專利名稱：柱塞式等液位壓力非晶制帶機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用于制造非晶合金或非晶納米晶軟磁合金的制帶設(shè)備，特別涉及一種柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)。
背景技術(shù)：
自1960年美國guwez教授發(fā)明了用快淬エ藝(冷卻速度在106°C /s)制備Au-Si系列非晶態(tài)合金以來，由于其組織結(jié)構(gòu)、高效的制備エ藝、優(yōu)異的材料性能一直受到材料物理學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界的特別關(guān)注。1979年美國Allied-Signal公司開發(fā)出非晶合金寬帶快淬技術(shù)，使非晶合金帶材大生產(chǎn)成為可能。1989年美國Allied-Signal公司已具備年產(chǎn)量達(dá)6萬噸非晶帶的生產(chǎn)能力，其中代表牌號為2605S-2，成分為Fe78Si9B13。目前國內(nèi)年需求量達(dá)10萬噸已上。1988年日本日立金屬株式會社的吉澤克仁研發(fā)了高導(dǎo)磁納米晶粒的軟磁合金，典型成分為Fe73. 5CulNb3Sil3. 5B9。目前國內(nèi)年產(chǎn)量可達(dá)5000t以上。非晶納米晶合金因具有高初導(dǎo)高飽和磁感應(yīng)，低矯頑カ低損耗等優(yōu)異性能，成為目前市場上的佼佼者。但隨著電子電カ產(chǎn)品的發(fā)展，特別是各種變壓器用鐵芯在損耗方面提出了高要求。在工程上估算渦流損耗的公式為Pe c^c k δ 2/ P式中δ為材料的厚度，P為材料的電阻率為此降低渦流損耗的有效途徑是減低材料的厚度。所以近年來國內(nèi)外開展了研發(fā)噴制非晶納米晶薄帶的エ藝和設(shè)備，該噴帶機(jī)通稱為壓カ噴帶機(jī)。非晶納米晶軟磁合金帶一般的生產(chǎn)エ藝是采用真空感應(yīng)爐或非真空感應(yīng)爐冶煉非晶納米晶的母合金，用母合金再經(jīng)非真空感應(yīng)爐重熔，通過噴帶機(jī)的噴嘴包噴到冷卻輥上制成非晶帶。普通非晶帶制帶機(jī)通常分為兩種，兩包法和三包法，如圖1、2。圖I中的11是非真空感應(yīng)爐12是加裝噴嘴的噴嘴包，噴嘴包采用電阻絲加熱起到保溫作用，感應(yīng)爐感應(yīng)磁場當(dāng)使鋼液溫度達(dá)到一定溫度時(shí)注入噴嘴包內(nèi)，鋼液通過噴嘴由鋼液的自重注入冷卻輥噴出非晶帶，由于液面高度不高只能生產(chǎn)大于30um的非晶帶。圖2是三包法的普通噴帶機(jī)，21為非真空感應(yīng)爐、22為中間包、23為由感應(yīng)爐注入的鋼液、25為碳硅棒加熱電阻，由于采用碳硅棒加熱保溫較高，由于采用中間包、鋼液在包中可使雜質(zhì)上浮，有利提高鋼帶質(zhì)量。普通噴帶機(jī)的噴帶壓力是靠噴嘴包中的鋼液自重產(chǎn)生的。一般液面高約為200mm，產(chǎn)生的壓カ約O. 15kg/cm2.噴制的非晶帶厚度平均為33 μ m,噴嘴的嘴縫寬為O. 7-0. 8mm,噴嘴與冷卻輥的距離約O. 1mm，為了保持噴帶的壓力、感應(yīng)爐要不斷的向噴包內(nèi)注入鋼液，通常姆次注入量為5-8kg。目前國內(nèi)大量的非晶帶都是由普通制帶機(jī)完成的。而非晶薄帶年產(chǎn)量不超過400to國內(nèi)外研發(fā)的壓カ噴帶機(jī)如圖3、4、5、6。[0012]圖3 31為觀察孔、32為氣體施壓接ロ、33為耐火材料制的坩堝、34為感應(yīng)圏、35為塞桿、36為加熱棒、37為冷卻輥。工作時(shí)先把母合金加入坩堝內(nèi)，密封，感應(yīng)加熱，當(dāng)母合金熔化達(dá)到溫度時(shí)，拉開塞桿使鋼液流向冷卻輥噴帯。圖3為俄羅斯非晶合金壓カ噴帶機(jī)，該機(jī)的噴嘴包是密封的，在噴帶的過程中是依靠不斷増加惰性氣體的壓カ來保持噴帶的壓カ的。但單位時(shí)間噴出的帶量不易度量，所以跟蹤調(diào)節(jié)惰性氣體的壓カ值有一定的難度。