專利名稱：非晶態合金薄帶的壓力側鑄裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及非晶態合金薄帶的制備設備領域，特別適用于非晶態合金薄帶的壓力側鑄裝置。
背景技術：
在現有技術中，由于非晶態合金材料具有優異的軟磁性能，從而得到了廣泛的應用。因此，長久以來非晶態合金的批量、穩定、高質生產的設備研制都在不斷地研究中。目前，非晶態合金薄帶的制備技術主要有單輥快淬法和雙輥快淬法兩種。單輥快淬法由于其特別適用于批量生產，已被工業生產普遍采用。而在單輥快淬法中，按照制帶時噴嘴噴出合金熔液的方向，又可分為頂鑄法與底鑄法等。現有頂鑄方法及底鑄方法都在工業生產上得到了廣泛的應用。采用這兩中方法目前基本都可滿足工業生產的要求，但是生產過程中的穩定性有所不同。從結果看，底鑄法具有優越性。首先，用該方法母合金熔化后可以直接用壓力進行制帶。其次，采用該方法制帶壓力易于控制。而采用頂鑄底方法，若采用鋼液高度作為壓力，進行制帶，有兩個缺點，一是鋼液的高度有限，壓力有限；二是鋼液的高度控制不易，壓力控制難度大。若采用氣壓制帶，可以解決壓力問題，但在合金熔液注入到直接制帶的噴嘴包內存在塞噴嘴的問題。要解決這個問題需要其它輔助裝置，還會引入其它一些問題。由于這些問題，因此底鑄方法具有更好的工業生產穩定性。
除了大量生產的穩定性問題外，非晶態合金薄帶的表面質量問題也是生產上的關鍵問題。研究表明(中國專利00106498.3，美國專利US004221257)，影響帶材表面質量的工藝因素除了噴嘴形狀、輥嘴間距、輥速、制帶壓力、冷卻輥的表面溫度、冷卻能力、帶材的剝離距離以外，還有一個關鍵因素是噴嘴正下方合金熔液在冷卻輥表面所形成的動態熔潭的形狀。底鑄和頂鑄制備非晶態合金薄帶的共同缺點是熔潭中易于卷入氣體，在非晶態合金帶材表面形成氣囊，氣囊內部容易發生局部晶化并產生應力，從而影響非晶態合金薄帶的表面質量。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種利用熔潭的重力抑制氣體卷入到熔潭，避免形成氣囊，減少非晶態合金薄帶內部應力集中，顯著提高帶材表面質量的非晶態合金薄帶的壓力側鑄裝置。
根據上述目的，本實用新型的工作原理(附圖1、附圖2所示)是采用壓力將非晶態合金熔液從側面噴鑄到冷卻輥上。采用側鑄法噴帶，噴嘴和冷卻輥之間形成的熔潭受到來自兩個方向力的作用。水平方向上熔潭受冷卻輥表面的支持力N1和來自噴嘴氣體的壓力N，二者平衡。豎直方向上氣體產生的沖擊力F1必須首先克服熔潭鋼液自身重力G，即熔潭所受沖擊力F為F＝F1-G，可見側鑄時熔潭所受沖擊力小于頂鑄和底鑄時熔潭所受沖擊力，故而氣體不易被卷入熔潭并在薄帶接觸冷卻輥的面上形成氣囊。因此采用側鑄法制備非晶態合金薄帶，其帶材表面所形成的空氣囊尺寸較小、空氣囊總面積較小。空氣囊的改善有助于減少應力集中提高帶材韌性，同時使磁性和致密性得到改善。空氣囊減小了非接觸面積，有助于提高冷卻速度。
為了充分利用重力的作用，本發明提供的側鑄位置在冷卻輥徑向水平的位置附近，該位置偏離冷卻輥徑向水平方向偏差不超過15度。當側鑄位置偏離冷卻輥直徑水平方向的角較大時，熔液的噴射方向和冷卻輥表面切線方向的角度偏離90度較大，既不利于冷卻輥和噴鑄的熔液進行充分接觸冷卻，也容易產生大的空氣囊。
根據上述目的和工作原理，我們所提出的技術方案為該壓力側鑄裝置，由冷卻輥1、噴嘴2、熱電偶3組成，其特征是噴嘴2的嘴縫方向與冷卻輥1的徑向處于同一平面上，同時噴嘴2的嘴縫方向與冷卻輥1的徑向組成的平面與水平線的夾角上下各為≤15°。
