一種生產非晶合金帶材用噴嘴及其製造方法
2023-10-04 15:54:44
一種生產非晶合金帶材用噴嘴及其製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種可用於噴射高溫合金液體的噴嘴，尤其涉及一種鈦酸鋁材質的生產鐵基非晶合金帶材用的噴嘴，本發明還涉及該鈦酸鋁材質噴嘴的製造工藝；本發明提供的噴嘴，其採用的材料主要為鈦酸鋁；其製備方法包括製造胚體、噴縫粗加工、燒結和噴縫細加工步驟；本發明提供的噴嘴和製備方法能夠適用於連續生產非晶帶材的需要。
【專利說明】一種生產非晶合金帶材用噴嘴及其製造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可用於噴射高溫合金液體的噴嘴，尤其涉及一種鈦酸鋁材質的生產鐵基非晶合金帶材用的噴嘴，本發明還涉及該鈦酸鋁材質噴嘴的製造方法。
[0002]【背景技術】
非晶軟磁材料具有優異的綜合性能，如高強度、高硬度、耐磨、耐腐蝕、高導磁以及低損耗等，近年來得到迅速發展，特別是應用在非晶配電變壓器領域。目前非晶帶材主要採用單輥快淬法生產，其中噴嘴是一個重要的設備。高溫鋼液通過噴嘴包內部，並從噴縫處流出後，在銅輥上形成穩定的熔潭，經過高速旋轉的銅輥的快速冷卻，最終形成20-40 μ m厚的非晶帶材。噴嘴的主要功能是給噴帶過程提供具有穩定液流和壓力的的高溫鋼液，使其在銅輥上形成的熔潭保持在穩定的狀態，因此噴嘴內部結構的穩定性對非晶帶材的質量具有重要的影響。
[0003]目前非晶行業生產帶材時普遍採用的是氮化硼噴嘴。氮化硼具有耐高溫、熱脹係數小、抗熱震性和機械加工性能好等許多優異的性能，現有技術採用等靜壓成型工藝製造氮化硼噴嘴。使用時，將噴嘴周圍覆蓋上耐火材料，並固定於噴嘴包下端。因此噴嘴包的下端出口與噴嘴連接。噴嘴包括噴嘴主體，V型深槽和噴縫，噴嘴主體為實體結構，V型深槽為空心槽狀結構，V型深槽的下端出口與噴縫相連，噴縫設置為空心的上下貫通的立方體形，其長度與所需噴制的非晶合金薄帶的寬度相適應，其寬度與所需噴制的非晶合金薄帶的厚度相適應。
[0004]在現有技術中，由於氮化硼在高溫下易氧化、抗侵蝕性能差、易變形，且成本較高，142_長的噴嘴成本為600元，成為制約非晶帶材生產的主要因素，具體的，噴嘴使用一段時間以後就會由於氧化形成粘附在噴嘴內壁上的雜質，影響帶材的厚度和表觀質量，甚至導致噴嘴堵塞、停噴，嚴重影響帶材的正常生產；氮化硼由於受到高溫鋼液的侵蝕，對應的會使帶材表面出現縱向劃痕，使帶材厚度出現偏差，影響其表觀質量；氮化硼變形後，會導致噴嘴開裂、甚至報廢，嚴重影響帶材的正常生產；因此急需開發一種新的噴嘴材料來替代氮化硼。
[0005]但是噴嘴是合金帶材生產中的重要部件，所選材料的機械性能、化學穩定性、結構穩定性等性能對生產的帶材質量都會產生巨大的影響，因此對所選材料的性能提出非常高的要求。首先所選材料須具有較好的機械性能，使其在經過燒結後能夠加工成合適形狀、尺寸的噴嘴，尤其是噴縫的寬度不足1mm，其對材料的機械性能提出更高的要求；由於噴嘴具體的工作溫度高於1300，一般在1400°C以上，工作時間較長，現有技術中的噴帶包在1400°C的工作時間為每噴4小時，共完成兩噴，為了達到連續生產的需要，隨著其他技術的提高，噴嘴的工作時間會更長。因此所選材料須具有良好的化學穩定性和結構穩定性，使噴嘴在經過長時間的高溫鋼液的衝刷後仍保持化學成分、結構、尺寸的穩定性。