該設(shè)備母合金是在噴嘴包內(nèi)通過感應(yīng)加熱來熔化的。感應(yīng)的磁場會導(dǎo)致噴嘴包支撐部分的金屬材料由于磁滯伸縮使尺寸可能改變，所以噴嘴和冷卻輥的距離會受到影響，因此也就影響了噴制出的非晶帶厚度的一致性。這種制帶機(jī)固定噴嘴部位及塞桿均用精細(xì)的石墨制成，而每噴ー爐帶，這部分就需要更換ー次，所以費(fèi)用較大。另外該噴帶機(jī)在噴帶過程中在噴嘴包內(nèi)不能補(bǔ)加鋼液，所以ー爐的噴帶量有局限性。圖4中41為冷卻輥、42為石英噴嘴、43為密封的可伸縮的波紋管用于調(diào)整輥縫、44為抽真空管道、45為石英管、46為施加壓カ管道、47為感應(yīng)加熱感應(yīng)圏、48為真空爐爐 體、49為坩堝、410為裝入母合金熔化的鋼液，工作時(shí)母合金裝入坩堝內(nèi)，密封，感應(yīng)加熱，當(dāng)鋼液溫度達(dá)到時(shí)，施加壓カ鋼液從石英管噴向冷卻輥噴帯。圖4是德國非晶壓カ制帶機(jī)的示意圖。該設(shè)備早在2002年便被我國山西引進(jìn)了。但目前尚未運(yùn)行。2009年北京某公司也引進(jìn)了該技術(shù)，但設(shè)備還在調(diào)試中。該機(jī)的特點(diǎn)是下噴式，理論上帯在冷卻輥上包角大，冷卻效果好。如果采用自動收帶機(jī)收帶便于建立張力。由于母合金是在真空下重熔，除氣效果好。該設(shè)備在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，由于母合金采用感應(yīng)加熱重熔，噴嘴與冷卻輥的距離很難穩(wěn)定，與圖3—祥。另外由于采用下噴，坩堝必須插入帶噴嘴的導(dǎo)管(一般用石英管)，噴帶時(shí)向爐內(nèi)施加壓力，使鋼液從管內(nèi)噴向冷卻輥。使用中石英管炸裂是時(shí)有發(fā)生的。因噴嘴不易提溫存在著噴帶時(shí)堵嘴或帶表面不良的問題。另外該設(shè)備造價(jià)高，消耗大，操作困難也是客觀存在的。圖5由非真空感應(yīng)爐把母合金熔化，當(dāng)溫度達(dá)到時(shí)，通過燒鋼ロ 51注入噴咀包56內(nèi)，由移動塞桿511，鋼液通過水口 57經(jīng)噴咀59到達(dá)冷卻輥實(shí)現(xiàn)噴帶，其中碳硅棒55是加熱保溫功能，噴帶的壓由鋼液高度和施加氣壓組成。圖5是北京研發(fā)的電阻加熱式壓カ噴帶機(jī)，該機(jī)是國內(nèi)已形成產(chǎn)業(yè)化的非晶薄帶制帶機(jī)，該機(jī)由非真空感應(yīng)爐重熔母合金達(dá)到一定溫度時(shí)，把鋼液注入到噴嘴包內(nèi)，再密封噴嘴包。噴帶時(shí)用惰性氣體施加壓力，提升塞桿，調(diào)節(jié)輥縫噴帯。但由于采用氣體壓カ噴帶，噴嘴包是密封的，在噴帶的過程中不能補(bǔ)加鋼液，所以每爐噴帶量是有限的。圖6 61為觀察孔、62為加壓管道、63為噴嘴包、64為噴嘴包的碳硅部分、65為噴嘴包石墨部分、66為感應(yīng)圏、67為移動噴嘴包的托盤、68為噴嘴、69為塞桿、610為冷卻輥，工作時(shí)把母合金放入噴嘴包內(nèi)加蓋密封，由加壓管通入氬氣，將感應(yīng)圈66通電，用電磁感應(yīng)加熱，由移動噴嘴包的托盤67調(diào)整輥縫即噴嘴和冷卻輥的距離，當(dāng)溫度達(dá)到時(shí)，拉動塞桿69噴帶，隨著鋼液下降調(diào)整氣壓。圖6是國內(nèi)研發(fā)的ー種非晶壓カ制帶機(jī)。該機(jī)從原理上和俄羅斯設(shè)計(jì)的壓カ噴帶機(jī)相似，該機(jī)的噴嘴包采用石墨和碳化硅兩體構(gòu)成。由于鋼液接觸部位是由石墨構(gòu)成的，鋼液對石墨的溶蝕較大，而大量的碳溶到鋼液中會污染鋼液，影響非晶帶的磁性能。由于在噴嘴包內(nèi)采用感應(yīng)加熱重熔母合金，所以也存在著輥縫間隙不穩(wěn)定的問題，目前該技術(shù)尚未成熟。