CN105834382A - 一种用于制备非晶带材的钢液供给*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于制备非晶带材的钢液供给***，包括电阻加热中间包，用于接收钢液并对钢液进行净化；和感应加热喷嘴包，置于所述电阻加热中间包的下方，用于接收所述电阻加热中间包注入的钢液并对钢液进行温度调节；在所述感应加热喷嘴包的下方设有喷嘴，所述喷嘴用于将钢液进行浇注。本发明提供的用于制备非晶带材的钢液供给***，可以使钢液中的夹杂物上浮而达到净化钢液的目的；同时也可以快速调整钢液的温度，使其达到制备非晶带材所需的温度。

Description

一种用于制备非晶带材的钢液供给***
技术领域
本发明属于非晶带材制造技术领域，具体而言，本发明涉及一种用于制备非晶带材的钢液供给***。
背景技术
现阶段，非晶合金带材的制备多采用单辊快淬的方法。单辊快淬法的***主要由以下部分组成：冶炼炉、中间包、塞棒、喷嘴包、冷却辊、测厚装置和抓取装置。母合金在冶炼炉内熔炼完成后形成熔融合金。熔融合金通过冶炼炉被注入中间包中，在中间包内经过除渣和调温等工艺过程后，通过中间包下方的浇钢口注入喷嘴包内，并通过喷嘴包下方的喷嘴浇注到冷却辊上。熔融合金快速冷却后形成厚度为几十微米的非晶带材，经抓取装置卷取后，完成整个工艺流程。测厚装置可以实时测量非晶带材的厚度。
由于制备的非晶带材的厚度只有几十微米，钢液质量的微小变化都会直接影响非晶带材的质量。因此整个工艺流程中对钢液温度和质量的精细控制，是制备高质量非晶带材的关键环节之一。而整个制带***中与钢液接触的主要环节就是中间包和喷嘴包，两者共同组成了非晶带材制备的钢液供给***。这一***的主要作用有两点。其一是使钢液中的夹杂物上浮而达到净化钢液的目的；其二是快速调整钢液的温度，使其达到制备非晶带材所需的温度。
按加热方式划分，中间包可分为感应加热中间包和电阻加热中间包。其中感应加热中间包调整钢液温度的功能较强，而由于中频搅拌作用的存在，虽然有利于钢液内部元素的均匀分布，但却破坏了中间包的静置效果，不利于钢液中夹杂物的上浮和析出，不利于钢液的净化。而电阻加热中间包在结合了底吹氩技术后，有利于实现钢液中夹杂物的上浮和析出，有利于钢液的净化。而由于电阻加热的加热能力有限，使用电阻加热中间包将很难实现钢液的快速调温，影响生产效率和生产节奏。
喷嘴包也可分为电阻加热喷嘴包和感应加热喷嘴包。感应加热喷嘴包的优点是具有很强的调温能力，但结构相对复杂。而电阻加热喷嘴包对钢液的调温作用有限，为保证制带工艺所需的钢液温度，就需要提高中间包内钢液的过热度，而过高的钢液温度将导致钢液内部Si、B等元素的烧损，影响钢液的最终成分，进而非晶带材的性能。
不同类型中间包和喷嘴包组成的钢液供给***会对制带过程的最终结果造成重大影响，下表列出了它们不同的组合方式及其优缺点(即不同形式中间包和喷嘴包组成的钢液供给***的功能对比)：
组合序号 中间包 喷嘴包 能否净化钢液 能否快速调节钢液温度
1 感应加热 电阻加热 否 能
2 电阻加热 电阻加热 能 否
3 感应加热 感应加热 否 能
从上表中可以明显看出，虽然前两种组合所构成的钢液供给***在目前实际生产中被广泛使用，但这两种***都不能完全满足非晶带材连续生产对钢液供给***的功能要求。组合三也存在明显缺陷，没有被应用到生产领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于制备非晶带材的钢液供给***，以至少解决现有技术存在的净化钢液或者快速调节钢液温度单一效果的技术问题，同时能够解决现有技术存在的无法实现非晶带材连续生产的技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种用于制备非晶带材的钢液供给***，其技术方案如下：
