專利名稱：滾筒法濺射成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滾筒法濺射成形工藝及裝置，屬于鋼鐵冶金中的快速凝固與近終形加工 領(lǐng)域。
二背景技術(shù)：
將金屬液顆粒粉碎后進行沉積的技術(shù)屬于快速凝固技術(shù)領(lǐng)域，離心噴射沉積就屬于其中 技術(shù)之一。離心噴射沉積的原理是在坩堝中將鋼液熔融后，通過底部導(dǎo)液管輸送流出，鋼 液滴落至底端的離心沉積盤上，沉積盤高速旋轉(zhuǎn)，將金屬液體離心霧化，金屬液滴在飛行的 過程中快速冷卻，半固態(tài)的霧化顆粒最終沉積在冷的基底上，基底在爐體中上下往復(fù)移動， 不斷沉積的顆粒最終沉積成形。利用該方法可以制備大直徑環(huán)件或管坯。離心沉積首先被英
國Swansea大學(xué)的Singer教授用于制備具有對稱軸、并有中心孔的鋁合金。在離心噴射沉積 工藝中，沉積坯隨著沉積材料厚度的增加和溫度的升高，凝固速度減小，但它仍然比普通錠 坯的凝固率高得多，熱加工前的加熱可消除在沉積坯整個厚度中存在的顯微組織差異。 上述方法存在缺點主要是
1) 制備產(chǎn)品單一，只能制備大型環(huán)件或管坯。
2) 實現(xiàn)金屬液的均勻沉積比較困難。
3) 生產(chǎn)效率低，不適合于工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)。
基于上述的常規(guī)離心沉積工藝，本專利提出一種全新的沉積工藝，該工藝中首先將鋼液 平鋪在一個基板平面上，形成一層非常細小的鋼液膜，控制液膜底部的溫度，不使金屬液膜 凝固，此時對鋼液進行了一次細化。在基板和鋼液膜之間布置高速旋轉(zhuǎn)的滾筒，滾筒表面刻 有紋理，滾筒快速轉(zhuǎn)動，表面附著鋼液后將其以很高的速度甩出，鋼液濺射在沉積基板上， 此時對鋼液進行了二次細化。沉積基板在上下移動的同時在水平方向上進行勻速移動，鋼液 不斷的被濺射到沉積基板上，最終形成一定形狀的沉積坯件。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備產(chǎn)品廣泛，能夠使金屬液沉積層表面均勻沉積，制備的 錠坯組織更加均勻，工藝設(shè)備簡單，便于批量連續(xù)化生產(chǎn)。
技術(shù)解決方案本發(fā)明在中間包底端設(shè)有金屬液引流通道，金屬液引出通道口處設(shè)有高溫滾筒，高溫滾筒與金屬液引流通道底板留有間隙，金屬液引流通道底板前端部設(shè)有擋扳， 金屬液引流通道底板下表面設(shè)有加熱器，沉積基板位于高溫滾筒前方中間包的側(cè)面。 高溫滾筒與金屬液引出通道底端縫隙處的金屬液形成鋼液薄膜。
本發(fā)明在水口的下方、中間包的上方設(shè)有一傾斜放置的液膜預(yù)制板，液膜預(yù)制板上方設(shè) 有擋扳，擋扳與液膜預(yù)制板間留有間隙，擋扳與液膜預(yù)制板形成熔池，擋扳的前下方設(shè)有高 溫滾筒，位于高溫滾筒下面的液膜預(yù)制板下表面設(shè)有加熱器，沉積基板位于高溫滾筒前方中 間包的側(cè)面。
本發(fā)明中間包上端裝有水平放置的液膜預(yù)制板，液膜預(yù)制板上方設(shè)有擋扳，擋扳與液膜 預(yù)制板間留有間隙，擋扳的前方設(shè)有高溫滾筒，位于高溫滾筒下面的液膜預(yù)制板下表面設(shè)有 加熱器，沉積基板位于高溫滾筒前方中間包的側(cè)面。
高溫滾筒表面刻有紋理。