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種產(chǎn)量高、質(zhì)量好、操作方便的柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，包括非真空感應(yīng)爐71、壓カ傳感器72、流鋼槽73、液面高度測量儀74、噴嘴包75、加熱碳硅棒76、冷卻輥77、柱塞78、柱塞升降桿79、磁尺710、升降電機(jī)711、操作臺712，其特征在于在噴嘴包75設(shè)置柱塞78和液面高度測量儀74，柱塞78隨噴嘴包75內(nèi)的液面升降上下移動，柱塞78與柱塞升降桿79連接，在柱塞升降桿79上設(shè)有磁尺710，升降電機(jī)711控制柱塞升降桿79。所述柱塞升降桿79手動控制或自動控制。所述噴嘴包75內(nèi)液面高度400mm至450_。所述噴嘴包75采用碳硅棒76加熱。所述柱塞78為密度適中的木棒，充分烘干后表面涂耐大于或等于1700攝氏度的涂層。所述非真空感應(yīng)爐71可用兩臺同時(shí)為噴嘴包75內(nèi)補(bǔ)充鋼液。所述噴嘴包75噴出壓カ為O. 3-0. 4kg/cm2。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)效果是該柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)不采用氣體壓カ控制噴帶的壓力，而是塞桿的位移保持鋼液的液面高度來實(shí)現(xiàn)等壓カ噴帶的。本實(shí)用新型是在噴帶的過程中可不斷補(bǔ)充噴嘴包中的鋼液，甚至可以用兩臺非真空感應(yīng)爐分別往噴嘴包內(nèi)補(bǔ)充鋼液，所以一次的噴帶量可以很大，一般可達(dá)400kg以上，目前在國內(nèi)還是空前的。本實(shí)用新型是便于等壓カ人工操作，因噴嘴包的液面高度肉眼可以觀測，便于隨時(shí)調(diào)節(jié)塞桿的進(jìn)給量從而保持液面高度，其他氣體壓カ噴帶機(jī)噴嘴包是密封的，液面高度存在測不準(zhǔn)的問題，所以調(diào)節(jié)氣壓跟蹤保持噴帶恒壓カ的誤差也比較大。本實(shí)用新型噴帶機(jī)的噴嘴包用炭硅棒加熱，而噴嘴包鋼液的平面面積較小，易保持溫度的均勻性，和其它氣體壓カ噴帶機(jī)噴嘴包用感應(yīng)加熱相比，噴嘴和冷卻輥的間距是穩(wěn)定的。本實(shí)用新型的噴帶機(jī)設(shè)計(jì)塞桿調(diào)節(jié)鋼液量大于22kg，如果噴200kg的鋼液，翻爐補(bǔ)充鋼液的次數(shù)為7-8次，而普通噴帶機(jī)噴200kg所需翻爐補(bǔ)充次數(shù)約30次。由于鋼液暴露空氣中的面積較大，鋼液氧化加劇。

圖I為單棍法(單包)結(jié)構(gòu)示意圖圖2為單棍法(三包)結(jié)構(gòu)示意圖圖3為俄羅斯非晶合金壓カ噴帶機(jī)圖4為德國非晶合金壓カ噴帶機(jī)圖5為國內(nèi)電阻加熱式壓力噴帶機(jī)圖6為國內(nèi)感應(yīng)加熱式非晶合金壓カ噴帶機(jī)圖7為本實(shí)用新型柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖附圖標(biāo)示[0039]11為非真空感應(yīng)爐、12為噴嘴包、13為感應(yīng)圏、14為鋼液、15為旋轉(zhuǎn)方向、16為非
晶合金。21為非真空感應(yīng)爐、22為中間包、23為鋼液、24為噴嘴包、25為碳硅棒加熱電阻。31為觀察孔、32為氣體施壓接ロ、33為耐火材料制的坩堝、34為感應(yīng)圏、35為塞桿、36為加熱棒、37為冷卻輥。41為冷卻輥、42為石英噴嘴、43為波紋管、44為抽真空管道、45為石英管、46為壓力管道、47為感應(yīng)加熱感應(yīng)圏、48為真空爐爐體、49為坩堝、410為鋼液。51為燒鋼ロ、55為碳硅棒、56為噴嘴包、57為水口、59為噴嘴、511為移動塞桿。61為觀察孔、62為加壓管道、63為噴嘴包、64為噴嘴包的碳娃部分、65為噴嘴包石墨部分、66為感應(yīng)圏、67為移動噴嘴包的托盤、68為噴嘴、69為塞桿、610為冷卻輥。 71為非真空感應(yīng)爐、72為壓カ傳感器、73為流鋼槽、74為液面高度測量儀、75為噴嘴包、76為加熱碳硅棒、77為冷卻輥、78為柱塞、79為柱塞升降桿、710為磁尺、711為升降電機(jī)、712為操作臺。