CN104493115B - 一种合金钢液恒压喷射装置及恒压喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种合金钢液恒压喷射装置及恒压喷射方法。本发明提出一种通过自动气压补充的方式平衡钢液流动(流体)变化导致压强波动，是在线随时调节补充气体压力，保持喷嘴口(水口)压强恒定工艺方法。本发明应用于将密封钢包内的合金钢液连续、恒压、稳定喷射至高速旋转的冷却铜辊或铜合金辊表面，一次性成型制备18‑35μm厚度的超薄型金属或合金条带的生产。本发明制备的合金条带几何尺寸精度提高：钢液喷射制备的合金条带出几何尺寸精度提高，其中，带宽由原来的±0.15mm公差精确到±0.05mm，带厚由原来的±1.5μm公差精确到±0.5μm；合金条带表面平整，无“波浪”状；产品合格率提高，合金条带合格率提高到95％以上。

Description

一种合金钢液恒压喷射装置及恒压喷射方法

技术领域

本发明属于非晶合金的制备技术领域，具体是涉及一种合金钢液恒压喷射装置及恒压喷射方法。

背景技术

在合金钢液连续喷射制备金属条带过程中，必须保持金属薄带几何尺寸稳定，且表面致密、平整。但是，这有赖于喷嘴口(水口)液体压强恒定，喷嘴口流量才能保持稳定。

然而，合金钢液在钢包中连续喷射时，随着钢液面的下降(钢液的自重逐渐减小)，喷嘴口压强随之逐渐减小，所喷制的金属薄带几何尺寸和表面致密度将发生较大变化，直接导致金属薄带一致性差。

为此，行业内通常采取气体加压的方式补充因钢液下降、喷嘴压强减小的问题。目前采用手动调压和匀速自动加压方式，仅凭经验模式却均未能根据喷嘴口的实际压强而随时调节补充气压，不能从根本上解决金属薄带厚薄不均而形成不同程度的“波浪”状和薄带头尾尺寸不一致的质量缺陷。

中国专利CN104070147A公开了一种非晶带材的制带设备，其喷射方法为：钢液从导液漏斗经过导流管进入压力喷包内，再通过进气嘴向压力喷包内加入氮气，钢液在其本身自重以及氮气压力作用下流向喷嘴，自喷嘴中流出后遇到呈中空结构并持续通以冷却水的铜辊，瞬间就凝聚成为固体，成型为非晶带材。本发明提高了钢液的流动程度，使得流进喷包内的钢液能一次性全部喷完，密度高、厚薄均匀、毛边少，有利于提高非晶带材的质量。中国专利CN102909327A公开了一种非晶制带装置及工艺，其通过液位变送装置和电气比例阀形成液位反馈系统，通过增压或减压来调节液位使液位保持恒定，从而达到恒压制带的目的；其制备的非晶带材厚薄均匀一致，成品率高，提高了经济效益。

但是，上述专利申请不能够保证喷嘴压强的实时检测和调节，即不能够保证喷嘴压强的恒定，导致了只是在一定程度上提高了非晶带材的质量，生产的非晶带材仍然存在着尺寸不一致的质量缺陷。

发明内容

本发明提出一种通过自动气压补充的方式平衡钢液流动(流体)变化导致压强波动，是在线随时调节补充气体压力，保持喷嘴口(水口)压强恒定工艺方法。本发明应用于将密封钢包内的合金钢液连续、恒压、稳定喷射至高速旋转的冷却铜辊或铜合金辊表面，一次性成型制备18-35μm厚度的超薄型金属或合金条带的生产。

本发明的技术方案如下：

一种合金钢液恒压喷射装置，所述的装置包括调节执行机构1、精密调压阀2、微机控制系统3、钢包4、压力传感器5、输气管6、喷嘴口7、气源8、信号线9和压力表11；其特征在于：在所述的钢包4的底部喷嘴口7出安装有压力传感器5，所述的压力传感器5通过信号线9依次连接微机控制系统3以及调节执行机构1；所述的钢包4的上部密封连接输气管6，输气管6依次通过压力表11和精密调压阀2与气源8气密连接；所述的精密调压阀2与调节执行机构1连接。

