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中国烧结钕铁硼磁体工艺技术

近十年内中国钕铁硼磁体产业取得了长速发展,目前烧结钕铁硼的销售量已与日本相当,各占全球41%左右,被称为向阳工业、跨世纪工业。

2000年全球烧结钕铁硼磁体产量约为15090吨,中国的产量为5550吨(37%日本的产量为7700吨(占50%美国和欧洲分别为1020吨(占7%和820吨(占6%此基础上,扩产势头不减,年产千吨的大企业越来越多。

中科三环系统的宁波科宁达工业有限公司及天津三环乐喜新资料有限公司都已达到此规模,而且中科三环所属的北京环磁新技术有限公司、盂县京秀磁材有限公司及肇庆市京粤磁厂(年产500吨扩产项目已完成)等都有扩产计划。

宁波韵升强磁资料有限公司也已经达到千吨规模。

另外有三四家,或设计能力为年千吨,或已有千吨年生产能力,但目前实际生产量都未到而生产能力或生产量已经达到年产100吨的公司估计在15家左右。

面对如此强劲的发展势头,禁不住要问:中国钕铁硼和世界水平相比到底在哪个层次?还有哪些问题?将来向什么方向发展?1管理模式的改变与技术并重以往我钕铁硼企业比较重视技术进步,把性能提高看作企业发展的关键。

过去由于我与国外相比性能相差太远,所以性能如何成为制约企业发展的关键。

没有高的性能我就没有订单,所以过去的做法并没有错。

但是今天,钕铁硼骨干企业基本在性能上都能做到N4545M42H40SH35UH32EH等,有些企业甚至可以做到N5048M45H38UH35EH等,仅从性能上讲基本与世界水准持平或略低,起码已经到中上水平。

而实际上N50之类的高性能订单并不是太多,大多数订单在45M及以下的档次上因此现在关键是"性能做稳定,产品内在品质好,及时交货并且价格低"而要达到上述几点,企业内部的管理将是重要的一环。

认为中国的钕铁硼企业大致可分为三类:1民营企业、2真正合资企业、3国有及类国有企业。

之所以使用"真正合资企业"说法,因为某些企业虽然名义上为合资企业,但实际管理上为激进国有企业的一套管理方法。

这样的企业在钕铁硼行业中并不在少数。

通过访问诸多的同行,发现民营企业的管理效率最高,而且各家都有自己的管理及产品特色。

民营企业管理效率较高本来是情理之中的但如此之高仍然使我大吃一惊。

仅以两个较有代表性的企业为例,年产量在500600吨之间,设备维修部仅有6个人(3个电工,3个机修)而一般国有及类国有同样规模的企业,设备维修部的人数在15~25人之间。

不只是人数少,而且在设备维修效率上民营企业要远远高于国有及类国有企业。

如果我用20个人干6个人同样的工作,那么竞争之中孰赢孰输显而易见。

之所以能够用6个人干20个人的工作,因为以下三点:一般维修由生产班组长自己完成,设备维修部人员仅仅负责大修,设备维修费与生产部挂钩;2部件替换维修法;3空余时间设备维修部人员改造旧设备并制造新设备,同时负责新设备的装置等。

第一点使操作人员更加珍惜设备,大大减少由于误操作而造成的设备损坏,减少了设备维修的次数与成本。

第二点做法是把损坏部件直接换下来,装上好部件,生产继续进行,同时维修损坏部件。

这样维修占用很少的生产时间,大大提高设备的利用率。

完成第三点就意味着可以根据使用情况,使设备设计上得到改善,更适合于本公司的具体情况,从而减少维修。

如果局部设备由自己制造,则维修人员对设备的情况极为熟悉,有利于维修。

以上仅仅为一个实例,从根本上来讲关键是思想的转变和制度的革新。

当然,如果让国有企业或类国有企业完全依照民营企业的一套来办,显然是幼稚的而且是行不通的不过国有企业或类国有企业完全可以参照民营企业的一些方法进行改革,认为这不仅可能,而且一定能够胜利。

