[发明专利]一种基于附壁效应的平面流铸造用节能剥离气刀

说明书

技术领域

本发明属于平面流铸造带材剥离技术领域，尤其涉及一种基于附壁效应的平面流铸造用节能剥离气刀。

背景技术

平面流铸造（planar-flow melt spinning，PFMS）最早由旋铸法（chill block melt-spinning，CBMS）发展而来，是通过单激冷辊高速旋转使合金液自熔潭沿辊面被拉出，在辊面形成液膜，并在辊内水冷作用下凝固为薄带并剥离收取，获得具有非平衡凝固组织带材的快速凝固技术。该技术工艺能解决易产生偏析合金的铸造，提高材料机械性能、磁性能的同时，节约大量能源并提高生产效率。并因其短流程、近终成形的特殊工艺，免去了后续多道次轧制及热处理，符合高端、智能制造领域的需求。

非晶合金具有高饱和磁感应强度、高磁导率、低矫顽力、低损耗等优良的软磁特性，非晶薄带广泛应用于配送变压器、非晶电机等领域，是代替传统取向硅钢铁芯的最佳选择。平面流铸造是制备非晶薄带的典型代表，系将高温钢液喷射到高速旋转的冷却辊上，喷甩出厚度仅18μm～30μm的薄带，其冷却速率高达10⁶ ～10⁷℃/s。该工艺把长流程硅钢轧制工艺缩短到直径仅一米左右的冷却辊面上，从熔潭拉出到喷甩成型再到剥离卷取过程中很多制约因素将更为复杂难控。

薄带快速凝固成型后需要及时剥离开辊面，分离后以便开始下一圆周喷甩。PFMS工艺早期采用机械式剥离，很长时期内一直沿用刮刀或毛刷直接将薄带与冷却辊分离，如美国专利US 4770227和US 4789022公开的楔形或靴型刮刀。机械式剥离会对辊面和薄带贴辊面造成划痕，带材出现横纵裂纹或分绺，严重的会损伤冷却辊使之提前报废。后来逐渐采用气体剥离代替机械剥离，如美国专利号US 4301855和中国专利申请 CN 103930225 A和CN 104399925 A。气体剥离很少对薄带造成机械式划伤，薄带基本不会产生裂纹和毛刺，同时对辊面相当于进行气淬冷却，有利于减轻热冲击负荷，使辊面温度降低，远离软化温度。甚至，对于柔韧性较差的脆性带也能完整剥离。

目前从流体动力学出发来设计剥离气刀外形和内部构造的报道尚不多见，气刀外形和内部构造对气幕冲击力，发散度和均匀度有重要影响。传统剥离气刀存在诸多弊端，喷缝式气刀的气流不均匀，冲击力不足，尤其排孔式气刀在高气压下易引起空气共鸣等高分贝噪音。类似传统剥离气刀大多没有考虑节能环节，仅依靠消耗大量压缩空气达到剥离目的，吹出的气幕较厚且发散，冲击力不够强劲。因此有必要设计气刀外形，借助壁面空气引流作用，用尽可能少的空气消耗量，以达到最大程度的剥离效果。

薄带成型后在辊面的剥离点和吹气方向对薄带的磁性能和板型至关重要，很少以此为出发点对薄带性能进行研究。在圆周上调整剥离气刀高度和角度是相互牵制的，在调节过程中需要很长时间才不会顾此失彼。在甩带前和开始短时间内往往须不断调整剥离气刀的位置和吹气方向，使薄带在剥离时产生最小的剪切力，而是靠张力从辊面分离，以免使其撕碎不能被卷取。在剥离点处须严格调整吹气方向沿冷却辊外圆切线方向，此情况下薄带内切应力最小化，软磁性能因而不会受到切应力的影响。专利 US 5054529公开了一种调整剥离点和气剥方向的装置，以完整剥离薄带。发明公布的调整装置不能快速地把剥离点和气剥方向调整到最佳位置，该类似装置须结合高度和角度多次反复做出逼近式调整，尤其角度的调整仅凭靠人的直觉和经验，只能做到大致沿切线方向喷吹气体，不能量化，随机性大。若不能彻底解决此问题，将会对工艺引进不确定性因素，人为增加工艺难度，严重影响生产效率。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种基于附壁效应的平面流铸造用节能剥离气刀。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于附壁效应的平面流铸造用节能剥离气刀，包括支撑导向系统和剥离气刀本体，所述支撑导向系统包括支撑柱和燕尾基座，所述支撑柱位于冷却辊一侧、置于燕尾基座内；其特殊之处在于，所述支撑导向系统还包括导向板和横支梁；所述剥离气刀本体外壁由外凸圆弧面、内凹圆弧面和两个平直面围成；所述剥离气刀本体内部包括气室和与气室连通的喷缝。

本发明的有益效果是：

1、节能。本发明的剥离气刀使得压缩空气消耗量少，基于附壁效应，其特有的外凸圆弧面可以引流数倍、数十倍于压缩空气的外围空气，由传统气刀压缩气压的0.4MPa降为0.2MPa以下，气幕冲击力强劲、薄而均匀，发散程度小，噪音低。