一种用于制备非晶带材的钢液供给***，包括电阻加热中间包，用于接收钢液并对钢液进行净化；和感应加热喷嘴包，置于所述电阻加热中间包的下方，用于接收所述电阻加热中间包注入的钢液并对钢液进行温度调节；在所述感应加热喷嘴包的下方设有喷嘴，所述喷嘴用于将钢液进行浇注。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述电阻加热中间包包括中间包包体，所述中间包包体的上端为开口设置，在所述中间包包体的下端设有水口，所述中间包包体用于容纳钢液；包盖，安装在所述中间包包体的开口位置；和塞棒，所述塞棒的下端与所述水口抵触接触，所述塞棒与所述水口的配合实现控流。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述中间包包体为上宽下窄的梯形包结构。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述中间包包体包括工作层，用于容纳钢液；和保温层，所述保温层将所述工作层包裹，所述保温层用于对所述工作层进行保温。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：在所述包盖的底端设有加热元件。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述加热元件为直型硅碳棒。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述电阻加热中间包还包括吹氩装置，所述吹氩装置设置在所述中间包包体的底部，用于使钢液中的夹杂物上浮和保持钢液温度的均匀化。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述感应加热喷嘴包包括喷嘴包包体，用于提供支撑；感应线圈，设置在所述喷嘴包包体的内部；和加热层，紧贴在所述感应线圈的内侧，用于容纳钢液和加热钢液。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述加热层为耐高温导电材料制作而成。
如上述的用于制备非晶带材的钢液供给***，进一步优选为：所述喷嘴包包体的内部设有水冷结构，用于对所述喷嘴包包体进行降温，在所述水冷结构的上部设置进水口，在所述水冷结构的下部设置出水口，用于对所述水冷结构内注水和排水。
分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
一、本发明提供的用于制备非晶带材的钢液供给***，可以使钢液中的夹杂物上浮而达到净化钢液的目的；同时也可以快速调整钢液的温度，使其达到制备非晶带材所需的温度。
二、本发明的电阻加热中间包的塞棒和水口的配合，可以实现控流作用。
三、本发明的中间包包体分为工作层和保温层，可以能够快速对钢液进行加热和保温。
四、本发明设置的加热元件，能够满足电阻加热的需求。
五、本发明设置的吹氩装置，可以快速实现钢液的夹杂物上浮和使钢液温度均匀化。
六、本发明感应加热喷嘴包的设置，可以实现钢液的温度控制。
附图说明
图1为本发明优选实施例的用于制备非晶带材的钢液供给***的结构示意图。
图2为本发明优选实施例的电阻加热中间包的结构示意图。
图3为本发明优选实施例的感应加热喷嘴包的结构示意图。
图中：1-电阻加热中间包；11-中间包包体；111-工作层；112-保温层；12-包盖；13-水口；14-塞棒；15-加热元件；16-吹氩装置；17-接钢漏斗；2-感应加热喷嘴包；21-喷嘴；22-感应线圈；23-加热层；24-喷嘴包包体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
如图1所示，本发明优选实施例的用于制备非晶带材的钢液供给***主要包括电阻加热中间包1，用于接收钢液并对钢液进行净化；和感应加热喷嘴包2，置于电阻加热中间包1的下方，用于接收电阻加热中间包1注入的钢液并对钢液进行温度调节；在感应加热喷嘴包2的下方设有喷嘴21，喷嘴21用于将钢液浇注至冷却辊上形成连续的非晶带材。
总而言之，本发明提供的用于制备非晶带材的钢液供给***由具有镇静功能(即净化钢液)的电阻加热中间包1和具有快速调温功能的感应加热喷嘴包2构成，能够同时满足非晶带材生产领域对钢液供给***的两点功能需求。
