一種一包式旋轉(zhuǎn)型恒壓制備非晶合金條帶的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于非晶合金的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種一包式旋轉(zhuǎn)型恒壓制備非晶合金條帶的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金熔融噴射一次性成型制備金屬條帶，無需通過鋼錠經(jīng)輥壓機反復(fù)碾壓成型，是冶金加工綠色環(huán)保、節(jié)能降耗工藝的突破性創(chuàng)新。噴射制帶成功的關(guān)鍵必須保證噴嘴口(水口)在噴制前和噴制過程的清潔完整，不能因鋼包經(jīng)噴嘴口漏鋼而在口中形成氧化殘渣或鋼液在熔融過程中高溫鋼液侵蝕噴嘴口。同時，必須保證噴嘴口(水口)鋼液恒溫、恒壓噴射，才能噴射制備出高精度的優(yōu)質(zhì)非晶合金條帶。
[0003]目前，噴射制帶主要有兩種方法:一是塞桿式一包噴制法；二是多包(以兩包為主)噴制法。但這兩種方法都存在著明顯弱點。
[0004]塞桿式一包噴制法(如附圖1所示)，雖然較好地解決通過中頻感應(yīng)加熱裝置保持鋼液熔煉與恒溫，但噴嘴口(水口)清潔完整的保護(hù)則存在著較大的不穩(wěn)定性。此方法，通過一根耐高溫塞桿進(jìn)行上下運作，在合金鋼熔煉時用塞桿堵塞住噴嘴口，當(dāng)需噴射時提起塞桿，打開嘴口。這要求塞桿與噴嘴口密封應(yīng)相當(dāng)精密，加大了加工與裝配難度，同時在鋼包內(nèi)合金在1000°c以上熔煉過程中，塞桿勢必受到一定程度的熔煉侵蝕和高溫脆化，當(dāng)需噴射提起塞桿時，塞桿因侵蝕、脆化，加上鋼液壓力和粘綢易于瞬間斷裂而無法提起，噴射失敗。此方法因鋼包蓋上開有塞桿活動孔而無法密封，當(dāng)包內(nèi)合金鋼液噴射過程中，隨鋼液面的下降，噴嘴口壓強將發(fā)生較大變化，此時因鋼包不密封而無法通過輸入氣體加壓來調(diào)節(jié)噴嘴口壓強，由此制備的合金條帶一致性差。
[0005]多包(以兩包為主)噴制法(如附圖2所示)，是在塞桿式一包噴制法基礎(chǔ)上完善。此方法雖較好的解決噴嘴口的清潔與完整和相對恒壓噴制的技術(shù)難題，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，耗能且鋼液恒溫方面存在缺陷。以兩包制帶法為例，一鋼包專用于合金熔煉，稱為熔煉包，另一鋼包專用于鋼液噴嘴口噴射，稱為噴嘴包。在熔煉包開始合金熔煉時，噴嘴包也需空包加溫至與鋼液相近的溫度后保持，當(dāng)熔煉包合金鋼液達(dá)到合適溫度時，將一定量的鋼液(視噴嘴包容積而定)從熔煉包中通過導(dǎo)流槽及漏斗倒入噴嘴包，再通過噴嘴口瞬間噴帶。當(dāng)噴嘴包鋼液面下降時，熔煉包再不斷及時地補充鋼液，以保持噴射時的基本恒壓。此方法，鋼包與鋼包之間的結(jié)構(gòu)與機械運作較復(fù)雜，工作準(zhǔn)備時間長、操作工藝繁瑣，同時兩鋼包均需加熱與保溫，且鋼液倒鋼轉(zhuǎn)包過程中熱能大量散失而耗能較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服前述方法的不足，本發(fā)明提出用噴嘴口朝上、鋼包斜躺旋轉(zhuǎn)的方式解決噴嘴口的清潔與完整(熔煉時鋼液與噴嘴口不接觸、不漏鋼)；用一包式的方式解決熔煉與恒溫，節(jié)能，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便；用鋼包密封及采取氣體補壓方式解決噴嘴口噴射恒壓，實現(xiàn)非晶合金熔融噴射一次性成型制備高精度金屬條帶。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種一包式旋轉(zhuǎn)型恒壓制備非晶合金條帶的裝置，所述的裝置包括氣管1、密封加壓蓋2、鋼包3、噴嘴口 6、冷卻銅輥8和旋轉(zhuǎn)機架；其特征在于:所述的噴嘴口 6裝嵌在鋼包壁與鋼包底的銜接處，噴嘴口 6高出鋼包底5-15_ ;按照將所述的噴嘴口 6正對冷卻銅輥8面的方向?qū)摪?安裝固定在旋轉(zhuǎn)機架中，噴嘴口 6與冷卻銅輥8面的位置和間隙確定；所述的旋轉(zhuǎn)機架包括感應(yīng)線圈4、所述的感應(yīng)線圈4設(shè)置在鋼包3的外側(cè)；所述的密封加壓蓋2與鋼包3緊壓密封，氣管I穿過密封加壓蓋2至鋼包3中的鋼液5的液面以上位置，在所述的噴嘴口 6處安裝有琺-珀耐高溫壓力傳感器。
[0009]在一個優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的旋轉(zhuǎn)機架由旋轉(zhuǎn)軸7、鋼包托架、旋轉(zhuǎn)運動軌道、伺服驅(qū)動電機、感應(yīng)線圈4和操作平臺構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)運動軌跡主要以圍繞冷卻銅輥8的軸向為中心沿冷卻銅輥8弧面旋轉(zhuǎn)，同時可上下、左右移動和微調(diào)，微調(diào)精度為3 μπι。旋轉(zhuǎn)軸7是旋轉(zhuǎn)機架的一部分，其作為:旋轉(zhuǎn)支點和重量支撐。