[0006]鈦酸鋁具有金屬材料和高分子材料所不具備的導熱係數低、抗渣、耐鹼、耐蝕、對多種金屬以及玻璃有不浸潤的優點，因此在耐磨損、耐高溫、抗鹼、抗腐蝕等條件苛刻的環境下具有廣泛的應用，尤其是要求高抗熱震的場合。但其在高溫煅燒時易裂，機械強度較差。此外，鈦酸鋁在800°C-1300°C下加熱，容易分解成氧化物，且在1100°C分解劇烈。為此，通常加入各種添加劑，調整原料配比，及控制煅燒條件以改進上述缺點。
[0007]對鈦酸鋁改性，主要是為了抑制它的熱分解，改善其熱穩定性和降低它的各向異性，減少微裂紋，改善其機械性能，最主要的方法就是添加添加劑。常用的鈦酸鋁改性添加劑有:Si02、Mg。、Fe203、Zr02、Li20、B20、Cr203、La203、Ce02、SiC、Si3N4 以及FeTi03+Fe203 等。
[0008]現有技術中生產非晶合金帶材用的噴嘴，還沒有採用鈦酸鋁材質報導，如何克服鈦酸鋁材料機械性能差和熱分解性，將其製成滿足生產合金帶材使用要求的噴嘴也是非顯而易見的。
【發明內容】
[0009]為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在於提供一種鈦酸鋁材質的生產非晶合金帶材的噴嘴，使其具有抗侵蝕性能強、抗氧化性強、不易變形、熱穩定性好、機械性能好和成本低的特點，從而更好的服務於非晶合金的生產；同時本發明還提供了該鈦酸鋁材質噴嘴的製造方法。
[0010]本發明的技術方案為:一種生產非晶合金帶材用噴嘴，其採用的材料主要為鈦酸招。
[0011]優化的，其採用的材料為鈦酸鋁和氧化鎂。
[0012]優化的，氧化鎂的添加量為鈦酸鋁重量的3%?5%。
[0013]本發明提供生產非晶合金帶材用噴嘴的製造方法，包括如下步驟:
步驟一，製造胚體，將含氧化鎂的鈦酸鋁粉體製造成具有噴嘴主體和V型槽的胚體； 步驟二:噴縫粗加工:在坯體下部進行噴縫的機械粗加工，使其寬度略小於要求值； 步驟三:燒結:對粗加工後的胚體進行燒結；
步驟四:噴縫細加工:對燒結後的噴縫進行精細加工，得到要求尺寸和形狀的噴嘴。
[0014]優化的，步驟一採用固相法製備含氧化鎂的鈦酸鋁粉體，並採用凝膠注模法製造出具有噴嘴主體和V型槽的胚體。
[0015]優化的，步驟二粗加工噴縫的寬度比要求值小0.02?0.05mm。
[0016]優化的，步驟三燒結的溫度為1300?1500°C，時間為I?4h。
[0017]本發明的噴嘴主要採用鈦酸鋁為材料，具有優異的抗氧化性、抗侵蝕性能、抗熱震性,並且熱膨脹係數小、變形小、成本較低、142mm長的噴嘴成本可降低至200元；通過加入氧化鎂有效的改善鈦酸鋁的機械加工性，抑制它的熱分解，使其能夠加工成規定形狀、尺寸的噴嘴，且經過長時間的噴帶後，具有優秀的熱穩定性，降低它的各向異性，減少微裂紋。
[0018]在製造方法中，先對胚體進行噴縫的粗加工，在燒結後，根據燒結情況對噴縫進行精細加工，減少了燒結後噴縫加工的工作量及難度，解決燒結後鈦酸鋁硬度大難以加工的問題。
[0019]本發明具有以下有益效果:1、本發明提供的鈦酸鋁質噴嘴具有優異的抗氧化性、抗侵蝕性能和抗熱震性，並且熱膨脹係數小、變形小、強度高、不易破裂、成本較低，該噴嘴在經過時間的使用後，仍能保證帶材的厚度均勻、偏差小、表面無劃痕、表觀質量好，能夠滿足帶材正常生產的需要。2、本發明提供的鈦酸鋁噴嘴添加有有氧化鎂噴，使其具有良好的機械加工性，抑制熱分解並且噴嘴不會開裂。3、本發明提供的製造方法具有步驟簡單，操作方便和製造出的噴縫形狀、尺寸合適的特點。總之本發明提供的噴嘴和製備方法能夠適用於連續生產非晶帶材的需要。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的噴嘴的俯視圖；
