本實(shí)用新型屬于平面流鑄造帶材剝離技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于附壁效應(yīng)的平面流鑄造用節(jié)能剝離氣刀。

背景技術(shù)：

平面流鑄造(planar-flow melt spinning，PFMS)最早由旋鑄法(chill block melt-spinning，CBMS)發(fā)展而來，是通過單激冷輥高速旋轉(zhuǎn)使合金液自熔潭沿輥面被拉出，在輥面形成液膜，并在輥內(nèi)水冷作用下凝固為薄帶并剝離收取，獲得具有非平衡凝固組織帶材的快速凝固技術(shù)。該技術(shù)工藝能解決易產(chǎn)生偏析合金的鑄造，提高材料機(jī)械性能、磁性能的同時，節(jié)約大量能源并提高生產(chǎn)效率。并因其短流程、近終成形的特殊工藝，免去了后續(xù)多道次軋制及熱處理，符合高端、智能制造領(lǐng)域的需求。

非晶合金具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低矯頑力、低損耗等優(yōu)良的軟磁特性，非晶薄帶廣泛應(yīng)用于配送變壓器、非晶電機(jī)等領(lǐng)域，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)取向硅鋼鐵芯的最佳選擇。平面流鑄造是制備非晶薄帶的典型代表，系將高溫鋼液噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，噴甩出厚度僅18μm～30μm的薄帶，其冷卻速率高達(dá)10⁶～10⁷℃/s。該工藝把長流程硅鋼軋制工藝縮短到直徑僅一米左右的冷卻輥面上，從熔潭拉出到噴甩成型再到剝離卷取過程中很多制約因素將更為復(fù)雜難控。

薄帶快速凝固成型后需要及時剝離開輥面，分離后以便開始下一圓周噴甩。PFMS工藝早期采用機(jī)械式剝離，很長時期內(nèi)一直沿用刮刀或毛刷直接將薄帶與冷卻輥分離，如美國專利US 4770227和US 4789022公開的楔形或靴型刮刀。機(jī)械式剝離會對輥面和薄帶貼輥面造成劃痕，帶材出現(xiàn)橫縱裂紋或分綹，嚴(yán)重的會損傷冷卻輥使之提前報廢。后來逐漸采用氣體剝離代替機(jī)械剝離，如美國專利號US 4301855和中國專利申請CN 103930225 A和CN 104399925A。氣體剝離很少對薄帶造成機(jī)械式劃傷，薄帶基本不會產(chǎn)生裂紋和毛刺，同時對輥面相當(dāng)于進(jìn)行氣淬冷卻，有利于減輕熱沖擊負(fù)荷，使輥面溫度降低，遠(yuǎn)離軟化溫度。甚至，對于柔韌性較差的脆性帶也能完整剝離。

目前從流體動力學(xué)出發(fā)來設(shè)計剝離氣刀外形和內(nèi)部構(gòu)造的報道尚不多見，氣刀外形和內(nèi)部構(gòu)造對氣幕沖擊力，發(fā)散度和均勻度有重要影響。傳統(tǒng)剝離氣刀存在諸多弊端，噴縫式氣刀的氣流不均勻，沖擊力不足，尤其排孔式氣刀在高氣壓下易引起空氣共鳴等高分貝噪音。類似傳統(tǒng)剝離氣刀大多沒有考慮節(jié)能環(huán)節(jié)，僅依靠消耗大量壓縮空氣達(dá)到剝離目的，吹出的氣幕較厚且發(fā)散，沖擊力不夠強(qiáng)勁。因此有必要設(shè)計氣刀外形，借助壁面空氣引流作用，用盡可能少的空氣消耗量，以達(dá)到最大程度的剝離效果。

