CN207577379U - 一种恒压力制带装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种恒压力制带装置，由中央控制台、喷嘴包、喷嘴杯、冷却辊、压辊、支撑辊、在线测厚仪组成，用于在恒定压力下将熔融的合金液喷射到快速旋转的冷却辊表面，制备成薄带状材料。本装置采用密闭的喷嘴包盛装合金液并进行喷带，喷带过程中向喷嘴包中通入惰性气体，利用惰性气体的气压补偿制带时合金液液面下降所造成的液压下降，补偿气压值由中央控制台根据液位感应器实时采集的液面高度值进行自动计算并控制，保持制带全程合金液从喷嘴喷出的压力恒定。中央控制台还可根据在线测厚仪实时反馈的带材实际厚度自动调整喷嘴包内补偿气压和冷却辊转速，实现带材厚度的稳定。

Description

一种恒压力制带装置

技术领域

本实用新型涉及薄带状合金材料的制备装置，尤其涉及一种恒压力非晶合金带材、纳米晶合金带材及亚纳米合金带材的制备装置。

背景技术

非晶、纳米晶软磁合金由于具有较高的饱和磁感应强度、超低损耗和高磁导率等优异的软磁性能和节能特性，近年来在节能变压器、高效电机、高端电抗器、高端互感器、高端电感、逆变器、传感器、开关电源等电力、电子器件中获得广泛应用。随着科学技术的发展，各类电力电子器件对其中软磁材料的要求也越来越高，对非晶、纳米晶合金带材的质量稳定性和厚度、宽度等尺寸规格的一致性也提出更高的要求。

非晶、纳米晶合金带材一般的生产工艺为：（1）采用真空或非真空感应熔炼炉按化学成分配比冶炼母合金；（2）母合金经感应熔炼炉再次加热重熔，浇注到制带机的喷嘴包，在压力下经喷嘴包上的喷嘴喷射到快速旋转的冷却辊表面，制备成厚度在40 μm以下的带材。在上述生产制备工艺框架下，目前非晶、纳米晶合金带材的具体制备方法与装置有多种类型和形式，如专利CN201120462452.3、CN201210410276.8、CN201320518791.8、CN200520133375.1等所设计与陈述的制带装置。但目前的非晶、纳米晶带材制备装置存在如下不足：

（1）大多数制带装置的喷带压力靠喷嘴包中合金液自重产生，所产生的压力较小，故喷嘴嘴缝较宽，喷制出的带材较厚、韧性较差，不适于高频器件应用；为维持喷带压力稳定，需要不断向喷嘴包中注入合金液，基本是制带员人工控制，人为因素影响较大；喷带最后阶段，无合金液补充时，喷带压力大幅度下降，造成带材质量与稳定制备阶段的差距较大，基本上只能重新回炉，造成能源浪费。

（2）少数制带装置采用密闭喷嘴包，利用惰性气体气压补偿液面下降所引起的压力下降，但气压补偿基本上依靠制带员的经验手动、分阶段进行，亦无最终喷带压力的监控或测量，人为因素影响较大，不能保证制带全程喷带压力恒定。

发明内容

本实用新型所要解决的问题是，针对上述现有制带装置中的不足，提出一种创新方案，采用密闭喷嘴包进行喷带，在喷嘴包中设置液位感应器，实时监测喷嘴包内合金液的液面高度，利用中央控制台的计算机根据实时的液面高度变化自动计算和控制喷嘴包中补偿气压的变化，并根据实时反馈的监测数据自动调控喷带过程中的各工艺参数，实现整个制带过程喷带压力、合金液温度等工艺参数稳定，制备出的带材厚度小、一致性好，并减少人为因素影响和材料、能源等浪费。