记得在太原某公司的一位老总说过这样的一句话"现在以小吃大,以快吃慢"相信这并非虚言。

如果许多大企业仍然是国有企业保守的一套管理办法,这种局面用不了多久就会出现。

依我观点看,也想说一句话:"现在以有特色吃无特色,以高效率吃低效率,以低利息吃高成本"宁波永久磁业的特色在于高效率,较高牌号的产品等;宁波招宝磁业的特色在于产品种类,重点放在高矫顽力产品上;盂县京秀磁材有限公司的管理效率、小圆柱产品特色及低利息值得学习;太原天和高新技术有限公司的特色在于高牌号、高价钱,管理上也有许多值得借鉴之处。

相信这些公司在将来的3~5年内都会有较大的发展。

实际上所有的钕铁硼企业都有许多共同之处,应该在管理上有许多通用的规则,这里我提出几点,供大家参考。

1.1生产各工序实行"联产承包制"联产承包制并非什么新的方法,实际1978年在国的农村就已经开始推广。

20多年过去了事实证明这种方法在农村是胜利的而在钕铁硼行业的许多民营企业中正在胜利地推行这种方法,所以在国有或类国有企业及合资企业中,这种方法对于提高工作效率、保证生产质量、降低利息等都应该是有效的原因很简单,因为工作的业绩与收入捆绑到一起,真正体现了"多劳多得"原则。

可以按熔炼、制粉(包括中碎、气流磨等)成型、烧结、质检、后加工、包装等分组承包。

1.2完善"各工序的自检与他检"如果要采取联产承包制,必需加强自检与他检,否则我会仅仅强调数量而忽视质量。

每一工序必需有自检质量及数量报告同时必需得到下一工序的检认可方可进入下一工序,质检部门作为仲裁单位将在保证质量方面发挥越来越大的作用。

1.3生产设备日常维修与设备部脱钩:基本的日常设备维修应由承包人自己完成。

如果承包人没有能力完成,应该采取与维修工联合承包的方式或日常维修人员一定要隶属于生产车间,并且不是全职维修工。

较大公司的设备部应有2~3名专职人员,配合研发与生产负责设备改造、大修、装置并调试新设备、制造新设备等工作。

强调管理的重要是因为如果管理跟不上,即使再好的技术和产品性能仍然不能保证我激烈的市场竞争中取胜。

可以说今天已经到要强调管理的时候了但这并不意味我技术已经达到完美,技术方面我仍然有许多工作要做。

2技术发展方向对于钕铁硼的认识,单单从知识角度讲,中国人比日本人、美国人、欧洲人等都不差,实际上所谓的技术进步在今天来讲至少有90%设备的进步。

从下面的论述中我会看到有许多工作要做。

2.1 熔炼2.1.1带铸工艺又称速凝薄片工艺。

这种工艺最早由日本的饿三德金属(仅提供速凝薄带,不生产磁体)与住友金属采用并获得专利权。

带铸工艺的特点在于有效地消除了α-Fe富钕相分布均匀并使晶粒得到细化,容易得到高剩磁及高矫顽力的产品。

中国的钕铁硼磁体厂家在1997年前后开始知道此信息并展开研究工作。

经过5年多的努力,中国的设备厂家已经在这方面取得了长足的进步。

现在不只有25kg甩带炉,而且50kg和100kg甩带炉都已经市场化。

但是就带子的一致性上来讲,与三德金属相比还有相当的差异,自由面凹凸不平的现象很严重。

刚开始时的主要问题是带子厚度问题,那时将带子厚度甩到大于0.2mm很困难,存在大量的非晶,很难用于烧结钕铁硼。

现在几个主要厂家的带子厚度都能够做到0.3mm以上,有的甚至可到0.5mm除了带子一致性不好外,粘连问题亦是一个影响质量的重要问题。

图1给出某厂家的产品(有粘连现象)横截面金相)可见大量的α-Fe析出;图2另一厂家的带子的金相,带子厚度在0.3~0.5mm柱状晶晶粒宽大,大部分柱状晶宽度在15~30μm之间,无α-Fe析出;但富钕相分布不太均匀。

