專利名稱：一種鐵基非晶合金寬帶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于非晶合金快速凝固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基非晶合金寬帶及其制造方法，尤其是寬度為220 IOOOmm的鐵基非晶寬帶及其制造方法。
背景技術(shù)：
鐵基非晶合金作為一種軟磁材料，具有優(yōu)良的電磁特性，用于配電變壓器中的鐵芯，可以大幅度降低變壓器的運(yùn)行能耗，因而在配電變壓器領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如，日立金屬公司的鐵基非晶合金帶材產(chǎn)品(Metglas^05SAl)共有142mm、170mm、213mm三種寬度規(guī)格，以供用戶制造不同尺寸的變壓器鐵芯。現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)寬度不大于213mm的鐵基非晶合金帶材可以制造容量在2000kVA 以下的配電變壓器，而不適于制造容量更大的配電變壓器。這是由于非晶配電變壓器的鐵芯結(jié)構(gòu)是根據(jù)變壓器容量、非晶合金帶材寬度而優(yōu)化設(shè)計(jì)的，如果用現(xiàn)有規(guī)格的非晶合金帶材設(shè)計(jì)制造容量大于2000kVA的配電變壓器，只能大幅度增加非晶鐵芯的疊厚，導(dǎo)致非晶鐵芯的截面尺寸明顯偏離合理范圍，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上不可行。換言之，對(duì)于容量在 2000kVA以上的配電變壓器，由于鐵芯體積大，需要使用更寬的非晶合金帶材制造產(chǎn)能發(fā)揮非晶合金的優(yōu)勢(shì)。由于非晶合金配電變壓器的節(jié)能效益，迫切希望能夠在大型變壓器中使用非晶合金作為鐵芯材料。因此，對(duì)寬度在220mm以上的鐵基非晶合金寬帶提出了很大需求。非晶合金作為近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新材料，一般采用快速凝固技術(shù)，也稱為單輥急冷法制造，典型的制造工藝為將特定成分的金屬原材料熔化，再使鋼液通過(guò)一條寬度在Imm以下的噴嘴狹縫流到一只高速旋轉(zhuǎn)的、具有良好導(dǎo)熱性的金屬冷卻輥上，鋼液在冷卻輥外圓周表面鋪展并以106°C /sec的速率迅速冷卻形成厚度約為0. 03mm左右的連續(xù)金屬薄帶，其原理如圖1所示。非晶合金帶材制造時(shí)，噴嘴縫的尺寸決定了母合金鋼液的流量，因此，噴嘴縫的橫向尺寸均勻性是非晶寬帶橫向厚度均勻性的關(guān)鍵之一。例如，美國(guó)發(fā)明專利 US19970864892 ( "Method of manufacturing a wide metal thin strip”) ^共了一種用于非晶合金寬帶制造的噴嘴結(jié)構(gòu)，通過(guò)專門(mén)的噴嘴外形設(shè)計(jì)，可以獲得最大寬度為 200mm的、橫向厚度均勻的非晶合金寬帶。中國(guó)發(fā)明專利ZL99808439. 5 (名稱“高疊層系數(shù)非晶態(tài)金屬帶及變壓器鐵心”)公開(kāi)了一種制造170mm寬非晶帶材的方法，其通過(guò)將冷卻輥表面粗糙度控制在0. 005mm以下、并將噴嘴縫表面粗糙度控制在0. 005mm以下，可以制造寬度170mm、疊片系數(shù)90%左右的鐵基非晶寬帶。然而，如果制造更寬的非晶合金寬帶，由于噴嘴處的溫度梯度很大，過(guò)長(zhǎng)的噴嘴很容易發(fā)生變形，從而影響非晶合金寬帶的橫向厚度一致性，嚴(yán)重降低非晶寬帶的疊片系數(shù)，嚴(yán)重時(shí)熱應(yīng)力甚至?xí)箛娮扉_(kāi)裂，而不能滿足制造寬度在220mm以上高質(zhì)量鐵基非晶合金寬帶的要求。為了連續(xù)生產(chǎn)非晶合金帶材，需要在帶材連鑄的同時(shí)將帶材同步卷取。