为了便于电阻加热中间包1的工作，如图1、图2所示，本发明的电阻加热中间包1包括中间包包体11，中间包包体11的上端为开口设置，在中间包包体11的下端设有水口13，中间包包体11用于容纳钢液；包盖12，安装在中间包包体1的开口位置；和塞棒14，塞棒14的下端与水口13抵触接触，当需要向感应加热喷嘴包2注入钢液时，将塞棒14提起，水口13打开，开始注入钢液；当不需要向感应加热喷嘴包2注入钢液时，塞棒14的下端将水口13关闭。为了方便对塞棒14进行控制进而控制水口13的开口度的大小，如图1、图2所示，优选为，在包盖12上开有塞棒过孔，塞棒14的上部穿过塞棒过孔。此时通过控制塞棒14的上部就能控制水口13的开口度的大小，本发明通过水口13和塞棒14的配合实现控流作用。
在本发明中，为了方便对钢液的净化控制，如图1、图2所示，本发明的中间包包体11为上宽下窄的梯形包结构。优选为，中间包包体11由绝热耐火材料砌筑而成。进一步优选为，中间包包体11包括工作层111，用于容纳钢液；和保温层112，保温层112将工作层111包裹，保温层112用于对工作层111进行保温。为了考虑中间包包体11的耐材性能指标问题，本发明的工作层111为硅砖制作而成，优选为石英材质制作而成；保温层112为低导热高强绝热砖制作而成。下表中示意出工作层111和保温层112的性能指标：
所处位置 工作层 保温层
耐材选型 硅砖 低导热高强绝热砖
化学成分 SiO2≥99％ Al2O3≥72％
密度(g/cm3) 1.85 1.0
耐压强度(MPa) 45 3.5
导热系数(W/(m·K)) 1.4(400℃) 0.48(350℃)
热膨胀率(1000℃) 0.2％ 0.53％
在本发明中，为了应对非晶合金的酸性钢液特征，工作层111设计使用特种硅砖，石英材质是工作层的理想材料。保温层112既要有一定强度而且要具备低的导热系数，设计使用轻质高强低导热绝热砖。
为了能够满足电阻加热中间包1的加热需求，如图1、图2所示，本发明在包盖12的底端设有加热元件15，本发明采用包盖加热的方式对电阻加热中间包1进行加热，也就是说本发明的包盖12采用电阻加热的方式进行加热。优选为，加热元件15为直型硅碳棒。进一步优选为，加热元件15为18个。本发明共使用18根直型硅碳棒可使总功率达300kW以上，很好的满足电阻加热中间包1的加热需求。
为了进一步将电阻加热中间包1内的夹杂物上浮和使钢液温度均匀化，如图1、图2所示，本发明还包括吹氩装置16，吹氩装置16设置在中间包包体11的底部，用于使钢液中的夹杂物上浮和保持钢液温度的均匀化。
为了便于接收钢液，如图1、图2所示，本发明的电阻加热中间包还包括接钢漏斗17，接钢漏斗17安装在包盖12上。本发明的接钢漏斗17采用浸入式结构，接钢漏斗17的末端浸入到位于中间包包体11内部钢液的液面之下。优选为，接钢漏斗17的材质为熔融石英。
为了便于感应加热喷嘴包2的工作，如图1、图3所示，本发明的感应加热喷嘴包2包括喷嘴包包体24，用于提供支撑；感应线圈22，设置在喷嘴包包体24的内部；和加热层23，紧贴在感应线圈22的内侧，用于容纳钢液和加热钢液。
为了便于对钢液加热，如图1、图3所示，本发明的加热层23为耐高温导电材料制作而成。加热层23通过被感应线圈22加热而成为喷嘴包包体24的加热体。在本发明中，喷嘴包包体24为耐高温导热材料制作而成，使其可以被加热体迅速加热。
为了防止喷嘴包包体24以及位于喷嘴包包体24的底板出现变形问题，如图1、图3所示，本发明的喷嘴包包体24的内部设有水冷结构，用于对喷嘴包包体24进行降温，在水冷结构的上部设置进水口，在水冷结构的下部设置出水口，用于对水冷结构内注水和排水。
在本发明中，加热层23使用的材料优选为石墨碳化硅复合材料，该材料具有很好的导磁性，可以被高频电源迅速加热至1400℃以上，可被用作空包预热时的导热体。同时该材料具有一定的高温抗氧化能力，解决了加热层23使用寿命的问题。