图3为日本三德金属的速凝薄带,大部分柱状晶宽度在3μ左右,无α-Fe析出,富钕相分布均匀。

由三张金相照片可以清楚地看到目前的差异。

如果对我国目前的甩带情况下一个结论,则是可用,但不太令人满意。

认为除了要解决均匀性、一致性的问题以外,同时亦要解决产量与效率的问题。

未来3~5年内,设备厂家应该能够提供500~1000kg甩带炉。

现在甩带炉的高度不够,至少要在10~15m高才干够有足够的空间和薄带冷却时间。

如果速凝薄带合格,则带铸工艺应该说是最简单的工艺之一(配方单一,中碎及气流磨效率高,其余与激进工艺无明显区别)因此在中国推广的可能性也最大。

2.1.2.双合金工艺或类双合金工艺除了速凝薄带的工作以外,国大多数厂家的精力放在降低铸锭厚度,提高冷却效率上。

降低铸锭厚度方面已经能够广泛采用双面水冷厚10mm铸锭的工艺,也有采用100kg转盘式单面冷浇注(厚15mm左右)工艺的厂家。

有的厂家采用了盐水冷冻液冷却熔炼炉锭模的方法。

所有这些方法对我提高磁体性能都做出了积极的贡献。

但是也应该看到这种思路几乎已经没有太大的发展空间(浇口不可能更窄,锭模不可能更大;转盘式铸锭厚薄不匀,外表难以打磨)需要换一下思路。

双合金法应该是一条可行之路。

非常遗憾的过去的若干年里中国的钕铁硼厂家大多数没有对双合金法给予足够重视。

双合金法并不是什么玩意,早就有所知,而且其优点也是显而易见的如果采用双合金法我将不需要炼几十种不同配方的锭子,只要有几个主相合金和几个富钕相合金就可以得到所有性能的磁体。

德国的VA C及日本的日立金属等采用这种方法得到性能优异的烧结钕铁硼磁体,而且其产品性能一点都不比住友采用带铸法的产品差。

现在普遍做法是把锭子设法作薄,而双合金法并不太在意锭子的厚度,相反,由于要经过均匀化处理,所以过薄的锭子反而易造成氧化(因为锭子越薄外表积越大)认为在目前中国宜采用200~500kg熔炼炉来炼这种锭子,否则其优点(均匀性、一致性优于25kg炉,效率高等)难以显现进去。

均匀化处理是双合金法的关键一步,实际上经过均匀化处理的锭子亦可以用于单合金法,这里把它叫做"类双合金法"这种方法已经被国内许多厂家用来生产高性能的产品。

但是认为如果仍然用25kg熔炼炉,则这种方法的潜力未能充分发挥。

总之,对于熔炼我应向两极发展:或者更薄,或者更厚。

2.1.3离心甩铸法这种方法是将盛有合金熔液的坩锅置于旋转的金属筒中,当合金熔液倒下时,由于离心作用,熔液贴在金属筒壁上迅速冷凝。

这是一种界于甩带法和激进锭模浇注法之间的一种方法,其产品厚度小于10mm性能优良,效率高,很有发展潜力。

2.2中碎2.2.1氢爆碎工艺(HD这也不是什么新的东西,而且从确切意义上讲,不应该单独被称为一种工艺,只不过是生产中的一步。

即可以用于甩带料,亦可以用于普通铸锭,同时也可以用双合金法。

对于其工艺我都已比较熟悉,主要是由于设备的原因,将HD法用于批量生产推迟了至少3年。

现在氢爆设备的国产化的雏形已经完成,预计在最近三年内至少有一半的中国烧结钕铁硼生产将利用HD工艺。

可喜的据我所知,目前至少已经有三家企业将HD用于批量生产。

通过采用HD可以提高气流磨效率(50~80kg/h改善磁体微结构,大大提高抗蚀能力(例如我某产品在PCT实验箱中120℃,0.2MPa168h后失重仅8mg/cm2图4为HD工艺所得产品的金相照片,晶粒大小在10μm左右。

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