在一个优选的技术方案中，所述的钢包4的设置于中频感应加热器10中。

在一个优选的技术方案中，所述的喷嘴口7为氮化硅和碳化硼材质。

在一个优选的技术方案中，在所述的喷嘴口的侧端钻一个Φ0.1-2mm的透孔为测压孔，将所述的压力传感器5置于测压孔口。

在一个优选的技术方案中，所述的压力传感器5采用珐-珀耐高温压力传感器，且在压力传感器测压头上套一个用耐高温且导热系数相对较低的氧化锆材质制作的专用帽。

一种使用上述装置恒压喷射合金钢液的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、首先在钢包底部喷嘴口处安装压力传感器；

步骤2、然后根据具体的特定钢包和特定喷嘴出水口尺寸，取3秒为一时间间隔点，计算出喷嘴口压强随钢液面逐渐下降的变化理论值，据此再计算出为保持喷嘴口压强恒定所相应的气体补充压强理论值；

步骤3、然后经压力传感器反复实际测试，修证理论数值，再将保持喷嘴口恒压状态的补充气压修证值及补充气压曲线输入微机控制系统；当钢包一定时，不同尺寸的喷嘴口需设置一系列相对应的补充气压曲线输入微机控制系统；

步骤4、最后，钢液喷射工艺流程实际操作由自动化控制完成，压力传感器测定喷嘴口实时压强并反馈到微机控制系统，微机控制系统根据事先设定的气压曲线参数将气压调节指令传递到调节执行机构，通过调节执行机构调节精密调压阀控制气压，然后通过精密调压阀将补充气压经气管传送到钢包体内进而实时控制喷嘴口的恒压状态。

本发明的有益效果如下：

1)合金条带几何尺寸精度提高：钢液喷射制备的合金条带出几何尺寸精度提高，其中，带宽由原来的±0.15mm公差精确到±0.05mm，带厚由原来的±1.5μm公差精确到±0.5μm；

2)合金条带表面平整，无“波浪”状。非恒压制备的合金条带厚薄不匀，其应力作用使条带“波浪”状明显，影响使用领域与效果；

3)产品合格率提高。合金条带合格率提高到95％以上。原喷嘴口压强不能量化控制，存在较大变化或波动，导致合金条带头尾尺寸不一致，通常不得不将占出得率15-20％头尾两段舍弃。

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

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，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明的一种合金钢液恒压喷射装置的结构示意图；

图中：1-调节执行机构、2-精密调压阀、3-微机控制系统、4-钢包、5-压力传感器、6-输气管、7-喷嘴口、8-气源、9-信号线、10-中频感应加热器、11-压力表。

具体实施方式

下面结合说明书附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

实施例一

如图1所示，本发明提供了一种合金钢液恒压喷射装置，所述的装置包括调节执行机构1、精密调压阀2、微机控制系统3、钢包4、压力传感器5、输气管6、喷嘴口7、气源8、信号线9和压力表11；其特征在于：在所述的钢包4的底部喷嘴口7出安装有压力传感器5，所述的压力传感器5通过信号线9依次连接微机控制系统3以及调节执行机构1；所述的钢包4的上部密封连接输气管6，输气管6依次通过压力表11和精密调压阀2与气源8气密连接；所述的精密调压阀2与调节执行机构1连接；所述的钢包4的设置于中频感应加热器10中；所述的喷嘴口7为氮化硅和碳化硼材质；在所述的喷嘴口的侧端钻一个Φ0.1-2mm的透孔为测压孔，将所述的压力传感器5置于测压孔口；所述的压力传感器5采用珐-珀耐高温压力传感器，且在压力传感器测压头上套一个用耐高温且导热系数相对较低的氧化锆材质制作的专用帽。

