直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的方法及装置与流程

本发明涉及一种非晶带材的生产方法及相应的生产装置，尤其涉及一种用于非晶喷带机上用于增强带材软磁性能的方法及装置。

背景技术：

目前，公知的非晶合金带材是利用超急冷技术，使合金原子来不及有序排列而得到的长程无序结构，没有晶态合金的晶粒与晶界，具有很多独特的性能，优异的软磁性能正是其中之一，且带材的软磁性能与带材的磁畴取向有直接的关系。

非晶带材常规喷带装置由喷嘴包及其调整系统、冷却铜辊(内部通冷却水)、循环冷却系统、合金熔炼装置及其他喷带辅助系统组成。由合金熔炼装置，将熔融的铁水倒进喷嘴包内，喷嘴包具有加热保温功能，铁水温度维持在1350-1380℃，铁水在重力的作用下从喷嘴包底部钢液喷嘴处喷出，喷射到高速旋转的冷却铜辊上，被铜辊甩出成带。在超急冷的作用下，带材内部原子未来得及整齐排列而被冻结，进而成为非晶体。带材经适当的热处理后，其磁畴方向与磁场方向存在一定角度，该角度越小，带材的软磁性能越佳。目前国产铁基非晶带材的磁畴方向与磁场方向角度为30-45，如图4所示，若能进一步降低该角度，将会有效提高带材导磁率，提高带材软磁性能。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能够改变磁畴的方向、提高带材软磁性能的直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的方法，包括盛装有高温铁水的喷嘴包，所述喷嘴包的钢液喷嘴下方安装有高速旋转的冷却铜辊，所述冷却铜辊包括圆筒状辊体，所述辊体的两端固定安装有导电板，所述冷却铜辊内设置有冷却腔，所述冷却腔内填充有冷却液，所述冷却腔连通有循环冷却系统，所述冷却铜辊两侧的导电板上分别固定安装有一个导电环，每个所述导电环电连接有一个电刷，所述电刷连接有直流电源，所述直流电源产生的高直流电流通过电刷、导电环和导电板流入辊体，利用高直流电流产生的稳定磁场，引导带材在成形瞬间的晶粒结构与晶粒取向，降低磁畴方向与磁场方向角度。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种能够改变磁畴的方向、提高带材软磁性能的直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的装置，包括盛装有高温铁水的喷嘴包，所述喷嘴包的钢液喷嘴下方安装有高速旋转的冷却铜辊，所述冷却铜辊包括圆筒状辊体，所述辊体的两端固定安装有导电板，所述冷却铜辊内设置有冷却腔，所述冷却腔内填充有冷却液，所述冷却腔连通有循环冷却系统，所述冷却铜辊两侧的导电板上分别固定安装有一个导电环，每个所述导电环电连接有一个电刷，所述电刷连接有直流电源。

作为一种优选的技术方案，所述电刷设置于所述冷却铜辊的喷带熔潭的下部，且自钢液喷嘴的熔潭位置沿喷带方向旋转-45°至+45°角。。

作为一种优选的技术方案，所述电刷为石墨电刷。

作为一种优选的技术方案，所述导电环为石墨导电环、铜导电环或铁导电环。

作为一种优选的技术方案，位于所述冷却铜辊两侧的所述导电板的中央分别设置有冷却液出口和冷却液进口，所述冷却液出口和所述冷却液进口之间安装有所述循环冷却系统。

作为一种优选的技术方案，所述循环冷却系统包括与所述冷却液出口连通的水箱，所述水箱连接有循环泵，所述循环泵与所述冷却液进口连接。

由于采用了上述技术方案，直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的装置，包括盛装有高温铁水的喷嘴包，所述喷嘴包的钢液喷嘴下方安装有高速旋转的冷却铜辊，所述冷却铜辊包括圆筒状辊体，所述辊体的两端固定安装有导电板，所述冷却铜辊内设置有冷却腔，所述冷却腔内填充有冷却液，所述冷却腔连通有循环冷却系统，所述冷却铜辊两侧的导电板上分别固定安装有一个导电环，每个所述导电环电连接有一个电刷，所述电刷连接有直流电源；工作时，辊体流过直流电流，根据右手定则，利用高直流电流产生的稳定磁场，引导带材在成形瞬间的晶粒结构与晶粒取向，降低磁畴方向与磁场方向角度，提高导磁率；本发明不需要改变非晶喷带机的结构，仅依靠加装辅助装置就能提高非晶带材的软磁特性，结构简单。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例的剖视图；

