一种一包式旋转型恒压制备非晶合金条带的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于非晶合金的制备技术领域，具体是涉及一种一包式旋转型恒压制备非晶合金条带的装置及方法。
【背景技术】
[0002]非晶合金熔融喷射一次性成型制备金属条带，无需通过钢锭经辊压机反复碾压成型，是冶金加工绿色环保、节能降耗工艺的突破性创新。喷射制带成功的关键必须保证喷嘴口(水口)在喷制前和喷制过程的清洁完整，不能因钢包经喷嘴口漏钢而在口中形成氧化残渣或钢液在熔融过程中高温钢液侵蚀喷嘴口。同时，必须保证喷嘴口(水口)钢液恒温、恒压喷射，才能喷射制备出高精度的优质非晶合金条带。
[0003]目前，喷射制带主要有两种方法:一是塞杆式一包喷制法；二是多包(以两包为主)喷制法。但这两种方法都存在着明显弱点。
[0004]塞杆式一包喷制法(如附图1所示)，虽然较好地解决通过中频感应加热装置保持钢液熔炼与恒温，但喷嘴口(水口)清洁完整的保护则存在着较大的不稳定性。此方法，通过一根耐高温塞杆进行上下运作，在合金钢熔炼时用塞杆堵塞住喷嘴口，当需喷射时提起塞杆，打开嘴口。这要求塞杆与喷嘴口密封应相当精密，加大了加工与装配难度，同时在钢包内合金在1000°c以上熔炼过程中，塞杆势必受到一定程度的熔炼侵蚀和高温脆化，当需喷射提起塞杆时，塞杆因侵蚀、脆化，加上钢液压力和粘绸易于瞬间断裂而无法提起，喷射失败。此方法因钢包盖上开有塞杆活动孔而无法密封，当包内合金钢液喷射过程中，随钢液面的下降，喷嘴口压强将发生较大变化，此时因钢包不密封而无法通过输入气体加压来调节喷嘴口压强，由此制备的合金条带一致性差。
[0005]多包(以两包为主)喷制法(如附图2所示)，是在塞杆式一包喷制法基础上完善。此方法虽较好的解决喷嘴口的清洁与完整和相对恒压喷制的技术难题，但结构复杂，耗能且钢液恒温方面存在缺陷。以两包制带法为例，一钢包专用于合金熔炼，称为熔炼包，另一钢包专用于钢液喷嘴口喷射，称为喷嘴包。在熔炼包开始合金熔炼时，喷嘴包也需空包加温至与钢液相近的温度后保持，当熔炼包合金钢液达到合适温度时，将一定量的钢液(视喷嘴包容积而定)从熔炼包中通过导流槽及漏斗倒入喷嘴包，再通过喷嘴口瞬间喷带。当喷嘴包钢液面下降时，熔炼包再不断及时地补充钢液，以保持喷射时的基本恒压。此方法，钢包与钢包之间的结构与机械运作较复杂，工作准备时间长、操作工艺繁琐，同时两钢包均需加热与保温，且钢液倒钢转包过程中热能大量散失而耗能较大。
【发明内容】
[0006]为了克服前述方法的不足，本发明提出用喷嘴口朝上、钢包斜躺旋转的方式解决喷嘴口的清洁与完整(熔炼时钢液与喷嘴口不接触、不漏钢)；用一包式的方式解决熔炼与恒温，节能，且结构简单、操作方便；用钢包密封及采取气体补压方式解决喷嘴口喷射恒压，实现非晶合金熔融喷射一次性成型制备高精度金属条带。
[0007]本发明的技术方案如下:
[0008]一种一包式旋转型恒压制备非晶合金条带的装置，所述的装置包括气管1、密封加压盖2、钢包3、喷嘴口 6、冷却铜辊8和旋转机架；其特征在于:所述的喷嘴口 6装嵌在钢包壁与钢包底的衔接处，喷嘴口 6高出钢包底5-15_ ;按照将所述的喷嘴口 6正对冷却铜辊8面的方向将钢包3安装固定在旋转机架中，喷嘴口 6与冷却铜辊8面的位置和间隙确定；所述的旋转机架包括感应线圈4、所述的感应线圈4设置在钢包3的外侧；所述的密封加压盖2与钢包3紧压密封，气管I穿过密封加压盖2至钢包3中的钢液5的液面以上位置，在所述的喷嘴口 6处安装有珐-珀耐高温压力传感器。
[0009]在一个优选的技术方案中，所述的旋转机架由旋转轴7、钢包托架、旋转运动轨道、伺服驱动电机、感应线圈4和操作平台构成，旋转运动轨迹主要以围绕冷却铜辊8的轴向为中心沿冷却铜辊8弧面旋转，同时可上下、左右移动和微调，微调精度为3 μπι。旋转轴7是旋转机架的一部分，其作为:旋转支点和重量支撑。