由于卷取后的帶材仍然具有一定溫度，而帶材卷又難以較快冷卻，導(dǎo)致帶材卷可能發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫而喪失優(yōu)良的性能。為了使得非晶合金帶材在卷取后不發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)弛豫，要求非晶合金帶材從冷卻輥表面的卷取溫度低于一定值。非晶合金帶材越寬，卷取后降溫就越緩慢，帶材卷就越容易發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫，因而相應(yīng)地要求卷取溫度越低。對(duì)于寬度在213mm以下的非晶合金帶材，卷取溫度在150°C以下即可。而另一方面，在冷卻輥系統(tǒng)的冷卻能力一定時(shí)，所制造的非晶合金帶材越寬，冷卻輥表面所承受的熱負(fù)荷就越大，非晶合金帶材的卷取溫度就越高。因此，帶材溫度隨寬度的增加而提高的現(xiàn)象與寬帶要求卷取溫度降低之間存在矛盾， 成為寬度在213mm以上帶材制造的一個(gè)難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鐵基非晶合金寬帶及其制造方法，能夠制造優(yōu)良性能且寬度為220 IOOOmm的鐵基非晶合金寬帶。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案一種鐵基非晶合金寬帶，采用單輥急冷法制造，其寬度為220 1000mm，厚度為
0.02 0. 03mm,橫向厚度偏差小于士0. 002mm,疊片系數(shù)大于0. 84，飽和磁通密度大于
1.5T，且在頻率為50Hz、最大磁通密度為1. 3T條件下鐵損小于0. 20W/kg、激磁功率小于 0. 50VA/kg ；其中制造過(guò)程所用的冷卻輥(4)的橫向平整度偏差小于0. 02mm，表面粗糙度Ra 小于 0. 0005mm。鐵基非晶合金寬帶的化學(xué)成分，按質(zhì)量百分比計(jì)，可表示為!^mzSixByMz，其中 M 為 Ni、Co、Cr、Mn、Cu、V、Nb、Mo、W、!"a、Zr、Hf、C、P 中的一種或幾種，其中 χ = 0 6，y = 1 5，2 = 0 5，且5< x+y+z < 12，其余為不可避免的雜質(zhì)。X = 1. 5 6，ζ = 0. 05 3。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明進(jìn)一步提供了如下技術(shù)方案上述鐵基非晶合金寬帶的制造方法，采用單輥急冷法，包括如下步驟①在冶煉爐(1)中將原材料熔化并形成成分均勻的鋼液；②將鋼液澆入中間包O)中鎮(zhèn)靜；③將中間包O)中的鋼液澆入噴嘴包(3)中，鋼液從噴嘴包(3)底部的噴嘴縫流出；④從所述噴嘴縫中流出的鋼液直接流到位于其下方的高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥(4)表面，并迅速冷卻成為鐵基非晶合金寬帶；⑤所述鐵基非晶合金寬帶隨即被卷取機(jī)(5)同步卷取成寬帶卷(6)；其中在步驟④中，所述噴嘴縫的寬度為0.4 0.7mm，橫向?qū)挾绕钚∮谑?.05mm，所述冷卻輥(4)的橫向平整度偏差小于0. 02mm，冷卻輥(4)的表面粗糙度Ra小于 0.0005mm。在步驟④中，所述鐵基非晶合金寬帶離開(kāi)冷卻輥(4)后，經(jīng)一個(gè)或多個(gè)二次冷卻裝置進(jìn)一步冷卻后，再進(jìn)入步驟⑤。二次冷卻裝置為輔助冷卻輥(7)、冷卻介質(zhì)噴嘴⑶或其組合。非晶合金寬帶在輔助冷卻輥(7)上形成圓心角10°以上的包角。冷卻水通過(guò)所述輔助冷卻輥(7)的內(nèi)部，所述冷卻介質(zhì)噴嘴(8)向所述鐵基非晶合金寬帶表面噴吹氣體或易揮發(fā)液體介質(zhì)。
