滾筒法濺射成形裝置的製作方法

2023-05-15 23:39:31 1

專利名稱：滾筒法濺射成形裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種滾筒法濺射成形工藝及裝置，屬於鋼鐵冶金中的快速凝固與近終形加工 領域。
二背景技術：
將金屬液顆粒粉碎後進行沉積的技術屬於快速凝固技術領域，離心噴射沉積就屬於其中 技術之一。離心噴射沉積的原理是在坩堝中將鋼液熔融後，通過底部導液管輸送流出，鋼 液滴落至底端的離心沉積盤上，沉積盤高速旋轉，將金屬液體離心霧化，金屬液滴在飛行的 過程中快速冷卻，半固態的霧化顆粒最終沉積在冷的基底上，基底在爐體中上下往復移動， 不斷沉積的顆粒最終沉積成形。利用該方法可以製備大直徑環件或管坯。離心沉積首先被英
國Swansea大學的Singer教授用於製備具有對稱軸、並有中心孔的鋁合金。在離心噴射沉積 工藝中，沉積坯隨著沉積材料厚度的增加和溫度的升高，凝固速度減小，但它仍然比普通錠 坯的凝固率高得多，熱加工前的加熱可消除在沉積坯整個厚度中存在的顯微組織差異。 上述方法存在缺點主要是
1) 製備產品單一，只能製備大型環件或管坯。
2) 實現金屬液的均勻沉積比較困難。
3) 生產效率低，不適合於工業化連續生產。
基於上述的常規離心沉積工藝，本專利提出一種全新的沉積工藝，該工藝中首先將鋼液 平鋪在一個基板平面上，形成一層非常細小的鋼液膜，控制液膜底部的溫度，不使金屬液膜 凝固，此時對鋼液進行了一次細化。在基板和鋼液膜之間布置高速旋轉的滾筒，滾筒表面刻 有紋理，滾筒快速轉動，表面附著鋼液後將其以很高的速度甩出，鋼液濺射在沉積基板上， 此時對鋼液進行了二次細化。沉積基板在上下移動的同時在水平方向上進行勻速移動，鋼液 不斷的被濺射到沉積基板上，最終形成一定形狀的沉積坯件。
三
發明內容
本發明的目的在於提供一種製備產品廣泛，能夠使金屬液沉積層表面均勻沉積，製備的 錠坯組織更加均勻，工藝設備簡單，便於批量連續化生產。
技術解決方案本發明在中間包底端設有金屬液引流通道，金屬液引出通道口處設有高溫滾筒，高溫滾筒與金屬液引流通道底板留有間隙，金屬液引流通道底板前端部設有擋扳， 金屬液引流通道底板下表面設有加熱器，沉積基板位於高溫滾筒前方中間包的側面。 高溫滾筒與金屬液引出通道底端縫隙處的金屬液形成鋼液薄膜。
本發明在水口的下方、中間包的上方設有一傾斜放置的液膜預製板，液膜預製板上方設 有擋扳，擋扳與液膜預製板間留有間隙，擋扳與液膜預製板形成熔池，擋扳的前下方設有高 溫滾筒，位於高溫滾筒下面的液膜預製板下表面設有加熱器，沉積基板位於高溫滾筒前方中 間包的側面。
本發明中間包上端裝有水平放置的液膜預製板，液膜預製板上方設有擋扳，擋扳與液膜 預製板間留有間隙，擋扳的前方設有高溫滾筒，位於高溫滾筒下面的液膜預製板下表面設有 加熱器，沉積基板位於高溫滾筒前方中間包的側面。
高溫滾筒表面刻有紋理。
沉積基板在高度方向上做有規律的往復運動
本發明由於將鋼液首先平鋪在金屬液引流通道底板平面上形成液膜，發生一次破碎，然 後被高速旋轉的滾筒帶動，離心濺射霧化，發生二次破碎，鋼液經過兩次破碎後，金屬液顆 粒已經非常細小，在高速碰撞到基板的同時發生快速凝固，最終沉積成形。利用本工藝裝置 可以製備晶粒非常細小的金屬材料，同時該工藝設備簡單，便於連續化生產。
本發明的主要優點如下
(1) 突破了傳統的離心霧化工藝只能生產環件和管的局限性，利用本發明可以製備板材、 管坯及複合工件等沉積坯件。
