《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》是江西大有科技有限公司於2014年12月12日申請的專利，該專利的公布號為CN104525881A，授權公布日為2015年4月22日，發明人是毛先華、毛聖華、毛文龍、金建華、吳進方。
《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》採用將噴嘴口安裝至鋼包壁與鋼包底銜接部位，熔煉時將鋼包整體斜躺讓噴嘴口朝上。當鋼包內非晶合金在中頻感應加熱熔融到特定的溫度時，通過機械轉旋傳動裝置將噴嘴口圍繞著冷卻銅輥弧形表面旋轉到預定的適當位置，噴嘴口由朝上轉為朝下，然後外加氣體恆壓裝置自動啟動。在鋼液液壓、氣壓和感應線圈的共同作用下，將鋼包內的非晶合金鋼液連續、恆壓、穩定噴射至高速旋轉的冷卻銅輥表面，一次性成型15-35微米左右厚度的非晶合金條帶。
2017年12月11日，《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法
- 申請人：江西大有科技有限公司
- 申請日：2014年12月12日
- 申請號：2014107633556
- 公布號：CN104525881A
- 公布日：2015年4月22日
- 發明人：毛先華、毛聖華、毛文龍、金建華、吳進方
- 地址：江西省宜春市環城南路565號大有科技
- Int.Cl.：B22D11/06(2006.01)I、B22D11/18(2006.01)I、B22D11/10(2006.01)I
- 代理機構：北京天盾智慧財產權代理有限公司
- 代理人：陳紅燕
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,有益效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
非晶合金熔融噴射一次性成型製備金屬條帶，無需通過鋼錠經輥壓機反覆碾壓成型，是冶金加工綠色環保、節能降耗工藝的突破性創新。噴射制帶成功的關鍵必須保證噴嘴口（水口）在噴制前和噴制過程的清潔完整，不能因鋼包經噴嘴口漏鋼而在口中形成氧化殘渣或鋼液在熔融過程中高溫鋼液侵蝕噴嘴口。同時，必須保證噴嘴口（水口）鋼液恆溫、恆壓噴射，才能噴射製備出高精度的優質非晶合金條帶。
2014年前，噴射制帶主要有兩種方法：一是塞桿式一包噴製法；二是多包（以兩包為主）噴製法。但這兩種方法都存在著明顯弱點。
塞桿式一包噴製法（如附圖1所示），雖然較好地解決通過中頻感應加熱裝置保持鋼液熔煉與恆溫，但噴嘴口（水口）清潔完整的保護則存在著較大的不穩定性。此方法，通過一根耐高溫塞桿進行上下運作，在合金鋼熔煉時用塞桿堵塞住噴嘴口，當需噴射時提起塞桿，打開嘴口。這要求塞桿與噴嘴口密封應相當精密，加大了加工與裝配難度，同時在鋼包內合金在1000℃以上熔煉過程中，塞桿勢必受到一定程度的熔煉侵蝕和高溫脆化，當需噴射提起塞桿時，塞桿因侵蝕、脆化，加上鋼液壓力和粘綢易於瞬間斷裂而無法提起，噴射失敗。此方法因鋼包蓋上開有塞桿活動孔而無法密封，當包內合金鋼液噴射過程中，隨鋼液面的下降，噴嘴口壓強將發生較大變化，此時因鋼包不密封而無法通過輸入氣體加壓來調節噴嘴口壓強，由此製備的合金條帶一致性差。
