噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴的製作方法

2023-10-30 05:07:27 3

專利名稱：噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種金屬薄帶製造技術，尤其是一種快淬非晶態合金薄帶的製造用噴嘴，具體地說是一種噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴。
背景技術：
目前，非晶態合金軟磁材料是近30年發展起來的新型軟磁材料，該合金已經取代了大部分高Ni含量的Ni Fe坡莫軟磁合金，在一些矽鋼和鐵氧體不能勝任的新應用領域中得到越來越多的應用，這類軟磁合金磁性能優異，製造工藝流程短，製造和使用過程節能且對環境友好，越來越受到人們的關注，產量逐年增大。目前非晶態合金材料主要採用單輥快淬法生產，鋼液通過噴嘴澆注在高速旋轉的冷卻輥上獲得20 40微米厚的非晶合金薄帶。合金薄帶的寬度取決於噴嘴的嘴縫長度。而帶材的厚度主要取決於噴嘴的嘴縫的寬度，一般在O. 3 O. 9刪範圍可以獲得滿足要求的非晶合金帶材。噴嘴是生產非晶合金薄帶的關鍵工藝裝備部件，也是非晶合金薄帶生產的消耗品。它的品質、壽命和成本決定了非晶合金薄帶的品質和生產成本。現有技術中噴嘴均使用非金屬材料，如氮化物和氧化物陶瓷等，典型的噴嘴材料是BN、Al203、Si02等。這在許多公開文獻和中國專利2000262156. 8、中國專利2000265925.5以及中國專利2000263144. x中可以得到證實。實際上使用抗高溫氧化、具有一定高溫強度的陶瓷材料，其中氧化鋁噴嘴要預製，燒結後堅硬不可再加工，給實際使用帶來不便；很少使用。目前使用較多的是BN材料，通過BN坯料的銑削製成所需大小和形狀的噴嘴，嘴縫可以根據工藝需求確定其尺寸，由於BN具有良好的可切削性能，目前實際生產基本使用這種材料製作噴嘴。然而，這類材料的噴嘴有以下缺點1、機械強度低、韌性差，易於開裂，高溫強度低，噴嘴易被打碎漏鋼；2、大尺寸坯料製作困難，不能製造大尺寸噴嘴；3、價格高，重複使用困難，成本高；4、鋼液中的雜質易於在嘴縫處析出，堵塞噴嘴；這最後一個缺點是非常嚴重的缺點。為了獲得完全的非晶態組織，噴嘴必須是一條窄縫，一般嘴縫寬度在O. 3O. 9mm範圍，要想獲得更薄的非晶帶，就要使用更窄的噴嘴縫，然而，嘴縫越窄，噴嘴越容易堵塞。因為鋼液中的低熔點雜質易於在非金屬材質的噴嘴處很容易不斷析出，逐漸堵塞噴嘴。所以現有技術中，噴帶經常因為噴嘴的堵塞而中斷，即使勉強維持，也會使帶材的表面質量嚴重下降，以至出現毛邊、網眼等嚴重缺陷。
發明內容本實用新型的目的是針對現有的陶瓷噴嘴可加工性差，精度不高，而BN材料噴嘴強度低，壽命短，易堵塞的問題，設計一種採用耐高溫金屬材料製作的噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴。本實用新型的技術方案是—種噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴，其特徵是它包括耐高溫金屬本體1，在所述的金屬本體I上加工有寬度為O. 2mm 1. 2mm,長度為O. 5mm IOOOmm的作為噴嘴出口的嘴縫2。