薄帶成型后在輥面的剝離點(diǎn)和吹氣方向?qū)ΡУ拇判阅芎桶逍椭陵P(guān)重要，很少以此為出發(fā)點(diǎn)對薄帶性能進(jìn)行研究。在圓周上調(diào)整剝離氣刀高度和角度是相互牽制的，在調(diào)節(jié)過程中需要很長時間才不會顧此失彼。在甩帶前和開始短時間內(nèi)往往須不斷調(diào)整剝離氣刀的位置和吹氣方向，使薄帶在剝離時產(chǎn)生最小的剪切力，而是靠張力從輥面分離，以免使其撕碎不能被卷取。在剝離點(diǎn)處須嚴(yán)格調(diào)整吹氣方向沿冷卻輥外圓切線方向，此情況下薄帶內(nèi)切應(yīng)力最小化，軟磁性能因而不會受到切應(yīng)力的影響。專利US 5054529公開了一種調(diào)整剝離點(diǎn)和氣剝方向的裝置，以完整剝離薄帶。實(shí)用新型公布的調(diào)整裝置不能快速地把剝離點(diǎn)和氣剝方向調(diào)整到最佳位置，該類似裝置須結(jié)合高度和角度多次反復(fù)做出逼近式調(diào)整，尤其角度的調(diào)整僅憑靠人的直覺和經(jīng)驗(yàn)，只能做到大致沿切線方向噴吹氣體，不能量化，隨機(jī)性大。若不能徹底解決此問題，將會對工藝引進(jìn)不確定性因素，人為增加工藝難度，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于附壁效應(yīng)的平面流鑄造用節(jié)能剝離氣刀。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種基于附壁效應(yīng)的平面流鑄造用節(jié)能剝離氣刀，包括支撐導(dǎo)向系統(tǒng)和剝離氣刀本體，所述支撐導(dǎo)向系統(tǒng)包括支撐柱和燕尾基座，所述支撐柱位于冷卻輥一側(cè)、置于燕尾基座內(nèi)；其特殊之處在于，所述支撐導(dǎo)向系統(tǒng)還包括導(dǎo)向板和橫支梁；所述剝離氣刀本體外壁由外凸圓弧面、內(nèi)凹圓弧面和兩個平直面圍成；所述剝離氣刀本體內(nèi)部包括氣室和與氣室連通的噴縫。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1、節(jié)能。本實(shí)用新型的剝離氣刀使得壓縮空氣消耗量少，基于附壁效應(yīng)，其特有的外凸圓弧面可以引流數(shù)倍、數(shù)十倍于壓縮空氣的外圍空氣，由傳統(tǒng)氣刀壓縮氣壓的0.4MPa降為0.2MPa以下，氣幕沖擊力強(qiáng)勁、薄而均勻，發(fā)散程度小，噪音低。

2、精確快速定位。本實(shí)用新型只需在圓弧導(dǎo)向槽內(nèi)精確調(diào)整剝離氣刀高度，不必調(diào)整角度，保證吹氣方向嚴(yán)格沿冷卻輥外圓切向方向。

3、結(jié)構(gòu)簡單。本實(shí)用新型的剝離氣刀幾何結(jié)構(gòu)雖復(fù)雜，但只需2次線切割走刀即可精密加工，可省去升降機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，成本低，免維護(hù)。

4、剝離效果好。本實(shí)用新型的薄帶在寬度方向上的一列剝離點(diǎn)(線)幾乎與冷卻輥輥面母線平行，薄帶內(nèi)切變應(yīng)力最小化，帶材不產(chǎn)生裂紋和邊緣毛刺，薄帶軟磁性能不致惡化，同時利于在線卷取。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述內(nèi)凹圓弧面曲率與冷卻輥外圓曲率相同，為1/R；所述內(nèi)凹圓弧面與冷卻輥外圓內(nèi)切；其中，所述的R為冷卻輥外圓半徑。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，剝離氣刀可以沿冷卻輥外圓移動，移動時內(nèi)凹圓弧面始終與冷卻輥輥面貼合，保證剝離氣刀在任一高度時，噴縫開口始終沿冷卻輥外圓切向方向。氣流經(jīng)過所述外凹圓弧面時，流體動力學(xué)決定了氣流緊貼凸出表面流動，流速越大，外部壓力越大，即附壁效應(yīng)?；诟奖谛?yīng)，只用少量壓縮空氣作為動力源，就能把數(shù)倍、數(shù)十倍壓縮空氣體積的外圍空氣引流在輥面形成高壓區(qū)。

進(jìn)一步，所述外凸圓弧面曲率為1/5R-1/10R；其中，所述的R為冷卻輥外圓半徑。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，使附壁效應(yīng)更為明顯。

進(jìn)一步，所述噴縫寬度為0.5-1.5mm，長度為10-300mm，噴縫通道呈圓弧狀，圓弧與冷卻輥外圓同心。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，降低流速，保證出口氣流均勻

更進(jìn)一步，所述噴縫寬度為1.0mm，長度為220mm。

進(jìn)一步，所述導(dǎo)向板上設(shè)有鎖緊盤和圓弧導(dǎo)向槽，所述圓弧導(dǎo)向槽與冷卻輥外圓同圓心；所述鎖緊盤固定所述剝離氣刀本體位置。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，快速定位后，通過導(dǎo)向板上的鎖緊盤緊固剝離氣刀的位置。

進(jìn)一步，所述圓弧導(dǎo)向槽上設(shè)有角度刻度線。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，精確量化調(diào)整剝離氣刀高度。

