CN103658573A

CN103658573A - 液态合金真空熔炼单辊甩带方法及其装置

Info

Publication number: CN103658573A
Application number: CN201310660137.5A
Authority: CN
Inventors: 曾春; 张凤泉; 骆忠汉; 陈守东
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: CN103658573B

Abstract

本发明公开液态合金真空熔炼单辊甩带方法及其装置，真空熔炼和熔炼坩埚倾倒时进行气体保护，避免此过程中合金溶液氧化；喷嘴包预热时向并保温室通入保护气体，避免合金溶液流到保温室被氧化；以及喷带时对喷嘴两侧进行气封，避免了喷带过程中形成的喷带被氧化，确保了喷带的质量；通过插板阀将真空室（熔炼区）和保温室（喷带区）隔开，使熔炼和喷带互不影响，实现连续生产，提高生产效率；解决了高硅钢等难加工合金在加工过程中易被氧化的技术难点。

Description

液态合金真空熔炼单辊甩带方法及其装置

技术领域

本发明涉及金属及合金熔体甩带技术，具体涉及一种液态合金真空熔炼单辊甩带方法及其装置。

背景技术

高硅钢等难加工的合金材料硬度高、脆性大，室温延伸率接近于零，采用常规轧制方法制备的成材率仅有20～30%左右，导致其产业化困难。

单辊甩带技术是利用超急冷技术将液态金属通过高速旋转的单辊冷却辊，高速冷却后直接形成厚度20μm～40μm的固体薄带。其工艺过程是：使用一个铜合金或不锈钢质的水冷旋转辊，将钢水从辊面上部或侧面紧贴着辊面流出，在辊面上被急冷而制成薄带。单辊甩带技术具有具有冷却速率高、工艺路线短、带材厚度薄等特点，解决了难加工合金（如高硅钢）的难以轧制和成卷的生产难点，为实现难加工合金的产业化提供了条件，但在甩带过程中难加工合金（如高硅钢）又极易被氧化，使得喷带质量不合格，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的就是针对上述缺陷，提供一种能避免难加工合金（如高硅钢）在加工过程中易被氧化的液态合金真空熔炼单辊甩带方法。

为实现上述目的，本发明所设计的液态合金真空熔炼单辊甩带方法，包括以下步骤：

1）关闭过渡段上的插板阀，使真空室和保温室隔为两个独立腔体；原料母合金放置在真空室内的熔炼坩埚中，原料母合金在真空状态下熔炼；同时，石墨加热器对保温室内的喷嘴包预热；

2）真空熔炼完毕后，分别向真空室和保温室内通入保护气体；

3）当真空室与保温室中气体压力平衡后，打开过渡段上的插板阀，使真空室和保温室连通；结晶辊两侧的喷气管道的喷口对准喷嘴的两侧进行喷保护气体；同时，保温室下降调节喷嘴与结晶辊之间的间隙至工作位置，结晶辊开始高速旋转；

4）熔炼坩埚翻转倾倒，使合金溶液经过导流漏斗、插板阀、导流管流入喷嘴包中；合金溶液全部流入喷嘴包后，增加喷嘴包内保护气体的压力，使加压后的合金溶液经喷嘴喷到高速旋转的结晶辊上，形成厚度为20～40μm的喷带。

进一步地，所述插板阀上设置有保护气体进出口，使得从保护气体进出口充入的保护气体进入保温室内。

进一步地，所述真空室通入保护气体的压力为0.15～0.25MPa。

进一步地，所述保温室通入保护气体的压力为0.15～0.25MPa。

进一步地，所述喷嘴包内保护气体增压后的压力≤0.4MPa。

进一步地，所述喷气管道向喷嘴两侧喷的保护气体的压力小于喷嘴包内增压后的压力。

进一步地，所述保护气体为氩气或氮气。

还提供一种为上述所述方法而设计的液态合金真空熔炼单辊甩带装置，包括带有熔炼装置的真空室、通过过渡段与所述真空室连通的保温室、以及设置在所述保温室下方的结晶辊装置；所述保温室内设置有喷嘴包及设置在喷嘴包上方的导流管，所述喷嘴包的外周缘设置有石墨加热器，所述喷嘴包的下端连接有喷嘴；所述真空室内的导流漏斗末端与所述过渡段上部连通，所述导流管的上端与所述过渡段下部连通；还包括设置在所述过渡段中部的插板阀，所述插板阀在关闭状态下将真空室和保温室隔开；所述插板阀上设置有保护气体进出口，使得从保护气体进出口充入的保护气体进入保温室内；所述结晶辊装置的结晶辊两侧分别设置有喷气管道，所述喷气管道的喷口对准喷嘴两侧。