所述的金屬本體I為平板結構或槽式結構，所述的嘴縫2位於槽式結構的槽底部或平板的中間。所述的金屬本體I連接有用於對整個噴嘴進行加熱的感應加熱圈，以提高嘴縫周圍的溫度。所述的金屬本體I通過噴嘴包與坩堝相連或直接與坩堝相連成一體。所述的金屬本體I為耐熱鋼、不鏽鋼、高溫合金或純金屬本體。本實用新型的有益效果本實用新型採用金屬或合金材質製造，尤其是選用耐熱鋼或不鏽鋼以及抗高溫氧化的純金屬等更適合高溫噴注使用。噴嘴可以是槽狀或板狀，噴嘴的示意圖見圖1、2所示。噴嘴與噴嘴包通過卡裝或鑲裝的方式連接，也可以與噴嘴包或者坩堝製成一體。現有技術中使用的噴嘴全部為非金屬材料，一般使用抗高溫氧化、具有一定高溫強度的陶瓷材料，但是上述材料的缺點太多，其中易於堵塞噴嘴的缺點是致命的。由於噴嘴處溫度比較低，鋼液中的非金屬夾雜物和金屬氧化物等易於在非金屬材質的低溫噴嘴處析出，導致噴嘴尺寸減小，逐漸將噴嘴堵塞，為了防止噴嘴堵塞必須儘量提高鋼液的潔淨度，或者將噴嘴的溫度提高，防止夾雜析出，但是噴嘴的加熱採用什麼方法又是問題，火焰加熱在噴嘴處很難奏效，因為火焰加熱是由外部向內傳熱使噴嘴升溫，25 30米/每秒的輥面線速度會把熱量帶走並吹冷噴嘴。而感應加熱為由工件內部加熱升溫，所以感應加熱對噴嘴的加熱是最有效的。然而BN為非金屬材料，無法進行感應加熱。只有用金屬材料製造噴嘴才可能實現這種目的。BN噴嘴的另一個缺點是高溫下強度很低，韌性差。由於噴帶時輥嘴間距很小，約O.
3 O. 5mm，冷卻輥的轉速很高，一般600 1100轉/每分鐘，線速度25 30米/每秒，微小的振動就會導致棍嘴碰撞，由於BN噴嘴的強度低、韌性差,很容易導致噴嘴碎裂，一旦噴嘴碎裂，鋼液將大量外瀉，噴澆在高速旋轉的冷卻輥上，導致嚴重的噴鋼事故，成為安全生產的隱患；此外BN材料無法製成大尺寸坯料，噴制250mm以上寬帶將成為制約。此外BN材料目前價格超過1000元/公斤，嚴重加大了非晶合金的製造成本。本實用新型的金屬噴嘴避免了以上缺點，尤其採用耐高溫氧化的金屬及合金材料，不僅可以滿足噴帶的工藝要求，而且還有如下優點1、金屬噴嘴的材料選擇範圍寬大，可以是純金屬，也可以是耐熱鋼、不鏽鋼、高溫合金、特種合金等。針對不同的非晶合金成分，及不同的噴帶溫度，選擇合適的噴嘴材料，做到工藝最優化。高熔點非晶合金採用耐熱鋼及高溫合金製造噴嘴；中溫熔點的非晶合金採用不鏽鋼和耐熱鋼製造噴嘴，低熔點的非晶合金採用純金屬或不鏽鋼製造噴嘴。2、金屬及合金噴嘴不宜堵塞，這主要是金屬導熱性好，與鋼液之間溫度梯度小，鋼液中的雜質不易在噴嘴處析出；而BN噴嘴導熱性差，鋼液與噴嘴外部溫度梯度大，鋼液中的雜質易於在溫度更低的噴嘴處析出。同時金屬噴嘴還可以採用感應加熱方法提溫或保溫，而BN噴嘴則沒有這些優點。3、金屬噴嘴易於加工，可以適合製作複雜的噴嘴結構，防止變形或滿足各種工藝要求；同時可以製作大尺寸的噴嘴，使噴制更寬尺寸的非晶帶材成為可能。4、由於大部分金屬材料的成本遠低於BN材料的成本，加之金屬噴嘴可以重複修補，多次使用，可以大大降低噴嘴成本，使非晶合金帶材的生產成本大幅度降低。