多包（以兩包為主）噴製法（如附圖2所示），是在塞桿式一包噴製法基礎上完善。此方法雖較好的解決噴嘴口的清潔與完整和相對恆壓噴制的技術難題，但結構複雜，耗能且鋼液恆溫方面存在缺陷。以兩包制帶法為例，一鋼包專用於合金熔煉，稱為熔煉包，另一鋼包專用於鋼液噴嘴口噴射，稱為噴嘴包。在熔煉包開始合金熔煉時，噴嘴包也需空包加溫至與鋼液相近的溫度後保持，當熔煉包合金鋼液達到合適溫度時，將一定量的鋼液（視噴嘴包容積而定）從熔煉包中通過導流槽及漏鬥倒入噴嘴包，再通過噴嘴口瞬間噴帶。當噴嘴包鋼液面下降時，熔煉包再不斷及時地補充鋼液，以保持噴射時的基本恆壓。此方法，鋼包與鋼包之間的結構與機械運作較複雜，工作準備時間長、操作工藝繁瑣，同時兩鋼包均需加熱與保溫，且鋼液倒鋼轉包過程中熱能大量散失而耗能較大。
發明內容
專利目的
《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》提出用噴嘴口朝上、鋼包斜躺旋轉的方式解決噴嘴口的清潔與完整（熔煉時鋼液與噴嘴口不接觸、不漏鋼）；用一包式的方式解決熔煉與恆溫，節能，且結構簡單、操作方便；用鋼包密封及採取氣體補壓方式解決噴嘴口噴射恆壓，實現非晶合金熔融噴射一次性成型製備高精度金屬條帶。
技術方案
《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》的技術方案如下：一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置，所述的裝置包括氣管1、密封加壓蓋2、鋼包3、噴嘴口6、冷卻銅輥8和旋轉機架；其特徵在於：所述的噴嘴口6裝嵌在鋼包壁與鋼包底的銜接處，噴嘴口6高出鋼包底5-15毫米；按照將所述的噴嘴口6正對冷卻銅輥8面的方向將鋼包3安裝固定在旋轉機架中，噴嘴口6與冷卻銅輥8面的位置和間隙確定；所述的旋轉機架包括感應線圈4、所述的感應線圈4設定在鋼包3的外側；所述的密封加壓蓋2與鋼包3緊壓密封，氣管1穿過密封加壓蓋2至鋼包3中的鋼液5的液面以上位置，在所述的噴嘴口6處安裝有琺-珀耐高溫壓力感測器。
在一個優選的技術方案中，所述的旋轉機架由旋轉軸7、鋼包托架、旋轉運動軌道、伺服驅動電機、感應線圈4和操作平台構成，旋轉運動軌跡主要以圍繞冷卻銅輥8的軸向為中心沿冷卻銅輥8弧面旋轉，同時可上下、左右移動和微調，微調精度為3微米。旋轉軸7是旋轉機架的一部分，其作為：旋轉支點和重量支撐。
在一個優選的技術方案中，將所述的鋼包3與密封加壓蓋2之間的連線處製成凹凸槽，再用石鋯棉填充凹凸槽實現緊壓密封。
在一個優選的技術方案中，所述的噴嘴口6為氮化硼或碳化矽噴嘴口。
一種使用上述裝置製備非晶合金條帶的方法，其特徵在於，具體步驟如下：
1）噴嘴口安裝；將噴嘴口裝嵌在鋼包壁與鋼包底銜接處，為利於噴射完畢時鋼包內氧化殘渣沉澱，將噴嘴口高出鋼包底5-15毫米，將琺-珀耐高溫壓力感測器安裝在噴嘴口處；
2）鋼包安裝；鋼包裝配好噴嘴口後，按噴嘴口正對冷卻銅輥面方向將鋼包安裝固定在旋轉機架中；
3）通過調整鋼包，精確噴嘴口與冷卻銅輥面的位置和間隙；噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙應根據噴嘴口大小與噴射工藝壓強要求而有所變化；噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙確定必須在熔煉與噴射之前安裝調試好，並試運行驗證無誤；
4）熔煉時，鋼包斜躺，斜躺幅度視鋼液面與噴嘴口的相對位置而定，鋼液面須低於噴嘴口，
5）當需噴射製備非晶合金條帶時，通過旋轉機構將鋼包旋轉翻正，使得噴嘴口正對冷卻銅輥面方向；
6）採用氣壓補充恆壓噴射方法製備非晶合金條帶，在鋼液噴射過程中線上採集噴嘴口壓強隨鋼包液面下降而變化的數據，且及時反饋並通過控制系統將氣體輸入鋼包中，用於彌補液壓減少所導致的壓力變化，以保持噴嘴口始終恆壓噴射；