沉積基板在高度方向上做有規(guī)律的往復(fù)運動
本發(fā)明由于將鋼液首先平鋪在金屬液引流通道底板平面上形成液膜，發(fā)生一次破碎，然 后被高速旋轉(zhuǎn)的滾筒帶動，離心濺射霧化，發(fā)生二次破碎，鋼液經(jīng)過兩次破碎后，金屬液顆 粒已經(jīng)非常細小，在高速碰撞到基板的同時發(fā)生快速凝固，最終沉積成形。利用本工藝裝置 可以制備晶粒非常細小的金屬材料，同時該工藝設(shè)備簡單，便于連續(xù)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的主要優(yōu)點如下
(1) 突破了傳統(tǒng)的離心霧化工藝只能生產(chǎn)環(huán)件和管的局限性，利用本發(fā)明可以制備板材、 管坯及復(fù)合工件等沉積坯件。
(2) 將傳統(tǒng)離心霧化的周向性濺射改變?yōu)槎ㄏ虺练e，便于沉積層表面均勻沉積的控制。
(3) 將鋼液直接通過滾筒進行濺射沉積，不需考慮鋼液在轉(zhuǎn)盤中的均勻流動問題。
(4) 通過薄膜的厚度和高溫滾筒與底部的縫隙以及滾筒的轉(zhuǎn)速對鋼液的粒度進行有效的控 制，制備的錠坯組織更加均勻。
(5) 本發(fā)明的工藝過程簡單，設(shè)備為冶金中常用的設(shè)備，方便實施。
(6) 本發(fā)明效率高，易于進行批量連續(xù)的生產(chǎn)。
四

圖1為本發(fā)明滾筒法濺射成形結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明傾斜式滾筒法濺射成形結(jié)構(gòu)示意圖；圖3本發(fā)明加熱器內(nèi)嵌式滾筒法濺射成形結(jié)構(gòu)示意圖。 五具體實施例方式
實施例1
參照圖l:本發(fā)明包括鋼包l、水口2、金屬液3、屮間包4、沉積基板8、金屬液滴9、 沉積坯件10，在中間包4底端設(shè)有金屬液引流通道5，金屬液引流通道5出口處有高溫滾筒 6，高溫滾筒6與金屬液引流通道5底板留有間隙，高溫滾筒6與金屬液引流通道5底端縫隙 處的金屬液3形成鋼液液膜7，金屬液引流通道5底板前端部設(shè)有擋扳11，金屬液引流通道 5底板下表面設(shè)有加熱器12，沉積基板8位于高溫滾筒6前方中間包4的側(cè)面。
制備時，只需將需要制備的母合金熔化并升溫至一定溫度后，傾倒入鋼包l中，鋼包下 端安裝有水口 2用來將金屬液3注入中間包4中，中間包4中的液位通過水口 2的開度來調(diào) 節(jié)，使金屬液3不至溢出。中間包4在底端設(shè)有金屬液引流通道5用于將金屬液3引出，液 引流通道5前方設(shè)有高溫滾筒6，高溫滾筒6與金屬液引流通道5底板間留有縫隙，用于將 金屬液3形成液膜7，擋板ll的位置根據(jù)最終沉積位置原要求確定，以形成合適厚度的鋼液 液膜7;為了使得液膜7在流動得過程中不發(fā)生凝固，在金屬液引流通道5底板下表面設(shè)有 加熱器12，用以補充耐火材料的熱損失。高溫滾筒6高速旋轉(zhuǎn)，鋼液通過高溫滾筒6與金屬 液引流通道5間的縫隙時，形成鋼液液膜7，鋼液液膜7將附著高速旋轉(zhuǎn)的高溫滾筒6表面 的金屬液3高速甩出，形成金屬液滴9并濺射到沉積基板8上，沉積基板8在高度方向上做 有規(guī)律的往復(fù)運動，使得金屬液滴9不斷的沉積形成沉積坯件10，在金屬液引流通道5底板 端部設(shè)置擋板11，防止金屬液3溢出。
實施例2
