专利名称：喷制非晶合金薄带的金属喷嘴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属薄带制造技术，尤其是一种快淬非晶态合金薄带的制造用喷嘴，具体地说是一种喷制非晶合金薄带的金属喷嘴。
背景技术：
目前，非晶态合金软磁材料是近30年发展起来的新型软磁材料，该合金已经取代了大部分高Ni含量的Ni Fe坡莫软磁合金，在一些硅钢和铁氧体不能胜任的新应用领域中得到越来越多的应用，这类软磁合金磁性能优异，制造工艺流程短，制造和使用过程节能且对环境友好，越来越受到人们的关注，产量逐年增大。 目前非晶态合金材料主要采用单辊快淬法生产，钢液通过喷嘴浇注在高速旋转的冷却辊上获得20 40微米厚的非晶合金薄带。合金薄带的宽度取决于喷嘴的嘴缝长度。而带材的厚度主要取决于喷嘴的嘴缝的宽度，一般在O. 3 O. 9删范围可以获得满足要求的非晶合金带材。喷嘴是生产非晶合金薄带的关键工艺装备部件，也是非晶合金薄带生产的消耗品。它的品质、寿命和成本决定了非晶合金薄带的品质和生产成本。现有技术中喷嘴均使用非金属材料，如氮化物和氧化物陶瓷等，典型的喷嘴材料是BN、Al203、Si02等。这在许多公开文献和中国专利2000262156. 8、中国专利2000265925.5以及中国专利2000263144. x中可以得到证实。实际上使用抗高温氧化、具有一定高温强度的陶瓷材料，其中氧化铝喷嘴要预制，烧结后坚硬不可再加工，给实际使用带来不便；很少使用。目前使用较多的是BN材料，通过BN坯料的铣削制成所需大小和形状的喷嘴，嘴缝可以根据工艺需求确定其尺寸，由于BN具有良好的可切削性能，目前实际生产基本使用这种材料制作喷嘴。然而，这类材料的喷嘴有以下缺点1、机械强度低、韧性差，易于开裂，高温强度低，喷嘴易被打碎漏钢；2、大尺寸坯料制作困难，不能制造大尺寸喷嘴；3、价格高，重复使用困难，成本高；4、钢液中的杂质易于在嘴缝处析出，堵塞喷嘴；这最后一个缺点是非常严重的缺点。为了获得完全的非晶态组织，喷嘴必须是一条窄缝，一般嘴缝宽度在O. 3
O.9mm范围，要想获得更薄的非晶带，就要使用更窄的喷嘴缝，然而，嘴缝越窄，喷嘴越容易堵塞。因为钢液中的低熔点杂质易于在非金属材质的喷嘴处很容易不断析出，逐渐堵塞喷嘴。所以现有技术中，喷带经常因为喷嘴的堵塞而中断，即使勉强维持，也会使带材的表面质量严重下降，以至出现毛边、网眼等严重缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有的陶瓷喷嘴可加工性差，精度不高，而BN材料喷嘴强度低，寿命短，易堵塞的问题，设计一种采用耐高温金属材料制作的喷制非晶合金薄带的金属喷嘴。本发明的技术方案是
一种喷制非晶合金薄带的金属喷嘴，其特征是它包括耐高温金属本体I，在所述的金属本体I上加工有宽度为O. 2mm I. 2mm,长度为O. 5mm IOOOmm的作为喷嘴出口的嘴缝2。
所述的金属本体I为平板结构或槽式结构，所述的嘴缝2位于槽式结构的槽底部或平板的中间。所述的金属本体I连接有用于对整个喷嘴进行加热的感应加热圈，以提高嘴缝周围的温度。所述的金属本体I通过喷嘴包与坩埚相连或直接与坩埚相连成一体。所述的金属本体I为耐热钢、不锈钢、高温合金或纯金属本体。本发明的有益效果
本发明采用金属或合金材质制造，尤其是选用耐热钢或不锈钢以及抗高温氧化的纯金属等更适合高温喷注使用。喷嘴可以是槽状或板状，喷嘴的示意图见图1、2所示。喷嘴与 喷嘴包通过卡装或镶装的方式连接，也可以与喷嘴包或者坩埚制成一体。现有技术中使用的喷嘴全部为非金属材料，一般使用抗高温氧化、具有一定高温强度的陶瓷材料，但是上述材料的缺点太多，其中易于堵塞喷嘴的缺点是致命的。由于喷嘴处温度比较低，钢液中的非金属夹杂物和金属氧化物等易于在非金属材质的低温喷嘴处析出，导致喷嘴尺寸减小，逐渐将喷嘴堵塞，为了防止喷嘴堵塞必须尽量提高钢液的洁净度，或者将喷嘴的温度提高，防止夹杂析出，但是喷嘴的加热采用什么方法又是问题，火焰加热在喷嘴处很难奏效，因为火焰加热是由外部向内传热使喷嘴升温，25 30米/每秒的辊面线速度会把热量带走并吹冷喷嘴。而感应加热为由工件内部加热升温，所以感应加热对喷嘴的加热是最有效的。然而BN为非金属材料，无法进行感应加热。只有用金属材料制造喷嘴才可能实现这种目的。BN喷嘴的另一个缺点是高温下强度很低，韧性差。由于喷带时辊嘴间距很小，约O. 3 O.5mm，冷却辊的转速很高，一般600 1100转/每分钟，线速度25 30米/每秒，微小的振动就会导致辊嘴碰撞，由于BN喷嘴的强度低、韧性差，很容易导致喷嘴碎裂，一旦喷嘴碎裂，钢液将大量外泻，喷浇在高速旋转的冷却辊上，导致严重的喷钢事故，成为安全生产的隐患；此外BN材料无法制成大尺寸还料，喷制250mm以上宽带将成为制约。此外BN材料目前价格超过1000元/公斤，严重加大了非晶合金的制造成本。本发明的金属喷嘴避免了以上缺点，尤其采用耐高温氧化的金属及合金材料，不仅可以满足喷带的工艺要求，而且还有如下优点