進(jìn)一步，所述剝離氣刀本體通過橫支梁支撐固定，所述橫支梁貫穿導(dǎo)向板，所述橫支梁在所述圓弧導(dǎo)向槽內(nèi)做圓周運(yùn)動。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，橫支梁在圓弧導(dǎo)向槽內(nèi)做圓周運(yùn)動，調(diào)整剝離氣刀高度。

進(jìn)一步，所述剝離氣刀本體邊緣設(shè)有3個絲桿螺孔，通過螺絲精確調(diào)整剝離氣刀本體與冷卻輥輥面間距離，調(diào)節(jié)范圍0-3mm。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，可以微調(diào)內(nèi)凹圓弧面與冷卻輥輥面之間的距離，使兩者之間即使存在一定距離也能保證其在輥寬方向上與輥面平行。在噴帶過程中，將螺絲旋離冷卻輥輥面或旋出絲桿螺孔。

進(jìn)一步，所述氣室與噴縫通道銜接區(qū)還設(shè)有噴縫柵欄(圖中未標(biāo)出)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，噴縫柵欄起到均勻布流的作用，進(jìn)一步降低流速，使氣幕更加均勻。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有剝離氣刀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2的側(cè)視圖；

圖4為導(dǎo)向板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、剝離氣刀本體；2、外凸圓弧面；3、內(nèi)凹圓弧面；4、平直面；5、氣室；6、噴縫；7、冷卻輥外圓；8、導(dǎo)向板；9、鎖緊盤；10、圓弧導(dǎo)向槽；11、橫支梁；12、絲桿螺孔；13、薄帶。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)例對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

實(shí)施例1

一種基于附壁效應(yīng)的平面流鑄造用節(jié)能剝離氣刀，包括支撐導(dǎo)向系統(tǒng)和剝離氣刀本體1，所述支撐導(dǎo)向系統(tǒng)包括支撐柱和燕尾基座，所述支撐柱位于冷卻輥一側(cè)、置于燕尾基座內(nèi)；其特殊之處在于，所述支撐導(dǎo)向系統(tǒng)還包括導(dǎo)向板8和橫支梁11；所述剝離氣刀本體外壁由外凸圓弧面2、內(nèi)凹圓弧面3和兩個平直面4圍成；所述剝離氣刀本體內(nèi)部包括氣室5和與氣室連通的噴縫6；

所述內(nèi)凹圓弧面曲率與冷卻輥外圓7曲率相同，為1/R；所述內(nèi)凹圓弧面與冷卻輥外圓內(nèi)切；所述外凸圓弧面曲率為1/5R-1/10R；所述噴縫寬度為1.0mm，長度為220mm，噴縫通道呈圓弧狀，圓弧與冷卻輥外圓同心；所述導(dǎo)向板上設(shè)有鎖緊盤9和圓弧導(dǎo)向槽10，所述圓弧導(dǎo)向槽的圓弧與冷卻輥外圓同圓心；所述鎖緊盤固定所述剝離氣刀本體位置；所述圓弧導(dǎo)向槽上設(shè)有角度刻度線；所述剝離氣刀本體通過橫支梁支撐固定，所述橫支梁貫穿導(dǎo)向板，所述橫支梁在所述圓弧導(dǎo)向槽內(nèi)做圓周運(yùn)動；所述剝離氣刀本體邊緣設(shè)有3個絲桿螺孔12，通過螺絲將剝離氣刀本體定位；所述氣室與噴縫通道銜接區(qū)還設(shè)有噴縫柵欄(圖中未標(biāo)出)，進(jìn)一步使氣幕均勻化；其中，所述的R為冷卻輥外圓半徑。

本實(shí)用新型是這樣使用的，在非晶帶材外圓式噴甩前，移動并微調(diào)支撐柱位置和橫支梁在圓弧導(dǎo)向槽對應(yīng)刻度，將導(dǎo)向板圓弧導(dǎo)向槽調(diào)整至與冷卻輥外圓同心位置，并使3顆已經(jīng)調(diào)好長度的螺絲頂端輕觸輥面，以確定剝離氣刀的初始位置，吹氣方向已在切線方向，無需再做角度調(diào)整；在薄帶13噴甩開始時，調(diào)節(jié)壓縮空氣氣壓，調(diào)整氣壓高低至剛好能夠剝離帶材且不使之產(chǎn)生裂紋和毛刺為止。在帶材邊緣不可避免產(chǎn)生微小裂紋，吹氣方向偏離剝離點(diǎn)P的切向方向時，切變力易使微小裂紋擴(kuò)展形成毛刺；在甩帶過程中，在線調(diào)節(jié)剝離氣刀高度，剝離點(diǎn)P隨之在冷卻輥輥面位置上變動，調(diào)整最佳位置以便成功負(fù)壓抓取，并在線測量帶材厚度為25±3μm。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。