图3是本发明实施例加直流磁场的带材加磁后的磁畴分布图；

图4是现有技术常规喷带的带材加磁后的磁畴分布图；

图中：1-喷嘴包；2-冷却铜辊；21-辊体；22-导电板；23-冷却腔；24-冷却液出口；25-冷却液进口；31-导电环；32-电刷；33-直流电源；4-带材；5-熔潭。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1和图2所示，直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的方法，包括盛装有高温铁水的喷嘴包1，所述喷嘴包1的钢液喷嘴下方安装有高速旋转的冷却铜辊2，所述冷却铜辊2包括圆筒状辊体21，所述辊体21的两端固定安装有导电板22，所述冷却铜辊2内设置有冷却腔23，所述冷却腔23内填充有冷却液，所述冷却腔23连通有循环冷却系统，所述冷却铜辊2两侧的导电板22上分别固定安装有一个导电环31，每个所述导电环31电连接有一个电刷32，所述电刷32连接有直流电源33，所述直流电源33产生的高直流电流通过电刷32、导电环31和导电板流入辊体21，利用高直流电流产生的稳定磁场，引导带材在成形瞬间的晶粒结构与晶粒取向，降低磁畴方向与磁场方向角度。

如图1和图2所示，直流磁场改变非晶喷带磁畴取向的装置，包括盛装有高温铁水的喷嘴包1，所述喷嘴包1的钢液喷嘴下方安装有高速旋转的冷却铜辊2，所述冷却铜辊2包括圆筒状辊体21，所述辊体21的两端固定安装有导电板22，所述冷却铜辊2内设置有冷却腔23，所述冷却腔23内填充有冷却液，所述冷却腔23连通有循环冷却系统，所述冷却铜辊2两侧的导电板22上分别固定安装有一个导电环31，所述导电环31为石墨导电环31、铜导电环31或铁导电环31，每个所述导电环31电连接有一个电刷32，所述电刷32连接有直流电源33，所述电刷32设置于所述冷却铜辊2的喷带熔潭5的下部，且自钢液喷嘴的熔潭5位置沿喷带方向旋转-45°至+45°角，所述电刷32为石墨电刷32。位于所述冷却铜辊2两侧的所述导电板22的中央分别设置有冷却液出口24和冷却液进口25，所述冷却液出口24和所述冷却液进口25之间安装有所述循环冷却系统，所述循环冷却系统包括与所述冷却液出口24连通的水箱，所述水箱连接有循环泵，所述循环泵与所述冷却液进口25连接。钢液喷嘴内的高温铁水落到冷却铜辊2上，在落入点处聚集少量铁水，形成熔潭5。

工作时，直流电源33通过电刷32、导电环31、导电板22与辊体21连接，辊体21流过直流电流，根据右手定则，利用高直流电流产生的稳定磁场，引导带材4在成形瞬间的晶粒结构与晶粒取向，降低磁畴方向与磁场方向角度，如图3所示，提高导磁率；本发明不需要改变非晶喷带机的结构，仅依靠加装辅助装置就能提高非晶带材4的软磁特性，结构简单。

在图1中，高速旋转的冷却铜辊2、盛有铁水的喷嘴包1及冷却水路构成最基本的带材4成形示意图。铁水温度在1350-1380℃，液位高度在350-450mm，铁水在重力的作用下通过钢液喷嘴喷射到高速旋转的冷却铜辊2上，被冷却铜辊2甩出成带。铜辊直径根据所喷制的带材4宽度决定，喷制带材4宽度为142mm-170mm，厚度为25-28um的带材4，铜辊直径通常在1600mm。带材4在被瞬间甩出时，其晶粒排列为长程无序结构，并被瞬间冻结住，成为非晶体。图4为现有技术中，该非晶带材4在磁化时磁畴方向与磁场方向的角度。

在图2中，导电环31通过冷却铜辊2两侧面导电板22与冷却辊体21相连，铜质或铁质导电环31的另一面与石墨电刷32连接，石墨电刷32的另一端接高电流密度的直流电源33。石墨电刷32的放置位置在带材4出带点上30-45°角处。根据电磁定律的右手法则，在电流流通过程中，在其周围形成的闭合磁力线，利用该磁力线改变带材4在瞬间成形时的晶粒结构及取向。进而降低在带材4被磁化后的磁畴方向与磁场方向的角度，提高带材4磁导率。图3为喷带时施加直流磁场后，在磁化时非晶带材4的磁畴取向。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。