本實用新型另外的特征為噴嘴2頂端到冷卻輥1的距離為30-300um。
合金噴出的壓力為0.01-0.15MPa。
本實用新型與現有技術相比由于采用側鑄裝置制帶，熔潭受到重力的作用，有利于抑制氣體進入卷入到熔潭之中形成氣囊，結果在非晶帶材表面所形成的空氣囊尺寸較小且空氣囊總面積較小，空氣囊的改善有助于減少應力集中，顯著提高非晶態合金帶材表面質量的優點。
圖1為本實用新型的非晶態合金薄帶壓力側鑄裝置的結構示意圖。
圖2為本實用新型的非晶態合金薄帶壓力側鑄時熔潭受力示意圖。
在上述附圖，1為冷卻輥，2為噴嘴，3為熱電偶，4為非晶態合金薄帶，5剝離氣體噴嘴，6為合金熔液，箭頭P為氣體壓力方向，箭頭a為剝離距離，箭頭b為壓力側鑄時將熔融的非晶母合金鋼液噴到快速轉動的冷卻輥上的方向。N1為水平方向上熔潭受冷卻輥表面的支持力，N為來自噴嘴氣體的壓力。F1為豎直方向上氣體產生的沖擊力，G為熔潭鋼液自身重力，F＝F1-G，F為熔潭所受沖擊力，箭頭c為噴嘴距離。
具體實施方式
該壓力側鑄裝置，由冷卻輥1、噴嘴2、熱電偶3組成，其中噴嘴2的嘴縫方向與冷卻輥1的徑向處于同一平面上，同時噴嘴2的嘴縫方向與冷卻輥1的徑向組成的平面與水平線的夾角上下各為15°。
本實用新型和現有技術采用的非晶態合金薄帶材料成分均為Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9，分別采用本實用新型的壓力側鑄裝置和現有技術頂鑄、底鑄的裝置和相同的工藝參數進行對比實驗，制備非晶態合金薄帶的具體工藝參數列于表1。采用相同工藝參數，側鑄、頂鑄和底鑄裝置制備非晶態合金薄帶具有相同的厚度。實驗結果表明，相同厚度的非晶態合金帶材，當制備裝置不同時，非晶態合金薄帶的表面質量有明顯的差異，具體實驗結果列于表2。表2中，序號為1-3#為采用本發明側鑄裝置制備的非晶態合金薄帶，4-6#為采用頂鑄裝置制備的非晶態合金薄帶，7-9#為采用底鑄裝置制備的非晶態合金薄帶。對比可見，采用側鑄裝置制備的非晶態合金薄帶的表面質量明顯好于頂鑄的和底鑄裝置制備的。
表1本發明實施例非晶態薄帶壓力側鑄與現有技術頂鑄、底鑄工藝參數表
表2本發明壓力側鑄裝置與現有技術頂鑄、底鑄裝置制備非晶態合金薄帶表面質量對比表
權利要求1.非晶態合金薄帶的壓力側鑄裝置，由冷卻輥(1)、噴嘴(2)、熱電偶(3)組成，其特征是噴嘴(2)的嘴縫方向與冷卻輥(1)的徑向處于同一平面上，同時噴嘴(2)的嘴縫方向與冷卻輥(1)的徑向組成的平面與水平線的夾角上下各為≤15°。
2.根據權利要求1所述的壓力側鑄裝置，其特征在于噴嘴(2)頂端到冷卻輥(1)的距離為30-300um。
3.根據權利要求1所述的壓力側鑄裝置，其特征在于合金噴出的壓力為0.01-0.15MPa。
專利摘要本實用新型涉及非晶態合金薄帶的制備設備領域，特別適用于非晶態合金薄帶的壓力側鑄裝置。該裝置由冷卻輥、噴嘴、熱電偶組成，其特征是噴嘴的嘴縫方向與冷卻輥的徑向處于同一平面上，同時噴嘴的嘴縫方向與冷卻輥的徑向組成的平面與水平線的夾角上下各為≤15°。噴嘴頂端到冷卻輥的距離為30－300um。合金噴出的壓力為0.01－0.15MPa。本實用新型與現有技術相比具有利用合金熔液的重力抑制氣體卷入到熔潭、形成氣囊，減少應力集中，顯著提高非晶態合金帶材表面質量的優點。
文檔編號B22D11/06GK2680386SQ20032012804
公開日2005年2月23日 申請日期2003年12月18日 優先權日2003年12月18日
發明者周少雄, 盧志超, 李德仁, 高振, 張宏浩, 陸曹衛 申請人:安泰科技股份有限公司, 鋼鐵研究總院