[发明专利]一种金属快速凝固带材生产装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属快速凝固技术领域，属于一种金属快速凝固带材生产装置及其方法，尤其适用于非晶态合金带材生产使用的装置及其方法。

背景技术

目前，传统的金属快速凝固薄带的生产特别是非晶态合金带材的生产主要采用大气环境下甩带的方式。成分调整好的母合金在熔化炉中熔化，再将合金熔液从喷嘴窄缝中喷出在高速旋转的冷却铜辊表面快速凝固，形成非晶带。这种方式在生产过程中容易使部分金属元素氧化。影响金属带的性能。带宽50mm以内的也有使用全真空甩带，甩带机构和最终带材成品完全封闭在真空系统中。由于带材成型后比表面积很大。会占很大的空间。所以这种方式的产量很小。在几公斤到几十公斤这个数量级。无法形成大规模化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属快速凝固带材生产装置及其方法，它能够防止金属元素快速凝固过程中不被氧化，同时有较高生产效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种金属快速凝固带材生产装置，它包括有真空熔炼炉、喷嘴、水冷铜辊，它还包括有喷嘴包，在真空熔炼炉下端与喷嘴包上端之间，设有上下连通的插板阀，在喷嘴包内设有中间盛液坩埚和喷嘴包坩埚，该中间盛液坩埚设置在插板阀的下部，该喷嘴包坩埚设置在中间盛液坩埚的下部，在喷嘴包坩埚下端连接有喷嘴，在喷嘴的下部设置有水冷铜辊。

作为优选，所述的中间盛液坩埚的容量大于喷嘴包坩埚的容量。

作为优选，所述的中间盛液坩埚上设有向喷嘴包坩埚倾倒合金熔液的机构。

作为优选，所述的中间盛液坩埚底部设有向喷嘴包坩埚输送合金熔液的漏口，在漏口上安装有调节合金熔液流量的塞杆。

作为优选，在喷嘴处的熔谭区域设置有熔谭保护的加压充气装置，在母合金凝固的熔谭区域使用保护气体进行保护。

一种金属快速凝固带材生产方法，它包括下列步骤：

（1）、将母合金放置在真空熔炼炉的真空室的真空炉坩埚内；

（2）、调整陶瓷喷嘴与水冷铜辊间的间隙；使得其间隙在0.2-1.2mm之间；陶瓷喷嘴的嘴缝宽度在0.4-0.8mm，宽度为生产带材的宽度20-120mm；调整好陶瓷喷嘴与水冷铜辊间距后，关喷嘴包侧门手动关闭锁紧；盖上喷嘴包下端的密封盖；

（3）、随后进入抽真空阶段，将真空熔炼炉和喷嘴包同时抽真空；真空度到达0.7Pa后，关闭插板阀，喷嘴包内持续通入保护气体，当喷嘴包内压力大于外界压力后打开其下方的密封盖；保持里面保护气体正压，防止空气进入；

（4）、为真空熔炼炉继续抽真空直到0.05Pa，打开真空熔炼炉感应加热线圈的电源，加热母合金，初期母合金内杂质气体排出，母合金熔化后使用测温装置对母合金温度进行测量；如到达目标温度，关闭真空熔炼炉与抽真空系统之间的阀门；

（5）、中间盛液坩埚的作用是存放母合金熔液，中间盛液坩埚和喷嘴包坩埚都需要预先加热，以防母合金凝固；

（6）、向真空熔炼炉内充入保护气体，气体压力与下方喷嘴包接近时，打开两者之间插板阀；

（7）、真空熔炼炉坩埚倾倒，合金熔液流入中间盛液坩埚；

（8）、合金熔液全部倒完；插上真空熔炼炉与方喷嘴包之间的插板阀；中间盛液坩埚向喷嘴包坩埚倒母合金熔液，喷嘴包内通入保护气体进行加压；

（9）、向喷嘴下端设置的熔谭保护装置内输入保护气体；在母合金熔液进入喷嘴包坩埚后，在喷嘴包压力作用下，喷嘴向水冷铜辊喷射母合金熔液；

（10）、水冷铜辊转动线速度在每秒20米到每秒30米之间，母合金熔液与水冷铜辊接触后快速凝固成带；母合金熔液与水冷铜辊接触的熔谭部分，使用熔谭保护装置的遮罩将此区域包裹，并通入保护气体，使得该区域充满保护气体，隔离空气；通过检查带材情况，适当调整辊嘴间距，水冷铜辊转速，在合金母液完全从喷嘴喷出后完成整个喷带过程。

使用时，母合金熔化在真空熔炼炉中进行，母合金熔化完成并达到合适温度后将母合金熔液倒入喷嘴包的中间盛液坩埚中，在喷嘴包中设置有中间盛液坩埚，用于存放熔化好的母合金；母合金全部倒入中间盛液坩埚之后，关闭喷嘴包与真空熔炼炉之间的插板阀；然后向喷嘴包中充入保护气体，并且使得保护气体的压力高于外界大气压力，这样在中间包中的合金熔液逐步补充入喷嘴包坩埚时，母合金熔液从喷嘴包坩埚下方的喷嘴窄缝处在压力作用下喷射而出，与快速转动的水冷铜辊接触凝固成带，而喷嘴与水冷铜辊之间的熔谭区域使用局部气氛保护，隔离金属熔液与空气，中间包坩埚向喷嘴包坩埚的补液方式可以是倾倒，也可以是从其下方的漏口流入。