[發(fā)明專利]柱塞式等液位壓力非晶制帶機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110369882.5
• 申請日: 2011-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN102389952A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭莉;郭婧儒;尹娜
• 申請（專利權(quán)）人: 滕州高科康納合金材料有限公司
• 主分類號(hào): B22D11/06
• 分類號(hào): B22D11/06;B22D11/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于制造非晶合金或非晶納米晶軟磁合金的制帶設(shè)備，特別涉及一種柱塞式等液位壓力非晶制帶機(jī)。

背景技術(shù)

自1960年美國guwez教授發(fā)明了用快淬工藝(冷卻速度在10⁶℃/s)制備Au-Si系列非晶態(tài)合金以來，由于其組織結(jié)構(gòu)、高效的制備工藝、優(yōu)異的材料性能一直受到材料物理學(xué)家和產(chǎn)業(yè)界的特別關(guān)注。1979年美國Allied-Signal公司開發(fā)出非晶合金寬帶快淬技術(shù)，使非晶合金帶材大生產(chǎn)成為可能。1989年美國Allied-Signal公司已具備年產(chǎn)量達(dá)6萬噸非晶帶的生產(chǎn)能力，其中代表牌號(hào)為2605S-2，成分為Fe78Si9B13。目前國內(nèi)年需求量達(dá)10萬噸已上。

1988年日本日立金屬株式會(huì)社的吉澤克仁研發(fā)了高導(dǎo)磁納米晶粒的軟磁合金，典型成分為Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9。目前國內(nèi)年產(chǎn)量可達(dá)5000t以上。

非晶納米晶合金因具有高初導(dǎo)高飽和磁感應(yīng)，低矯頑力低損耗等優(yōu)異性能，成為目前市場上的佼佼者。但隨著電子電力產(chǎn)品的發(fā)展，特別是各種變壓器用鐵芯在損耗方面提出了高要求。在工程上估算渦流損耗的公式為：

Pe∝kδ²/ρ

式中δ為材料的厚度，ρ為材料的電阻率

為此降低渦流損耗的有效途徑是減低材料的厚度。所以近年來國內(nèi)外開展了研發(fā)噴制非晶納米晶薄帶的工藝和設(shè)備，該噴帶機(jī)通稱為壓力噴帶機(jī)。

非晶納米晶軟磁合金帶一般的生產(chǎn)工藝是：采用真空感應(yīng)爐或非真空感應(yīng)爐冶煉非晶納米晶的母合金，用母合金再經(jīng)非真空感應(yīng)爐重熔，通過噴帶機(jī)的噴嘴包噴到冷卻輥上制成非晶帶。普通非晶帶制帶機(jī)通常分為兩種，兩包法和三包法，如圖1、2。圖1中的11是非真空感應(yīng)爐12是加裝噴咀的噴咀包，噴咀包采用電阻絲加熱起到保溫作用，感應(yīng)爐感應(yīng)磁場當(dāng)使鋼液溫度達(dá)到一定溫度時(shí)注入噴咀包內(nèi)，鋼液通過噴咀由鋼液的自重注入冷卻輥噴出非晶帶，由于液面高度不高只能生產(chǎn)大于30um的非晶帶。圖2是三包法的普通噴帶機(jī)，21為非真空感應(yīng)爐、22為中間包、23為由感應(yīng)爐注入的鋼液、25為碳硅棒加熱電阻，由于采用碳硅棒加熱保溫較高，由于采用中間包、鋼液在包中可使雜質(zhì)上浮，有利提高鋼帶質(zhì)量。

普通噴帶機(jī)的噴帶壓力是靠噴嘴包中的鋼液自重產(chǎn)生的。一般液面高約為200mm，產(chǎn)生的壓力約0.15kg/cm².噴制的非晶帶厚度平均為33μm，噴嘴的嘴縫寬為0.7-0.8mm，噴嘴與冷卻輥的距離約0.1mm，為了保持噴帶的壓力、感應(yīng)爐要不斷的向噴包內(nèi)注入鋼液，通常每次注入量為5-8kg。

目前國內(nèi)大量的非晶帶都是由普通制帶機(jī)完成的。而非晶薄帶年產(chǎn)量不超過400t。

國內(nèi)外研發(fā)的壓力噴帶機(jī)如圖3、4、5、6。

圖3：31為觀察孔、32為氣體施壓接口、33為耐火材料制的坩堝、34為感應(yīng)圈、35為塞桿、36為加熱棒、37為冷卻輥。工作時(shí)先把母合金加入坩堝內(nèi)，密封，感應(yīng)加熱，當(dāng)母合金熔化達(dá)到溫度時(shí)，拉開塞桿使鋼液流向冷卻輥噴帶。

圖3為俄羅斯非晶合金壓力噴帶機(jī)，該機(jī)的噴嘴包是密封的，在噴帶的過程中是依靠不斷增加惰性氣體的壓力來保持噴帶的壓力的。但單位時(shí)間噴出的帶量不易度量，所以跟蹤調(diào)節(jié)惰性氣體的壓力值有一定的難度。該設(shè)備母合金是在噴嘴包內(nèi)通過感應(yīng)加熱來熔化的。感應(yīng)的磁場會(huì)導(dǎo)致噴嘴包支撐部分的金屬材料由于磁滯伸縮使尺寸可能改變，所以噴嘴和冷卻輥的距離會(huì)受到影響，因此也就影響了噴制出的非晶帶厚度的一致性。這種制帶機(jī)固定噴嘴部位及塞桿均用精細(xì)的石墨制成，而每噴一爐帶，這部分就需要更換一次，所以費(fèi)用較大。另外該噴帶機(jī)在噴帶過程中在噴嘴包內(nèi)不能補(bǔ)加鋼液，所以一爐的噴帶量有局限性。

圖4中：41為冷卻輥、42為石英噴咀、43為密封的可伸縮的波紋管用于調(diào)整輥縫、44為抽真空管道、45為石英管、46為施加壓力管道、47為感應(yīng)加熱感應(yīng)圈、48為真空爐爐體、49為坩堝、410為裝入母合金熔化的鋼液，工作時(shí)母合金裝入坩堝內(nèi)，密封，感應(yīng)加熱，當(dāng)鋼液溫度達(dá)到時(shí)，施加壓力鋼液從石英管噴向冷卻輥噴帶。

圖4是德國非晶壓力制帶機(jī)的示意圖。該設(shè)備早在2002年便被我國山西引進(jìn)了。但目前尚未運(yùn)行。2009年北京某公司也引進(jìn)了該技術(shù)，但設(shè)備還在調(diào)試中。

該機(jī)的特點(diǎn)是下噴式，理論上帶在冷卻輥上包角大，冷卻效果好。如果采用自動(dòng)收帶機(jī)收帶便于建立張力。由于母合金是在真空下重熔，除氣效果好。