CN105215298B - 一种非晶薄带材生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非晶薄带材生产系统，包括喷制系统和收卷系统。喷制系统中坩埚和加热碳硅棒安放在密闭空间内，坩埚的顶部由隔热层密封，有效地降低了热量流失，加热效果良好，热能使用效率高。收卷系统通过速度检测装置和伺服电机的自动控制，实现了非晶带材高速生产的在线收卷，较传统的收卷方式而言，节省了大量的人力，同时提高了收卷的效率。本发明还公开了喷包调节系统，齿轮和直线导轨的配合保证了喷包平移的稳定性，丝杆和直线导轨的配合保证了喷包升降的稳定性。本喷包调节系统还实现了熔炼喷包的平衡度调整，且调整精度高，调节装置的刚度、稳定性好，能满足非晶带材更高的工艺要求。

Description

一种非晶薄带材生产系统

技术领域

本发明涉及非晶材料制备领域，尤其是涉及一种非晶薄带材生产系统。

背景技术

非晶态金属与合金是20世纪70年代问世的一一个新型材料领域，是具有新型微观组织结构的功能材料。它的制备技术完全不同于传统的方法，而是采用了冷却速度大约每秒钟一百万度的超急拎凝固技术，从钢液到薄带一次成形，比一般冷轧金属薄带制造工艺减少了许多中间工序，各道工序加热用的能耗可节约80％，即生产1非晶态合金薄带比生产1kg冷轧薄硅钢片可节约1L石油。由于超急冷凝固，合金凝固的原子来不及有序排列，得到的固态合金是长程无序结构，与通常情况下金属材料的原子排布呈周期性和对称性不同，没有晶态合金的晶粒、晶界存在，谓之非晶态合金。这类材料在微观结构上完全不同于人类几千年来所认识和使用的金属和合金，因而有一系列的宏观特性和优异的使用性能，被称为冶金材料学的一次革命。

目前，国内生产非晶带材的厂家所使用的生产线，一般通过中频感应炉熔炼原材料，钢水倾倒入中间包，底注到喷带包中。喷带包由人工调整机构带动，移动至冷却辊的上方，钢液由喷嘴喷射到高速旋转的冷却辊上，瞬间凝固成厚度在25-30μm的薄带，并通过离线卷取方式，由操作工与卷取装置手动配合完成卷取，卷取质量和张力大小依赖于操作工的经验和主观判断。这种生产线需要大量的劳动力，所生产非晶带材的质量依赖于操作工的经验，生产效率低下，难以满足生产高密度、高饱和磁感应强度非晶带材的要求。

发明内容

为了提供一种能可靠地生产出非晶带材、节省能源和劳动力、实现在线卷取的一种非晶薄带材生产系统，本发明采用如下技术方案：

一种非晶薄带材生产系统，包括喷制系统和收卷系统，喷制系统包括熔炼喷包；收卷系统包括制带区和收卷区，制带区内安装有由第一伺服电机驱动的冷却辊，收卷区内安装有收卷机，收卷机上设有由第二伺服电机驱动的真空吸附辊；所述收卷区内还设有贯通整个收卷区的水平导轨；收卷机安装在水平导轨上，能相对水平导轨往复平移；还包括监控终端和用于检测冷却辊和真空吸附辊状态的第一线速度检测装置和第二线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置和第二线速度检测装置的信号控制第一伺服电机和第二伺服电机，同步冷却辊和真空吸附辊的线速度。

监控终端可以是设有信息比对模块和输出控制模块的服务器或PLC系统。

真空泵组与真空吸附辊相连，为真空吸附辊提供吸附带材所需的真空环境。

在非晶带材的制备工艺中，处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上，钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，从而形成非晶带材。因此，钢水冷却的效果对非晶带材的质量有很大的影响。为了保证带材的冷却效果符合制备工艺要求，优选的是，所述收卷区内安装有由第三伺服电机驱动的下压辊和用于驱动下压辊升降的第一驱动装置；所述下压辊设在收卷区靠近冷却辊的一侧，下压辊上设有用于监测下压辊状态的第三线速度检测装置；所述收卷区内安装有由第四伺服电机驱动的提升辊和用于控制提升辊升降、平移的第二驱动装置；所述提升辊设在下压辊的下游位置，提升辊上设有用于检测带材表面张力的张力检测装置和检测提升辊状态的第四线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置、第二线速度检测装置和第四线速度检测装置的信号控制第一伺服电机、第二伺服电机和第四伺服电机，同步冷却辊、真空吸附辊和提升辊的线速度。