(2) 將傳統離心霧化的周向性濺射改變為定向沉積，便於沉積層表面均勻沉積的控制。
(3) 將鋼液直接通過滾筒進行濺射沉積，不需考慮鋼液在轉盤中的均勻流動問題。
(4) 通過薄膜的厚度和高溫滾筒與底部的縫隙以及滾筒的轉速對鋼液的粒度進行有效的控 制，製備的錠坯組織更加均勻。
(5) 本發明的工藝過程簡單，設備為冶金中常用的設備，方便實施。
(6) 本發明效率高，易於進行批量連續的生產。
四

圖1為本發明滾筒法濺射成形結構示意圖2為本發明傾斜式滾筒法濺射成形結構示意圖；圖3本發明加熱器內嵌式滾筒法濺射成形結構示意圖。 五具體實施例方式
實施例1
參照圖l:本發明包括鋼包l、水口2、金屬液3、屮間包4、沉積基板8、金屬液滴9、 沉積坯件10，在中間包4底端設有金屬液引流通道5，金屬液引流通道5出口處有高溫滾筒 6，高溫滾筒6與金屬液引流通道5底板留有間隙，高溫滾筒6與金屬液引流通道5底端縫隙 處的金屬液3形成鋼液液膜7，金屬液引流通道5底板前端部設有擋扳11，金屬液引流通道 5底板下表面設有加熱器12，沉積基板8位於高溫滾筒6前方中間包4的側面。
製備時，只需將需要製備的母合金熔化並升溫至一定溫度後，傾倒入鋼包l中，鋼包下 端安裝有水口 2用來將金屬液3注入中間包4中，中間包4中的液位通過水口 2的開度來調 節，使金屬液3不至溢出。中間包4在底端設有金屬液引流通道5用於將金屬液3引出，液 引流通道5前方設有高溫滾筒6，高溫滾筒6與金屬液引流通道5底板間留有縫隙，用於將 金屬液3形成液膜7，擋板ll的位置根據最終沉積位置原要求確定，以形成合適厚度的鋼液 液膜7;為了使得液膜7在流動得過程中不發生凝固，在金屬液引流通道5底板下表面設有 加熱器12，用以補充耐火材料的熱損失。高溫滾筒6高速旋轉，鋼液通過高溫滾筒6與金屬 液引流通道5間的縫隙時，形成鋼液液膜7，鋼液液膜7將附著高速旋轉的高溫滾筒6表面 的金屬液3高速甩出，形成金屬液滴9並濺射到沉積基板8上，沉積基板8在高度方向上做 有規律的往復運動，使得金屬液滴9不斷的沉積形成沉積坯件10，在金屬液引流通道5底板 端部設置擋板11，防止金屬液3溢出。
實施例2
參照圖2:包括鋼包l、水口2、金屬液3、中間包4、沉積基板8、金屬液滴9、沉積 坯件10，在水口 2的下方、中間包4的上方設有一傾斜放置的液膜預製板13，液膜預製板 13上方設有擋扳14，擋扳14與液膜預製板13形成熔池，擋扳14的前下方設有高溫滾筒6， 擋扳14與液膜預製板13間留有間隙，用於將金屬液3在間隙位置形成液膜7，為了使得液 膜7在流動得過程中不發生凝固，在金屬液引流通道5底板下表面設有加熱器12，沉積基板 8位於高溫滾筒6前方中間包4的側面。高溫滾筒6與金屬液3引流通道5底板間留有縫隙。
本發明中間包中4的鋼液注入到液膜預製板13與擋板14之間的熔池中，金屬液3通過 液膜預製板13與擋板14之間的縫隙流出，並在液膜預製板13上形成液膜7，液膜預製板下
513部設有加熱器烘烤，防止金屬液滴9發生凝固。液膜7受到了高溫滾筒6的帶動發生濺射 形成金屬液滴9，金屬液滴9在飛行的過程中發生降溫，最終沉積到沉積基板8上，沉積基 板8在高度方向上往復運動並使得金屬顆粒沉積形成一定形狀的沉積坯件10。過剩的金屬液 通過預製板流下注入到盛鋼包中。 實施例3
