一种生产非晶合金带材用喷嘴及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种可用于喷射高温合金液体的喷嘴，尤其涉及一种钛酸铝材质的生产铁基非晶合金带材用的喷嘴，本发明还涉及该钛酸铝材质喷嘴的制造工艺；本发明提供的喷嘴，其采用的材料主要为钛酸铝；其制备方法包括制造胚体、喷缝粗加工、烧结和喷缝细加工步骤；本发明提供的喷嘴和制备方法能够适用于连续生产非晶带材的需要。
【专利说明】一种生产非晶合金带材用喷嘴及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可用于喷射高温合金液体的喷嘴，尤其涉及一种钛酸铝材质的生产铁基非晶合金带材用的喷嘴，本发明还涉及该钛酸铝材质喷嘴的制造方法。
[0002]【背景技术】
非晶软磁材料具有优异的综合性能，如高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、高导磁以及低损耗等，近年来得到迅速发展，特别是应用在非晶配电变压器领域。目前非晶带材主要采用单辊快淬法生产，其中喷嘴是一个重要的设备。高温钢液通过喷嘴包内部，并从喷缝处流出后，在铜辊上形成稳定的熔潭，经过高速旋转的铜辊的快速冷却，最终形成20-40 μ m厚的非晶带材。喷嘴的主要功能是给喷带过程提供具有稳定液流和压力的的高温钢液，使其在铜辊上形成的熔潭保持在稳定的状态，因此喷嘴内部结构的稳定性对非晶带材的质量具有重要的影响。
[0003]目前非晶行业生产带材时普遍采用的是氮化硼喷嘴。氮化硼具有耐高温、热胀系数小、抗热震性和机械加工性能好等许多优异的性能，现有技术采用等静压成型工艺制造氮化硼喷嘴。使用时，将喷嘴周围覆盖上耐火材料，并固定于喷嘴包下端。因此喷嘴包的下端出口与喷嘴连接。喷嘴包括喷嘴主体，V型深槽和喷缝，喷嘴主体为实体结构，V型深槽为空心槽状结构，V型深槽的下端出口与喷缝相连，喷缝设置为空心的上下贯通的立方体形，其长度与所需喷制的非晶合金薄带的宽度相适应，其宽度与所需喷制的非晶合金薄带的厚度相适应。
[0004]在现有技术中，由于氮化硼在高温下易氧化、抗侵蚀性能差、易变形，且成本较高，142_长的喷嘴成本为600元，成为制约非晶带材生产的主要因素，具体的，喷嘴使用一段时间以后就会由于氧化形成粘附在喷嘴内壁上的杂质，影响带材的厚度和表观质量，甚至导致喷嘴堵塞、停喷，严重影响带材的正常生产；氮化硼由于受到高温钢液的侵蚀，对应的会使带材表面出现纵向划痕，使带材厚度出现偏差，影响其表观质量；氮化硼变形后，会导致喷嘴开裂、甚至报废，严重影响带材的正常生产；因此急需开发一种新的喷嘴材料来替代氮化硼。
[0005]但是喷嘴是合金带材生产中的重要部件，所选材料的机械性能、化学稳定性、结构稳定性等性能对生产的带材质量都会产生巨大的影响，因此对所选材料的性能提出非常高的要求。首先所选材料须具有较好的机械性能，使其在经过烧结后能够加工成合适形状、尺寸的喷嘴，尤其是喷缝的宽度不足1mm，其对材料的机械性能提出更高的要求；由于喷嘴具体的工作温度高于1300，一般在1400°C以上，工作时间较长，现有技术中的喷带包在1400°C的工作时间为每喷4小时，共完成两喷，为了达到连续生产的需要，随着其他技术的提高，喷嘴的工作时间会更长。因此所选材料须具有良好的化学稳定性和结构稳定性，使喷嘴在经过长时间的高温钢液的冲刷后仍保持化学成分、结构、尺寸的稳定性。