第一驱动装置可以是气缸、液压缸或其它常用于提供提供机械能的进行直线往复运动的执行元件或结构。

第二驱动装置可以是气缸、液压缸或其它常用于提供提供机械能的进行直线往复运动的执行元件或结构。

在卷取过程中，第一线速度监测装置、第二线速度检测装置和第三线速度检测装置检测冷却辊、真空吸附辊和下压辊的实时线速度，并将信号上传至监控终端，监控终端通过信息比对模块将冷却辊、真空吸附辊和下压辊的线速度比对，当比对发现三者之间线速度不一致时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，调整第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机的转速，令冷却辊、真空吸附辊和下压辊的线速度保持一致。第一驱动装置驱动下压辊下行，直至下压辊与带材接触，，张紧带材并让带材包裹在冷却辊上，从而增加带材与冷却辊的接触面积，强化冷却效果。

真空吸附辊吸附带材后，收卷机远离冷却辊，移动至预定位置，随后第一驱动装置驱动下压辊下压，第二驱动装置驱动提升辊平移靠近带材，并驱动提升辊上升直至提升辊移动至预设位置与带材接触。根据张力检测装置反馈的信号，监控终端输出控制信号控制冷却辊、真空吸附辊和提升辊的线速度，从而保证卷取时带材的张力在合适的范围内，避免了由于张力过大造成带材断裂或张力过小造成卷材表面张力波动的情况。

非晶带材在生产过程中产出速度很快，每秒可达25-40米长度的带材，在这样高速的情况下控制伺服电机调整冷却辊、下压辊、提升辊和真空吸附辊的线速度，伺服电机的响应速度尤为重要。为了保证伺服电机能及时根据控制信号调整各辊的线速度，优选的是，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-10毫秒范围内。进一步的，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-0.8毫秒范围内。

非晶合金材料是采用超急冷技术将液态金属以1×106℃/S冷却速度直接冷却形成厚度20μm～40μm的固体薄带，得到原子排列组合上具有短程有序，长程无序特点的非晶合金组织。在非晶带材制备过程中，由于冷却辊的转速快，非晶带材厚度小，非晶带材的自动卷取存在一定的难度。为此，优选的是，真空吸附辊包括主轴，主轴上设有真空侧和吸附侧；真空侧的主轴末端设有中轴线与主轴的中轴线同轴的进气孔；吸附侧的主轴上加工有若干条第一通气槽；主轴内设有真空管道，真空管道与进气孔和第一通气槽相通；还包括吸附外套；吸附外套包括吸附套筒、第一侧压板和第二侧压板；吸附套筒呈圆柱型结构，吸附套筒上加工有若干条与第一通气槽相通的环形槽；吸附套筒套装在主轴的吸附侧，第一侧压板和第二侧压板分别安装在吸附套筒的两侧；吸附外套的两侧还设有安装在主轴上用于挤压固定第一侧压板和第二侧压板的第一锁定件。

由于主轴是圆柱体结构，第一侧压板、第二侧压板与主轴的接触面为弧面。当由于加工问题导致第一侧压板、第二侧压板与主轴的接触面的弧度不同于主轴的弧度时，主轴高速旋转时，吸附外套将出现晃动，影响收卷质量。为了避免这一情况，优选的是，在吸附侧内，主轴上设有尖端朝向吸附侧末端的第一锥面；第一侧压板上设有尖端朝向吸附侧末端的第二锥面；吸附套筒套装在吸附侧时，第一侧压板的第二锥面紧贴主轴的第一锥面。

主轴与吸附套筒之间仅依靠锁定件进行固定，当主轴高速旋转时，吸附套筒与主轴之间可能存在打滑现象，令吸附套筒的转速远低于主轴的转速，使自动收卷失效。为了避免这一情况，优选的是，还包括吸附内套；吸附内套设在吸附套筒内，紧贴第一侧压板；吸附内套上设有与第一通气槽对应分布的第二通气槽；吸附内套与第二侧压板之间还设有用于固定吸附内套的第二锁定件。

传统制备非晶带材薄带的过程为：通过中频感应炉熔炼，倾倒入中间包，底注到喷带包中，钢液由喷嘴喷射到高速旋转的结晶器上，瞬间凝固成厚度在25-30μm的薄带。为了稳定地生产出更高密度、高饱和磁感应强度的超薄非晶带材，优选的是，熔炼喷包包括炉体外壳、坩埚和加热碳硅棒，所述炉体外壳包括盖板和壳体；盖板上设有漏斗；所述炉体外壳内设有耐热隔层，耐热隔层内设有加热空间；所述坩埚设在加热空间内；所述加热碳硅棒设在加热空间内，围绕在坩埚的外部；所述坩埚的顶部与耐热隔层贴合密封；所述盖板上直插有用于监测坩埚内钢水温度的热电偶测温仪和红外线测温仪；还包括温控系统，温控系统与所述加热碳硅棒、热电偶测温仪和红外线测温仪连接；所述温控系统根据热电偶测温仪和红外线测温仪的信号调节加热碳硅棒的输出功率。