进一步地，所述熔炼装置包括固定在所述真空室内的支架及设置在所述支架上的熔炼坩埚，所述导流漏斗设置在所述熔炼坩埚的下方

本发明的优点在于：真空熔炼和熔炼坩埚倾倒时进行气体保护，避免此过程中合金溶液氧化；喷嘴包预热时向并保温室通入保护气体，避免合金溶液流到保温室被氧化；以及喷带时对喷嘴两侧进行气封，避免了喷带过程中形成的喷带被氧化，确保了喷带的质量；通过插板阀将真空室（熔炼区）和保温室（喷带区）隔开，使熔炼和喷带互不影响，实现连续生产，提高生产效率；解决了高硅钢等难加工合金在加工过程中易被氧化的技术难点。

附图说明

图1为本发明液态合金真空熔炼单辊甩带装置的结构示意图。

图中各部件标号如下：结晶辊装置1（其中：结晶辊1.1）、保温室2、石墨加热器3、喷嘴包4（其中：喷嘴4.1）、喷气管道5（其中：喷口5.1）、导流管6、插板阀7、过渡段8、导流漏斗9、真空室10、熔炼装置11（其中：支架11.1、熔炼坩埚11.2）、测温装置12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的液态合金真空熔炼单辊甩带装置，包括真空室10、通过过渡段8与真空室10连通的保温室2、设置在保温室2下方的结晶辊装置1、以及检测真空室10温度的测温装置12；真空室10内设置有熔炼装置11及导流漏斗9，熔炼装置11包括固定在真空室10内的支架11.1及设置在支架11上的熔炼坩埚11.2，导流漏斗9设置在熔炼坩埚11.2的下方，且导流漏斗9末端与过渡段8的上部连通；保温室2内设置有喷嘴包4及设置在喷嘴包4上方的导流管6，喷嘴包4的外周缘设置有石墨加热器3，喷嘴包4的下端连接有喷嘴4.1，导流管6的上端与过渡段8的下部连通；同时，过渡段8的中部设置有插板阀7，插板阀关闭时，将真空室10与保温室2隔成两个独立的腔体；插板阀7打开时，真空室10和保温室2连通。

在插板阀7上设置有保护气体进出口，使得从保护气体进出口充入的保护气体进入保温室2内，避免流入到保温室2内的合金溶液被氧化；另外，结晶辊装置1的结晶辊1.1两侧分别设置有喷气管道5，喷气管道5的喷口5.1对准喷嘴4.1两侧，避免了喷带过程中喷带被氧化。

上述液态合金真空熔炼单辊甩带装置的工作流程包括以下步骤：

1）关闭过渡段8上的插板阀7，使真空室10和保温室2隔为两个独立腔体；原料母合金放置在真空室10内的熔炼坩埚11.2中，原料母合金在真空状态下熔炼；同时，石墨加热器3对保温室2内的喷嘴包4预热；

2）真空熔炼完毕后，通过不同的管道分别向真空室10和保温室2内通入保护气体，向真空室10内通入保护气体的压力为0.15～0.25MPa，优选为0.2MPa，另一支路的保护气体从插板阀7上的保护气体进出口充入到保温室2内，充入到保温室2内的保护气体的压力为0.15～0.25MPa，优选为0.2MPa；

3）当真空室10与保温室2中气体压力平衡后，打开过渡段8上的插板阀7，使真空室10和保温室2连通；结晶辊1.1两侧的喷气管道5的喷口5.1对准喷嘴4.1的两侧进行喷保护气体，喷嘴4.1两侧的保护气体的压力小要于喷嘴包4内增压后的压力；同时，保温室2下降调节喷嘴4.1与结晶辊1.1之间的间隙至工作位置，结晶辊1.1开始高速旋转；

4）熔炼坩埚11.2翻转倾倒，使合金溶液经过导流漏斗9、插板阀7、导流管6流入喷嘴包4中；合金溶液全部流入喷嘴包4后，增加喷嘴包4内保护气体的压力（其保护气体的压力≤0.4MPa），使加压后的合金溶液经喷嘴4.1喷到高速旋转的结晶辊1.1上，形成厚度为20～40μm的喷带。

本实施例中的保护气体一般都为氮气或氩气。喷带初期，结晶辊1.1表面受热膨胀，其膨胀量反馈到控制系统，保温室微量垂直抬升，重新调整结晶辊1.1和喷嘴4.1间距。加压喷带过程中逐步提高气体压力以抵消钢液液位下降的影响，直至稳定喷带结束。喷带过程中，抛磨装置在线对结晶辊进行车削与抛磨，喷带完毕后，在线卷取或使用卷绕机收集冷却后的带材。

