非晶母材冶煉裝備制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種非晶母材爐外精煉裝備。所述裝備有兩種形式，通過管道依次連接的真空罐、預(yù)真空冷卻除塵罐、機(jī)械泵、水環(huán)泵；另外一種是在鋼包上方設(shè)置真空蓋，鋼包與真空蓋形成密閉罐體，與預(yù)真空冷卻除塵罐、機(jī)械泵、水環(huán)泵順次連接，各連接管道上分別有閥門。采用上述結(jié)構(gòu)的非晶母材冶煉裝備，提前預(yù)真空使鋼包吊入真空罐后可以比較快捷的達(dá)到真空度要求，并通過水冷系統(tǒng)降低爐氣的溫度，同時(shí)設(shè)計(jì)的預(yù)真空冷卻除塵罐體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了含塵氣體的除塵作用，不用單獨(dú)設(shè)置除塵器，節(jié)省了裝備投資及空間的占用，該實(shí)用新型爐外精煉裝備將煙塵處理、高溫氣體降溫處理、提高鋼液真空脫氣過程集于一體，提供了一種投資小、占地少、使用簡捷的裝備。
【專利說明】非晶母材冶煉裝備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于冶煉【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種非晶母材冶煉裝備。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵基、鎳基等材質(zhì)的非晶金屬帶材的生產(chǎn)，一般分為兩個(gè)工藝過程:
[0003]1、首先按照材料配方進(jìn)行配料熔煉，如1K101材質(zhì)配方成分為Fe78?80% ；Si8?10% ；B12 ?14%。1K107 成分為 Fe70 ?75% ; (Si，B)20 ?25% ；Cu0.5 ?2% ；M1 ?5%。按原料成分含量計(jì)量，順序加入純鐵、硅鐵、硼鐵等合金，利用中頻熔煉爐或真空中頻熔煉爐進(jìn)行配料冶煉,通過感應(yīng)加熱熔化爐體中合金材料,并通過感應(yīng)加熱爐的特性使熔融的金屬液體充分?jǐn)嚢?，使成分充分均勻化，達(dá)到澆注溫度后在常溫下澆注成非晶合金母料鋼錠，該母料為晶體鑄態(tài)組織。
[0004]2、將非晶母料加入非晶噴帶機(jī)的中頻熔煉爐中熔化，高溫熔清后，根據(jù)不同材料適當(dāng)?shù)臐沧囟纫话阍?260°C?1360°C澆入噴嘴包，使鋼液通過噴嘴的狹縫及適當(dāng)?shù)妮佔(zhàn)扉g距，高溫液體通過超快冷銅輥的快速冷卻，冷卻速率達(dá)到106°C /s以上，帶材的厚度控制在20?40 u m，使該帶材在快淬的工況下形成原子排列長程無序短程有序的材料組織，形成非晶金屬材料。
[0005]在第一個(gè)工藝冶煉非晶母材的生產(chǎn)過程中，對(duì)生產(chǎn)出的母材材料的主要要求是:按配方要求材料的化學(xué)成分均勻、準(zhǔn)確。非金屬夾雜物不能超標(biāo)，每百平方毫米視場內(nèi):
①5 y m以上夾雜數(shù)量為0 ;②5 y m以下夾雜數(shù)量2_3個(gè)。要求氣體的含量盡量低，一般控制在H = 2ppm, 0 = 20ppm,N = 40ppm。通過對(duì)母材的這些控制要求,才能夠?qū)崿F(xiàn)其后工序噴帶過程金屬液體通過噴嘴狹縫時(shí)不產(chǎn)生堵塞，減少夾雜及氣體微孔在薄帶中存在對(duì)非晶帶材韌性的影響，以及對(duì)帶材磁性能的影響。這樣的要求使常規(guī)的中頻熔煉工藝及裝備無法滿足生產(chǎn)非晶母料的技術(shù)要求，使已經(jīng)投資建設(shè)、已經(jīng)具有中頻熔煉爐的廠家無法生產(chǎn)合格的非晶母料。目前生產(chǎn)非晶材料的廠家都需要投資真空熔煉裝備，一般國內(nèi)3噸以上真空熔煉裝備投資費(fèi)用大多需要300— 800萬元每臺(tái)。而采用目前的VOD、VD方式進(jìn)行真空處理需要投資建設(shè)蒸汽鍋爐、蒸汽噴射式真空系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜龐大，投資大。