温控系统可以是具有数据比对模块的PLC系统或服务器。

耐热隔层优选由石棉密封垫制成。

为了让熔炼的钢水能顺利倾倒入喷制装置，喷制装置上一般设有导流结构。为此，盖板上设有用于让钢水流入坩埚的漏斗，漏斗插接在盖板上并穿过耐热隔层，伸入坩埚内。钢水从漏斗进入坩埚，会对坩埚造成一定的冲击。为了减轻这种冲击，优选的是，漏斗咀部的末端连接有分流器；分流器内设有若干条以漏斗的中轴线为轴线围绕分布的分流通道；分流通道呈弧线型，与漏斗相通。当钢水从漏斗流入时，将流入分流器内并经分流通道分流，降低钢水垂直方向上的流动速度，从而减轻钢水对坩埚底部的冲击。

在非晶带材的制备中，钢水从喷制装置喷射至冷却辊上实现高速冷却。为此，坩埚的底部预设有塞孔。炉体外壳上设有喷嘴，与塞孔对接。

坩埚内钢水的温度和喷射流量是非晶带材制备的重要工艺参数。对坩埚内钢水的温度和喷射流量进行控制是非晶带材制备的常规工艺手段。为此，盖板上一般还安装有塞棒。塞棒直插在盖板上并穿过耐热隔层，伸入坩埚内，与塞孔对应。

钢水从喷嘴喷射到冷却辊上快速冷却是非晶带材制备的基本技术手段。若存放钢水的空间压力不足，钢水会无法喷射到冷却辊上，进而影响非晶带材的质量。为此，炉体外壳的顶部上加工有进气孔，该进气孔与坩埚相通。从坩埚内通入工艺保护气体，在满足钢水的喷射压力的同时，工艺保护气体能避免钢水在坩埚内氧化，进而保护非晶带材的生产质量。为了确认坩埚内部的压力是否达到工艺设定的压力值，还可以在盖板上安装压力计和压力传感器，压力计穿过耐热隔层，伸入坩埚内。压力传感器上传压力信号至温控系统，温控系统将该压力信号与设定值比对后，发出控制信号控制压力执行器实现坩埚内的压力调节。

进气孔设在炉体外壳的顶部，较进气孔设在坩埚底部而言，避免了钢水灌入进气孔的情况，而由于坩埚的顶部与耐热隔层贴合密封，进气孔直接与坩埚内部连通，这让工艺保护气体能直接进入坩埚内，使用少量的工艺保护气体即可满足生产工艺要求，且坩埚内部的气压更容易调节。

在非晶带材的制备工艺里，喷带时冷却辊与喷嘴之间的距离调整是非晶带材成材率的关键因素之一，为此，优选的是，还包括喷包调节系统，喷包调节系统包括喷包托架，喷包托架包括喷包外托架和喷包内托架；熔炼喷包安放在喷包内托架内；喷包内托架设在喷包外托架内；喷包外托架上设有第一连接板；喷包外托架外设有与第一连接板平行的第二连接板；还包括水平传动机构和升降机构；水平传动机构包括能相对喷包托架旋转的连接杆和两条水平固定安装的齿条；连接杆安放在熔炼喷包一侧，穿过第二连接板；连接杆的首尾两端均安装有能跟随连接杆旋转的第一齿轮；齿条分别放置在连接杆的首尾两端，第一齿轮与齿条相互啮合；升降装置包括竖直放置的第一丝杆和能相对丝杆滑动的连接块；第二连接板上还设有第三连接板；第三连接板与第一丝杆连接；连接块与第一连接板连接。

连接杆由第一调节电机驱动，使连接杆相对喷包托架旋转，进而带动第一齿轮旋转。由于第一齿轮与水平固定安装的齿条相互啮合，从而使第一齿轮在齿条上滚动，进而带动连接杆在水平方向上平移。由于连接杆穿过第二连接板，当连接杆移动时，必然带动第二连接板移动。而第二连接板又通过第三连接板与第一丝杆连接，连接块与第一连接板连接，因此，当连接杆移动时，喷包外托架将随之移动，从而实现熔炼喷包在水平方向上平移。

第一丝杆由第二调节电机驱动。丝杆旋转从而使与丝杆相互配合的连接块产生竖直方向的位移，从而带动第一连接板在垂直平面上升降，进而带动熔炼喷包在垂直平面上升降。

喷包的水平移动依靠的是第一齿轮与齿条的配合传动。齿条的安装能否平行于水平线将决定喷包的平移是否平行于水平线。然而，齿条一般是依靠人工安装，仅凭肉眼难以确定齿条是否与水平线平行。为此，优选的是，第二连接板上设有能相对第二连接板旋转的第一连接轴，第一连接轴上安装有第二齿轮；第一齿轮与第二齿轮的中轴线位于同一水平面上。第一齿轮与第二齿轮选用同一型号同一尺寸的齿轮，这样，只需齿条同时与第一齿轮和第二齿轮啮合，就能保证齿条的水平度。