噴嘴包(3)的噴嘴底面有預(yù)先加工的弧形，該弧形與工作狀態(tài)下冷卻輥的鼓形表面構(gòu)成橫向一致的輥?zhàn)扉g距。在鐵基非晶合金寬帶制造過(guò)程中，對(duì)冷卻輥表面進(jìn)行連續(xù)修復(fù)和清潔，使輥面粗糙度Ra始終小于0. 0005mm。所述鐵基非晶合金寬帶的卷取溫度低于120°C。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于通過(guò)將噴嘴縫的橫向?qū)挾绕羁刂圃谑?. 05mm以內(nèi)、將冷卻輥表面粗糙度控制在0. 0005mm以內(nèi)、將冷卻輥表面平整度偏差控制在0. 02mm以內(nèi)、對(duì)帶材實(shí)施二次冷卻等措施，實(shí)現(xiàn)了橫向厚度偏差小于士0. 002mm、疊片系數(shù)大于0. 84、寬度為220 IOOOmm的鐵基非晶合金寬帶的制造；該鐵基非晶合金寬帶的飽和磁通密度大于1. 5T ；在頻率為50Hz、最大磁通密度為1. 3T條件下的鐵損小于0. 20ff/kg ；在頻率為50Hz、最大磁通密度為1. 3T條件下的激磁功率小于0. 50VA/kg。


圖1為本發(fā)明的鐵基非晶合金寬帶制造方法的工藝原理示意圖；圖2為本發(fā)明所述制造方法中噴嘴縫寬度、輥?zhàn)扉g距與非晶合金寬帶厚度的關(guān)系；圖3為本發(fā)明所述制造方法中鐵基非晶合金寬帶的卷取溫度與其厚度的關(guān)系；圖4為采用輔助冷卻輥對(duì)本發(fā)明的非晶合金寬帶進(jìn)行二次冷卻的示意圖；圖5為采用噴嘴對(duì)本發(fā)明的非晶合金寬帶進(jìn)行二次冷卻示意圖。附圖標(biāo)記1感應(yīng)熔煉爐 2中間包3噴嘴包4冷卻輥5卷取機(jī)6帶材卷7輔助冷卻輥 8冷卻介質(zhì)噴嘴
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。在本發(fā)明的鐵基非晶合金中，狗是合金中的最主要元素，是材料鐵磁性的來(lái)源，其含量應(yīng)在88% 95% (質(zhì)量百分比)之間。！^e含量過(guò)低會(huì)導(dǎo)致合金的飽和磁通密度低于 1. 5T而失去實(shí)用價(jià)值，F(xiàn)e含量過(guò)高則會(huì)使合金成分過(guò)多地偏離共晶點(diǎn)，降低合金的非晶形成能力，導(dǎo)致制造出的帶材脆化甚至不能形成非晶結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的鐵基非晶合金中，Si和B是不可缺少的，它們被稱為玻璃化元素，其作用是與狗配合形成接近共晶點(diǎn)的合金成分，降低合金熔點(diǎn)和形成非晶結(jié)構(gòu)的臨界冷卻速率，使得合金在冷卻過(guò)程中容易產(chǎn)生過(guò)冷而有利于形成非晶結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，Si含量在 0 6% (質(zhì)量百分比)之間、B含量在 5% (質(zhì)量百分比)是合適的。此外，本發(fā)明的鐵基非晶合金中還可以添加5% (質(zhì)量百分比)以下的其它元素， 以改善合金的特定性能。例如，合金中適當(dāng)添加Ni或Co可以提供合金的飽和磁通密度；適當(dāng)添加Cr、Mn、Cu、V、Nb、Mo、W、Ta、Zr、Hf等可以提高合金的晶化溫度，改善熱穩(wěn)定性，但這些元素添加過(guò)多會(huì)明顯降低合金的居里溫度和飽和磁通密度，因此總添加量最好不大于 5% (質(zhì)量百分比)；適當(dāng)添加C、P等可以改善合金的非晶形成能力或工藝性能?？傊鶕?jù)本發(fā)明的鐵基非晶合金中的Si、B和其它添加元素含量之和在5% 12% (質(zhì)量百分比)之間Je含量在88% 95% (質(zhì)量百分比)之間，此外還有極少量不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的鐵基非晶合金寬帶采用單輥急冷法制造，基本工藝流程包括配料、母合金熔煉、非晶合金寬帶高速連鑄、非晶合金寬帶在線卷取，工藝流程如圖1所示。