为解决上述问题，本实用新型采用的方案如下：一种恒压力制带装置，其特征在于，包括中央控制台、喷嘴包、喷嘴杯、冷却辊、压辊、支撑辊、在线测厚仪；所述喷嘴包包括包盖和喷嘴包下包；所述包盖与喷嘴包下包形成密封空间，用于盛装合金液；所述喷嘴包下包的侧壁和底部设有加热硅碳棒；所述加热硅碳棒外接有硅碳棒加热器；所述喷嘴包下包底部设有水口；所述喷嘴包内设有塞杆；所述塞杆在塞杆动作系统的作用下能够封闭或打开水口；所述喷嘴包内设有液位感应器，用于实时测量喷嘴包内合金液的液位高度；所述喷嘴包包盖上设有进气口和浇钢口；所述进气口上设有气体质量流量控制器；所述浇钢口用密封盖进行密封；所述喷嘴包内设有热电偶；所述喷嘴包的包盖上设有气压传感器；所述喷嘴杯设置在喷嘴包下包的底部，并通过水口与喷嘴包下包联通；所述喷嘴杯底部设有喷嘴；所述冷却辊设置在喷嘴的正下方；所述压辊设置在冷却辊的后方；所述支撑辊设置在压辊的后方；所述支撑辊设有两个；所述在线测厚仪设置在两个支撑辊之间；所述中央控制台与冷却辊、在线测厚仪、硅碳棒加热器、热电偶、塞杆动作系统、气压传感器、气体质量流量控制器、液位感应器电连接；所述中央控制台能够对在线测厚仪、热电偶、气压传感器和液位感应器所测量数据进行实时、自动采集，对冷却辊、硅碳棒加热器和气体质量流量控制器进行实时、自动控制。

本申请的恒压力制带装置通过设置在喷嘴包内的热电偶获得合金液的实时温度，中央控制台通过控制硅碳棒加热器带动加热硅碳棒对合金液进行加热，保证合金液的温度始终与设定温度一致。通过气压传感器实时测量喷嘴包内的补偿气压值，通过设置在喷嘴包内的液位感应器实时测得喷嘴包内的合金液液面高度，根据预先设定的初始补偿气压值、喷嘴包内腔横截面积、塞杆半径、合金液密度等参数，中央控制台可自动计算出喷带过程中喷嘴包内所需要的实时补偿气压值，然后通过控制气体质量流量控制器精确控制喷嘴包内的补偿气压，从而保证合金液从喷嘴里喷出的压力始终恒定。本制带装置的中央控制台还可根据在线测厚仪实时反馈的带材实际厚度，自动调整喷嘴包内补偿气压和冷却辊转速，实现带材厚度的稳定。本申请利用中央控制台计算机实现制带过程中主要工艺参数的自动控制和调整，提高了带材质量稳定性和生产效率。

进一步，根据上述设计方案所述恒压力制带装置，其特征在于，所述气体质量流量控制器设置在进气口上，并且靠近喷嘴包一侧设有喉管；所述喉管用于防止合金液浸入进气口。

作为本申请的优选方案，在进气口处设置一喉管，用于防止合金液进入进气口，能够有效的保护气体质量流量控制器。

进一步，根据上述设计方案所述恒压力制带装置，其特征在于，所述喷嘴包的外侧设有保温隔热层；所述保温隔热层的外侧设有水冷钢制防护壳。

作为本申请的优选方案，在喷嘴包的外侧设置一层保温隔热层，能够有效的降低能耗，起到节能环保的作用，同时本申请也在保温隔热层的外侧设置了一层防护罩，能够有效的保护保温隔热层，延长其使用寿命。

进一步，根据上述设计方案所述恒压力制带装置，其特征在于，所述液位感应器设置在包盖上，并且其感应探头从包盖上贯穿喷嘴包内腔直至喷嘴包底部，用于实时测量喷嘴包内合金液的液面高度并反馈到中央控制台。

进一步，根据上述设计方案所述恒压力制带装置，其特征在于，所述塞杆动作系统设置在包盖上；所述塞杆穿过包盖与塞杆动作系统连接；所述塞杆动作系统与包盖连接处设有密封环。塞杆动作系统设置在包盖上驱动塞杆对水口封堵或打开，而为了保证喷嘴包的密闭性，所以在塞杆动作系统与包盖的连接处设有密封环，以增强其密闭性能。

作为优选方案，在上述设计的基础上在塞杆动作系统与包盖的连接处增设一个密封环，用于增强喷嘴包内的密封性。因为这关系到喷嘴包内补偿气压值的稳定，需要气体质量流量控制器对喷嘴包内输入多少惰性气体，喷嘴包的密闭性直接关系到所制备的产品的质量。

进一步，根据上述设计方案所述恒压力制带装置，其特征在于，所述气压传感器设置在包盖上，并且与喷嘴包内腔联通，用于实时测量喷嘴包内实际气压并反馈到中央控制台；所述气压传感器与包盖密封连接。

气压传感器设置在包盖上，并且与喷嘴包内腔联通，用于实时检测喷嘴包内的气压，测量出实际补偿气压值，为中央控制台提供依据，通过实际补偿气压值与所计算的补偿气压值相比，进而控制气体质量流量控制器来调节喷嘴包内的补偿气压。

