CN85202699U - 非晶薄带连续制取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于带移动壁如辊筒、板的铸型的金属铸造。

一种连续制取非晶薄带的装置：它包括一只熔炼包；一只内热式中间包；一只通过保温炉加热的浇注包和一只能使熔融金属以10⁶度/秒高速冷却的水冷辊。采用本实用新型的这种装置能连续制取出铁基、铁—镍基、钴基非晶软磁薄带和钎焊材料。

Description

本发明属于带移动壁如辊筒、板的铸型的金属铸造。

一般非晶态金属制取装置包括一只熔炼包；一只浇注包和一只水冷辊。例如新日本制铁株式会社的昭57－41850专利。在这种装置中熔融态的金属从熔炼包注入浇注包，然后以工艺规定要求流出浇注包底部的喷咀。从喷咀流出的熔融态金属经高速旋转的水冷辊快速冷却后就凝固成非晶态金属。这种装置由于浇注包没有加热措施，因而在操作过程中往往因控制不当容易造成冻钢现象。由于本发明还通过在熔炼包和浇注包之间引入一个中间包使合金液的流量、流速、温度、液位等分别在中间包和浇注包内进行测量。控制和调整，因而克服了一般工艺中所出现的弊病。

本发明对合金液的流量、流速主要是在中间包内进行控制调整。而浇注包主要控制合金液的浇注温度，监视合金液的液位。并且为了解决可能出现的冻钢现象，本发明还对中间包和浇注包采取了加热措施。本发明所采用的中间包是一种内热式的炉子。浇注包外采用一只保温炉进行加热。这样合金液在中间包中就能镇定到熔融点以上的某一温度例如1300℃左右，并且确保了合金液在水冷辊高速冷却之前仍保持在工艺规定所需要的熔融点以上的温度范围。例如1150～1200℃。为了精确控制合金液的温度，本发明还在中间包和浇注包的发热体内装有双铂铑控温元件进行闭环控制。此外，本发明中的水冷辊部件系采用独特的单出轴双套进出水冷却形式、紫铜整体结构；浇注包采用了整体形和镶嵌形二种结构形式，浇注包所选用的材质系采用具有良好的温差急变性，良好的耐高温性能，以及不与合金液起作用的化学稳定性的良好而易于加工的氮化硼、氮化硅、铝－碳等材料制成。中间包坩埚中用作控制合金液流量的导塞杆采用了陶瓷或熔石英制成的整体管或棒。这样就改进了一般导塞杆由于其心部为金属材料外套耐火材料所造成的自负荷过重而影响操作的弊病。