對(duì)于本發(fā)明的鐵基非晶合金寬帶，可以采用純鐵、硼鐵、硅鐵作為母合金熔煉的原材料，在感應(yīng)爐或其它方式的冶煉爐1中將原材料熔化并形成成分均勻的鋼液。然后，將鋼液澆入中間包2中。中間包既起到對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏的緩沖作用，又使得鋼液得到一定時(shí)間的鎮(zhèn)靜，配合現(xiàn)有技術(shù)的其它冶金手段可以使得鋼液中的夾雜物充分上浮，改善母合金鋼液質(zhì)量。在母合金鋼液準(zhǔn)備就緒后，將鋼液澆入噴嘴包3中。噴嘴包的底部開(kāi)有一條狹長(zhǎng)的噴嘴縫，以使鋼液流出。在噴嘴縫的下方有一只高速旋轉(zhuǎn)的銅合金冷卻輥4，鋼液流到冷卻輥表面后立即鋪展成為均勻的薄膜并迅速冷卻成為非晶合金帶材，帶材隨即被卷取機(jī)5 同步卷取成帶材卷6。鐵基非晶合金寬帶在配電變壓器等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)，為了縮小體積，一般都希望非晶合金寬帶具有盡量高的疊片系數(shù)。所謂疊片系數(shù)指多層非晶合金寬帶堆疊在一起時(shí)非晶合金材料的真實(shí)截面積與其外形截面積之比。顯然，總希望非晶合金寬帶盡可能平整，橫向厚度偏差和微觀表面缺陷盡可能少。在上述工藝流程中，噴嘴縫的寬度、輥?zhàn)扉g距(噴嘴縫到冷卻輥表面的距離)、冷卻輥轉(zhuǎn)速、噴嘴包中鋼液面高度(靜壓力)是決定非晶合金寬帶厚度的最重要因素，而噴嘴縫寬度一致性、輥?zhàn)扉g距一致性則是決定非晶合金寬帶橫向厚度一致性、進(jìn)而影響非晶合金寬帶疊片系數(shù)的關(guān)鍵因素。圖2為本發(fā)明通過(guò)大量非晶合金帶材制造工藝試驗(yàn)獲得的上述工藝參數(shù)與非晶合金帶材厚度之間的關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明，噴嘴縫的長(zhǎng)度與所述非晶合金寬帶寬度相同，而噴嘴縫的寬度為 0. 4 0. 7mm。如果噴嘴縫窄于0. 4mm,則在非晶合金寬帶連鑄過(guò)程中噴嘴縫容易被鋼液中不可避免的夾雜物顆粒堵塞，使得非晶合金寬帶產(chǎn)生分條。如果噴嘴縫寬于0. 7mm,則通過(guò)噴嘴縫的鋼液流量太大，容易使得非晶合金寬帶厚度超標(biāo)。為了達(dá)到所要求的非晶合金寬帶疊片系數(shù)，本發(fā)明要求噴嘴縫的橫向?qū)挾绕钚∮谑?.05mm。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果噴嘴縫的橫向?qū)挾绕畲笥谑?. 05mm，會(huì)使鋼液流量不均勻，導(dǎo)致寬帶厚度不均勻，所生產(chǎn)寬帶的疊片系數(shù)低于84%。噴嘴縫所使用的材料可以是各種精密陶瓷材料，例如氧化鋁、氮化硼、碳化硅、石墨等。為了防止噴嘴縫在受熱過(guò)程中產(chǎn)生變形而引起噴嘴縫寬度變化，可以采用高強(qiáng)度的耐火材料與噴嘴縫材料結(jié)合在一起，提高噴嘴縫的抗變形能力，也可以適當(dāng)增大噴嘴縫材料的厚度，提高強(qiáng)度，保證噴嘴縫的橫向?qū)挾绕钚∮谑?. 05mm。輥?zhàn)扉g距是影響非晶合金寬帶厚度及其一致性的關(guān)鍵因素。本發(fā)明采用0. 1 0. 5mm的輥?zhàn)扉g距控制范圍以獲得厚度在0. 02 0. 03mm范圍內(nèi)的非晶合金寬帶。在非晶合金寬帶的生產(chǎn)過(guò)程中，冷卻輥的熱膨脹可能使得輥面中部隆起，冷卻輥表面成為鼓形，如果這時(shí)噴嘴底面仍然為平面，將導(dǎo)致輥?zhàn)扉g距沿橫向不一致，從而使帶厚不均勻。為了防止這種現(xiàn)象，可以將噴嘴底面(噴嘴縫的出端)預(yù)先加工出一個(gè)與輥面相適應(yīng)的弧度，即事先測(cè)量出在非晶合金寬帶制造過(guò)程中冷卻輥表面橫向不同位置的熱膨脹量，再利用高精度加工設(shè)備將噴嘴底面加工成與膨脹后輥面相同弧度的形狀。