[0006]因此需要針對(duì)上述的裝備進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單的非晶母材冶煉裝備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的非晶母材冶煉裝備。
[0008]本實(shí)用新型的非晶母材冶煉裝備通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0009]非晶母材冶煉裝備，該裝備包括真空罐，在真空罐上方有與之相配合的真空罐蓋;
[0010]真空罐底部有真空罐底座，真空罐底座內(nèi)有氬氣接管，真空罐上還連接有真空表;[0011]真空罐與預(yù)真空冷卻除塵罐通過管道相連接，真空罐與預(yù)真空冷卻除塵罐之間的管道上有破真空閥和閥門；
[0012]預(yù)真空冷卻除塵罐內(nèi)部有冷卻器，預(yù)真空冷卻除塵罐的底部有卸灰器，預(yù)真空冷卻除塵罐的側(cè)壁上有入孔，預(yù)真空冷卻除塵罐通過管道依次連接有空氣濾清器、機(jī)械泵、水環(huán)泵；
[0013]預(yù)真空冷卻除塵罐與空氣濾清器之間的管道上有真空表和閥門。
[0014]真空罐與真空罐蓋之間有密封圈。
[0015]預(yù)真空冷卻除塵罐的容積為真空罐容積的3-6倍。
[0016]作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，非晶母材冶煉裝備包括鋼包底座、鋼包真空蓋，鋼包底座下方有氬氣接管；
[0017]鋼包真空蓋還連接有搖臂支架和安裝于搖臂支架上的升降搖臂；
[0018]鋼包真空蓋上連接有真空表；
[0019]鋼包真空蓋通過管道連接有預(yù)真空冷卻除塵罐，鋼包真空蓋與預(yù)真空冷卻除塵罐之間的管道上有破真空閥和閥門；
[0020]預(yù)真空冷卻除塵罐內(nèi)部有冷卻器，預(yù)真空冷卻除塵罐的底部有卸灰器；預(yù)真空冷卻除塵罐的側(cè)壁上有入孔；預(yù)真空冷卻除塵罐通過管道順次連接有機(jī)械泵和水環(huán)泵；預(yù)真空冷卻除塵罐和機(jī)械泵之間的管道上有真空表和閥門。
[0021]鋼包真空蓋的下方有密封圈。
[0022]本實(shí)用新型的有益效果在于，采用上述結(jié)構(gòu)的非晶母材冶煉裝備，提前預(yù)真空使鋼包吊入真空罐后可以比較快捷的達(dá)到真空度要求，可以通過水冷系統(tǒng)降低爐氣的溫度，同時(shí)設(shè)計(jì)的預(yù)真空冷卻除塵罐體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了含塵氣體的除塵作用，不用單獨(dú)設(shè)置除塵器，節(jié)省了裝備投資及空間的占用，該實(shí)用新型將煙塵處理、高溫氣體降溫處理、提高鋼液真空脫氣過程集于一體，提供了一種投資小、占地少、使用簡捷的裝備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施例1中中頻爐的示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例1中鋼包的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例1冶煉裝備