[0010]在一個優(yōu)選的技術(shù)方案中，將所述的鋼包3與密封加壓蓋2之間的連接處制成凹凸槽，再用石鋯棉填充凹凸槽實現(xiàn)緊壓密封。
[0011]在一個優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的噴嘴口 6為氮化硼或碳化硅噴嘴口。
[0012]一種使用上述裝置制備非晶合金條帶的方法，其特征在于，具體步驟如下:
[0013]I)噴嘴口安裝；將噴嘴口裝嵌在鋼包壁與鋼包底銜接處，為利于噴射完畢時鋼包內(nèi)氧化殘渣沉淀，將噴嘴口高出鋼包底5-15_，將琺-珀耐高溫壓力傳感器安裝在噴嘴口處；
[0014]2)鋼包安裝；鋼包裝配好噴嘴口后，按噴嘴口正對冷卻銅輥面方向?qū)摪惭b固定在旋轉(zhuǎn)機架中；
[0015]3)通過調(diào)整鋼包，精確噴嘴口與冷卻銅輥面的位置和間隙；噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙應(yīng)根據(jù)噴嘴口大小與噴射工藝壓強要求而有所變化；噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙確定必須在熔煉與噴射之前安裝調(diào)試好，并試運行驗證無誤；
[0016]4)熔煉時，鋼包斜躺，斜躺幅度視鋼液面與噴嘴口的相對位置而定，鋼液面須低于噴嘴口，
[0017]5)當(dāng)需噴射制備非晶合金條帶時，通過旋轉(zhuǎn)機構(gòu)將鋼包旋轉(zhuǎn)翻正，使得噴嘴口正對冷卻銅輥面方向；
[0018]6)采用氣壓補充恒壓噴射方法制備非晶合金條帶，在鋼液噴射過程中在線采集噴嘴口壓強隨鋼包液面下降而變化的數(shù)據(jù)，且及時反饋并通過控制系統(tǒng)將氣體輸入鋼包中，用于彌補液壓減少所導(dǎo)致的壓力變化，以保持噴嘴口始終恒壓噴射；
[0019]7)在鋼液液壓、氣壓和感應(yīng)線圈保溫的共同作用下，將密封鋼包內(nèi)的非晶合金液體連續(xù)、恒壓且穩(wěn)定地噴射至高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，一次性成型制備非晶合金條帶。
[0020]在一個優(yōu)選的技術(shù)方案中，熔煉時，鋼液面低于噴嘴口 50-100mm，適當(dāng)調(diào)整鋼包斜躺幅度提高鋼包盛裝量；在正常生產(chǎn)時，鋼包盛裝量不少于50Kg。
[0021]在一個優(yōu)選的技術(shù)方案中，熔煉時，噴嘴口朝上定位在銅輥最側(cè)端切點上方沿輥弧0-200mm、噴嘴口與輥銅面縱向平行且間隙為0.1-0.8mm。
[0022]在一個優(yōu)選的技術(shù)方案中，噴射時，噴嘴口隨之沿冷卻銅輥弧面平穩(wěn)移動定位在銅輥最高端切點后方沿輥弧0-200mm，嘴口與輥銅面縱向仍保持平行且間隙也仍保持不變。
[0023]在一個優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述的非晶合金條帶的厚度為15-35 μπι。
[0024]本發(fā)明的原理如下:本發(fā)明公開一種一包式旋轉(zhuǎn)型恒壓噴射一次性成型制備非晶合金條帶的裝置及方法，采用將噴嘴口(水口)安裝至鋼包壁與底部銜接部位，讓噴嘴口朝上，將鋼包整體斜躺。當(dāng)鋼包內(nèi)非晶合金在中頻感應(yīng)加熱熔融到特定的溫度時，通過機械轉(zhuǎn)旋傳動裝置將噴嘴口圍繞著冷卻銅輥弧形表面旋轉(zhuǎn)(噴嘴口由朝上轉(zhuǎn)為朝下)到預(yù)定的適當(dāng)位置的同時，外加氣體恒壓裝置自動啟動，中頻感應(yīng)裝置處于保溫狀態(tài)。此時，在鋼液液壓(自重)、氣壓和中頻感應(yīng)保溫的共同作用下，將密封鋼包內(nèi)的非晶合金鋼液連續(xù)、恒壓、穩(wěn)定噴射至高速旋轉(zhuǎn)的冷卻銅輥表面，一次性成型制備15-35 μ m左右厚度的超薄型金屬條帶。
[0025]本發(fā)明的有益效果如下:
[0026]I)非晶合金條帶帶厚可精準(zhǔn)至±0.5 μπι ;條帶平整、超薄可按需棍剪、裁切；
[0027]2)收得率可達(dá)93%，傳統(tǒng)方法僅在75-90%徘徊；
[0028]3)降耗明顯，與兩包法比較，節(jié)約電耗45%以上，節(jié)約耗材料30%以上；
[0029]4)裝置簡單實用，工藝流程短、維護(hù)簡便、操作方便，生產(chǎn)效率提高。
[0030]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0031]附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表不相同的部件。
[0032]圖1為塞桿式一包噴制法制備非晶合金條帶的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為兩包噴制法制備非晶合金條帶的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明的一包式旋轉(zhuǎn)型恒壓制備非晶合金條帶的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖中:1-氣管、2-密封加壓蓋、3-鋼包、4-感應(yīng)線圈、5-鋼液、6-噴嘴口、7-旋轉(zhuǎn)軸、8-銅輥