參照圖3:中間包4上端裝有水平放置的液膜預製板13，液膜預製板13上方設有擋扳 14，擋扳14與液膜預製板13間留有間隙，擋扳14的前方設有高溫滾筒6，位於高溫滾筒6 下面的液膜預製板13下表面設有加熱器12，沉積基板8位於高溫滾筒6前方中間包4的側 面。
圖3為加熱器內嵌式滾筒法濺射成形工藝示意圖。本發明金屬液9預先注入到液膜預製 板13與擋板14之間的熔池中，在液膜預製板13的底部鑲嵌有加熱器12，用以防止金屬液3 凝固。金屬液3通過液膜預製板13與擋板14之間的縫隙流出，並在液膜預製板13上形成液 膜7，金屬液膜7受到了高溫滾筒6的帶動發生濺射形成金屬液滴9，金屬液滴9在飛行的過 程中發生降溫，最終沉積到沉積基板8上，沉積基板8在高度方向上往復運動並使得金屬顆 粒沉積形成一定形狀的沉積坯件10。過剩的金屬液9通過液膜預製板13流下注入到盛鋼包中。
權利要求
1、滾筒法濺射成形裝置，包括鋼包(1)、水口(2)、金屬液(3)、中間包(4)、沉積基板(8)、金屬液滴(9)、沉積坯件(10)，其特徵在於中間包(4)底端設有金屬液引流通道(5)，金屬液引流通道(5)出口處有高溫滾筒(6)，高溫滾筒(6)與金屬液引流通道(5)底板留有間隙，金屬液引流通道(5)底板前端部設有擋扳(11)，金屬液引流通道(5)底板下表面設有加熱器(12)，沉積基板(8)位於高溫滾筒(6)前方中間包(4)的側面。
2、 根據權利要求1所述的滾筒法濺射成形裝置，其特徵在於高溫滾筒(6)與金屬液 引流通道(5)底端縫隙處的金屬液(3)形成鋼液薄膜(7)。
3、 根據權利要求1或2所述的滾筒法濺射成形裝置，其特徵在於水口 (2)的下方、 中間包(4)的上方設有一傾斜放置的液膜預製板(13)，液膜預製板(13)上方設有擋扳(14)， 擋扳(14)與液膜預製板(13)間留有間隙，擋扳(14)與液膜預製板(13)形成熔池，擋 扳(14)的前下方設有高溫滾筒(6)，位於高溫滾筒(6)下面的液膜預製板(13)下表面 設有加熱器(12)，沉積基板(8)位於高溫滾筒(6)前方中間包(4)的側面。
4、 根據權利要求3所述的滾筒法濺射成形裝置，其特徵在於中間包(4)上端裝有水 平放置的液膜預製板(13)，液膜預製板(13)上方設有擋扳(14)，擋扳(14)與液膜預製 板(13)間留有間隙，擋扳(14)的前方設有高溫滾筒(6)，位於高溫滾筒(6)下面的液 膜預製板(13)下表面設有加熱器(12)，沉積基板(8)位於高溫滾筒(6)前方中間包(4) 的側面。
5、根據權利要求4所述的滾筒法濺射成形裝置，其特徵在於高溫滾筒(6)表面刻有 紋理。
6、根據權利要求4所述的滾筒法濺射成形裝置，其特徵在於沉積基板(8)在高度方向 上做有規律的往復運動。
全文摘要
本發明涉及一種滾筒法濺射成形工藝及裝置，屬於鋼鐵冶金中的快速凝固與近終形加工領域。特點是在中間包底端設有金屬液引流通道，金屬液引出通道口處設有高溫滾筒，高溫滾筒與金屬液引流通道底板留有間隙，金屬液引流通道底板前端部設有擋扳，金屬液引流通道底板下表面設有加熱器，沉積基板位於高溫滾筒前方中間包的側面。本發明可製備板材、管坯及複合工件等沉積坯件，沉積層表面均勻，製備的錠坯組織更加均勻，本發明裝置可以製備晶粒非常細小的金屬材料，同時該工藝設備簡單，便於連續化生產。
文檔編號B22D23/00GK101439397SQ20081018977
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月31日 優先權日2008年12月31日
發明者胤 張 申請人:內蒙古科技大學