使用本发明的用于制备非晶带材的钢液供给***进行了空包加热试验和过钢试验，空包加热试验中所述电阻加热中间包1内部温度可以到达1420℃，所述感应加热喷嘴包2的喷嘴包包体24可以在满足喷嘴包包体24结构安全的情况下被加热至1400℃以上。过钢试验中，所述感应加热喷嘴包2内的钢液温度在1200～1450℃范围内连续可调。
分析可知，与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：
一、本发明提供的用于制备非晶带材的钢液供给***，可以使钢液中的夹杂物上浮而达到净化钢液的目的；同时也可以快速调整钢液的温度，使其达到制备非晶带材所需的温度。
二、本发明的电阻加热中间包1的塞棒14和水口13的配合，可以实现控流作用。
三、本发明的中间包包体11分为工作层111和保温层112，可以能够快速对钢液进行加热和保温。
四、本发明设置的加热元件15，能够满足电阻加热的需求。
五、本发明设置的吹氩装置16，可以快速实现钢液的夹杂物上浮和使钢液温度均匀化。
六、本发明感应加热喷嘴包2的设置，可以实现钢液的温度控制。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于，包括：
电阻加热中间包，用于接收钢液并对钢液进行净化；和
感应加热喷嘴包，置于所述电阻加热中间包的下方，用于接收所述电阻加热中间包注入的钢液并对钢液进行温度调节；在所述感应加热喷嘴包的下方设有喷嘴，所述喷嘴用于将钢液进行浇注。
2.根据权利要求1所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于，所述电阻加热中间包包括：
中间包包体，所述中间包包体的上端为开口设置，在所述中间包包体的下端设有水口，所述中间包包体用于容纳钢液；
包盖，安装在所述中间包包体的开口位置；和
塞棒，所述塞棒的下端与所述水口抵触接触，所述塞棒与所述水口的配合实现控流。
3.根据权利要求2所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于：
所述中间包包体为上宽下窄的梯形包结构。
4.根据权利要求2所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于，所述中间包包体包括：
工作层，用于容纳钢液；和
保温层，所述保温层将所述工作层包裹，所述保温层用于对所述工作层进行保温。
5.根据权利要求2所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于：
在所述包盖的底端设有加热元件。
6.根据权利要求5所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于：
所述加热元件为直型硅碳棒。
7.根据权利要求2所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于，所述电阻加热中间包还包括：
吹氩装置，所述吹氩装置设置在所述中间包包体的底部，用于使钢液中的夹杂物上浮和保持钢液温度的均匀化。
8.根据权利要求1所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于，所述感应加热喷嘴包包括：
喷嘴包包体，用于提供支撑；
感应线圈，设置在所述喷嘴包包体的内部；和
加热层，紧贴在所述感应线圈的内侧，用于容纳钢液和加热钢液。
9.根据权利要求8所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于：
所述加热层为耐高温导电材料制作而成。
10.根据权利要求8所述的用于制备非晶带材的钢液供给***，其特征在于：
所述喷嘴包包体的内部设有水冷结构，用于对所述喷嘴包包体进行降温，在所述水冷结构的上部设置进水口，在所述水冷结构的下部设置出水口，用于对所述水冷结构内注水和排水。
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