這樣，在非晶合金寬帶制造過(guò)程中輥?zhàn)扉g距可保持橫向一致。影響輥?zhàn)扉g距一致性的另一個(gè)因素是冷卻輥表面的平整度及粗糙度。如果冷卻輥表面存在橫向或縱向起伏，相當(dāng)于輥?zhàn)扉g距發(fā)生了變化，將顯著影響非晶合金寬帶的厚度在橫向或縱向的一致性，進(jìn)而降低非晶合金寬帶的疊片系數(shù)。本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，要使非晶合金寬帶的疊片系數(shù)達(dá)到84%以上，必須保證冷卻輥表面的橫向平整度偏差小于 0.02mm。冷卻輥表面一般通過(guò)車(chē)削的方法獲得較為平整的外圓周表面。但普通的車(chē)削裝置不能保證冷卻輥表面的橫向平整度。為了使冷卻輥表面的橫向平整度偏差小于0. 02mm，必須使用高精度的車(chē)削裝置才能使表面橫向平整度達(dá)到要求。為了保證非晶合金寬帶的疊片系數(shù)大于84%，還必須在非晶合金寬帶連鑄過(guò)程中使得冷卻輥表面粗糙度Ra始終小于0. 0005mm。而在非晶合金帶材的連鑄過(guò)程中，由于冷卻輥表面不斷承受鋼液的侵蝕和熱沖擊，輥面質(zhì)量會(huì)逐漸惡化，出現(xiàn)坑狀缺陷。為了及時(shí)消除輥面缺陷，需要對(duì)輥面進(jìn)行持續(xù)清潔和修復(fù)；即用砂輪、砂紙或其它打磨拋光材料制造的高速旋轉(zhuǎn)盤(pán)狀或輪狀打磨裝置不間斷地接觸打磨輥面，打磨材料上打磨顆粒的粒度宜小于觀0目。打磨裝置還可以沿冷卻輥橫向移動(dòng)，使整個(gè)帶材寬度范圍內(nèi)的輥面不斷地被清潔和修復(fù)。由于非晶合金帶材的連鑄速度高達(dá)約20m/SeC，所制造的非晶合金帶材必須與帶材的連鑄過(guò)程同步卷取，否則帶材將迅速堆積，不但使后期卷取的效率低下，而且使帶材形成大量皺褶，從而容易斷裂和降低疊片系數(shù)。非晶合金帶材的卷取有多種方法，例如采用具有兩個(gè)或兩個(gè)以上卷筒的公轉(zhuǎn)盤(pán)式倒卷機(jī)，不但實(shí)現(xiàn)非晶合金帶材的同步卷取，而且可以在線換卷，實(shí)現(xiàn)非晶合金帶材的大批量連續(xù)化生產(chǎn)。在非晶合金帶材被卷取后，帶材卷仍然有一定的溫度，而且?guī)Р膬?nèi)部的熱量無(wú)法迅速散失，降溫速率非常緩慢。因此，非晶合金帶材的卷取溫度不能過(guò)高。已經(jīng)證實(shí)，如果非晶合金帶材的卷取溫度高于120°C，則帶材被卷取后將產(chǎn)生不可逆結(jié)構(gòu)弛豫，使非晶合金帶材失去優(yōu)良的電磁特性。因此，非晶合金帶材的卷取溫度應(yīng)低于120°C。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)非晶合金寬帶卷取溫度低于120°C的措施之一是將寬帶厚度控制在 0. 03mm以下。本發(fā)明得到，在冷卻輥系統(tǒng)的冷卻能力基本穩(wěn)定的條件下，帶材越厚則卷取溫度越高，如圖3所示。因而，本發(fā)明通過(guò)控制非晶合金寬帶的厚度不大于0.03mm來(lái)保證卷取溫度低于120°C。而控制非晶合金寬帶厚度的措施如前面所述包括控制噴嘴縫寬度、 輥?zhàn)扉g距、噴嘴包液面高度等手段。雖然用本發(fā)明的方法可以將非晶合金寬帶厚度控制在 0. 02mm以下，但是帶材過(guò)薄將使單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量降低，從而降低了生產(chǎn)效率。本發(fā)明降低非晶合金寬帶卷取溫度的措施之二是在非晶合金寬帶在冷卻輥表面的剝離點(diǎn)與卷取機(jī)之間增加二次冷卻裝置，其中的一種方法是安裝一個(gè)或幾個(gè)金屬材質(zhì)的輔助冷卻輥7，如圖4所示。輔助冷卻輥與冷卻輥及卷取機(jī)之間的相對(duì)高度位置的布置要能夠使非晶合金寬帶在其上形成圓心角10°以上的包角，即輔助冷卻輥外圓周表面10°圓心角以上的弧面與非晶合金寬帶接觸，從而將非晶合金寬帶進(jìn)一步冷卻，為了強(qiáng)化二次冷卻效果，輔助冷卻輥內(nèi)部還可以通冷卻水。