CN115247242A - 一种非晶合金带材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种非晶合金带材及其制备方法，所述非晶合金带材的宽度≥80mm，厚度≥30μm，韧性值<4.0，所述非晶合金带材由合金液经冷却辊冷却得到，所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率、辊套最大可用厚度和所述非晶合金带材厚度具有以下关系：
通过带材厚度、辊套导热率、辊套最大可用厚度之间的优化配合来实现带材制备中对冷却辊冷却能力的要求，从而制备出宽度≥80mm，厚度≥30μm的带材。
Description
技术领域
本发明属于合金制备技术领域，特别涉及一种非晶合金带材及其制备方法。
背景技术
非晶合金是近年来迅速发展起来的一类软磁材料，与传统的电工钢、铁氧体等软磁材料相比具有更高的磁导率、更低的交流损耗，已经广泛应用于变压器、电感器、互感器、电机定子等磁性元器件中的铁心。
非晶合金带材一般采用平面流技术制造，其方法是：将一定配比的原料用冶炼炉熔化成合金液；然后，将合金液浇入底部带有狭缝喷嘴的喷嘴包中；喷嘴包中的合金液从喷嘴中流出，铺展在喷嘴下方的高速旋转的铜合金冷却辊外圆周表面，并在冷却辊表面与喷嘴底面之间形成一定尺寸的熔潭，合金液迅速地被抽出并快速冷却，同时喷嘴缝中的合金液持续补充到熔潭中，从而形成具有非晶结构的连续薄带。薄带紧贴冷却辊外表面随冷却辊高速旋转，并在冷却辊外圆周表面的适当位置由高压气体或机械装置剥离，最后由卷取装置将薄带卷绕成卷。
在非晶带材的制造过程中，合金液的快速凝固是使冷却所形成的带材具有非晶结构的必要条件。对于现有技术所常见的非晶带材来说，合金液在玻璃化温度Tg附近形成固体非晶带材时的冷却速率要达到105℃/sec以上，非晶带材从冷却辊表面剥离时的温度(剥离温度)应低于约200℃。并且，不同的非晶材料对冷却速率有不同的要求。如果合金液或带材的实际冷却速率达不到要求，则带材会因冷却不足而产生结构弛豫甚至晶化，使带材严重脆化，并且严重恶化其性能。
在非晶带材的制造过程中，合金液的快速凝固和带材的冷却过程是在冷却辊外表面完成的。冷却辊一般由圆环形冷却辊套和圆柱形辊芯两个部件同心装配而成，在辊套与辊芯之间形成一个环形通道，并在该通道中通入高速流动的冷却水。在非晶带材的制造过程中，合金液中所包含的热量必须依次经过熔潭、合金液与辊套外表面的交界面、具有一定厚度的辊套、辊套内表面与冷却水的交界面，最终传递给流动的冷却水。其中，冷却辊套的导热性能在很大程度上决定了冷却系统的冷却能力，因而对于非晶带材的形成具有决定性作用。为了实现合金液的快速凝固，现有技术一般使用高导热性的铜合金作为冷却辊套材料，例如铬锆铜、铍青铜、镍硅青铜等。
在非晶合金带材中，应用范围最广的是铁基非晶带材，其主要优势是成本低、饱和磁感应强度高，可应用于各种变压器类元器件的铁心。现有技术一般可以制造厚度在25微米左右、宽度在100-300mm的铁基非晶带材。
随着变压器行业的技术进步和市场竞争的加剧，对铁基非晶合金宽厚带材(厚度在30μm以上、宽度在80mm以上)提出了迫切需求。例如，在制造变压器铁心时，使用厚带将减少铁心加工的工作量、提高生产效率；还可以减少因带材破碎而产生的碎片，有利于改善元器件的可靠性。
然而，铁基非晶合金宽厚带材的稳定生产一直是一个难题。对于镍基或钴基非晶合金来说，它们的临界冷却速率较低，比较容易制造厚带，如现有技术已经可以生产厚度达50微米以上的镍基非晶合金钎焊箔材。而铁基非晶合金由于其临界冷却速率高于镍基非晶合金，在制造厚度在30μm以上的铁基非晶合金宽带时，由于厚带所包含的热量比普薄带明显增加，冷却辊套所承受的热负荷随之明显增大；而现有技术所采用冷却辊套的冷却能力已经不足以保证使合金液及带材的冷却速率高于其临界冷却速率，导致所制造的带材明显脆化，甚至发生明显晶化，因此难以稳定制造铁基非晶合金宽厚带材。现有技术均未提出相关的解决方案。
例如，中国专利CN107442750B、中国专利CN204486736U及日本专利JP3280778B2分别提出了使用多个喷嘴制造非晶合金厚带的方法，即：使用前后相邻的多个喷嘴同时流出合金液，使每个喷嘴流出的合金液或已经凝固的带材结合成厚带。但制造非晶合金厚带的技术关键并不在于如何形成厚带，而是在于如何保证厚带制造过程中设备具有足够的冷却能力、使材料形成非晶态结构。
美国专利US4537239披露了一种由于制造非晶带材的冷却辊，其材质为铍铜合金，直径约为380mm、辊套厚度约为6.35mm。由于这种辊套的直径过小，带材与辊面贴合时间很短，因此辊套厚度必须很薄才能保证其冷却能力，因而无法稳定制造厚度大于26微米的非晶合金宽带。
中国发明专利申请CN110976794A公开了铁基非晶合金带材的制造方法，通过提高冷却系统的冷却能力，可实现厚度达40微米的铁基非晶带材，并提示可以通过将辊套厚度从30mm以上减薄到20mm的方法来提高辊套的冷却能力。然而，辊套的冷却能力不仅与其厚度有关，更重要地还取决于其导热率，而该申请并非提及所采用辊套的导热率，因此对冷却辊套参数的选择缺乏实际指导意义。
非专利文献(郭茜，严密.平板流铸工艺中冷却辊的温度场数值模拟，稀有金属材料与工程，2015年，第44卷，第8期，2048-2052)对非晶合金带材制造过程中的冷却辊温度场进行了模拟计算，在使用导热率为180W/m·K铜合金作为冷却辊材质的条件下，得到了在制造厚度30μm、宽度220mm铁基非晶带材时的冷却辊最佳尺寸：辊套厚度10mm、辊套直径1200mm。但该文献也未提出厚度在30μm以上非晶合金宽带的冷却辊套选择方案。
