升率等多项技术指标都位列国际同类设备中的前沿。 它最大的优点是配备了国际最先进的自动旋转快速冷凝结晶器，使熔炼炉温度≤ 1450℃，浇钢温度≤ 1280℃，加快了合金液浇铸后的冷却速度，有效地抑制了合金锭中 a— Fe 的偏析，使合金中 Nd2Fe14B 的比例加大，且生产率高，成分均匀，晶粒细化，大大提高了产品的矫顽力，解决了 NdFeB磁性材料生产中重 要的难题。 ②制粉设备 氢破工艺是目前国内先进的磁性材料破碎工艺，它是一种省工、省气的新工艺，可有效保护磁粉不被氧化，使磁粉中氧含量控制在 1000ppm 之下。 选用武汉生产的低氧密封粗破制粉设备和北京新大科公司生产的气流磨设备。 气流磨设备制粉后，可使 NdFeB颗粒粒径集中分布在 3— 5um 范围内，不存在大颗粒，使超细粉大大减少，从而得到高品位的 NdFeB材料。 ③烧结设备 32 选用沈阳真空研究所生产的 300kg 真空烧结炉。 该炉的优点是：采用了国内先进的两开门三段温控制方式，炉内温度均衡性能好，偏差为 1；采用二级真空 系统控制真空度，抽气速度快，真空度和炉漏率都比较理想，真空度保证在 103Pa，可最大程度地减小氧化率，确保高性能磁体；密封性能好，炉漏率控制在 ，从而有效地控制烧结过程中氧的漏入，保证坯料不被氧化，生产效率高。 ④压型设备 为了提高产品的生产效率，同时也为了提高产品的合格率，减小中间损耗，本次项目选用 1台 100t 全自动压机。 利用该压机与ψ 300mm 等静压机配合使用，可大大提高磁体的取向效果。 配置脉冲加直流充磁取向电磁铁，磁场大于等于30000De。 选用口径为ψ 300mm 压力为 200MPa 的大等静压机，可生产 6 6 2的特大 NdFeB磁块及极大尺寸的磁环、磁瓦等。 ⑤检测设备 为了提高产品质量，使各工序的产品能得到及时检测，本次改造是对日本日清公司产的粒度分布测试仪和美国 TJA公司生产的 ICP 光谱仪进行分析，在原有国产设备中进行技术改造。 粒度测试仪主要测试气流磨制粉后粒度的分布情况，光谱仪主要进行磁体中各种化学元素的分析。 ⑥机加工设备：使产品加工精度保持在177。 ，保证光洁度和平整度，为终端客户提供良好保障。 33 新增工艺设备一览表 序 号 设备名称 数量 (台 /套 ) 型号规 格 设 备 制 造 商 1 真空熔炼炉 10 沈阳中北真空技术公司 2 氢破设备 2 XZHD500 太原盛开源永磁设备公司 3 气流磨 6 QLMR260T 新大科机电技术公司 4 双室烧结炉 15 VS300RPA 沈阳中北真空技术公司 5 压 机 16 ZCY350LF40 太原盛开源永磁设备公司 6 无芯磨床 10 M1050A 无锡机床股份。