I、金属喷嘴的材料选择范围宽大，可以是纯金属，也可以是耐热钢、不锈钢、高温合金、特种合金等。针对不同的非晶合金成分，及不同的喷带温度，选择合适的喷嘴材料，做到工艺最优化。高熔点非晶合金采用耐热钢及高温合金制造喷嘴；中温熔点的非晶合金采用不锈钢和耐热钢制造喷嘴，低熔点的非晶合金采用纯金属或不锈钢制造喷嘴。2、金属及合金喷嘴不宜堵塞，这主要是金属导热性好，与钢液之间温度梯度小，钢液中的杂质不易在喷嘴处析出；而BN喷嘴导热性差，钢液与喷嘴外部温度梯度大，钢液中的杂质易于在温度更低的喷嘴处析出。同时金属喷嘴还可以采用感应加热方法提温或保温，而BN喷嘴则没有这些优点。3、金属喷嘴易于加工，可以适合制作复杂的喷嘴结构，防止变形或满足各种工艺要求；同时可以制作大尺寸的喷嘴，使喷制更宽尺寸的非晶带材成为可能。4、由于大部分金属材料的成本远低于BN材料的成本,加之金属喷嘴可以重复修补，多次使用，可以大大降低喷嘴成本，使非晶合金带材的生产成本大幅度降低。
图I是本发明的结构示意图之一。图2是本发明的结构示意图之二。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。实施例一。如图I所示。
一种喷制非晶合金薄带的金属喷嘴，它包括耐高温槽形金属本体I，在所述的槽形金属本体I的槽底部中间加工有宽度为O. 2mm I. 2mm,长度为O. 5mm IOOOmm的作为喷嘴出口的嘴缝2。槽形金属本体I连接有用于对整个喷嘴进行加热的感应加热圈，以提高嘴缝周围的温度，它可通过喷嘴包与坩埚相连或直接与坩埚相连成一体。耐高温槽形金属本体I所用材料可为耐热钢、不锈钢、高温合金或纯金属。实施例二。如图2所示。一种喷制非晶合金薄带的金属喷嘴，它包括耐高温平板形金属本体1，在所述的平板形金属本体I的中间加工有宽度为O. 2mm I. 2mm,长度为O. 5mm IOOOmm的作为喷嘴出口的嘴缝2。平板形金属本体I可连接有用于对整个喷嘴进行加热的感应加热圈，以提高嘴缝周围的温度，它可通过喷嘴包与坩埚相连或直接与坩埚相连成一体。耐高温平板形金属本体I所用材料可为耐热钢、不锈钢、高温合金或纯金属。实例I。在小型单辊石英管喷带设备中，采用IcrlSNiOTi无磁不锈钢管，制成一端带喷嘴、另一端开口的管状坩埚，坩埚外有1200Hz感应加热圈。喷嘴与坩埚成为一体，以利于向坩埚内加高压气体，实现喷注。喷嘴尺寸为宽O. 4mm，长20mm。用工业纯铁、工业结晶硅和硼铁合金按原子百分比成分Fe78Si9B13配料，用真空炉熔炼为母合金，再将母合金放入坩埚中最高温度加热到1280°C，在高于1150°C以上开始喷注。对比例条件和参数与上述相同，不同处仅为坩埚和喷嘴采用石英。表I列出两者结果对比，对比可见金属喷嘴具有喷出的带材质量高、操作安全、成本低的突出优点。
权利要求
1.一种喷制非晶合金薄带的金属喷嘴，其特征是它包括耐高温金属本体(1)，在所述的金属本体(I)上加工有宽度为O. 2mm I. 2mm,长度为O. 5mm IOOOmm的作为喷嘴出口的嘴缝(2)。
2.根据权利要求I所述的金属喷嘴，其特征是所述的金属本体(I)为平板结构或槽式结构，所述的嘴缝(2)位于槽式结构的槽底部或平板的中间。
3.根据权利要求I所述的金属喷嘴，其特征是所述的金属本体(I)连接有用于对整个喷嘴进行加热的感应加热圈，以提高嘴缝周围的温度。
4.根据权利要求I所述的金属喷嘴，其特征是所述的金属本体(I)通过喷嘴包与坩埚相连或直接与坩埚相连成一体。
5.根据权利要求I所述的金属喷嘴，其特征是所述的金属本体(I)为耐热钢、不锈钢、高温合金或纯金属本体。
全文摘要
一种喷制非晶合金薄带的金属喷嘴，其特征是它包括耐高温金属本体(1)，在所述的金属本体(1)上加工有宽度为0.2mm～1.2mm，长度为0.5mm～1000mm的作为喷嘴出口的嘴缝(2)。本发明易于加工，强度高、韧性好，可以多次重复使用，可以制作大尺寸喷嘴，不易堵塞喷嘴。同时比具有安全性高、成本更低的优点；具有喷出的带材表面质量好，适合喷制更宽的带材，可通过感应加热对喷嘴提温和保温。
文档编号B22D11/06GK102909330SQ20121043551
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者樊谨, 吴俊锋, 吴进洪 申请人:江苏锦宏有色金属材料有限公司