[发明专利]一种连续生产纳米晶带材的方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于纳米晶加压超薄带制备领域，具体涉及一种连续生产纳米晶带材的方法及系统。

背景技术

纳米晶由于优异的软磁性能而应用广泛，其可制作成磁芯应用于电流互感器、精密电流互感器、共模电感、大功率开关电源、逆变电源、磁放大器、滤波电感、漏电保护开关、高频变压器、高频变换器、高频扼流圈等。铁基纳米晶合金以Fe元素为主，加入少量的Nb、Cu、Si、B元素构成合金，经快速凝固工艺形成一种非晶态材料。如纳米晶带材是经熔融的钢液以很高的速度冷却形成的薄带，常见的铁基纳米晶原材料为工业纯铁、金属硅、电解铜、铌铁、硼铁。

纳米晶带材的生产方法为：首先将合金原材料按照一定配比在熔炉中融化，然后经过中间包镇静和保温，流入提前预热好的喷包中，最后通过喷杯底部一个狭小的缝隙，流到快速旋转的冷却辊上，快速冷却成固态甩出，形成纳米晶带材。钢液温度对纳米将带材的生产至关重要，其中喷包加热和保温效果直接影响流到冷却辊上钢液的温度，温度过高或过低都会影响带材的制备质量和使用性能，可见喷包加热环节在整个制带过程中起着非常重要的作用。

鉴于有利于提高铁基非晶、纳米晶带材产品的质量和保证产品性能的稳定性，申请人获得了一项实用新型专利权，授权公告号为CN203738017 U，该专利提供的压力喷带包的工作原理为：熔化炉中的钢水通过接钢漏斗流入坩埚内，待坩埚中的液位达到一定液位，通过连接螺杆中的气孔向坩埚内通入氩气或氮气，气体沿着气体运动轨迹进入坩埚内钢水液位上方，待气体压力达到需要值时，接钢漏斗内钢水液位上升到恒定位置。此时，该喷包坩埚内压力达到平衡。开启塞棒，坩埚中的钢水流入喷杯中，并通过喷杯底端的喷缝流出到高速旋转的结晶器上，瞬间凝固成厚度在25-30m的薄带。随着制带的进行，坩埚中的钢水液位降低，在恒压的条件下接钢漏斗中的钢液位也随之下降。为了使坩埚中液位保持恒定，对接钢漏斗进行续钢，使坩埚中钢水的补充量等于喷缝的出钢量，从而实现连续制带。

上述专利技术中的坩埚、喷杯、保温层等装置组成的喷包更适用于非晶带材的连续生产，在纳米晶带材的生产中，由于纳米晶要求的钢液温度稍低、钢液量较少，往往采用坩埚和喷杯一体成型的喷包装置，该喷包将电热丝设置在其壁内，直接对喷包内的钢液进行加热和保温，无需耗费物力人力建造规格更大的保温层，即可保证纳米晶钢液温度的需要。由于硅碳棒体积较大不适合纳米晶喷包加热，而中频感应石墨套虽加热效率高，但价格昂贵且易被氧化，加热过程中耗能较多，故选用在建造喷包时即在壁内设置电热丝的方式加热既能够满足生产需要有节约能源，是现有技术中的最佳方案。使用该喷包生产纳米晶时同CN203738017 U专利技术的生产过程一样，喷包中液位保持恒定，并对其进行续钢，使钢水的补充量等于喷缝的出钢量，从而实现连续制带。该纳米晶生产过程在各个环节都正常运转时可以保证带材的连续生产，但是钢液质量、喷带质量、喷杯损毁等问题在制带过程中时常发生，一旦任何一个环节发生偏差，就需要中断生产，并重新启动喷包加热系统。

以喷包损毁需要更换为例，具体操作为：首先中断向喷包中注钢液、并同时中断喷包向结晶器上喷钢液，待钢液温度降低以后，将喷包内剩余钢液移除，将喷包拆除，然后重新建造喷包，最后将新喷包内的电热丝加热，使喷包温度从室温加热至所需温度后，继续生产。

可见，由于制带过程中时常发生异常情况导致生产中断，因此上述中断生产、重新启动的过程也时常发生，仅降温、拆包、建包、加热这几大步骤就需要耗费2-3小时的工时，严重的浪费资源、降低生产效率。

发明内容

为克服现有技术中的上述缺陷，本发明的目的在于提供了一种连续生产纳米晶带材的方法，其当生产发生异常时，也无需中断生产，具有节约资源、提高生产效率的特点。本发明的另一目的在于提供一种连续生产纳米晶带材的系统。

本发明的技术方案为：一种连续生产纳米晶带材的方法，其包括线上喷包加热环节和线下喷包加热环节，且两个环节均采用可与喷包分离的加热套进行加热，线上喷包加热环节中的加热套位于带材生产线上，为线上加热套，线下喷包加热环节中的加热套位于带材生产线下，为线下加热套；具体步骤为：

步骤一，融化环节：将合金原材料按照一定配比在熔炉中融化，流入中间包镇静和保温；分别用线上加热套和线下加热套对位于其内的喷包进行预热；

步骤二，线上喷包加热环节：将钢液从中间包中注入线上加热套内的喷包中加热保温，达到一定液位停止；

步骤三，制带环节：钢液通过喷包底部一个狭小的缝隙，流到快速旋转的冷却辊上，快速冷却成固态甩出，形成纳米晶带材；