在可調整低密度氣體環境下鑄造非晶金屬合金的設備和方法技術

一種用于鑄造金屬帶的設備和方法，該設備包括具有淬火表面（２２）的運動冷卻主體（３４）。噴嘴機構在淬火表面的淬火區域（２６）上沉積熔融金屬流以便形成該帶。噴嘴機構（２８）具有帶有噴嘴孔口的排放部分。貧化機構包括多個可單獨控制的氣體噴嘴（５６ａ～５６ｆ）以便供應還原氣體到淬火區域上游附近的貧化區域（２４）的多個區段內。在每個區段內可與其他區段內氣流的控制無關地控制氣流分布。還原氣體放熱反應以便降低密度，從而在貧化區域內提供低密度還原氣體環境并基本上防止帶內氣泡的形成。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及直接由熔融物鑄造金屬帶，本專利技術尤其涉及直接由熔融物快速固化非晶金屬合金以便形成大致連續的金屬帶。
技術介紹
由于淬火期間在淬火表面和熔融金屬之間殘留的氣泡形成氣體表面缺陷，通過傳統裝置難以鑄造非常光滑的帶。這些缺陷以及其他因素造成鑄造帶的淬火表面側以及相對的自由表面側顯著粗糙。在某些情況下，表面缺陷實際上延伸通過帶，并在其中形成穿孔。另外，這些表面缺陷的均勻程度在鑄造金屬帶的寬度上可以變化。授予M.Narasimhan的US專利NO.4,142,571披露一種用于快速淬火熔融金屬流以便形成連續金屬帶的傳統設備和方法。該金屬可在惰性氣體環境或局部真空中鑄造。授予J.Bedell的US專利NO.3,862,658和授予C.Carlson的US專利NO.4,202,404披露用來延長鑄造金屬絲與淬火表面接觸的柔性帶。授予R.Ray等人的US專利NO.4,154,283披露真空鑄造金屬帶以減小氣泡缺陷形成。Ray等人教授的真空鑄造系統需要特定的腔室和泵以便產生低壓鑄造氣體環境。另外，需要輔助裝置將鑄造帶從真空腔室中連續輸送出來。另外，在這種真空鑄造系統中，帶趨于過度粘接在淬火表面上，而不是在周圍氣體環境下鑄造時通常脫離該淬火表面。授予H.Suzuki等人的US專利NO.4,301,855披露一種用于鑄造金屬帶的設備，其中熔融金屬從加熱噴嘴倒在轉動輥的外周表面上。蓋件覆蓋噴嘴上游的輥表面以便提供一個腔室，該腔室的氣體通過真空泵排空。蓋件內的加熱元件加熱噴嘴上游的輥表面以便從輥表面上去除液滴或氣體。真空腔室降低鑄造輥表面附近的運動氣體層的密度，由此降低鑄造帶內氣泡的形成。加熱元件有助于從輥表面上驅除濕氣和依附氣體以便進一步降低氣泡的形成。Suzuki等人披露的設備不將金屬倒在鑄造表面上，直到該表面排出真空腔室為止。通過此方法，避免從真空腔室去除快速前進的帶所涉及的復雜問題。該帶實際上在開放氣體環境下鑄造，因此抵消帶質量上任何潛在的改進。授予Mobley等人的US專利NO.3,861,450披露一種制造金屬絲的方法和設備。盤形吸熱構件轉動以便將其邊緣表面浸入熔池，并且非氧化氣體在運動表面進入熔融物的關鍵處理區域內引入。此非氧化氣體可以是還原氣體，該氣體在氣體環境中的燃燒在關鍵處理區域內產生還原或非氧化燃燒產物。在特別實施例中，由碳或石墨制成的蓋子閉合盤的一部分并與蓋子附近的氧反應，從而產生非氧化的一氧化碳和二氧化碳氣體，該氣體接著圍繞該盤部分和熔融物的輸入區域。如Mobley等人所述，由于非氧化氣體的引入，使得非氧化氣體中斷并代替氧化氣體依附層。非氧化氣體的受控引入還提供屏障，以便防止熔融表面上的顆粒固體材料在關鍵處理區域內聚積，在該區域內轉動盤將雜質帶入熔融物，使得絲開始固化。最后，通過減少絲和轉動盤之間的依附性，從關鍵區域中去除氧化氣體和漂浮雜質增加了絲與轉動盤脫開點的穩定性并促進同時脫離。但是Mobley等人所解決的只是盤表面和熔融物內的氧化問題。如Mobley等人所述，非氧化氣體流始終通過轉動輪的粘性牽伸力帶入熔池中，并可將熔融物與盤邊緣分開，從而瞬間干擾絲的形成。Mobley等人提供的特殊優點在于非氧化氣體降低熔池內實際絲形成點處的氧化。因此，Mobley等人沒有使得將盤和熔融物分開和隔離并降低局部淬火的帶入氣體最小化。授予H.Liebermann的US專利NO.4,282,921和4,262,734披露一種設備和方法，其中采用同軸噴氣流降低快速淬火的非晶金屬帶內的邊緣缺陷。授予H.Liebermann的US專利NO.4,177,856和4,144,926披露一種方法和設備，其中控制雷諾數參數以便降低快速淬火晶體帶內的邊緣缺陷。氣體密度和雷諾數通過使用真空和采用低分子重量的氣體來調整。授予H.Liebermann的US專利NO.4,869,312披露一種用于鑄造金屬帶以便減小由形成氣泡所造成的表面缺陷的設備和方法。噴嘴機構在淬火表面的淬火區域內沉積熔融金屬流以便形成金屬帶。供應還原氣體到淬火區域上游附近的貧化區域內。還原氣體進行放熱反應以便在貧化區域內提供低密度還原氣體環境并有助于防止氣泡在帶內形成。但是傳統方法不能充分降低金屬帶寬度上表面缺陷的變化。現有技術中還存在其他缺陷，本專利技術可以克服并修正這些缺陷。