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)ー步的說明。圖7為本實(shí)用新型的ー種具體實(shí)施例。柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，包括非真空感應(yīng)爐71、壓カ傳感器72、流鋼槽73、液面高度測量儀74、噴嘴包75、加熱碳硅棒76、冷卻輥77、柱塞78、柱塞升降桿79、磁尺710、升降電機(jī)711、操作臺712，其特征在于在噴嘴包75設(shè)置柱塞78和液面高度測量儀74，柱塞78隨噴嘴包75內(nèi)的液面升降上下移動，柱塞78與柱塞升降桿79連接，在柱塞升降桿79上設(shè)有磁尺710，升降電機(jī)711控制柱塞升降桿79。所述柱塞升降桿79手動控制或自動控制。所述噴嘴包75內(nèi)液面高度400mm至450_。所述噴嘴包75采用碳娃棒76加熱。所述柱塞78為密度適中的木棒，充分烘干后表面涂耐大于或等于1700攝氏度的涂層。所述非真空感應(yīng)爐71可用兩臺同時(shí)為噴嘴包5內(nèi)補(bǔ)充鋼液。所述噴嘴包75噴出壓カ為O. 3-0. 4kg/cm2。本實(shí)用新型具體實(shí)施例一設(shè)備參數(shù)非真空感應(yīng)爐裝入量200kg噴嘴包參數(shù)容積12x16x45cm材質(zhì)炭化娃噴嘴材質(zhì)BN塞桿材質(zhì)用密度適中的木棒經(jīng)200攝氏度48小時(shí)的烘烤，表面涂硅熔膠+鋯英粉，再經(jīng)200攝氏度48小時(shí)烘烤，尺寸Φ 11x50cm冷卻棍材質(zhì)CrZrCu尺寸Φ60χ20αιι冷卻水壓力I. 8MPa噴帶牌號1Κ107[0063]母合金成分Cul. 3Si7. 72B1. 99Nb5. 5Fe 余設(shè)計(jì)噴帶尺寸厚度25 μ m寬20mm噴嘴尺寸嘴縫寬O. 5mm長20_冷卻棍速度32m/s操作手動檢驗(yàn)水壓、冷卻輥轉(zhuǎn)速，塞桿位移，翻爐動作中頻電源裝爐將200kg母合金小于8cm3的塊裝入非真空感應(yīng)爐的坩堝內(nèi)，通冷卻水送電50kw、IOOkwλ180kw感應(yīng)爐送電20分鐘后將噴帶機(jī)噴嘴包送電當(dāng)噴嘴顏色暗紅時(shí)，把噴嘴包轉(zhuǎn)到冷卻輥上，調(diào)整噴嘴縫與輥的軸線平行，嘴平面與輥平行。調(diào)節(jié)輥縫為O. 2mm。轉(zhuǎn)動塞桿，調(diào)整塞桿升降確認(rèn)無誤將塞桿噴嘴包轉(zhuǎn)回原位，并將噴嘴兜上保溫棉提溫。當(dāng)鋼液溫度達(dá)1380°C時(shí)，將噴嘴包塞桿轉(zhuǎn)動到位，對準(zhǔn)啟帶風(fēng)嘴和流鋼槽。啟動冷卻輥通水通風(fēng)當(dāng)爐溫達(dá)到1400°C時(shí)翻爐塞桿調(diào)到最高點(diǎn)當(dāng)噴嘴液面上升到41cm時(shí)停止注鋼，使塞桿接觸鋼液面，這時(shí)不斷測量帶厚，同時(shí)調(diào)節(jié)輥縫，當(dāng)帶厚達(dá)到25 μ m固定輥縫，同時(shí)調(diào)節(jié)塞桿跟蹤噴嘴包的液面高度，當(dāng)塞桿下降33cm時(shí)，開始第二次注鋼，同時(shí)提升塞桿。根據(jù)注鋼速度控制塞桿上升速度。當(dāng)塞桿上升到41cm時(shí)停止注鋼。隨噴帶進(jìn)行，再下降塞桿，這樣往復(fù)(約6次)當(dāng)下降塞桿不能保證液面高度吋，開始微提升噴嘴包。測量帶厚，使帶厚在30-31 μ m之間，當(dāng)噴嘴包液面高度下降小于20cm時(shí)，提升塞桿移動噴嘴包體，轉(zhuǎn)動噴嘴包，將余液流入石墨堝內(nèi)，斷開冷卻輥電源和啟帶風(fēng),停止中頻電源。收帶，帶厚25μ m,波動 2 μ m,寬 21mm,計(jì) 170kg, 33-31 μ m 計(jì) 19kg,產(chǎn)品 10kg,表
