[發明專利]一種消除氣痕缺陷的槽式急冷輥及底注式急冷輥甩帶裝置

在審

• 申請號: 202310546943.3
• 申請日: 2023-05-15
• 公開（公告）號: CN116571702A
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發明（設計）人: 陳云貴;包帥;郭景松;孟笠
• 申請（專利權）人: 四川萊韋美特金屬材料有限公司
• 主分類號: B22D11/06
• 分類號: B22D11/06;B22D11/124
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉世權

本發明公開了一種消除氣痕缺陷的槽式急冷輥及底注式急冷輥甩帶裝置，涉及鑄造合金冷卻設備技術領域，包括急冷輥本體，急冷輥本體外壁上并列設置可形成負壓的U型的環形流道，各環形流道的兩側壁均為防止或減緩相鄰兩個環形流道相互干擾的斜坡。本發明設計合理，結構簡單易實現；不需要額外設備與措施；通過自身結構來控制氣體流場，運用“伯努利定理”，在一個氣體流體系統，流體速度越快其壓強就越小，所以根據這一原理，設計急冷輥本身結構，從而導致在急冷輥工作時輥面周圍氣流速度提高，從而降低輥面氣體壓強，來減少氣痕；多流道槽式設計大大提升了生產效率且能減少相鄰流道間的相互干擾。

技術領域

本發明涉及鑄造合金冷卻設備技術領域，更具體的是涉及一種消除氣痕缺陷的槽式急冷輥及底注式急冷輥甩帶裝置技術領域。

背景技術

常規鑄造合金之所以會出現晶粒粗大、偏析嚴重、鑄造性能不好等缺陷的主要原因是合金凝固時的過冷度和凝固速度小。要消除鑄造合金存在的這些缺陷，突破研制新型合金的障礙，核心是提高熔體凝固時的過冷度從而提高凝固速度。快速凝固技術能很好的解決此類問題。快速凝固的方法有很多，其中熔體旋淬法由于其易調節、效率高、冷速上限大等特點被廣泛應用于研究和實際生產中。現有專利公開了如下技術：

公開號為CN111250671A，專利名稱為“一種用于鎂合金快速凝固的急冷輥”的專利公開了如下內容：一種用于鎂合金快速凝固的急冷輥，屬于鎂合金制備技術領域。本發明提供的可用于鎂合金快速凝固的急冷輥，與傳統用于快速凝固的銅輥、鉬輥相比，選用價格相對低廉的工業純鐵制備，熔點高，不與鎂及其合金元素反應，加工性能好，可以大規模應用在工業生產中，使成本大大降低。

上述專利公開的用于合金快淬的輥輪多為外形很簡單的圓柱體輥輪。在快速凝固試驗與生產中通常會通入保護氣或者裸露在空氣中，這樣在金屬液接觸到急冷輥時會在金屬液與輥輪之間卷入氣體，在金屬帶材的急冷面形成氣痕。快速凝固過程中金屬液的熱量主要是通過急冷輥接觸傳導散熱，比如常用的銅輥具有很好的導熱能力，導熱系數為386.4W/(m.K)，是空氣導熱系數0.023W/(m.K)的16800倍，這樣就導致了有氣痕的區域相比于其他區域，金屬液在凝固過程中不能迅速傳導熱量而凝固，導致此區域的組織與性能與其他區域存在明顯區別。這樣快速凝固的帶材本身的質量與性能的均一性就不能保證。為了減緩氣痕的影響，保證產品質量，可在真空下操作，但對一些蒸汽壓低的金屬液，抽真空會導致金屬液大量損失，改變了合金成分、惡化性能且增加成本。

另外，現在大多為單流道急冷輥，為增加產量通常需要加寬急冷輥并做成多流道。但實際流道加多后，金屬液在相鄰的流道間可能存在相互濺射的情況，流道與流道間勢必會產生相互影響，導致彼此的熔池不穩定，這樣就需要有一種新型的急冷輥，既能減少氣痕又能減緩流道間的相互干擾。且現有金屬快速凝固裝置大部分都是從上方噴液到下部分的急冷輥這樣來完成快速凝固，而通過后續的模擬可以清楚發現，快速旋轉的急冷輥上方的氣壓明顯大于下方的氣壓，上方噴液快速凝固過程中的會出現卷氣現象。

由圖4可以很明顯的看出快速凝固過程中金屬液在凝固過程中確實形成了氣痕，圖中黑色部分由氣體凝固過程中被卷入所導致。圖5為快速凝固金屬帶材側面的金相組織圖，下側為急冷面，可以看出左側的組織晶粒細小，隨著靠近右側的氣痕，其周圍組織發生明顯變化，晶粒變大，可以清晰看出氣痕對帶材組織有著較大影響。且在多流道情況下，金屬液在相鄰的流道間可能存在相互濺射的情況，導致彼此的熔池不穩定。

發明內容

本發明的目的在于：為了解決現有的急冷輥在金屬快速凝固過程存在氣痕影響并其多流道間相互干擾的技術問題，本發明提供一種消除氣痕缺陷的槽式急冷輥及底注式急冷輥甩帶裝置。通過減少或消除氣痕缺陷，改善金屬快速凝固過程微區組織不均勻缺陷，提升金屬力學性能

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：