技術實現思路
在一個方面，披露一種鑄造金屬帶的方法。具有淬火表面的冷卻主體在選定速度下運動，并且熔融金屬流沉積在淬火表面的淬火區域內以便形成帶。供應還原氣體到淬火區域上游附近的貧化區域。還原氣體由多個噴嘴提供，該噴嘴通過擋板相互分開。閥單獨控制通過每個噴嘴的氣體流。還原氣體進行放熱反應以便降低其密度并在每個區域內的貧化區域內單獨提供低密度還原氣體環境。在優選實施例中，金屬帶是非晶金屬合金。在第二方面，披露一種系統，該系統包括例如輪子的鑄造表面、熔融金屬供應裝置、還原氣體供應裝置、包括多個可單獨控制的氣體噴嘴的氣體總管和多個氣流控制裝置。該系統設置成通過單獨調整進入貧化區域內不同區域的氣流改善鑄造金屬帶厚度的均勻性。該系統還設置成控制有利和不利的帶表面特征。第三方面包括一種設備，其包括具有一開口側的殼體以及殼體內由擋板分開的多個分散腔室。每個分散腔室包括氣體噴嘴。氣體噴嘴通過單獨控制閥連接到還原氣體供應裝置上。此配置使得到達每個分散腔室內的氣流量可以控制，因此提供一系列單獨燃燒腔室。這可以更加緊密地控制金屬帶的特定區域上的厚度分布和表面特征。另一方面包括一種在金屬帶鑄造系統內控制到達淬火區域的不同分散區段的氣流的方法，該方法包括使用傳感器以便測量鑄造金屬帶的質量。該控制方法使得淬火區域的不同分散區段內還原火焰氣體環境可以單獨自動調整。所披露的技術有利地降低金屬帶鑄造期間淬火表面和金屬之間氣泡的形成和滯留，并在帶寬度上提供均勻的帶厚度分布和均勻的光潔度。本專利技術的其他方面將在這里描述。附圖說明當參考以下詳細說明和附圖時將更加完全地理解本專利技術，并且其優點將更加清楚，附圖中圖1表示在沉積有熔融金屬的淬火表面部分處的氣體邊界層速度分布圖；圖2表示表示現有技術鑄造系統的代表性實施例； 圖3表示圖2現有技術鑄造系統的一部分；圖4表示本專利技術鑄造系統的剖切平面圖；圖5表示本專利技術鑄造系統的側視圖；圖6表示本專利技術鑄造系統的透視圖；圖7表示本專利技術燃燒器組件的剖切透視圖；圖8表示擴散板的兩個視圖；圖9表示具有控制功能的本專利技術鑄造系統；圖10表示本專利技術鑄造帶的三個示例性厚度分布圖；圖11A～11B表示本專利技術鑄造帶的示例性厚度分布圖；圖12A～12B表示本專利技術鑄造帶的示例性厚度分布圖；圖13表示本專利技術鑄造帶的三個示例性厚度分布圖；圖14表示本專利技術鑄造帶的三個示例性厚度分布圖；圖15A～15B表示本專利技術鑄造帶的示例性厚度分布圖；圖16A～16B表示本專利技術鑄造帶的示例性厚度分布圖；圖17A～17B表示本專利技術鑄造帶的示例性厚度分布圖；圖18A～18B表示本專利技術鑄造帶的示例性厚度分布圖。具體實施例方式出于本專利技術的目的并且如說明書和權利要求中所使用的那樣，“帶”應該理解為細長主體，其橫向尺寸小于其長度。因此，應該理解的是術語“帶”包括具有規則和不規則截面的線、帶、板和類似物。特別是平帶(帶、片、帶板)的情況下，帶的高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鑄造金屬帶的方法，其包括：將熔融金屬沉積在淬火表面的淬火區域上以便形成具有一定寬度的帶；供應氣體到該帶寬度上的多個分散的區段，并進入淬火表面的靠近淬火區域上游的貧化區域內；在每個分散區段內供應氣體進行放熱反應以便 在貧化區域內提供其密度小于大約１克／升的氣體環境；以及在每個分散區段內單獨控制反應。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：SD阿爾伯特，S姆約津，DW帕爾姆，PL羅伯茨，
申請(專利權)人：梅特格拉斯公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]