进一步，根据上述设计方案所述恒压力制带装置，其特征在于，所述热电偶设置在包盖上，并且热电偶的探头穿过包盖伸入喷嘴包内，用于实时测量合金液实际温度并反馈到中央控制台。

本申请通过中央控制台的计算机实现对制带全程的喷带压力、合金液温度、冷却辊转速等工艺参数的实时、自动控制，根据液位感应器实时采集的合金液液面高度值自动计算并调控喷嘴包内补偿气压变化，对合金液液位下降所引起的压力下降进行自动气压补偿，以保证制带全程为恒定压力喷带，并可根据在线测厚仪实时反馈的带材实际厚度自动调整喷嘴包内补偿气压和冷却辊转速，实现带材厚度的稳定。本申请利用中央控制台实现制带过程中主要工艺参数的自动控制和调整，大大降低了生产过程中人为因素的影响，提高了带材质量稳定性和生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的恒压力制带装置结构示意图。

附图标示：1为中央控制台、2为喷嘴包、3为喷嘴杯、4为喷嘴、5为冷却辊、6为压辊、7为支撑辊、8为在线测厚仪、9为喷嘴包包盖、10为塞杆、11为喷嘴包下包、12为加热硅碳棒、13为硅碳棒加热器、14为气体质量流量控制器、15为进气口、16为浇钢口密封盖、17为热电偶、18为塞杆动作系统、19为气压传感器、20为液位感应器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的一种具体实施例的示意图。该制带装置由中央控制台1、喷嘴包2、喷嘴杯3、喷嘴4、冷却辊5、压辊6、支撑辊7、在线测厚仪8等组成，各组件之间的相对位置关系如图1所示。喷嘴包2包括包盖9和喷嘴包下包11，包盖9与喷嘴包下包11形成密封空间，用于盛装合金液；喷嘴包下包11的侧壁和底部设有加热硅碳棒12，加热硅碳棒12外接有硅碳棒加热器13；喷嘴包下包11的底部设有水口，为合金液流出口；喷嘴包2内设有塞杆10，塞杆10在塞杆动作系统18的作用下能够封闭或打开水口；喷嘴包2内还设有热电偶17和液位感应器20；喷嘴包包盖9上设有进气口15和浇钢口，进气口15上设有气体质量流量控制器14，浇钢口用密封盖16进行密封；喷嘴包包盖9上设有气压传感器19；喷嘴杯3设置在喷嘴包下包11的底部，并通过水口与喷嘴包下包11联通，其底部设有喷嘴4；冷却辊5设置在喷嘴4的正下方，压辊6设置在冷却辊5的后方，两个支撑辊7设置在压辊6的后方，两个支撑辊7中间设置有在线测厚仪8；中央控制台1与冷却辊5、在线测厚仪8、硅碳棒加热器13、气体质量流量控制器14、热电偶17、塞杆动作系统18、气压传感器19、液位感应器20电连接；中央控制台1对在线测厚仪8、热电偶17、气压传感器19和液位感应器20所测量数据进行实时、自动采集，对冷却辊5、硅碳棒加热器13和气体质量流量控制器14进行实时、自动控制。为简洁明了，支撑喷嘴包2、压辊6、支撑辊7、在线测厚仪8等组件的钢架和动作机构以及后续的带材在线卷取机构未在图中绘制。

液位感应器20设置在包盖9上，并且其感应探头从包盖9上贯穿喷嘴包2的内腔直至喷嘴包2底部，用于实时测量喷嘴包2内合金液的液面高度并反馈到中央控制台1。塞杆10向下压紧喷嘴包底部水口时，水口封住包内合金液流出；塞杆10向上抬起离开水口时合金液可从水口流出，在压力下经喷嘴杯3和喷嘴4喷出到快速旋转的冷却辊5表面，形成薄带状合金材料。

压辊6保证带材在被后续的卷取机构卷取上之后仍然有足够长的时间接触冷却辊5，以确保冷却效果，并起到二次冷却的作用。两个支撑辊7保证带材在被后续的卷取机构卷取上之后实现高速平稳传送，以确保在线测厚仪8的测量数据准确性，并起到再次冷却的作用。