由于熔炼喷包的重量较大，尤其是生产过程中，喷包内会存放大量钢水，这时，即使连接块与第一丝杆之间只有微小的间隙也会造成较大的横向应力。这会使丝杆的负荷很大，而且熔炼喷包在水平方向上平移主要依靠第三连接板带动第一丝杆平移来实现的，这样容易引起第一丝杆的金属疲劳。为了减缓这一情况，延长丝杆的工作寿命，优选的是，第二连接板上还安装有与丝杆平行放置的直线导轨，第一连接板上设有与直线导轨相配合的滑块。通过直线导轨和滑块分担丝杆的横向负荷，能有效得减缓丝杆的金属疲劳。

在实际生产中，熔炼喷包仅有水平方向和垂直方向的平移调整可能无法满足高精度的工艺要求，特别是更换熔炼喷包上的喷嘴后，喷嘴与冷却辊的平衡度必须调整。为此，优选的是，喷包外托架上设有与水平面平行的第二连接轴；第二连接轴穿过喷包内托架，垂直于熔炼喷包水平移动的方向安装；还包括第二丝杆；第二丝杆放置在喷包外托架外，垂直于第二连接轴的一侧；第二丝杆上设有与喷包内托架相连的连接件；第二丝杆上还设有丝杆螺母，丝杆螺母与喷包外托架相连。第二丝杆由第三调节电机驱动，丝杆螺母相对第二丝杆滑动。由于喷包外托架固定，丝杆螺母无法移动，第二丝杆将相对丝杆螺母升降，从而带动喷包内托架相对第二连接轴转动，进而实现熔炼喷包与冷却辊之间的平衡度调整。

本发明的工作原理如下：

预设冷却辊和真空吸附辊运行的线速度。驱动收卷机，让收卷机沿水平导轨移动，靠近冷却辊。

随后，调整熔炼喷包与冷却辊之间的间距。连接杆由第一调节电机驱动，使连接杆相对喷包托架旋转，进而带动第一齿轮旋转。由于第一齿轮与水平固定安装的齿条相互啮合，从而使第一齿轮在齿条上滚动，进而带动连接杆在水平方向上平移。由于连接杆穿过第二连接板，当连接杆移动时，必然带动第二连接板移动。而第二连接板又通过第三连接板与第一丝杆连接，连接块与第一连接板连接，因此，当连接杆移动时，喷包外托架将随之移动，从而实现熔炼喷包在水平方向上平移。

第一丝杆由第二调节电机驱动。丝杆旋转从而使与丝杆相互配合的连接块产生竖直方向的位移，从而带动第一连接板在垂直平面上升降，进而带动熔炼喷包在垂直平面上升降。

第二丝杆由第三调节电机驱动，丝杆螺母相对第二丝杆滑动。由于喷包外托架固定，丝杆螺母无法移动，第二丝杆将相对丝杆螺母升降，从而带动喷包内托架相对第二连接轴转动，进而实现熔炼喷包与冷却辊之间的平衡度调整。

随后控制钢水从漏斗流入坩埚内，直插在盖板上的热电偶测温仪和红外线测温仪检测钢水的温度，并将信号传输至温控系统，温控系统将接收的温度数据与预设的温度范围比对，进而对加热碳硅棒进行控制，令坩埚的温度在预设温度范围内。启动冷却辊和真空吸附辊，当坩埚内的钢水液位达到设定液位值，坩埚与耐热隔层形成的密闭空间内的压力达到设定压力值，且坩埚内钢水温度达到设定温度值时，控制塞棒上行一定距离，坩埚内的钢水依次通过塞孔和喷嘴喷射到冷却辊上，形成非晶带材。

带材通过压缩空气吹离冷却辊，从真空吸附辊的下方通过真空吸附辊。随后启动真空泵组，非晶带材被吸附到真空吸附辊上。此时，由于两辊的距离很近，真空吸附辊下方的带材会比较平稳。随后收卷机在水平导轨上沿远离冷却辊的方向移动至预定位置，张紧带材，带材在收卷机上完成卷取。在此过程中，线速度监测装置检测冷却辊和真空吸附辊的实时线速度，并将信号上传至监控终端，监控终端通过信息比对模块将冷却辊和真空吸附辊的线速度比对。由于真空吸附辊所卷取带材的体积不断增加，真空吸附辊的转速必然会降低。当信息比对模块发现冷却辊和真空吸附辊两者之间线速度不一致时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，调整第一伺服电机和第二伺服电机的转速，令冷却辊和真空吸附辊的线速度保持一致。

在收卷完成后，只需拆卸第一锁定件和第二侧压板，即可将非晶卷材取出。吸附套筒作为非晶卷材的卷芯，与非晶卷材一起取出，从而保证了卷材的形状的完整度，便于后续的分切处理。