综上，现有技术从非晶材料成分及厚带形成工艺等方面提供了一些非晶合金厚带制造的技术方案，但对厚带制造的核心问题—合金液及带材的冷却速率—未提供任何保证措施，即使一些现有技术进行了改进冷却能力的尝试，也未提供宽度在80mm以上、厚度在30μm以上且具有良好韧性的非晶合金厚带的制造方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种非晶合金带材及其制备方法，通过带材厚度、辊套导热率、辊套可用厚度之间的配合来实现带材制备中冷却辊对合金液冷却速率的要求，从而制备出宽度≧80mm，厚度≧30μm的带材。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度≥80mm，厚度≥30μm，韧性值<4.0。
优选地，所述非晶合金带材包括以下组成：总含量在0-20at％的Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Cu、Ag、Au、Zn、Al或Sn中的任意一种或几种；总含量在15-30at％的Si、B、P或C中的任意一种或几种；总含量在0-20at％的Co或Ni中的一种或两种；余量为Fe。
优选地，所述非晶合金带材由合金液经冷却辊冷却得到，所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率、辊套最大可用厚度和所述非晶合金带材厚度具有以下关系：
其中：λ为辊套的导热率，单位为W/m·K；
dmax为辊套最大可用厚度，单位为mm；
δ为所述非晶合金带材的平均厚度，单位为μm；
k的取值范围为1-2mm3K/W；k的优选可以结合所述非晶合金带材性质、非晶合金带材宽度及工艺参数，所述参数包括合金液温度、冷却辊表面线速度、辊嘴间距、喷嘴处合金液压力、熔潭保护参数、冷却水流量与温度。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述方法包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却。
优选地，所述合金液的温度为1250-1450℃；所述冷却辊表面转动的线速度为15-30m/s，冷却辊表面的温度为70-150℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为120-200℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为20-60kPa，喷嘴缝的宽度为0.4-1.0mm。
优选地，所述合金液的温度为1300-1400℃。
优选地，将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为25-50kPa。
优选地，所述冷却辊表面的温度为90-120℃。
优选地，所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为140-180℃。
优选地，所述λ的值为80-350W/m·K；所述dmax的值为4-20mm。
优选地，所述dmax的值为4-20mm；所述λ的值为100-300W/m·K。
在本发明的铁基非晶合金中，Fe是为材料提供铁磁性的最主要元素。与Co或Ni相比，Fe具有最高的原子磁矩，因此可以使合金具有在所有非晶合金中最高的饱和磁感应强度。为了得到某些特殊性能如增大感生磁各向异性，Fe可以部分地用Co和/或Ni取代，但取代的比例不宜高于20at％，否则会明显降低材料的饱和磁感应强度。
在本发明的铁基非晶合金中可以少量添加Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Cu、Ag、Au、Zn、Al或Sn中的任意一种或几种，其目的包括改善合金的热稳定性、耐蚀性或力学性能，或者使合金具有在后续热处理时形成纳米晶结构的能力。这些元素的添加总量不宜高于20at％，否则会明显降低材料的饱和磁感应强度。
在本发明的铁基非晶合金中的Si、B、P、C是使合金在快速凝固时形成非晶态结构所不可缺少的元素，也称为非晶化元素或玻璃化元素。为了得到更好的非晶形成能力，应同时添加其中的两种或以上元素。这些元素的总含量在15-30at％之间，含量过高或过低都会降低合金的非晶形成能力。
本发明的有益效果：带材厚度及宽度决定了辊套所承受的热负荷，为了在这种条件下达到足够高的冷却速率，必须合理选择辊套导热率及其厚度。因此，带材厚度、辊套导热率、辊套最大可用厚度之间互相牵制、互相影响，这三个变量存在一个最佳的配合范围，才能实现铁基非晶宽厚带材的稳定制造。本发明提供一种厚度在30微米或以上、宽度在80mm或以上的铁基非晶宽厚带材的制造方法，根据不同成分及规格铁基非晶带材对冷却能力、带材性能、生产成本等方面的具体要求，合理选择辊套的材质、厚度等参数，使辊套同时具有符合要求的导热性能、良好的抗热疲劳性能、良好的辊套性能一致性和较低的辊套制造成本等综合特性。用这种辊套制造的铁基非晶宽厚带材即可保证具有符合要求的电磁性能、又兼有良好的一致性和低成本。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地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说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明辊套导热率、辊套最大可用厚度与带材厚度的关系图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度171mm，厚度32μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe78Si9B13(其中78、9、13等下标数字表示对应元素的摩尔百分比)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度171mm，厚度32μm；所述合金液的温度为1370℃；所述冷却辊表面转动的线速度为22m/s，冷却辊表面的温度为70℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为120℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为35kPa；喷嘴缝的宽度为0.8mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为104W/m·K、辊套厚度为5.0mm，辊套内径600mm，辊套材质为Cu-Be合金。