附图说明如下：

图1是本发明的总体图。

图2－Ⅰ是坩埚与水口的示意图，图2－Ⅱ是它的剖面图。

图3－Ⅰ是哈呋保温炉的示意图，图3－Ⅱ是它的剖面图。

图4－Ⅰ是整体式浇注包结构示意图，图4－Ⅱ是它的剖面图。

图5－Ⅰ是镶嵌式浇注包示意图，图5－Ⅱ是它的剖面图。

图6－Ⅰ是喷咀示意图，图6－Ⅱ是它的剖面图。

图7是水冷辊结构示意图。

其中熔融金属从一般的中频感应线圈（2）加热的熔炼包（1）经过出钢槽（3）倒入中间包（4）中的坩埚（10），中间包（4）是一种内热式的炉子。它的形状可以是长方形，也可以是方形、园形或其它合适形状，其大小应与工艺规定要求的坩埚容量相适应。发热套（5）由高铝质耐火材料制成。其四壁开有若干个孔以埋入浇成螺纹状的金属电阻发热体。发热体上按装有双铂铑测温元件（15）进行闭环控制。中间包的温度控制在合金液的熔融点以上例如1300℃左右。坩埚（10）和中间包（4）的底部一侧开有一个与所采用的水口（11）相适应的水口孔。坩埚（10）中的熔融点合金液经过水口（11）流入保温炉（6）中的浇注包（7）。温度计（14）测量合金液的温度。为了控制合金液的流量，采用一根能上下启闭水口（11）的导塞杆（9）。导塞杆（9）的外形必须与水口（11）相匹配。本发明所采用的导塞杆是用陶瓷或熔石英制成的整体的管或棒，这种导塞杆不但自重小而且也不会与合金液起作用而沾污合金液。导塞杆（9）的上下启闭水口（11）的动作是由液压升降系统进行控制的。并且为了使工作油缸能在任意位置上停止，本发明还采用了双向液控伐，使导塞杆（9）能微距离调节。液压泵站还配有方向控制锁紧回路，回路使活塞在行程的任意位置锁紧。油缸在快慢速升降时有压力补偿，可防止突进，使导塞杆（9）的动作较为平稳。油缸的工作压力为0～25公斤／厘米²有效行程为0～200毫米，可以任意空位。熔融态的合金液从水口（11）流出后就注入浇注包（7），浇注包（7）外的保温炉（6）的加热温度可达1200℃左右。并通过装在发热体上的双铂铑测温元件（16）进行闭路控制，以防止合金液在浇注过程中温度的下降。浇注包中的合金液位是用r射线液位计（17）进行监视的。利用NaI晶体光电倍增管高压电源及前置放大器组成的探头，将随液位变化的射逃强度信号检测出来，再变换成适当的信号显示或控制。从浇注包喷出的熔融态合金液经高速旋转的水冷辊（8）快速冷却后就能连续制取出所需要的非晶薄带材料。水冷辊（8）一端接进水管另一端与直线电机相接。直流马达额定转速为1500转／分。水冷辊（8）的转速是可调的，由调速装置（19）进行调节水冷辊（8）的大小及进水流呈的控制都必须满足制取非晶薄带材料所需的冷速为10⁶度／秒的要求。在进水口装有进水口温差测量（20）。水冷辊（8）表面装有红外表面温度计（18）。压力计（21），流量计（22）用来控制水压和水流量。冷却水（13）可以循环使用。为了避免水质影响非晶薄带的制取，因而还按装有水处理装置（12）。一般水压和水流量等均调节到能使水冷辊表面温升达到20～40℃。

坩埚（23）的形状应当与所采用的中间包相适应。本发明的坩埚应选用陶瓷、熔石英。坩埚（23）的大小及壁厚应视合金液的容量而定。坩埚（23）的底部一侧开有一个水口孔。水口孔的大小应与所采用的水口（24）紧配合。坩埚（23）底面从水口孔到坩埚壁应加工成一定的斜面。以利于合金液从水口（24）中流出。水口（24）的大小应当根据工艺所要求的流量、流速加以决定。

哈呋保温炉（6）用来加热浇注包。它的形状可以是园形也可以是其它合适形状。本发明的保温炉采用哈呋开启式结构。它的一端装有固定连接（33），另一端装有固定螺丝（34）。只要咬合或松开螺母就能使保温炉闭合或开启。保温炉由金属外壳（31）；耐热砖（26）（30）；耐火材料（29）和哈呋开启式炉芯（32）组成。法蓝（25）为保温炉的盖板，炉芯（32）的形状大小应当与浇注包相适应。炉芯（32）由高铝质耐火材料制成。四周开有若干个孔及埋入绕成螺纹状的电阻发热体（28）。保温炉的温度可达1200℃左右。

浇注包（7）的结构可以采用二种形式。一种是整体式（35）；一种是镶嵌式（36）。整体结构造价低廉，而镶嵌式由于喷咀（37）是由螺母（38）咬合在浇注包上因此拆装非常方便。当需要制取不同带宽规格的非晶材料时只要更换具有不同出带孔的喷咀（37），而不需要更换整体浇注包。此外，往往使用时喷咀寿命低于浇注包，因此操作时一旦喷咀损坏只要单独调换喷咀（37）。喷咀（37）材料一般选用加工性能良好的氮化硼、氮化硅、石墨等材料。浇注包（35）（36）（2）所选用的材质为陶瓷或熔石英。整体式（35）的还可采用光谱纯石墨、铝－碳等材料。镶嵌式（36）还可采用氮化硼、氮化硅、铝－碳等材料。浇注包（35）（36）的上部加工成一定的斜度，或者加工成翻边，以便于固定。整体形浇注包（35）的底部开有一个出带孔。出带孔的大小应根据所需制取薄带产品的规格要求而定。镶嵌式的浇注包（36）的底部紧配合着一只喷咀（37）。石墨或氮化硼制成的螺母（38）和喷咀（37）螺纹咬合。喷咀上开有一个出带孔。出带孔的大小也根据所需制取薄带产品的规格。喷咀（37）由于能根据工艺要求加工成不同形状、规格。因而对需要制取不同薄带规格的非晶材料尤为适用，而且由于选用氮化硼等加工性能良好的材料制成的喷咀制取出的非晶薄带提高了耐磨性和光洁度，表面质量较使用一般工艺制取的非晶薄带有明显提高。