面良好。本實(shí)用新型具體實(shí)施例ニ 噴帶牌號2605S_2母合金成分Si5.14B2. 65Fe 余密度7.18g/cm3設(shè)計(jì)噴帶尺寸25μηι寬100_噴嘴尺寸噴嘴寬O. 5mm長IOOmm冷卻輥速度32m/s操作手動相關(guān)操作同噴1K107有關(guān)差別澆注溫為1380°C噴嘴液面高度控制42cm以上是對本實(shí)用新型所提供的具體實(shí)施例結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本實(shí)施例只是用于幫助理解本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方法和核心思想，同吋，對本領(lǐng)域技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想設(shè)計(jì)的本質(zhì)相同的，均在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。綜上所述，本說明書內(nèi)容不能理 解為對本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，包括非真空感應(yīng)爐(71)、壓カ傳感器(72)、流鋼槽(73)、液面高度測量儀(74)、噴嘴包(75)、加熱碳硅棒(76)、冷卻輥(77)、柱塞(78)、柱塞升降桿(79)、磁尺(710)、升降電機(jī)(711)、操作臺(712)，其特征在于在噴嘴包(75)設(shè)置柱塞(78)和液面高度測量儀(74)，柱塞(78)隨噴嘴包(75)內(nèi)的液面升降上下移動，柱塞(78)與柱塞升降桿(79)連接，在柱塞升降桿(79)上設(shè)有磁尺(710)，升降電機(jī)(711)控制柱塞升降桿(79)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，其特征在于所述柱塞升降桿(79)手動控制和或自動控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，其特征在于所述噴嘴包(75)內(nèi)液面高度400mm至450mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，其特征在于所述噴嘴包(75)采用碳娃棒(76)カロ熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，其特征在干所述柱塞(78)為密度適中的木棒，充分烘干后表面涂耐大于或等于1700攝氏度的涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，其特征在于所述非真空感應(yīng)爐(71)為兩臺同時(shí)為噴嘴包(75)內(nèi)補(bǔ)充鋼液。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的柱塞式等液位壓カ非晶制帶機(jī)，其特征在于所述噴嘴包(75)噴出壓カ為 O. 3-0. 4kg/cm2。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種本柱塞式等液位壓力非晶制帶機(jī)是利用液位高度產(chǎn)生0.3-0.4kg/cm2的壓力噴制小于30μm的非晶及非晶納米晶的帶，用移動柱塞保持液位高度。本柱塞式等液位壓力非晶制帶機(jī)包括非真空感應(yīng)爐(71)、壓力傳感器(72)、流鋼槽(73)、液面高度測量儀(74)、噴嘴包(75)、加熱碳硅棒(76)、冷卻輥(77)、柱塞(78)、柱塞升降桿(79)、磁尺(710)、升降電機(jī)(711)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)效果本柱塞式等液位壓力非晶制帶機(jī)壓力準(zhǔn)確、操作方便，與用氣體施加壓力的噴帶機(jī)相比具有成本低、產(chǎn)量大的特點(diǎn)。
文檔編號B22D11/06GK202461467SQ20112046245
公開日2012年10月3日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者尹娜, 郭婧儒, 郭莉 申請人:滕州高科康納合金材料有限公司