实施例2:
本实施例与实施例1的过程和条件相同，不同之处仅在于辊套厚度为3.2mm，带材的宽度213mm，厚度32μm。
实施例3:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度143mm，厚度38μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe78Si9B13(其中78、9、13等下标数字表示对应元素的摩尔百分比)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度143mm，厚度38μm；所述合金液的温度为1390℃；所述冷却辊表面转动的线速度为20m/s，冷却辊表面的温度为150℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为200℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为45kPa；喷嘴缝的宽度为0.6mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为346W/m·K、辊套厚度为17.0mm，辊套内径1200mm。
实施例4:
本实施例与实施例3的过程和条件相同，不同之处仅在于辊套厚度为11.8mm，带材的宽度142mm，厚度38μm。
实施例5:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度143mm，厚度38μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe82Si4B13C1(其中下标数字表示对应元素的摩尔百分比。下同)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度85mm，厚度48μm；所述合金液的温度为1380℃；所述冷却辊表面转动的线速度为21m/s，冷却辊表面的温度为80℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为130℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为55kPa；喷嘴缝的宽度为0.7mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为82W/m·K、辊套厚度为48.0mm，辊套内径600mm。
实施例6:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度100mm，厚度41μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe83Si3B11C1P2(其中下标数字表示对应元素的摩尔百分比)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度100mm，厚度41μm；所述合金液的温度为1365℃；所述冷却辊表面转动的线速度为22m/s，冷却辊表面的温度为90℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为140℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为52kPa；喷嘴缝的宽度为0.7mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为180W/m·K、辊套厚度为7.5mm，辊套内径600mm。
实施例7:
本实施例与实施例6的过程和条件相同，不同之处仅在于辊套厚度为4.5mm，带材的宽度284mm，厚度41μm。
实施例8:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度85mm，厚度49μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe60Co18Ta2Si8B12(其中下标数字表示对应元素的摩尔百分比)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度85mm，厚度49μm；所述合金液的温度为1360℃；所述冷却辊表面转动的线速度为20m/s，冷却辊表面的温度为100℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为160℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为55kPa；喷嘴缝的宽度为0.7mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为200W/m·K、辊套厚度为11.2mm，辊套内径1600mm。
实施例9:
本实施例与实施例8的过程和条件相同，不同之处仅在于辊套厚度为5.7mm，带材的宽度85mm，厚度49μm。