本发明的水冷辊（8）采用单出轴双套进出水的冷却方式。冷却水从进水管（47）进入水冷辊筒（1）的内腔。进水管（47）伸入到一头空心的主轴（40）内。主轴的Ⅰ－Ⅰ和Ⅱ－Ⅱ截面上分别均匀的开有6个水流槽，以使冷却水沿着进水方向（49）进入空心的水冷辊筒（1）的内腔，并沿着出水（50）方向将热量带走。主轴（40）的另一端与直流马达相接。辊筒（39）与主轴（40）的连接是用筋板（48）的螺钉连接来实现的。通过压板（42）将法蓝（43）与辊筒（39）连接在一起。为防止漏水，法蓝（43）上装有密封圈（44）。图中（41）（46）为轴承，（45）为轴套。本发明所采用的单出轴双套进出水的冷却结构比一般所采用的双出轴双向水冷结构合理。这是因为采用这种结构形式，使水冷辊与直流马达的连接方法简单，装拆方便并使进出水两向密封减为单向密封。这种在进出水一端采用密封性好的水密封形式就有效的防止了在薄带连续制取过程中出现的水的飞溅现象。本发明中辊筒（39）是选用紫铜整体加工而成的。比一般所采用的镶嵌式或焊接件的辊筒在冷却效果上要好得多。整体的辊筒结构其热容量大因而就能最大限度的与冷却水进行交换。提高了熔融合金液的冷却速率。辊筒（39）的直径可选用480－500毫米。

实施例1

采用本发明的装置连续制取7公斤Fe－Ni基合金（Fe－23）宽度20毫米，厚度0.03～0.06毫米不同规格的非晶薄带。

Fe－Ni（Fe－23）母合金首先在熔炼包中熔化，熔融温度最高温度达1400℃。母合金熔融后，由摇炉机构将熔炼包（1）内的合金液倒入中间包（4）。喷料为7公斤的坩埚（10）其中间包（4）炉膛尺寸为180×140×100毫米的长方形结构。发热套中的电阻丝系用φ1.6毫米的高温铁铬铝绕成φ20毫米的螺纹状。坩埚（10）选用熔石英为原料。外形尺寸为175×140×95毫米，壁厚12毫米。并选用外径为38毫米的水口（11）。坩埚（10）内的合金液通过闭路温度控制元件在熔融点以上例如1300℃左右。控制合金液流量的导塞杆（9）启闭动作采用手动操作液压系统。哈呋式浇注包保温炉（6）选用外形为φ210×80毫米的园桶形结构。炉膛尺寸为φ80×180毫米，炉芯内所埋入的发热体系由φ1毫米的高温铁铬铝绕成φ12毫米螺纹状。保温炉（6）的加热温度达1200℃。中间包（4）和保温炉（6）的发热体上按装有双铂铑测温元件并由闭环温度控制系统进行控制。采用镶嵌式结构的，浇注包（36）体外径为φ65毫米的园柱形。材质选用熔石英。喷咀（37）用氮化硼加工并使之与浇注包（36）紧配合。喷咀（37）外有石墨制成的螺母（38）与其螺纹咬合。喷咀（37）中出带孔宽度为20毫米。浇注包（36）中用r射线液位计监视，水冷辊（8）直径φ500毫米。用紫铜整体机加工而成。水冷辊（8）旋转线速达20－30米／秒。水冷辊（8）一端接Z型7.5千瓦直流电机和KGS系列可控硅调速装置。另一端采用水密封形式，进出水温差5℃左右。辊面最高温升25～30℃左右。产品表面质量和性能均能达到工艺要求的指标。