7）在鋼液液壓、氣壓和感應線圈保溫的共同作用下，將密封鋼包內的非晶合金液體連續、恆壓且穩定地噴射至高速旋轉的冷卻銅輥表面，一次性成型製備非晶合金條帶。
在一個優選的技術方案中，熔煉時，鋼液面低於噴嘴口50-100毫米，適當調整鋼包斜躺幅度提高鋼包盛裝量；在正常生產時，鋼包盛裝量不少於50千克。
在一個優選的技術方案中，熔煉時，噴嘴口朝上定位在銅輥最側端切點上方沿輥弧0-200毫米、噴嘴口與輥銅面縱向平行且間隙為0.1-0.8毫米。
在一個優選的技術方案中，噴射時，噴嘴口隨之沿冷卻銅輥弧面平穩移動定位在銅輥最高端切點後方沿輥弧0-200毫米，嘴口與輥銅面縱向仍保持平行且間隙也仍保持不變。
在一個優選的技術方案中，所述的非晶合金條帶的厚度為15-35微米。
該發明的原理如下：該發明公開一種一包式旋轉型恆壓噴射一次性成型製備非晶合金條帶的裝置及方法，採用將噴嘴口（水口）安裝至鋼包壁與底部銜接部位，讓噴嘴口朝上，將鋼包整體斜躺。當鋼包內非晶合金在中頻感應加熱熔融到特定的溫度時，通過機械轉旋傳動裝置將噴嘴口圍繞著冷卻銅輥弧形表面旋轉（噴嘴口由朝上轉為朝下）到預定的適當位置的同時，外加氣體恆壓裝置自動啟動，中頻感應裝置處於保溫狀態。此時，在鋼液液壓（自重）、氣壓和中頻感應保溫的共同作用下，將密封鋼包內的非晶合金鋼液連續、恆壓、穩定噴射至高速旋轉的冷卻銅輥表面，一次性成型製備15-35微米左右厚度的超薄型金屬條帶。
有益效果
《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》的有益效果如下：
1）非晶合金條帶帶厚可精準至±0.5微米；條帶平整、超薄可按需輥剪、裁切；
2）收得率可達93％，傳統方法僅在75-90％徘徊；
3）降耗明顯，與兩包法比較，節約電耗45％以上，節約耗材料30％以上；
4）裝置簡單實用，工藝流程短、維護簡便、操作方便，生產效率提高。
附圖說明
圖1為塞桿式一包噴製法製備非晶合金條帶的裝置的結構示意圖；
圖2為兩包噴製法製備非晶合金條帶的裝置的結構示意圖；
圖3為該發明的一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置的結構示意圖；
圖中：1-氣管、2-密封加壓蓋、3-鋼包、4-感應線圈、5-鋼液、6-噴嘴口、7-旋轉軸、8-銅輥、9-非晶合金條帶、10-塞桿、11-熔煉包。
技術領域
《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》屬於非晶合金的製備技術領域，具體是涉及一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法。
權利要求
1.一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置，所述的裝置包括氣管[1]、密封加壓蓋[2]、鋼包[3]、噴嘴口[6]、冷卻銅輥[8]和旋轉機架；其特徵在於：所述的噴嘴口[6]裝嵌在鋼包壁與鋼包底的銜接處，噴嘴口[6]高出鋼包底5-15毫米；按照將所述的噴嘴口[6]正對冷卻銅輥[8]面的方向將鋼包[3]安裝固定在旋轉機架中，噴嘴口[6]與冷卻銅輥[8]面的位置和間隙確定；所述的旋轉機架包括感應線圈[4]、所述的感應線圈[4]設定在鋼包[3]的外側；所述的密封加壓蓋[2]與鋼包[3]緊壓密封，氣管[1]穿過密封加壓蓋[2]至鋼包[3]中的鋼液[5]的液面以上位置，在所述的噴嘴口[6]處安裝有琺-珀耐高溫壓力感測器。