比较例1:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度170mm，厚度32μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe82Si4B13C1(其中下标数字表示对应元素的摩尔百分比)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度170mm，厚度32μm；所述合金液的温度为1380℃；所述冷却辊表面转动的线速度为20m/s，冷却辊表面的温度为70℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为120℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为45kPa；喷嘴缝的宽度为0.6mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为104W/m·K、辊套厚度为6.5mm，辊套内径600mm。
比较例2:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度143mm，厚度31μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe82Si4B13C1(其中数字表示摩尔百分比。下同)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度143mm，厚度31μm；所述合金液的温度为1380℃；所述冷却辊表面转动的线速度为21m/s，冷却辊表面的温度为70℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为120℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为55kPa；喷嘴缝的宽度为0.7mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为346W/m·K、辊套厚度为22.8mm，辊套内径1200mm。
比较例3:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度100mm，厚度41μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe83Si3B11C1P2(其中数字表示摩尔百分比。下同)。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度100mm，厚度41μm；所述合金液的温度为1365℃；所述冷却辊表面转动的线速度为22m/s，冷却辊表面的温度为70℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为120℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为52kPa；喷嘴缝的宽度为0.7mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为180W/m·K、辊套厚度为11mm，辊套内径800mm。
比较例4:
一种非晶合金带材，所述非晶合金带材的宽度85mm，厚度49μm；所述非晶合金带材的合金成分为Fe83Si3B11C1P2。
一种非晶合金带材的制备方法，所述方法采用平面流快速凝固工艺制备得到所述非晶合金带材，所述工艺包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却，所述非晶合金带材的宽度85mm，厚度49μm；所述合金液的温度为1365℃；所述冷却辊表面转动的线速度为21m/s，冷却辊表面的温度为70℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为120℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为46kPa；喷嘴缝的宽度为0.6mm；所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率为220W/m·K、辊套厚度为13.6mm，辊套内径1600mm。
为了验证本发明的技术效果，设计了具有不同导热率、不同厚度、不同内径等关键参数组合的冷却辊套。作为对比，还分别试验了不符合本发明范围的辊套参数作为比较例。对实施例1至9和对比例1-4中的各工艺参数如表1所示，对各实施例和对比例所采用的冷却辊套参数、带材平均厚度、韧性值及叠片系数及磁性能测量数据见表2，其中用国家标准GB/T 19345.1-2017的方法测量带材的宽度、厚度和叠片系数及磁性能；用国际电工委员会标准IEC 60404-8-11的方法测量带材的韧性值。
表1制造带材所采用的工艺参数
表2冷却辊套参数、带材性能测量数据
可以看出，当采用本发明所给出的技术方案(即：辊套导热率与辊套厚度位于图1中的阴影区域之内)时，所制造的铁基非晶合金宽厚带材具有良好的韧性值，叠片系数≥0.86，饱和磁感应强度Bs≥1.50T，矫顽力Hc≤2.0A/m，比总损耗Pc(50Hz，1.3T)≤0.15W/kg，可达到本发明的目的；而不采用本发明技术方案(即：辊套导热率与辊套厚度位于附图1中的阴影区域之上)时，所制造的铁基非晶宽厚带材的韧性明显恶化。
在制造厚度在30μm以上、宽度在80mm以上的铁基非晶宽厚带材时，冷却辊套的最大可用厚度与辊套导热率密切相关。当辊套使用高导热率材质时，辊套最大厚度可以适当增加；当辊套使用低导热率材质时，则必须减薄辊套的最大厚度，否则带材会因冷却不足而脆化甚至晶化。根据本发明，当所采用辊套材质的导热率从80W/m·K提高到350W/m·K时，辊套的最大可用厚度可从5mm增大到18mm。