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4為本實(shí)用新型的實(shí)施例2冶煉裝備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中，1-中頻爐，2-鋼包，3-真空罐，4-真空罐蓋，5-密封圈，6-真空罐底座，7-破真空閥，8-閥門，9-冷卻器，10-預(yù)真空冷卻除塵罐，11-真空表，12-入孔，13-卸灰器，14-機(jī)械泵，15-水環(huán)泵，16-氬氣接管，17-進(jìn)出水口，18-空氣濾清器，19-搖臂支架，20-鋼包真空蓋，21-氣體接口，22-鋼包底座，23-升降搖臂。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明，以便本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員了解本實(shí)用新型。
[0029]實(shí)施例1
[0030]非晶母材冶煉裝備，該裝備包括真空罐3，真空罐3上方有與之相配合的真空罐蓋4 ；
[0031]真空罐3底部有真空罐底座6，所述的真空罐底座6內(nèi)有氬氣接管16，真空罐3上還連接有真空表11 ;鋼包2的底部有氣體接口 21，氣體接口 21與真空罐底座6內(nèi)的氬氣接管16相連接；
[0032]真空罐3與預(yù)真空冷卻除塵罐10通過管道相連接，所述的真空罐3與預(yù)真空冷卻除塵罐10之間的管道上有破真空閥7和閥門8 ；
[0033]預(yù)真空冷卻除塵罐10內(nèi)部有冷卻器9，冷卻器9的下部有進(jìn)出水口 17 ;預(yù)真空冷卻除塵罐10的底部有卸灰器13，預(yù)真空冷卻除塵罐10的側(cè)壁上有入孔12，預(yù)真空冷卻除塵罐10通過管道依次連接有空氣濾清器18、機(jī)械泵14、水環(huán)泵15 ；
[0034]預(yù)真空冷卻除塵罐10與空氣濾清器18之間的管道上有真空表11和閥門8。 [0035]真空罐3與真空罐蓋4之間有密封圈5。
[0036]預(yù)真空冷卻除塵罐10的容積為真空罐3所余空間容積的4倍左右。
[0037]在采用上述的裝備進(jìn)行冶煉時(shí)，其具體的步驟為:
[0038]以1K107為例，計(jì)量配料，采用中頻爐I熔煉合金母料，合金熔清加溫?cái)嚢桎撘?，將爐溫提溫至約1600°C，將鋼液加入鋼包2中(鋼包2中耐材已經(jīng)過約700°C烤包)，將鋼包2吊入真空罐3中。
[0039]在中頻爐I鋼液熔清準(zhǔn)備提溫時(shí)，同時(shí)開始預(yù)真空系統(tǒng)操作:關(guān)閉真空罐3與預(yù)真空冷卻除塵罐10體之間的閥門8，開啟機(jī)械真空泵機(jī)組機(jī)械泵14和水環(huán)泵15，預(yù)先對(duì)預(yù)真空冷卻除塵罐10抽取真空，使預(yù)真空冷卻除塵罐10內(nèi)真空度達(dá)到小于67Pa的狀態(tài)、保壓；開啟水冷系統(tǒng)，使預(yù)真空冷卻除塵罐10中冷卻器9處于制冷狀態(tài)。
[0040]待鋼包2吊入真空罐3后，接通底部氬氣管路(可以進(jìn)行預(yù)吹氬、漂浮夾雜物然后關(guān)閉氬氣)，蓋上真空罐蓋4形成密閉狀態(tài)，開啟控制真空罐3和預(yù)真空冷卻除塵罐10之間連接管道上的閥門8漸次開通，真空罐3中氣體流向預(yù)真空冷卻除塵罐10中，使真空罐3中真空度逐步提高，鋼包2中鋼液由于外部分壓的降低，原本溶解在鋼液中的氣體(H、0、N、CO)逐步上升脫出液面，鋼液處于真空脫氣狀態(tài)；使真空罐3中真空度達(dá)到小于等于67Pa狀態(tài)，保持壓力(可以微開啟底吹氬輔助脫氣、去夾雜)。真空機(jī)組機(jī)械泵14和水環(huán)泵15可以持續(xù)開動(dòng)或者在兩罐真空度達(dá)到平衡后再啟動(dòng)二次運(yùn)行，直到達(dá)到67Pa并保壓，脫氣處理時(shí)間約為25min。