本发明公开的非晶薄带材生产系统，能可靠地生产出非晶带材、节省能源和劳动力、实现在线卷取。

附图说明

图1是本发明实施例中收卷系统连接示意图；

图2是本发明实施例中收卷机的示意图；

图3是本发明实施例中下压辊的示意图；

图4是本发明实施例中下压辊移动方向的示意图；

图5是本发明实施例中提升辊的示意图；

图6是本发明实施例中提升辊移动方向的示意图；

图7是本发明实施例中收卷系统布局示意图；

图8是本发明实施例中信号传输的示意图；

图9是本发明实施例中喷制装置的示意图；

图10是本发明实施例中塞棒及其控制部件的示意图；

图11是本发明实施例中分流器与测温仪的示意图；

图12是本发明实施例中温度控制流程的示意图；

图13是本发明实施例中非晶带材吸附式收卷结构的俯视图；

图14是图13中的A-A剖面图；

图15是本发明实施例中吸附内套的示意图；

图16是本发明实施例中第一侧压板的示意图；

图17是本发明实施例中主轴的示意图；

图18是本发明实施例中非晶带材吸附式收卷结构的示意图；

图19是本发明实施例中调节装置的主视图；

图20是本发明实施例中调节装置的俯视图；

图21是本发明实施例中调节装置的左视图；

图22是本发明实施例中调节装置的立体示意图。

附图标记说明：1-收卷区；2-收卷区；3-冷却辊；4-水平导轨；5-收卷机；6-真空吸附辊；7-下压辊；8-提升棍；9-第一直线导轨；10-第二直线导轨；11-真空泵组；12-张力检测仪；13-第二步进电机；14-第二液压缸；15-第二机架；16-第二连接板；17-吸附套筒；18-第一侧压板；19-第二侧压板；20-第一锁定螺母；21-盖板；22-壳体；23-耐热隔层；24-加热空间；25-喷嘴；26-坩埚；27-加热空间；28-塞孔；29-加热碳硅棒；30-漏斗；31-塞棒；32-气缸；33-液位计；34-热电偶测温仪；35-红外线测温仪；36-分流器；37-分流通道；38-喷包托架；39-喷包内托架；40-喷包外托架；41-第一连接板；42-第二连接板；43-连接杆；44-齿条；45-第一齿轮；46-第一伺服电机；47-第一直线导轨；48-第一连接轴；49-第二齿轮；50-第一丝杆；51-连接块；52-第三连接板；53-第二直线导轨；54-滑块；55-第二伺服电机；56-第二连接轴；57-第二丝杆；58-连接件；59-丝杆螺母；60-第三伺服电机；61-主轴；62-轴承安装座；63-第一轴承；64-抽风管道；65-连接罩；66-胶垫；67-第二通气槽；68-第二锁定螺母；69-进气孔；70-第二锥面；71-吸附内套；72-气压计；171-环形槽；611-真空侧；612-吸附侧；613-真空管道；614-进气孔；615-第一锥面；616-第一通气槽；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

一种非晶薄带材生产系统，包括喷制系统和收卷系统。

如图所示，收卷系统包括制带区1和收卷区2。

在制带区1内，第一伺服电机与冷却辊3连接，驱动冷却辊3旋转。熔炼喷包位于冷却辊3的上方。冷却辊3上安装有用于检测冷却辊3状态的第一线速度检测装置。

如图2所示，在收卷区2内安装有水平导轨4。水平导轨4沿带材输送方向平行安装，贯通整个收卷区2。水平导轨4上预设有起始位置和收卷位置。收卷机5安装在水平导轨4上，在起始位置和收卷位置之间，能相对水平导轨4往复平移。收卷机5上的真空吸附辊6与第二伺服电机相连，第二伺服电机驱动真空吸附辊6旋转。在真空吸附辊6上还安装有用于检测真空吸附辊6状态的第二线速度检测装置。收卷机5上还安装有真空泵组11。真空泵组11跟随收卷机5在水平导轨4上滑动。

如图3、4所示，下压辊7安装在冷却辊3和收卷位置之间，靠近冷却辊3的一侧。第三伺服电机与下压辊7相连，驱动下压辊7旋转。下压辊7安装在第一直线导轨9上，通过第一步进电机驱动，从而使下压辊7能在第一直线导轨9上滑行。第一直线导轨9与水平面垂直安装。

第一步进电机和第一直线导轨9共同组成第一驱动装置。在第一驱动装置的驱动下，下压辊7在第一直线导轨9上滑动。下压辊7上安装有用于监测下压辊7状态的第三线速度检测装置。

如图5、6所示，提升辊8安装在下压辊7和收卷位置之间。第四伺服电机与提升辊8相连，驱动提升辊8旋转。提升辊8通过第二连接板16安装在第二机架15上。第二机架15安装在第二直线导轨10上，通过第二步进电机13驱动，提升辊8在第二直线导轨10上滑行。第二直线导轨10垂直于水平导轨4安装。提升辊8还连接有第二液压缸14。在第二液压缸14的驱动下，提升辊8能相对冷却辊3升降。第二液压缸14、第二步进电机13和第二直线导轨10共同组成第二驱动装置。在第二驱动装置的驱动下，提升辊8在竖直平面内运动。提升辊8上安装有用于检测带材表面张力的张力检测仪12和检测提升辊8状态的第四线速度检测装置。