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於：所述的旋轉機架由旋轉軸[7]、鋼包托架、旋轉運動軌道、伺服驅動電機、感應線圈[4]和操作平台構成，旋轉運動軌跡主要以圍繞冷卻銅輥[8]的軸向為中心沿冷卻銅輥[8]弧面旋轉，同時可上下、左右移動和微調，微調精度為3微米。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於：將所述的鋼包[3]與密封加壓蓋[2]之間的連線處製成凹凸槽，再用石鋯棉填充凹凸槽實現緊壓密封。
4.根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於：所述的噴嘴口[6]為氮化硼或碳化矽噴嘴口。
5.一種使用權利要求1～4任一項權利要求所述的裝置製備非晶合金條帶的方法，其特徵在於，具體步驟如下：
1）噴嘴口安裝；將氮噴嘴口裝嵌在鋼包壁與鋼包底銜接處，為利於噴射完畢時鋼包內氧化殘渣沉澱，將噴嘴口高出鋼包底5-15毫米，將琺-珀耐高溫壓力感測器安裝在噴嘴口處；
2）鋼包安裝；鋼包裝配好噴嘴口後，按噴嘴口正對冷卻銅輥面方向將鋼包安裝固定在旋轉機架中；
3）通過調整鋼包，精確噴嘴口與冷卻銅輥面的位置和間隙；噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙應根據噴嘴口大小與噴射工藝壓強要求而有所變化；噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙確定必須在熔煉與噴射之前安裝調試好，並試運行驗證無誤；
4）熔煉時，鋼包斜躺，斜躺幅度視鋼液面與噴嘴口的相對位置而定，鋼液面須低於噴嘴口；
5）當需噴射製備非晶合金條帶時，通過旋轉機構將鋼包旋轉翻正，使得噴嘴口 正對冷卻銅輥面方向；
6）採用氣壓補充恆壓噴射製備非晶合金條帶，在鋼液噴射過程中線上採集噴嘴口壓強隨鋼包液面下降而變化的數據，且及時反饋並通過控制系統將氣體輸入鋼包中，用於彌補液壓減少所導致的壓力變化，以保持噴嘴口始終恆壓噴射；
7）在鋼液液壓、氣壓和感應線圈保溫的共同作用下，將密封鋼包內的非晶合金液體連續、恆壓且穩定地噴射至高速旋轉的冷卻銅輥表面，一次性成型製備非晶合金條帶。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於：熔煉時，鋼液面低於噴嘴口50-100毫米，適當調整鋼包斜躺幅度提高鋼包盛裝量；在正常生產時，鋼包盛裝量不少於50千克。
7.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於：熔煉時，噴嘴口朝上定位在銅輥最側端切點上方沿輥弧0-200毫米、噴嘴口與輥銅面縱向平行且間隙為0.1-0.8毫米。
8.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於：噴射時，噴嘴口隨之沿冷卻銅輥弧面平穩移動定位在銅輥最高端切點後方沿輥弧0-200毫米，嘴口與輥銅面縱向仍保持平行且間隙也仍保持不變。
9.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於：所述的非晶合金條帶的厚度為15-35微米。
實施方式