圖2為本發明的噴嘴的主視圖；
圖3為本發明的噴嘴的側視圖。
[0021]1、噴嘴主體；2、V型深槽；3、噴縫。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖和實施方式具體說明本發明。
[0023]實施例1
本實施例的技術方案為:一種生產非晶合金帶材用噴嘴，其採用的材料為鈦酸鋁和氧化鎂。
[0024]氧化鎂的添加量為鈦酸鋁重量的5%。
[0025]本實施方式提供的生產非晶合金帶材用噴嘴的製造方法，包括如下步驟:
步驟一，製造胚體，將含氧化鎂的鈦酸鋁粉體製造成具有噴嘴主體和V型槽的胚體； 步驟二:噴縫粗加工:在坯體下部進行噴縫的機械粗加工，使其寬度略小於要求值； 步驟三:燒結:對粗加工後的胚體進行燒結；
步驟四:噴縫細加工:對燒結後的噴縫進行精細加工，得到要求尺寸和形狀的噴嘴。
[0026]步驟一採用固相法製備含氧化鎂的鈦酸鋁粉體，並採用凝膠注模法製造出具有噴嘴主體和V型槽的胚體。
[0027]步驟二粗加工噴縫的寬度比要求值小0.03mm。精細加工後，噴縫的長度為142.3mm,寬度為 0.40mm。
[0028]步驟三燒結的溫度1400°C，時間為2h。
[0029]實施例2
本實施例與實施例1的區別僅在於，噴嘴採用的材料僅為鈦酸鋁，沒有氧化鎂；相應的噴嘴的製造方法中步驟一將不含添加劑的鈦酸鋁粉體製造成具有噴嘴主體和V型槽的胚體。
[0030]對比例I
本對比例採用現有技術中的氮化硼噴嘴。
[0031]將實施例1、2和對比例I的噴嘴分別安裝在噴帶包底部，在1400°C的溫度下進行兩次時常為4小時的噴帶工作，測量第二噴開始後3小時的噴出帶材的厚度、並觀察帶材的表觀質量，檢查2次噴帶完成後噴嘴的結構，並記錄在表I中。
[0032]表I
【權利要求】
1.一種生產非晶合金帶材用噴嘴，其特徵在於:其採用的材料主要為鈦酸鋁。
2.根據權利要求1所述的生產非晶合金帶材用噴嘴，其特徵在於:其採用的材料為鈦酸鋁和氧化鎂。
3.根據權利要求2所述的生產非晶合金帶材用噴嘴，其特徵在於:氧化鎂的添加量為鈦酸鋁重量的3%?5%。
4.根據權利要3所述的生產非晶合金帶材用噴嘴的製造方法，其特徵在於:包括如下步驟: 步驟一，製造胚體，將含氧化鎂的鈦酸鋁粉體製造成具有噴嘴主體和V型槽的胚體； 步驟二:噴縫粗加工:在坯體下部進行噴縫的機械粗加工，使其寬度略小於要求值； 步驟三:燒結:對粗加工後的胚體進行燒結； 步驟四:噴縫細加工:對燒結後的噴縫進行精細加工，得到要求尺寸和形狀的噴嘴。
5.根據權利要求4所述的生產非晶合金帶材用噴嘴的製造方法，其特徵在於:步驟一採用固相法製備含氧化鎂的鈦酸鋁粉體，並採用凝膠注模法製造出具有噴嘴主體和V型槽的胚體。
6.根據權利要求5所述的生產非晶合金帶材用噴嘴的製造方法，其特徵在於:步驟二粗加工噴縫的寬度比要求值小0.02?0.05mm。
7.根據權利要求4?6所述的任何一種生產非晶合金帶材用噴嘴的製造方法，其特徵在於:步驟三燒結的溫度為1300?1500°C，時間為I?4h。
【文檔編號】B22D41/52GK103433478SQ201310367878
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月22日 優先權日:2013年8月22日
【發明者】楚會娟, 宋文文, 薑桂君, 魯志梅 申請人:青島雲路新能源科技有限公司