本实施例中，监控终端是装有信息比对模块和输出控制模块的PLC系统。

本实施例中，第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-0.8毫秒范围内。

如图所示，真空吸附辊6包括主轴61。主轴61包括真空侧611和吸附侧612。在主轴61内预加工有真空管道613。

在真空侧611内，主轴61的末端加工有进气孔614，与真空管道613相通。在真空侧611的末端还加工有轴承安装座62。轴承安装座62内安放有第一轴承63，第一轴承63的内圈与主轴61相接。

真空泵组的抽风管道64外设有连接罩65。安装抽风管道64时，将连接罩65嵌入第一轴承63的外圈与轴承安装座62之间的间隙内，并在连接罩65与第一轴承63的外圈之间填充胶垫66，使抽风管道64与真空管道613之间形成气密性连接。当主轴61旋转时，第一轴承63的内圈跟随主轴61旋转，而第一轴承63的外圈保持静止，进而使抽风管道64保持静止状态。

在吸附侧612内，主轴61上预加工有尖端朝向吸附侧612末端的第一锥面615。主轴61的末端加工有若干条第一通气槽616，第一通气槽616与真空管道613相通。

吸附套筒17呈中空结构，吸附套筒17上加工有若干条环形槽171。第一侧压板18上预加工有尖端朝向吸附侧612末端的第二锥面70。吸附套筒17、第一侧压板18和第二侧压板19组成吸附外套套装在主轴61上，第一侧压板18的第二锥面70紧贴在主轴61的第一锥面615上。第一锁定螺母20通过螺纹拧紧在第一侧压板18和第二侧压板19的外侧，从而固定吸附外套。

吸附外套与主轴61之间安放有吸附内套71。吸附内套71呈圆柱型结构，吸附内套71上预加工有若干第二通气槽67。第二通气槽67与主轴61上的第一通气槽616一一对应分布且相通。吸附内套71的一侧贴合在第一侧压板18上，第二锁定螺母68锁定吸附内套71的另一侧，使吸附内套71固定在主轴61上。

喷制系统包括熔炼喷包。如图9～11所示，熔炼喷包包括盖板21和壳体22。壳体22内填充有耐热隔层23。耐热隔层23围闭形成加热空间24。壳体22的底部装有喷嘴25。壳体22的顶部加工有进气孔69。进气孔69与坩埚26相通。坩埚26安放在加热空间27内，坩埚26的顶部与耐热隔层23贴合密封。坩埚26的底部加工有塞孔28。喷嘴25与塞孔28对应安装。加热碳硅棒29同样安放在加热空间24内，并围绕在坩埚26的外部。

如图9～11所示，盖板21上直插有漏斗30。漏斗30插接在盖板21上并穿过耐热隔层23，伸入坩埚26内。盖板21上还安装有塞棒31和气缸32。塞棒31直插在盖板21上并穿过耐热隔层23，伸入坩埚26内，与塞孔28对应。气缸32的活动部与塞棒31连接，从而控制塞棒31的升降。

如图9～11所示，为了控制加热碳硅棒29的输出功率，调节坩埚26内部温度，盖板21上还直插有热电偶测温仪34和红外线测温仪35。热电偶测温仪34和红外线测温仪35与外置的PLC系统连接，构成闭环控制系统。

坩埚26上还安装有检测坩埚内钢水液面高度的液位计33。

漏斗30的咀部末端还安装有分流器36。分流器36的内部加工有数条分流通道37。分流通道37以漏斗的中轴线为轴线围绕分布，每条分流通道37均与漏斗相通。

在非晶带材的制备工艺里，喷带时冷却辊与喷嘴之间的距离调整是非晶带材成材率的关键因素之一。本实施例中，熔炼喷包安装在喷包调节装置中。

如图所示的喷包调节装置，包括喷包托架38，喷包托架包括喷包内托架39和喷包外托架40。熔炼喷包安装在喷包内托架39内。喷包外托架40上设有第一连接板41。喷包外托架40外设有与第一连接板41平行的第二连接板42。

本实施例中，水平传动机构包括连接杆43和两条水平固定安装的齿条44。连接杆43放置在熔炼喷包的一侧并穿过第二连接板42。连接杆43的首尾两端均安装有第一齿轮45。齿条44分别放置在连接杆43的首尾两端，第一齿轮45与齿条44相互啮合。连接杆43上安装有第一伺服电机46，用于驱动连接杆43旋转。第二连接板42上还安装有两条与齿条44平行安放的第一直线导轨47。第二连接板42上还安装有能相对第二连接板42旋转的第一连接轴48。第一连接轴48上安装有第二齿轮49。第一齿轮45与第二齿轮49的中轴线位于同一水平面上。第一齿轮45与第二齿轮49选用同一型号同一尺寸的齿轮。

本实施例中，升降装置包括竖直放置的第一丝杆50和能相对丝杆滑动的连接块51。第二连接板42上还设有第三连接板52。第三连接板52与第一丝杆50连接。连接块51与第一连接板41连接。第二连接板42上还安装有两条与第一丝杆50平行放置的第二直线导轨53。第二直线导轨53安放在第一丝杆50的两侧，第一连接板41上加工有与第二直线导轨53相配合的滑块54。第二伺服电机55通过蜗轮蜗杆装置带动第一丝杆50旋转。