本发明的恒压喷射合金钢液的方法，首先，在钢包底部喷嘴口处安装压力传感测定器；其次，根据具体的特定钢包和特定喷嘴出水口尺寸(面积)，计算出随钢液面逐渐下降时(取3秒为一时间间隔点)喷嘴口压强变化理论值，据此再计算出为保持喷嘴口压强恒定所相应的气体补充压强理论值；再次，经压强传感器反复实际测试，修证理论数值，再将保持喷嘴口恒压状态的补充气压修证值及补充气压曲线输入微机控制系统。当钢包一定时，喷嘴口不同尺寸(水口面积)，需设置一系列相对应的补充气压曲线输入微机控制系统；最后，在钢液喷射工艺流程实际操作由自动化控制完成。压强传感测定并反馈到微机控制系统，微机控制系统根据事先设定的气压曲线参数将气压调节指令传递到调节执行机构，通过调节执行机构调节调压阀控制气压，然后通过调压阀将补充气压经气管传送到钢包体内。

本发明的关键点在于：一是在钢包喷嘴口处安装压力传感测定装置，有效解决了在线实时量化数据的采集与反馈传输。在制作喷嘴口的氮化硅和碳化硼材质上，水口的侧端钻一Φ0.1-2mm透孔为测压孔，将压力传感器置于孔口，考虑到钢液高温的影响，压力传感器采用珐-珀耐高温压力传感器，且在传感器测压头上套一用耐高温且导热系数相对较低的氧化锆材质制作的专用帽；二是通过工艺的理论推算和实际的试测对比，设置出整套系列的气压、液压(钢液自重)与喷嘴口压强的关系及数据曲线；三是微机控制系统的数据采集、反馈、传输并下达指令实现恒压的自动调节与控制；四是本发明的恒压装置，主要由传感器测定装置、微机控制系统装置、调压阀执行机构、气体调压阀、气源装置有机组合而成。

本发明的装置和方法通过自动气压补充的方式平衡钢液流动(流体)变化导致压强波动，保持喷嘴口(水口)压强恒定。本发明应用于将密封钢包内的合金钢液连续、恒压、稳定喷射至高速旋转的冷却铜辊或铜合金辊表面，一次性成型制备18-35μm厚度的超薄型金属或合金条带的生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种合金钢液恒压喷射装置，所述的装置包括调节执行机构(1)、精密调压阀(2)、微机控制系统(3)、钢包(4)、压力传感器(5)、输气管(6)、喷嘴口(7)、气源(8)、信号线(9)和压力表(11)；其特征在于：在所述的钢包(4)的底部喷嘴口(7)处安装有压力传感器(5)，所述的压力传感器(5)通过信号线(9)依次连接微机控制系统(3)以及调节执行机构(1)；所述的钢包(4)的上部密封连接输气管(6)，输气管(6)依次通过压力表(11)和精密调压阀(2)与气源(8)气密连接；所述的精密调压阀(2)与调节执行机构(1)连接；在所述的喷嘴口的侧端钻一个Φ0.1-2mm的透孔为测压孔，将所述的压力传感器(5)置于测压孔中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的钢包(4)设置于中频感应加热器(10)中。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于：所述的喷嘴口(7)为氮化硅和碳化硼材质。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的压力传感器(5)采用珐-珀耐高温压力传感器，且在压力传感器测压头上套一个用耐高温且导热系数相对较低的氧化锆材质制作的专用帽。

5.一种使用权利要求1～4任一项权利要求所述的装置恒压喷射合金钢液的方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1、首先在钢包底部喷嘴口处安装压力传感器；

步骤2、然后根据具体的特定钢包和特定喷嘴出水口尺寸，取3秒为一时间间隔点，计算出喷嘴口压强随钢液面逐渐下降的变化理论值，据此再计算出为保持喷嘴口压强恒定所相应的气体补充压强理论值；

步骤3、然后经压力传感器反复实际测试，修证理论数值，再将保持喷嘴口恒压状态的补充气压修证值及补充气压曲线输入微机控制系统；当钢包一定时，不同尺寸的喷嘴口需设置一系列相对应的补充气压曲线输入微机控制系统；

步骤4、最后，钢液喷射工艺流程实际操作由自动化控制完成，压力传感器测定喷嘴口实时压强并反馈到微机控制系统，微机控制系统根据事先设定的气压曲线参数将气压调节指令传递到调节执行机构，通过调节执行机构调节精密调压阀控制气压，然后通过精密调压阀将补充气压经气管传送到钢包体内进而实时控制喷嘴口的恒压状态。