另一種方法是用噴嘴8向熔潭至卷取機(jī)之間的非晶合金寬帶表面噴吹氣體或易揮發(fā)液體介質(zhì)，以進(jìn)一步冷卻非晶合金寬帶；可以噴吹的介質(zhì)包括空氣、氬氣、氮?dú)?、水、乙醇，既可以噴吹上述介質(zhì)中的某一種，也可以是或者它們的混合物，還可以在相同位置或不同位置同時(shí)噴吹幾種介質(zhì)，所噴吹介質(zhì)既可以是室溫的， 也可以是高于或低于室溫的，如圖5所示。通過(guò)對(duì)寬帶實(shí)施二次冷卻，寬帶溫度得以明顯降低，如圖3所示。通過(guò)實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，所制造的鐵基非晶合金寬帶具有優(yōu)良的特性。本發(fā)明所述的鐵基非晶合金寬帶的寬度為220 1000mm、厚度為0. 02 0. 03mm，橫向厚度偏差小于士0. 002mm，疊片系數(shù)大于0. 84，飽和磁通密度大于1. 5T，在頻率為50Hz、最大磁通密度為1. 3T條件下的鐵損小于0. 20W/kg、激磁功率小于0. 50VA/kg。下面，在本發(fā)明所述的鐵基非晶合金的化學(xué)成分范圍內(nèi)，分別選取不同的鐵基非晶合金成分，用單輥急冷工藝制造非晶合金寬帶。主要工藝參數(shù)如下母合金鋼液溫度 1300 1450°C，噴嘴縫寬度0. 4 0. 7mm,噴嘴縫寬度偏差小于士0. 05mm,噴嘴包中鋼液面高度300 550mm，冷卻輥外表面線速度15 25m/sec，冷卻輥外表面的橫向平整度偏差小于0. 02mm，輥?zhàn)扉g距0. 1 0. 4mm。在鐵基非晶合金寬帶制造過(guò)程中，通過(guò)對(duì)冷卻輥表面進(jìn)行連續(xù)修復(fù)和清潔，使輥面粗糙度Ra始終小于0. 0005mm。具體工藝參數(shù)和非晶合金寬帶的性能分別如表1和表2所示，通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，利用上述工藝所制造的鐵基非晶合金寬帶厚度在0. 02 0. 03mm之間，寬帶厚度的橫向偏差不大于士0. 002mm，疊片系數(shù)大于0. 84，飽和磁通密度大于1.5T，在頻率為50Hz、最大磁通密度為1. 3T條件下的鐵損小于0. 20W/kg、激磁功率小于0. 50VA/kg。并且，工藝參數(shù)落在本發(fā)明范圍之外時(shí)，所制造的鐵基非晶合金寬帶容易出現(xiàn)脆化、卷取溫度過(guò)高、疊片系數(shù)低、磁性能惡化等不良情況。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種鐵基非晶合金寬帶，采用單輥急冷法制造，其特征在于其寬度為220 1000mm，厚度為0. 02 0. 03mm，橫向厚度偏差小于士0. 002mm，疊片系數(shù)大于0. 84，飽和磁通密度大于1. 5T，且在頻率為50Hz、最大磁通密度為1. 3T條件下鐵損小于0. 20W/kg、激磁功率小于0. 50VA/kg ；其中制造過(guò)程所用的冷卻輥(4)的橫向平整度偏差小于0. 02mm，表面粗糙度Ra小于0. 0005mm。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵基非晶合金寬帶，其特征在于所述鐵基非晶合金寬帶的化學(xué)成分，按質(zhì)量百分比計(jì)，可表示為!^mzSixByMz，其中M為Ni、Co、Cr、Mn、Cu、V、Nb、Mo、 W、Ta、Zr、Hf、C、P 中的一種或幾種，其中 x = 0 6，y = l 5，2 = 0 5，且5< x+y+z < 12，其余為不可避免的雜質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的鐵基非晶合金寬帶，其特征在于x= 1. 5 6，z = 0. 05 3。