[0010]在一个优选的技术方案中，将所述的钢包3与密封加压盖2之间的连接处制成凹凸槽，再用石锆棉填充凹凸槽实现紧压密封。
[0011]在一个优选的技术方案中，所述的喷嘴口 6为氮化硼或碳化硅喷嘴口。
[0012]一种使用上述装置制备非晶合金条带的方法，其特征在于，具体步骤如下:
[0013]I)喷嘴口安装；将喷嘴口装嵌在钢包壁与钢包底衔接处，为利于喷射完毕时钢包内氧化残渣沉淀，将喷嘴口高出钢包底5-15_，将珐-珀耐高温压力传感器安装在喷嘴口处；
[0014]2)钢包安装；钢包装配好喷嘴口后，按喷嘴口正对冷却铜辊面方向将钢包安装固定在旋转机架中；
[0015]3)通过调整钢包，精确喷嘴口与冷却铜辊面的位置和间隙；喷嘴口与却冷铜辊面的位置和间隙应根据喷嘴口大小与喷射工艺压强要求而有所变化；喷嘴口与却冷铜辊面的位置和间隙确定必须在熔炼与喷射之前安装调试好，并试运行验证无误；
[0016]4)熔炼时，钢包斜躺，斜躺幅度视钢液面与喷嘴口的相对位置而定，钢液面须低于喷嘴口，
[0017]5)当需喷射制备非晶合金条带时，通过旋转机构将钢包旋转翻正，使得喷嘴口正对冷却铜辊面方向；
[0018]6)采用气压补充恒压喷射方法制备非晶合金条带，在钢液喷射过程中在线采集喷嘴口压强随钢包液面下降而变化的数据，且及时反馈并通过控制系统将气体输入钢包中，用于弥补液压减少所导致的压力变化，以保持喷嘴口始终恒压喷射；
[0019]7)在钢液液压、气压和感应线圈保温的共同作用下，将密封钢包内的非晶合金液体连续、恒压且稳定地喷射至高速旋转的冷却铜辊表面，一次性成型制备非晶合金条带。
[0020]在一个优选的技术方案中，熔炼时，钢液面低于喷嘴口 50-100mm，适当调整钢包斜躺幅度提高钢包盛装量；在正常生产时，钢包盛装量不少于50Kg。
[0021]在一个优选的技术方案中，熔炼时，喷嘴口朝上定位在铜辊最侧端切点上方沿辊弧0-200mm、喷嘴口与辊铜面纵向平行且间隙为0.1-0.8mm。
[0022]在一个优选的技术方案中，喷射时，喷嘴口随之沿冷却铜辊弧面平稳移动定位在铜辊最高端切点后方沿辊弧0-200mm，嘴口与辊铜面纵向仍保持平行且间隙也仍保持不变。
[0023]在一个优选的技术方案中，所述的非晶合金条带的厚度为15-35 μπι。
[0024]本发明的原理如下:本发明公开一种一包式旋转型恒压喷射一次性成型制备非晶合金条带的装置及方法，采用将喷嘴口(水口)安装至钢包壁与底部衔接部位，让喷嘴口朝上，将钢包整体斜躺。当钢包内非晶合金在中频感应加热熔融到特定的温度时，通过机械转旋传动装置将喷嘴口围绕着冷却铜辊弧形表面旋转(喷嘴口由朝上转为朝下)到预定的适当位置的同时，外加气体恒压装置自动启动，中频感应装置处于保温状态。此时，在钢液液压(自重)、气压和中频感应保温的共同作用下，将密封钢包内的非晶合金钢液连续、恒压、稳定喷射至高速旋转的冷却铜辊表面，一次性成型制备15-35 μ m左右厚度的超薄型金属条带。
[0025]本发明的有益效果如下:
[0026]I)非晶合金条带带厚可精准至±0.5 μπι ;条带平整、超薄可按需棍剪、裁切；
[0027]2)收得率可达93%，传统方法仅在75-90%徘徊；
[0028]3)降耗明显，与两包法比较，节约电耗45%以上，节约耗材料30%以上；
[0029]4)装置简单实用，工艺流程短、维护简便、操作方便，生产效率提高。
[0030]本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0031]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0032]图1为塞杆式一包喷制法制备非晶合金条带的装置的结构示意图；
[0033]图2为两包喷制法制备非晶合金条带的装置的结构示意图；
[0034]图3为本发明的一包式旋转型恒压制备非晶合金条带的装置的结构示意图；
[0035]图中:1-气管、2-密封加压盖、3-钢包、4-感应线圈、5-钢液、6-喷嘴口、7-旋转轴、8-铜辊