如圖3所示，《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》提供了一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置，該裝置包括氣管1、密封加壓蓋2、鋼包3、噴嘴口6、冷卻銅輥8和旋轉機架；氮化硼或碳化矽噴嘴口6裝嵌在鋼包壁與鋼包底的銜接處，噴嘴口6高出鋼包底5-15毫米；按照將所述的噴嘴口6正對冷卻銅輥8面的方向將鋼包3安裝固定在旋轉機架中，噴嘴口6與冷卻銅輥8面的位置和間隙確定；所述的旋轉機架包括感應線圈4、所述的感應線圈4設定在鋼包3的外側；所述的密封加壓蓋2與鋼包3緊壓密封，氣管1穿過密封加壓蓋2至鋼包3中的鋼液5的液面以上位置，在所述的噴嘴口6處安裝有琺-珀耐高溫壓力感測器；旋轉機架由旋轉軸7、鋼包托架、旋轉運動軌道、伺服驅動電機、感應線圈4和操作平台構成，旋轉運動軌跡主要以圍繞冷卻銅輥8的軸向為中心沿冷卻銅輥8弧面旋轉，同時可上下、左右移動和微調，微調精度為3微米；將所述的鋼包3與密封加壓蓋2之間的連線處製成凹凸槽，再用石鋯棉填充凹凸槽實現緊壓密封。
《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》還提供了一種製備非晶合金條帶的方法，具體步驟如下：
1）噴嘴口安裝。將氮化硼或碳化矽噴嘴口裝嵌在鋼包壁與鋼底銜接處，為利於噴射完畢時鋼包內氧化殘渣沉澱，將噴嘴口高出包底5-15毫米；
2）鋼包安裝。鋼包裝配好噴嘴口後，按噴嘴口正對冷卻鋼輥面方向將鋼包安裝固定在已裝配有中、高頻感應線圈的旋轉機架中。旋轉機架由鋼包托架、旋轉運動軌道、伺服驅動電機、感應線圈和操作平台構成，旋轉運動軌跡主要以圍繞冷卻銅輥軸為中心沿銅輥弧面旋轉，同時可上下、左右移動和微調，微調精度為3微米；
3）噴嘴口與冷卻銅輥面的位置和間隙確定。通過調整鋼包，精確噴嘴口與冷卻銅輥面的位置和間隙。噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙應根據噴嘴口大小與噴射工藝壓強要求而有所變化。通常，熔煉時，鋼包斜躺，斜躺幅度視鋼液面與噴嘴口的相對位置而定，鋼液面須低於噴嘴口，通常應低於噴嘴口50-100毫米為宜。噴嘴口朝上定位在銅輥最側端切點上方沿輥弧0-200毫米、嘴口與輥銅面縱向平行且間隙為0.1-0.8毫米。當需噴射時，通過旋轉機構將鋼包旋轉翻正，噴嘴口隨之沿冷卻銅輥弧面平穩移動定位在銅輥最高端切點後方沿輥弧0-200毫米、嘴口與輥銅面縱向仍保持平行且間隙也仍保持不變。噴嘴口與卻冷銅輥面的位置和間隙確定必須在熔煉與噴射之前安裝調試好，並試運行驗證無誤；
5）鋼包盛裝非晶合金鋼液量依熔煉時鋼包斜躺時鋼液低於噴嘴口的位置確定，通常鋼液液面應低於噴嘴口50-100毫米為宜。可適當調整鋼包斜躺幅度提高鋼包盛裝量。在正常生產時，鋼包盛裝量不少於50千克；
6）採用氣壓補充恆壓噴射。將鋼包體與蓋之間製成凹凸槽，再用石鋯棉填充緊壓密封。將琺-珀耐高溫壓力感測器安裝噴嘴口處，在鋼液噴射過程中線上採集噴嘴口壓強隨鋼包液面下降而變化的數據，且及時反饋並通過控制系統將氣體輸入鋼包中，用於彌補液壓減少所導致的壓力變化，以保持噴嘴口始終恆壓噴射。
該發明的裝置結構簡單、工藝流程短、操作簡便、成本低，對生產幾何尺寸尤其對條帶帶厚精度高的優質超薄合金條帶顯示它的突出優越性，其它方法難以達到。
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種一包式旋轉型恆壓製備非晶合金條帶的裝置及方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