因此，真空熔炼和熔炼坩埚倾倒时进行气体保护，避免此过程中合金溶液氧化；喷嘴包4预热时向并保温室2通入保护气体，避免合金溶液流到保温室2被氧化；以及喷带时对喷嘴4.1两侧进行气封，避免了喷带过程中形成的喷带被氧化，确保了喷带的质量；通过插板阀7将真空室10（熔炼区）和保温室2（喷带区）隔开，使熔炼和喷带互不影响，实现连续生产，提高生产效率；解决了高硅钢等难加工合金在加工过程中易被氧化的技术难点。

Claims

1.一种液态合金真空熔炼单辊甩带方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1）关闭过渡段（8）上的插板阀（7），使真空室（10）和保温室（2）隔为两个独立腔体；原料母合金放置在真空室（10）内的熔炼坩埚（11.2）中，原料母合金在真空状态下熔炼；同时，石墨加热器（3）对保温室（2）内的喷嘴包（4）预热；

2）真空熔炼完毕后，分别向真空室（10）和保温室（2）内通入保护气体；

3）当真空室（10）与保温室（2）中气体压力平衡后，打开过渡段（8）上的插板阀（7），使真空室（10）和保温室（2）连通；结晶辊（1.1）两侧的喷气管道（5）的喷口（5.1）对准喷嘴(4.1)的两侧进行喷保护气体；同时，保温室（2）下降调节喷嘴（4.1）与结晶辊（1.1）之间的间隙至工作位置，结晶辊（1.1）开始高速旋转；

4）熔炼坩埚（11.2）翻转倾倒，使合金溶液经过导流漏斗（9）、插板阀（7）、导流管（6）流入喷嘴包（4）中；合金溶液全部流入喷嘴包（4）后，增加喷嘴包（4）内保护气体的压力，使加压后的合金溶液经喷嘴（4.1）喷到高速旋转的结晶辊（1.1）上，形成厚度为20～40μm的喷带。

2.根据权利要求1所述的液态合金真空熔炼单辊甩带方法，其特征在于：所述插板阀（7）上设置有保护气体进出口，使得从保护气体进出口充入的保护气体进入保温室（2）内。

3.根据权利要求1或2所述的液态合金真空熔炼单辊甩带方法，其特征在于：所述真空室（10）通入保护气体的压力为0.15～0.25MPa。

4.根据权利要求1或2所述的液态合金真空熔炼单辊甩带方法，其特征在于：所述保温室（2）通入保护气体的压力为0.15～0.25MPa。

5.根据权利要求1或2所述的液态合金真空熔炼单辊甩带方法，其特征在于：所述喷嘴包（4）内保护气体增压后的压力≤0.4MPa。

6.根据权利要求1或2所述的液态合金真空熔炼单辊甩带方法，其特征在于：所述喷气管道（5）向喷嘴（4.1）两侧喷的保护气体的压力小于喷嘴包（4）内增压后的压力。

7.根据权利要求1或2所述的液态合金真空熔炼单辊甩带方法，其特征在于：所述保护气体为氩气或氮气。

8.一种为实现权利要求1所述方法而设计的液态合金真空熔炼单辊甩带装置，包括带有熔炼装置（11）的真空室（10）、通过过渡段（8）与所述真空室（10）连通的保温室（2）、以及设置在所述保温室（2）下方的结晶辊装置（1）；所述保温室（2）内设置有喷嘴包（4）及设置在喷嘴包（4）上方的导流管（6），所述喷嘴包（4）的外周缘设置有石墨加热器（3），所述喷嘴包（4）的下端连接有喷嘴（4.1）；所述真空室（10）内的导流漏斗（9）末端与所述过渡段（8）上部连通，所述导流管（6）的上端与所述过渡段（8）下部连通；其特征在于：

还包括设置在所述过渡段（8）中部的插板阀（7），所述插板阀（7）在关闭状态下将真空室（10）和保温室（2）隔开；所述插板阀（7）上设置有保护气体进出口，使得从保护气体进出口充入的保护气体进入保温室（2）内；所述结晶辊装置（1）的结晶辊（1.1）两侧分别设置有喷气管道（5），所述喷气管道（5）的喷口（5.1）对准喷嘴（4.1）两侧。

9.根据权利要求8所述的液态合金真空熔炼单辊甩带装置，其特征在于：所述熔炼装置（11）包括固定在所述真空室（10）内的支架（11.1）及设置在所述支架（11.1）上的熔炼坩埚（11.2），所述导流漏斗（9）设置在所述熔炼坩埚（11.2）的下方。