[0006]钛酸铝具有金属材料和高分子材料所不具备的导热系数低、抗渣、耐碱、耐蚀、对多种金属以及玻璃有不浸润的优点，因此在耐磨损、耐高温、抗碱、抗腐蚀等条件苛刻的环境下具有广泛的应用，尤其是要求高抗热震的场合。但其在高温煅烧时易裂，机械强度较差。此外，钛酸铝在800°C-1300°C下加热，容易分解成氧化物，且在1100°C分解剧烈。为此，通常加入各种添加剂，调整原料配比，及控制煅烧条件以改进上述缺点。
[0007]对钛酸铝改性，主要是为了抑制它的热分解，改善其热稳定性和降低它的各向异性，减少微裂纹，改善其机械性能，最主要的方法就是添加添加剂。常用的钛酸铝改性添加剂有:Si02、Mg。、Fe203、Zr02、Li20、B20、Cr203、La203、Ce02、SiC、Si3N4 以及FeTi03+Fe203 等。
[0008]现有技术中生产非晶合金带材用的喷嘴，还没有采用钛酸铝材质报道，如何克服钛酸铝材料机械性能差和热分解性，将其制成满足生产合金带材使用要求的喷嘴也是非显而易见的。
【发明内容】
[0009]为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种钛酸铝材质的生产非晶合金带材的喷嘴，使其具有抗侵蚀性能强、抗氧化性强、不易变形、热稳定性好、机械性能好和成本低的特点，从而更好的服务于非晶合金的生产；同时本发明还提供了该钛酸铝材质喷嘴的制造方法。
[0010]本发明的技术方案为:一种生产非晶合金带材用喷嘴，其采用的材料主要为钛酸招。
[0011]优化的，其采用的材料为钛酸铝和氧化镁。
[0012]优化的，氧化镁的添加量为钛酸铝重量的3%?5%。
[0013]本发明提供生产非晶合金带材用喷嘴的制造方法，包括如下步骤:
步骤一，制造胚体，将含氧化镁的钛酸铝粉体制造成具有喷嘴主体和V型槽的胚体； 步骤二:喷缝粗加工:在坯体下部进行喷缝的机械粗加工，使其宽度略小于要求值； 步骤三:烧结:对粗加工后的胚体进行烧结；
步骤四:喷缝细加工:对烧结后的喷缝进行精细加工，得到要求尺寸和形状的喷嘴。
[0014]优化的，步骤一采用固相法制备含氧化镁的钛酸铝粉体，并采用凝胶注模法制造出具有喷嘴主体和V型槽的胚体。
[0015]优化的，步骤二粗加工喷缝的宽度比要求值小0.02?0.05mm。
[0016]优化的，步骤三烧结的温度为1300?1500°C，时间为I?4h。
[0017]本发明的喷嘴主要采用钛酸铝为材料，具有优异的抗氧化性、抗侵蚀性能、抗热震性,并且热膨胀系数小、变形小、成本较低、142mm长的喷嘴成本可降低至200元；通过加入氧化镁有效的改善钛酸铝的机械加工性，抑制它的热分解，使其能够加工成规定形状、尺寸的喷嘴，且经过长时间的喷带后，具有优秀的热稳定性，降低它的各向异性，减少微裂纹。
[0018]在制造方法中，先对胚体进行喷缝的粗加工，在烧结后，根据烧结情况对喷缝进行精细加工，减少了烧结后喷缝加工的工作量及难度，解决烧结后钛酸铝硬度大难以加工的问题。
[0019]本发明具有以下有益效果:1、本发明提供的钛酸铝质喷嘴具有优异的抗氧化性、抗侵蚀性能和抗热震性，并且热膨胀系数小、变形小、强度高、不易破裂、成本较低，该喷嘴在经过时间的使用后，仍能保证带材的厚度均匀、偏差小、表面无划痕、表观质量好，能够满足带材正常生产的需要。2、本发明提供的钛酸铝喷嘴添加有有氧化镁喷，使其具有良好的机械加工性，抑制热分解并且喷嘴不会开裂。3、本发明提供的制造方法具有步骤简单，操作方便和制造出的喷缝形状、尺寸合适的特点。总之本发明提供的喷嘴和制备方法能够适用于连续生产非晶带材的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明的喷嘴的俯视图；