在制造厚度在30μm以上、宽度在80mm以上的铁基非晶宽厚带材时，辊套最大可用厚度与辊套导热率之间的关系可直观地如图1中的直线段AB所示。直线段AB有两方面的含义：其一，如果事先确定了辊套导热率，则辊套的最大可用厚度必须在直线段AB上该导热率所对应的辊套最大可用厚度值以下，否则不能保证其冷却能力；其二，如果事先确定了辊套最大厚度，则辊套材料的导热率必须在直线段AB上该最大厚度所对应的辊套导热率值以上，否则也不能保证其冷却能力。也就是说，直线段AB实际上给出了在辊套导热率一定时的辊套最大可用厚度上限和在辊套最大厚度一定时的辊套导热率下限。
在固定辊套导热率的前提下，辊套的最大可用厚度还与所制造带材的厚度有关。如果所制造的带材越厚，则辊套所承受的热负荷越大，这时辊套最大厚度必须进一步减薄。同理，在固定辊套最大厚度的前提下，当制造更厚的带材时，辊套材料的导热率必须进一步提高。这样，在不同带材厚度的条件下，“辊套导热率-辊套最大可用厚度”优选范围将位于附图1中的直线段AB的下方。
因此，在制造厚度在30μm以上、宽度在80mm以上的铁基非晶宽厚带材时，最佳的辊套导热率范围及其实际使用厚度范围位于附图1中的阴影部分的多边形ABCD范围内，其中各点坐标为A(80，4)，B(350，20)，C(80，2)，D(350，2)。
冷却辊套的直径主要根据工艺装备条件来选择。冷却辊直径虽然对冷却辊系统的冷却能力也有一定影响，但相对于辊套导热率和厚度来说，其影响程度较小。根据本发明，辊套内径的合适范围为400-1600mm。更优选地，辊套内径的最佳范围为500-1200mm。
由于辊套属于消耗材料，在每次制带后，都需要进行辊面车削以去除表面热疲劳层，因此在辊套的整个使用寿命中，其实际厚度逐渐减薄。当辊套厚度减薄到一定程度时，就必须更换一只新的辊套。为了降低生产成本，总是希望新辊套的初始厚度尽量大一些。但根据本发明，辊套最大厚度的确定又必须同时考虑到对冷却能力的保证。因此，在实际生产中，辊套初始厚度的确定可以有两种方式：一是直接将新辊套的初始厚度限制在最大可用厚度之内，由此新辊套可直接用于制造铁基非晶宽厚带材。二是有意地使新辊套的初始厚度超过制造铁基非晶宽厚带材时的最大可用厚度，在辊套实际厚度大于最大可用厚度时，只用来制造厚度较薄的、或者对冷却速率要求较低的非晶带材；当辊套厚度消耗到制造铁基非晶宽厚带材时的最大可用厚度以下时，再开始制造铁基非晶宽厚带材。也就是说，在采购或制造新辊套时，既可以将辊套的初始厚度限制在最大可用厚度以下，也可以使新辊套的初始厚度大于最大可用厚度。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (11)
1.一种非晶合金带材，其特征在于，所述非晶合金带材的宽度≥80mm，厚度≥30μm，韧性值<4.0。
2.根据权利要求1所述的非晶合金带材，其特征在于，所述非晶合金带材包括以下组成：总含量在0-20at％的Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Cu、Ag、Au、Zn、Al或Sn中的任意一种或几种；总含量在15-30at％的Si、B、P或C中的任意一种或几种；总含量在0-20at％的Co或Ni中的一种或两种；余量为Fe。
3.根据权利要求1或2所述的非晶合金带材，其特征在于，所述非晶合金带材由合金液经冷却辊冷却得到，所述冷却辊包含辊套，所述辊套的导热率、辊套最大可用厚度和所述非晶合金带材厚度具有以下关系：
其中：λ为辊套的导热率，单位为W/m·K；
dmax为辊套最大可用厚度，单位为mm；
δ为所述非晶合金带材的平均厚度，单位为μm；
k的取值范围为1-2mm3K/W。
4.一种根据权利要求3所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述方法包括将所述非晶合金带材的原料加热熔化成合金液，再将所述合金液喷到冷却辊表面进行冷却。
5.根据权利要求4所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述合金液的温度为1250-1450℃；所述冷却辊表面转动的线速度为15-30m/s，冷却辊表面的温度为70-150℃；所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为120-200℃；将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为20-60kPa，喷嘴缝的宽度为0.4-1.0mm。
6.根据权利要求4所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述合金液的温度为1300-1400℃。
7.根据权利要求4所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，将所述合金液喷到冷却辊表面的静压力为25-50kPa。
8.根据权利要求4所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述冷却辊表面的温度为90-120℃。
9.根据权利要求4所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述非晶合金带材剥离所述冷却辊表面时的温度为140-180℃。
10.根据权利要求4所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述λ的值为80-350W/m·K；所述dmax的值为4-20mm。
11.根据权利要求4所述的非晶合金带材的制备方法，其特征在于，所述dmax的值为4-20mm；所述λ的值为100-300W/m·K。
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