如图1中所示，图中实线箭头表示从中央控制台1输出的各控制信号，虚线箭头表示从各测量机构输入到中央控制台1的测量数据信号，所用惰性气体为氩气。

本制带装置的具体工作步骤如下：

a) 设定带材预设宽度、带材预设厚度、出带速度、初始补偿气压值、喷嘴包内腔横截面积、塞杆半径、合金液保温温度等喷带工艺参数，设定允许的带材厚度偏差值X%（X: 1-50），设定带材厚度偏差后的中央控制台动作（“自动调整补偿气压”或“自动调控冷却辊转速”）。

b) 打开喷嘴包包盖9上的浇钢口密封盖16，通过中央控制台1控制塞杆10向下压紧喷嘴包水口、气体质量流量控制器14关闭阀门、硅碳棒加热器13带动硅碳棒12将喷嘴包2的内腔预热到合金液保温温度。

c) 将熔炼好的母合金液从浇钢口浇注到喷嘴包2中，调整好喷嘴4与冷却辊5之间的间距，关闭浇钢口密封盖16。

d) 通过中央控制台1启动冷却辊5、压辊6、支撑辊7和在线测厚仪8，打开气体质量流量控制器14的阀门，将喷嘴包2内初始补偿气压提升到设定值。

e) 按下塞杆提升按钮，开始喷带，中央控制台1实时、自动计算并控制补偿气压变化，对所制备的合金带材进行实时厚度测量。

f) 喷带结束后，压下塞杆10，关闭气体质量流量控制器14的阀门，打开浇钢口密封盖16，重复上述a)-e)步骤。

上述喷带过程中，当带材实际厚度偏离预设厚度达到X%时，中央控制台1将自动调整喷带工艺参数（补偿气压或冷却辊转速），直至带材厚度与预设厚度的偏差小于X%。

上述实施例对本实用新型技术方案进行了系统详细的说明，应理解的是上述实施例仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型。凡在本实用新型原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种恒压力制带装置，其特征在于，包括中央控制台、喷嘴包、喷嘴杯、冷却辊、压辊、支撑辊、在线测厚仪；所述喷嘴包包括包盖和喷嘴包下包；所述包盖与喷嘴包下包形成密封空间，用于盛装合金液；所述喷嘴包下包的侧壁和底部设有加热硅碳棒；所述加热硅碳棒外接有硅碳棒加热器；所述喷嘴包下包底部设有水口；所述喷嘴包内设有塞杆；所述塞杆在塞杆动作系统的作用下能够封闭或打开水口；所述喷嘴包内设有液位感应器，用于实时测量喷嘴包内合金液的液位高度；所述喷嘴包包盖上设有进气口和浇钢口；所述进气口上设有气体质量流量控制器；所述浇钢口用密封盖进行密封；所述喷嘴包内设有热电偶；所述喷嘴包的包盖上设有气压传感器；所述喷嘴杯设置在喷嘴包下包的底部，并通过水口与喷嘴包下包联通；所述喷嘴杯底部设有喷嘴；所述冷却辊设置在喷嘴的正下方；所述压辊设置在冷却辊的后方；所述支撑辊设置在压辊的后方；所述支撑辊设有两个；所述在线测厚仪设置在两个支撑辊之间；所述中央控制台与冷却辊、在线测厚仪、硅碳棒加热器、热电偶、塞杆动作系统、气压传感器、气体质量流量控制器、液位感应器电连接；所述中央控制台能够对在线测厚仪、热电偶、气压传感器和液位感应器所测量数据进行实时、自动采集，对冷却辊、硅碳棒加热器和气体质量流量控制器进行实时、自动控制。

2.根据权利要求1所述恒压力制带装置，其特征在于，所述气体质量流量控制器设置在进气口上，并且靠近喷嘴包一侧设有喉管；所述喉管用于防止合金液浸入进气口。

3.根据权利要求1所述恒压力制带装置，其特征在于，所述喷嘴包的外侧设有保温隔热层；所述保温隔热层的外侧设有水冷钢制防护壳。

4.根据权利要求1所述恒压力制带装置，其特征在于，所述液位感应器设置在包盖上，并且其感应探头从包盖上贯穿喷嘴包内腔直至喷嘴包底部，用于实时测量喷嘴包内合金液的液面高度并反馈到中央控制台。

5.根据权利要求1所述恒压力制带装置，其特征在于，所述塞杆动作系统设置在包盖上；所述塞杆穿过包盖与塞杆动作系统连接；所述塞杆动作系统与包盖连接处设有密封环。

6.根据权利要求1所述恒压力制带装置，其特征在于，所述气压传感器设置在包盖上，并且与喷嘴包内腔联通，用于实时测量喷嘴包内实际气压并反馈到中央控制台；所述气压传感器与包盖密封连接。

7.根据权利要求1所述恒压力制带装置，其特征在于，所述热电偶设置在包盖上，并且热电偶的探头穿过包盖伸入喷嘴包内，用于实时测量合金液实际温度并反馈到中央控制台。