4.如權(quán)利要求1或2所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，采用單輥急冷法，包括如下步驟①在冶煉爐(1)中將原材料熔化并形成成分均勻的鋼液；②將鋼液澆入中間包O)中鎮(zhèn)靜；③將中間包⑵中的鋼液澆入噴嘴包⑶中，鋼液從噴嘴包⑶底部的噴嘴縫流出；④從所述噴嘴縫中流出的鋼液直接流到位于其下方的高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥(4)表面，并迅速冷卻成為鐵基非晶合金寬帶；⑤所述鐵基非晶合金寬帶隨即被卷取機(jī)(5)同步卷取成寬帶卷(6)；其特征在于在步驟④中，所述噴嘴縫的寬度為0. 4 0. 7mm,橫向?qū)挾绕钚∮谑?.05mm，所述冷卻輥(4)的橫向平整度偏差小于0. 02mm，冷卻輥(4)的表面粗糙度Ra小于 0.0005mm。
5.如權(quán)利要求4所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，其特征在于在所述步驟④中， 所述鐵基非晶合金寬帶離開(kāi)冷卻輥(4)后，經(jīng)一個(gè)或多個(gè)二次冷卻裝置進(jìn)一步冷卻后，再進(jìn)入步驟⑤。
6.如權(quán)利要求5所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，其特征在于所述二次冷卻裝置為輔助冷卻輥(7)、冷卻介質(zhì)噴嘴(8)或其組合。
7.如權(quán)利要求6所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，其特征在于非晶合金寬帶在輔助冷卻輥(7)上形成圓心角10°以上的包角。
8.如權(quán)利要求6所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，其特征在于冷卻水通過(guò)所述輔助冷卻輥(7)的內(nèi)部，所述冷卻介質(zhì)噴嘴(8)向所述鐵基非晶合金寬帶表面噴吹氣體或易揮發(fā)液體介質(zhì)。
9.如權(quán)利要求4所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，其特征在于所述噴嘴包(3) 的噴嘴底面有預(yù)先加工的弧形，該弧形與工作狀態(tài)下冷卻輥的鼓形表面構(gòu)成橫向一致的輥?zhàn)扉g距。
10.如權(quán)利要求4所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，其特征在于在鐵基非晶合金寬帶制造過(guò)程中，對(duì)冷卻輥表面進(jìn)行連續(xù)修復(fù)和清潔，使輥面粗糙度Ra始終小于 0.0005mm。
11.如權(quán)利要求4所述的鐵基非晶合金寬帶的制造方法，其特征在于所述鐵基非晶合金寬帶的卷取溫度低于120°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于非晶合金快速凝固技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵基非晶合金寬帶，其寬度為220～1000mm，厚度為0.02～0.03mm，橫向厚度偏差小于±0.002mm，疊片系數(shù)大于0.84，飽和磁通密度大于1.5T，且在頻率為50Hz、最大磁通密度為1.3T條件下鐵損小于0.20W/kg、激磁功率小于0.50VA/kg。本發(fā)明還涉及所述寬帶的制造方法，其采用單輥急冷法，其中噴嘴縫寬度為0.4～0.7mm，噴嘴縫橫向?qū)挾绕钚∮凇?.05mm，冷卻輥(4)的橫向平整度偏差小于0.02mm，表面粗糙度Ra小于0.0005mm。
文檔編號(hào)H01F1/153GK102314985SQ20111029341
公開(kāi)日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者丁力棟, 劉國(guó)棟, 周少雄, 張志英, 李泉, 王建, 趙沛, 陳文智 申請(qǐng)人:安泰科技股份有限公司