本实施例中，喷包外托架40上设有与水平面平行的第二连接轴56，第二连接轴56穿过喷包内托架39，垂直于熔炼喷包水平移动的方向安装。第二丝杆57放置在喷包外托架40外，垂直于第二连接轴56的一侧。第二丝杆57上设有与喷包内托架39相连的连接件58。第二丝杆57上还设有丝杆螺母59，丝杆螺母59与喷包外托架40相连。第三伺服电机60通过变速箱与第二丝杆57连接。

本发明的工作原理如下：

预设冷却辊3和真空吸附辊6运行的线速度。驱动收卷机5，让收卷机5沿水平导轨4移动，靠近冷却辊3。

钢水从漏斗30进入坩埚26内，进气孔内通入氩气，红外线测温仪35实时检测钢水的温度，并将检测的温度信息传输至PLC系统，PLC系统接受红外线测温仪35上传的温度信息，与预先设定的温度范围对比，进而控制加热碳硅棒29的输出功率，对坩埚26内的钢水进行升温。

随着坩埚26内钢水的液位不断上升，钢水将没过热电偶测温仪34，此时，PLC系统将接受热电偶测温仪34和红外线测温仪35两者上传的温度信息，并从中选取浮动值较小的温度值作为钢水的实时温度，进而控制加热碳硅棒29的输出功率，这样确保了钢水温度测量的精准度。若发现热电偶测温仪34或红外线测温仪35其中一者检测的数据突然出现大幅浮动，而另一个测温仪的检测数据仍保持正常浮动，即可认为出现大幅浮动的测温仪异常，从而有针对性地检修测温仪。

当坩埚26内钢水的液位高度与液位计33平齐，安装在盖板21上的气压计72显示坩埚26内的压力已满足工艺要求且坩埚26内钢水温度已达到设定温度时，气缸32被驱动，气缸32带动塞棒31上行，坩埚26内的钢水依次通过塞孔28和喷嘴25喷射到冷却辊上，形成非晶带材。

与真空吸附辊6连通的真空泵组11启动，非晶带材被吸附到真空吸附辊6上，随后启动收卷机，令主轴61旋转。由于抽气管与真空管道613连通，真空管道613与第一通气槽616连通，而环形槽171与第一通气槽616相通，真空管道613、第一通气槽616和环形槽171构成真空吸附路径，行经吸附套筒17表面的非晶带材会被吸附在吸附套筒17的表面，实现非晶带材的自动卷取。

驱动收卷机5往收卷位置滑行。收卷机5行经下压辊7和提升辊8后，第一步进电机驱动下压辊7下行压到带材上，张紧带材，让带材进一步包裹在冷却辊3上。在此同时，驱动第二步进电机和第二液压缸，提升辊8平移至带材底部，随后上行至与带材接触，张紧带材。此时，安装在提升辊8上的张力检测装置实时检测带材的表面张力，并将该信息传输至监控终端。当监控终端内的信息比对模块发现检测所得的带材表面张力低于预设值时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，控制第二伺服电机上调真空吸附辊6的线速度，从而张紧带材。而当监控终端信息比对模块发现检测所得的带材表面张力高于预设值时，监控终端通过输出控制模块发出控制信号，控制第二伺服电机下调真空吸附辊6的线速度，从而松弛带材，避免带材由于表面张力过大而断裂。

如图8所示，在整个收卷过程中，第一线速度传感器、第二线速度传感器、第三线速度传感器和第四线速度传感器分别检测冷却辊3、真空吸附辊6、下压辊7和提升辊8的实时线速度，并将该实时线速度信息传输至监控终端。监控终端经比对发现冷却辊3、真空吸附辊6、下压辊7和提升辊8的速度不一致时，发出控制信号，控制第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机调整冷却辊3、真空吸附辊6、下压辊7和提升辊8的转速，从而调控各辊的线速度，使其保持一致。

在收卷完成后，只需拆卸第一锁定件和第二侧压板9，即可将非晶卷材取出。吸附套筒17作为非晶卷材的卷芯，与非晶卷材一起取出，从而保证了卷材的形状的完整度，便于后续的分切处理。