图2为本发明的喷嘴的主视图；
图3为本发明的喷嘴的侧视图。
[0021]1、喷嘴主体；2、V型深槽；3、喷缝。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施方式具体说明本发明。
[0023]实施例1
本实施例的技术方案为:一种生产非晶合金带材用喷嘴，其采用的材料为钛酸铝和氧化镁。
[0024]氧化镁的添加量为钛酸铝重量的5%。
[0025]本实施方式提供的生产非晶合金带材用喷嘴的制造方法，包括如下步骤:
步骤一，制造胚体，将含氧化镁的钛酸铝粉体制造成具有喷嘴主体和V型槽的胚体； 步骤二:喷缝粗加工:在坯体下部进行喷缝的机械粗加工，使其宽度略小于要求值； 步骤三:烧结:对粗加工后的胚体进行烧结；
步骤四:喷缝细加工:对烧结后的喷缝进行精细加工，得到要求尺寸和形状的喷嘴。
[0026]步骤一采用固相法制备含氧化镁的钛酸铝粉体，并采用凝胶注模法制造出具有喷嘴主体和V型槽的胚体。
[0027]步骤二粗加工喷缝的宽度比要求值小0.03mm。精细加工后，喷缝的长度为142.3mm,宽度为 0.40mm。
[0028]步骤三烧结的温度1400°C，时间为2h。
[0029]实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于，喷嘴采用的材料仅为钛酸铝，没有氧化镁；相应的喷嘴的制造方法中步骤一将不含添加剂的钛酸铝粉体制造成具有喷嘴主体和V型槽的胚体。
[0030]对比例I
本对比例采用现有技术中的氮化硼喷嘴。
[0031]将实施例1、2和对比例I的喷嘴分别安装在喷带包底部，在1400°C的温度下进行两次时常为4小时的喷带工作，测量第二喷开始后3小时的喷出带材的厚度、并观察带材的表观质量，检查2次喷带完成后喷嘴的结构，并记录在表I中。
[0032]表I
【权利要求】
1.一种生产非晶合金带材用喷嘴，其特征在于:其采用的材料主要为钛酸铝。
2.根据权利要求1所述的生产非晶合金带材用喷嘴，其特征在于:其采用的材料为钛酸铝和氧化镁。
3.根据权利要求2所述的生产非晶合金带材用喷嘴，其特征在于:氧化镁的添加量为钛酸铝重量的3%?5%。
4.根据权利要3所述的生产非晶合金带材用喷嘴的制造方法，其特征在于:包括如下步骤: 步骤一，制造胚体，将含氧化镁的钛酸铝粉体制造成具有喷嘴主体和V型槽的胚体； 步骤二:喷缝粗加工:在坯体下部进行喷缝的机械粗加工，使其宽度略小于要求值； 步骤三:烧结:对粗加工后的胚体进行烧结； 步骤四:喷缝细加工:对烧结后的喷缝进行精细加工，得到要求尺寸和形状的喷嘴。
5.根据权利要求4所述的生产非晶合金带材用喷嘴的制造方法，其特征在于:步骤一采用固相法制备含氧化镁的钛酸铝粉体，并采用凝胶注模法制造出具有喷嘴主体和V型槽的胚体。
6.根据权利要求5所述的生产非晶合金带材用喷嘴的制造方法，其特征在于:步骤二粗加工喷缝的宽度比要求值小0.02?0.05mm。
7.根据权利要求4?6所述的任何一种生产非晶合金带材用喷嘴的制造方法，其特征在于:步骤三烧结的温度为1300?1500°C，时间为I?4h。
【文档编号】B22D41/52GK103433478SQ201310367878
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】楚会娟, 宋文文, 姜桂君, 鲁志梅 申请人:青岛云路新能源科技有限公司