目前采用本发明这种装置可成功地连续制取出0.03～0.06毫米×20～50毫米各种规格的铁基、铁－镍基、钴基等20余种合金牌号的非晶软磁薄带和各种钎焊材料等。

另外，作为本发明的另一种产品形式，本发明还可以通过更换整体浇注包（7）出带孔或喷咀（37）上出带孔的形状来变换产品品种。例如，将出带孔改成圆形，或其它合适形状就可在本装置中连续制取出各种规格的外晶扁丝及部份微晶材料。

Claims (12)

1、一种具有一只熔炼包；一只浇注包和一只水冷辊的非晶薄带连续制取装置。其特征在于它还包括一只内热式的中间包。所说的中间包中还有一只盛放合金液的坩埚。坩蜗和中间包的底部开有一个水口孔，水口孔的大小和所选用的水口相匹配。并有一根与水口内径相匹配的导塞杆，通过导塞杆上下启闭水口的动作来控制合金液的流量，所说的浇注包外面还有一只保温炉以控制浇注包中合金液的温度。浇注包底部开有一个出带孔。工作时熔炼包中的熔融态合金液经过一只出钢槽注入中间包中的坩蜗，并通过水口流入浇注包。由于坩埚和浇注包都有加热措施，因而能使合金液喷出浇注包时仍保持在高温熔融态。这种高温熔融态的合金液经过高速旋转水冷辊快速冷却后就能连续制取出非晶薄带。

2、如权利要求（1）所述的非晶薄带连续制取装置。其特征在于所说的中间包中的导塞杆是用陶瓷或熔石英制成的管或棒，管棒的形状与规格必须与所选用的水口相匹配。

3、如权利要求（1）所述的非晶薄带连续制取装置。其特征在于所说的置于中间馈的坩埚系由陶瓷或熔石英制成。坩埚底部从坩埚壁至水口孔做成一个斜面以便合金液能顺利从水口流出。坩埚底部的水口孔偏于一侧，或开在其它合适的位置。

4、如权利要求（1）所述的非晶薄带连续制取装置。其特征在于所说的中间包的外形可以是长方形，也可以是方形、圆形或其它合适的形状。

5、如权利要求（1）所述的非晶薄带连续制取装置，其特征在于所说的浇注包外的保温炉采用哈呋开启式结构。

6、如权利要求（1）或（5）所述的非晶薄带连续制取装置，其特征在于所说的浇注包外保温炉的形状可以是圆形，也可以是方形或者其它合适形状。

7、如权利要求（1）所述的非晶薄带连续制取装置，其特征在于所说的内热式中间包和浇注包外保温炉的发热体上均按装有闭路控温元件，以精确测定炉温。

8、如权利要求（1）或（5）所述的非晶薄带连续制取装置，其特征在于所说的浇注包采用陶瓷、熔石英、光谱纯石墨、铝－碳等材料制成的整体结构形式。浇注底部开有一出带孔，出带孔的大小应根据需制取的薄带产品规格决定。

9、如权利要求（1）或（5）所述的非晶薄带连续制取装置，其特征在于所说的浇注包采用陶瓷、熔石英、氮化硼、氮化硅、铝－碳等材料做成镶嵌式结构。在浇注包的底部镶嵌一只与浇注包紧配合的喷咀，喷咀外有一只用石墨或氮化硼制成的螺母与其螺纹咬合。

10、如权利要求（9）所述的非晶薄带连续制取装置，其特征在于所说喷咀系用氮化硼、氮化硅制成。喷咀的底部开有一个出带孔，出带孔的大小应根据需制取的薄带产品规格决定。喷咀可根据不同产品规格进行加工。当需要制取不同产品规格时，只要装上相应的喷咀。

11、如权利要求（1）所述的非晶薄带连续制取装置。其特征在于所说的水冷辊采用独特的单出轴双套进出水冷却形式，其中辊筒采用紫铜整体制成。

12、如权利要求（1）所述的非晶薄带连续制取装置，其特征在于所说的浇注包底部所开的出带孔可以改变为圆形。这样，采用本发明的装置就可以生产出各种规格的非晶扁丝或部份微晶材料。

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