本说明书列举的仅为本发明的较佳实施方式，凡在本发明的工作原理和思路下所做的等同技术变换，均视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种非晶薄带材生产系统，包括喷制系统和收卷系统，喷制系统包括熔炼喷包；收卷系统包括制带区和收卷区，制带区内安装有由第一伺服电机驱动的冷却辊，收卷区内安装有收卷机，收卷机上设有由第二伺服电机驱动的真空吸附辊；所述收卷区内还设有贯通整个收卷区的水平导轨；收卷机安装在水平导轨上，能相对水平导轨往复平移；还包括监控终端和用于检测冷却辊和真空吸附辊状态的第一线速度检测装置和第二线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置和第二线速度检测装置的信号控制第一伺服电机和第二伺服电机，同步冷却辊和真空吸附辊的线速度；所述真空吸附辊包括主轴，主轴上设有真空侧和吸附侧；所述真空侧的主轴末端设有中轴线与主轴的中轴线同轴的进气孔；所述吸附侧的主轴上加工有若干条第一通气槽；所述主轴内设有真空管道，真空管道与进气孔和第一通气槽相通；还包括吸附外套；所述吸附外套包括吸附套筒、第一侧压板和第二侧压板；所述吸附套筒呈圆柱型结构，吸附套筒上加工有若干条与第一通气槽相通的环形槽；所述吸附套筒套装在主轴的吸附侧，第一侧压板和第二侧压板分别安装在吸附套筒的两侧；所述吸附外套的两侧还设有安装在主轴上用于挤压固定第一侧压板和第二侧压板的第一锁定件。

2.根据权利要求1所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：所述收卷区内安装有由第三伺服电机驱动的下压辊和用于驱动下压辊升降的第一驱动装置；所述下压辊设在收卷区靠近冷却辊的一侧，下压辊上设有用于监测下压辊状态的第三线速度检测装置；所述收卷区内还安装有由第四伺服电机驱动的提升辊和用于控制提升辊升降、平移的第二驱动装置；所述提升辊设在下压辊的下游位置，提升辊上设有用于检测带材表面张力的张力检测装置和检测提升辊状态的第四线速度检测装置；所述监控终端根据第一线速度检测装置、第二线速度检测装置和第四线速度检测装置的信号控制第一伺服电机、第二伺服电机和第四伺服电机，同步冷却辊、真空吸附辊和提升辊的线速度。

3.根据权利要求2所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：所述第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的响应速度在0.25-10毫秒范围内。

4.根据权利要求1所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：所述熔炼喷包包括炉体外壳、坩埚和加热碳硅棒，所述炉体外壳包括盖板和壳体；盖板上设有漏斗；所述炉体外壳内设有耐热隔层，耐热隔层内设有加热空间；所述坩埚设在加热空间内；所述加热碳硅棒设在加热空间内，围绕在坩埚的外部；所述坩埚的顶部与耐热隔层贴合密封；所述盖板上直插有用于监测坩埚内钢水温度的热电偶测温仪和红外线测温仪；还包括温控系统，温控系统与所述加热碳硅棒、热电偶测温仪和红外线测温仪连接；所述温控系统根据热电偶测温仪和红外线测温仪的信号调节加热碳硅棒的输出功率。

5.根据权利要求1所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：还包括喷包调节系统，喷包调节系统包括喷包托架，喷包托架包括喷包外托架和喷包内托架；熔炼喷包安放在喷包内托架内；喷包内托架设在喷包外托架内；喷包外托架上设有第一连接板；喷包外托架外设有与第一连接板平行的第二连接板；还包括水平传动机构和升降机构；水平传动机构包括能相对喷包托架旋转的连接杆和两条水平固定安装的齿条；连接杆安放在熔炼喷包一侧，穿过第二连接板；连接杆的首尾两端均安装有能跟随连接杆旋转的第一齿轮；齿条分别放置在连接杆的首尾两端，第一齿轮与齿条相互啮合；升降装置包括竖直放置的第一丝杆和能相对丝杆滑动的连接块；第二连接板上还设有第三连接板；第三连接板与第一丝杆连接；连接块与第一连接板连接。

6.根据权利要求5所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：所述第二连接板上还安装有与丝杆平行放置的直线导轨；所述第一连接板上设有与直线导轨相配合的滑块。

7.根据权利要求5所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：所述喷包外托架上设有与水平面平行的第二连接轴；所述第二连接轴穿过喷包内托架，垂直于熔炼喷包水平移动的方向安装；还包括第二丝杆；所述第二丝杆放置在喷包外托架外，垂直于第二连接轴的一侧；所述第二丝杆上设有与喷包内托架相连的连接件；所述第二丝杆上还设有丝杆螺母，丝杆螺母与喷包外托架相连。

8.根据权利要求1所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：在吸附侧内，所述主轴上设有尖端朝向吸附侧末端的第一锥面；所述第一侧压板上设有尖端朝向吸附侧末端的第二锥面；吸附套筒套装在吸附侧时，第一侧压板的第二锥面紧贴主轴的第一锥面；还包括吸附内套；所述吸附内套设在吸附套筒内，紧贴第一侧压板；所述吸附内套上设有与第一通气槽对应分布的第二通气槽；所述吸附内套与第二侧压板之间还设有用于固定吸附内套的第二锁定件。

9.根据权利要求4所述的一种非晶薄带材生产系统，其特征是：所述漏斗咀部的末端连接有分流器；所述分流器内设有若干条以漏斗的中轴线为轴线围绕分布的分流通道；所述分流通道呈弧线型，与所述漏斗相通。