[0041]真空脫氣處理完成后，關(guān)閉管道閥門8，開啟破真空閥7，氮?dú)馄普婵?，這時(shí)預(yù)真空冷卻除塵罐10可以繼續(xù)保持67Pa真空狀態(tài)，待機(jī)下一爐鋼液的真空脫氣處理，(可以關(guān)閉預(yù)真空冷卻除塵罐10與空氣濾清器18之間的閥門8，保持預(yù)真空冷卻除塵罐10內(nèi)的真空度，使機(jī)械泵14待機(jī)停機(jī))后續(xù)的處理就不用從大氣壓力狀態(tài)下開始抽真空，從而成倍提高了真空系統(tǒng)的有效利用率，降低運(yùn)行成本，提高真空脫氣工藝效率。
[0042]真空脫氣處理過程約需25min，鋼液在真空處理狀態(tài)下每分鐘降溫約2.4°C，真空處理過程降溫約60°C ;加上吊裝輔助時(shí)間約5分鐘，總體過程時(shí)間為30min，鋼液溫降約為72°C，處理后鋼液溫度可以控制在1300°C~1520°C，1K107材料鋼液的澆注溫度一般在^ 1300°C，經(jīng)該真空脫氣處理過程的鋼液溫度有充裕的調(diào)整澆注溫度的時(shí)間余度。
[0043]真空脫氣處理后鋼液可以進(jìn)行保護(hù)澆注，可以進(jìn)行水平連鑄等鑄造工藝，完成非晶母料的鑄錠生產(chǎn)。[0044]實(shí)施列2
[0045]在本實(shí)施例中，中頻爐I與鋼包2的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同；
[0046]非晶母材冶煉裝備包括鋼包2底座、鋼包2真空蓋，鋼包底座22下方有氬氣接管16 ;鋼包的下方有氣體接口 21，該氣體接口 21與鋼包底座22下方的氬氣接管16相連接；
[0047]鋼包2真空蓋還連接有搖臂支架19和安裝于搖臂支架19上的升降搖臂23 ；
[0048]鋼包2真空蓋上連接有真空表11 ;
[0049]鋼包2真空蓋通過管道連接有預(yù)真空冷卻除塵罐10，鋼包2真空蓋與預(yù)真空冷卻除塵罐10之間的管道上有破真空閥7和閥門8 ;罐體設(shè)計(jì)具有旋風(fēng)重力除塵型式。
[0050]預(yù)真空冷卻除塵罐10內(nèi)部有冷卻器9，冷卻器9的下部有進(jìn)出水口 17 ;預(yù)真空冷卻除塵罐10的底部有卸灰器13 ;預(yù)真空冷卻除塵罐10的側(cè)壁上有入孔12 ;預(yù)真空冷卻除塵罐10通過管道順次連接有機(jī)械泵14和水環(huán)泵15 ;所述的預(yù)真空冷卻除塵罐10和機(jī)械泵14之間的管道上有真空表11和閥門8。
[0051]鋼包2真空蓋的下方有密封圈5。
[0052]按1K101配方計(jì)量配料，采用中頻爐I熔煉合金母料，合金熔清加溫?cái)嚢桎撘?，將爐溫提高至約1560°C，將鋼液加入真空鋼包2中(鋼包2中耐材已經(jīng)過約700°C烤包)，接通鋼包2下部水口處的氬氣接口，采用軟管微吹氬，將鋼包2吊至設(shè)置的真空鋼包底座22上。
[0053]另外，在中頻爐I鋼液熔清準(zhǔn)備提溫的同時(shí)開始預(yù)真空系統(tǒng)操作:
[0054]關(guān)閉真空罐3與預(yù)真空冷卻除塵罐10體之間的閥門8，開啟機(jī)械真空泵機(jī)組即機(jī)械泵14和水環(huán)泵15預(yù)先對(duì)預(yù)真空冷卻除塵罐10抽取真空，使預(yù)真空冷卻除塵罐10內(nèi)真空度達(dá)到小于67Pa的狀態(tài)、保壓；開啟水冷系統(tǒng)，使預(yù)真空冷卻除塵罐10中熱交換器處于制冷狀態(tài)。