圖1是本實用新型的結構示意圖之一。圖2是本實用新型的結構示意圖之二。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。實施例一。如圖1所示。一種噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴，它包括耐高溫槽形金屬本體I，在所述的槽形金屬本體I的槽底部中間加工有寬度為O. 2mm 1. 2mm,長度為O. 5mm IOOOmm的作為噴嘴出口的嘴縫2。槽形金屬本體I連接有用於對整個噴嘴進行加熱的感應加熱圈，以提高嘴縫周圍的溫度，它可通過噴嘴包與坩堝相連或直接與坩堝相連成一體。耐高溫槽形金屬本體I所用材料可為耐熱鋼、不鏽鋼、高溫合金或純金屬。實施例二。如圖2所示。一種噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴，它包括耐高溫平板形金屬本體I，在所述的平板形金屬本體I的中間加工有寬度為O. 2mm 1. 2mm,長度為O. 5mm IOOOmm的作為噴嘴出口的嘴縫2。平板形金屬本體I可連接有用於對整個噴嘴進行加熱的感應加熱圈，以提高嘴縫周圍的溫度，它可通過噴嘴包與坩堝相連或直接與坩堝相連成一體。耐高溫平板形金屬本體I所用材料可為耐熱鋼、不鏽鋼、高溫合金或純金屬。實例I。在小型單輥石英管噴帶設備中，採用IcrlSNiOTi無磁不鏽鋼管，製成一端帶噴嘴、另一端開口的管狀坩堝，坩堝外有1200Hz感應加熱圈。噴嘴與坩堝成為一體，以利於向坩堝內加高壓氣體，實現噴注。噴嘴尺寸為寬O. 4mm，長20mm。用工業純鐵、工業結晶矽和硼鐵合金按原子百分比成分Fe78Si9B13配料，用真空爐熔煉為母合金，再將母合金放入坩堝中最高溫度加熱到1280°C，在高於1150°C以上開始噴注。對比例條件和參數與上述相同，不同處僅為坩堝和噴嘴採用石英。表I列出兩者結果對比，對比可見金屬噴嘴具有噴出的帶材質量高、操作安全、成本低的突出優點。
權利要求1.一種噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴，其特徵是它包括耐高溫金屬本體(1)，在所述的金屬本體(I)上加工有寬度為O. 2mm 1. 2mm,長度為O. 5mm IOOOmm的作為噴嘴出口的嘴縫(2)。
2.根據權利要求1所述的金屬噴嘴，其特徵是所述的金屬本體(I)為平板結構或槽式結構，所述的嘴縫(2)位於槽式結構的槽底部或平板的中間。
3.根據權利要求1所述的金屬噴嘴，其特徵是所述的金屬本體(I)連接有用於對整個噴嘴進行加熱的感應加熱圈，以提高嘴縫周圍的溫度。
4.根據權利要求1所述的金屬噴嘴，其特徵是所述的金屬本體(I)通過噴嘴包與坩堝相連或直接與坩堝相連成一體。
5.根據權利要求1所述的金屬噴嘴，其特徵是所述的金屬本體(I)為耐熱鋼、不鏽鋼、 高溫合金或純金屬本體。
專利摘要一種噴制非晶合金薄帶的金屬噴嘴，其特徵是它包括耐高溫金屬本體(1)，在所述的金屬本體(1)上加工有寬度為0.2mm～1.2mm，長度為0.5mm～1000mm的作為噴嘴出口的嘴縫(2)。本實用新型易於加工，強度高、韌性好，可以多次重複使用，可以製作大尺寸噴嘴，不易堵塞噴嘴。同時比具有安全性高、成本更低的優點；具有噴出的帶材表面質量好，適合噴制更寬的帶材，可通過感應加熱對噴嘴提溫和保溫。
文檔編號B22D11/06GK202824574SQ20122057680
公開日2013年3月27日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者樊謹, 吳俊鋒, 吳進洪 申請人:江蘇錦宏有色金屬材料有限公司