[0055]待鋼包2吊至鋼包底座22上后，蓋上鋼包真空蓋20，使鋼包真空蓋20與鋼包2內(nèi)部空間形成密閉狀態(tài)，開啟控制鋼包真空蓋20與預(yù)真空冷卻除塵罐10之間連接管道上的閥門8、逐漸開通，鋼包2金屬液面與真空包蓋空間中的氣體流向預(yù)真空冷卻除塵罐10中，使鋼包2中鋼液上部空間真空度逐步提高，鋼包2中鋼液由于外部分壓的降低，原本溶解在鋼液中的氣體(H、0、N、C0)逐步上升脫出液面，鋼液處于真空脫氣狀態(tài)。使鋼包2液面處達(dá)到小于等于67Pa狀態(tài)，保持壓力(可以控制開啟底吹氬輔助脫氣、去夾雜)。
[0056]真空機(jī)組機(jī)械泵14和水環(huán)泵15可以持續(xù)開動(dòng)或者在鋼包2與預(yù)真空冷卻除塵罐10真空度達(dá)到平衡后再啟動(dòng)二次運(yùn)行，直到達(dá)到67Pa并保壓，脫氣處理時(shí)間約為30min。
[0057]真空脫氣處理過程約30min，鋼液在真空處理狀態(tài)下每分鐘溫降約2.5°C，真空處理過程降溫約75°C ;處理后鋼液溫度可以控制在1300°C?1500°C，1K101材料鋼液凝固溫度一般在1190°C，經(jīng)該真空脫氣處理過程的鋼液溫度有充裕的調(diào)整澆注溫度的的空間。
[0058]真空脫氣處理后鋼液可以進(jìn)行保護(hù)澆注，可以進(jìn)行水平連鑄等鑄造工藝，完成非晶母料的鑄錠生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.非晶母材冶煉裝備，其特征在于，所述的裝備包括真空罐，所述的真空罐上方有與之相配合的真空罐蓋； 所述的真空罐底部有真空罐底座，所述的真空罐底座內(nèi)有通氬氣接管，真空罐上還連接有真空表； 所述的真空罐與預(yù)真空冷卻除塵罐通過管道相連接，所述的真空罐與預(yù)真空冷卻除塵罐之間的管道上有破真空閥和閥門； 所述的預(yù)真空冷卻除塵罐內(nèi)部有冷卻器，預(yù)真空冷卻除塵罐的底部有卸灰器，預(yù)真空冷卻除塵罐的側(cè)壁上有入孔，所述的預(yù)真空冷卻除塵罐通過管道依次連接有空氣濾清器、機(jī)械泵、水環(huán)泵； 所述的預(yù)真空冷卻除塵罐與空氣濾清器之間的管道上有真空表和閥門。
2.如權(quán)利要求1所述的非晶母材冶煉裝備，其特征在于，所述的真空罐與真空罐蓋之間有密封圈。
3.如權(quán)利要求1所述的非晶母材冶煉裝備，其特征在于，所述的預(yù)真空冷卻除塵罐的容積為真空罐容積的3-6倍。
4.非晶母材冶煉裝備，其特征在于，所述的裝備包括鋼包底座、鋼包真空蓋，所述的鋼包底座下方有氬氣接管； 所述的鋼包真空蓋還連接有搖臂支架和安裝于搖臂支架上的升降搖臂； 所述的鋼包真空蓋上連接有真空表； 所述的鋼包真空蓋通過管道連接有預(yù)真空冷卻除塵罐，鋼包真空蓋與預(yù)真空冷卻除塵罐之間的管道上有破真空閥和閥門； 所述的預(yù)真空冷卻除塵罐內(nèi)部有冷卻器，所述的預(yù)真空冷卻除塵罐的底部有卸灰器；預(yù)真空冷卻除塵罐的側(cè)壁上有入孔；所述的預(yù)真空冷卻除塵罐通過管道順次連接有機(jī)械泵和水環(huán)泵；所述的預(yù)真空冷卻除塵罐和機(jī)械泵之間的管道上有真空表和閥門。
5.如權(quán)利要求4所述的非晶母材冶煉裝備，其特征在于，所述的鋼包真空蓋的下方有密封圈。
【文檔編號(hào)】C21C7/10GK203440400SQ201320536592
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月31日
【發(fā)明者】孟春光, 郭洪衛(wèi), 徐有芳, 孫風(fēng)曉, 王金華 申請(qǐng)人:濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司