參照圖2:包括鋼包l、水口2、金屬液3、中間包4、沉積基板8、金屬液滴9、沉積 坯件10，在水口 2的下方、中間包4的上方設(shè)有一傾斜放置的液膜預(yù)制板13，液膜預(yù)制板 13上方設(shè)有擋扳14，擋扳14與液膜預(yù)制板13形成熔池，擋扳14的前下方設(shè)有高溫滾筒6， 擋扳14與液膜預(yù)制板13間留有間隙，用于將金屬液3在間隙位置形成液膜7，為了使得液 膜7在流動得過程中不發(fā)生凝固，在金屬液引流通道5底板下表面設(shè)有加熱器12，沉積基板 8位于高溫滾筒6前方中間包4的側(cè)面。高溫滾筒6與金屬液3引流通道5底板間留有縫隙。
本發(fā)明中間包中4的鋼液注入到液膜預(yù)制板13與擋板14之間的熔池中，金屬液3通過 液膜預(yù)制板13與擋板14之間的縫隙流出，并在液膜預(yù)制板13上形成液膜7，液膜預(yù)制板下
513部設(shè)有加熱器烘烤，防止金屬液滴9發(fā)生凝固。液膜7受到了高溫滾筒6的帶動發(fā)生濺射 形成金屬液滴9，金屬液滴9在飛行的過程中發(fā)生降溫，最終沉積到沉積基板8上，沉積基 板8在高度方向上往復(fù)運動并使得金屬顆粒沉積形成一定形狀的沉積坯件10。過剩的金屬液 通過預(yù)制板流下注入到盛鋼包中。 實施例3
參照圖3:中間包4上端裝有水平放置的液膜預(yù)制板13，液膜預(yù)制板13上方設(shè)有擋扳 14，擋扳14與液膜預(yù)制板13間留有間隙，擋扳14的前方設(shè)有高溫滾筒6，位于高溫滾筒6 下面的液膜預(yù)制板13下表面設(shè)有加熱器12，沉積基板8位于高溫滾筒6前方中間包4的側(cè) 面。
圖3為加熱器內(nèi)嵌式滾筒法濺射成形工藝示意圖。本發(fā)明金屬液9預(yù)先注入到液膜預(yù)制 板13與擋板14之間的熔池中，在液膜預(yù)制板13的底部鑲嵌有加熱器12，用以防止金屬液3 凝固。金屬液3通過液膜預(yù)制板13與擋板14之間的縫隙流出，并在液膜預(yù)制板13上形成液 膜7，金屬液膜7受到了高溫滾筒6的帶動發(fā)生濺射形成金屬液滴9，金屬液滴9在飛行的過 程中發(fā)生降溫，最終沉積到沉積基板8上，沉積基板8在高度方向上往復(fù)運動并使得金屬顆 粒沉積形成一定形狀的沉積坯件10。過剩的金屬液9通過液膜預(yù)制板13流下注入到盛鋼包中。
權(quán)利要求
1、滾筒法濺射成形裝置，包括鋼包(1)、水口(2)、金屬液(3)、中間包(4)、沉積基板(8)、金屬液滴(9)、沉積坯件(10)，其特征在于中間包(4)底端設(shè)有金屬液引流通道(5)，金屬液引流通道(5)出口處有高溫滾筒(6)，高溫滾筒(6)與金屬液引流通道(5)底板留有間隙，金屬液引流通道(5)底板前端部設(shè)有擋扳(11)，金屬液引流通道(5)底板下表面設(shè)有加熱器(12)，沉積基板(8)位于高溫滾筒(6)前方中間包(4)的側(cè)面。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾筒法濺射成形裝置，其特征在于高溫滾筒(6)與金屬液 引流通道(5)底端縫隙處的金屬液(3)形成鋼液薄膜(7)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滾筒法濺射成形裝置，其特征在于水口 (2)的下方、 中間包(4)的上方設(shè)有一傾斜放置的液膜預(yù)制板(13)，液膜預(yù)制板(13)上方設(shè)有擋扳(14)， 擋扳(14)與液膜預(yù)制板(13)間留有間隙，擋扳(14)與液膜預(yù)制板(13)形成熔池，擋 扳(14)的前下方設(shè)有高溫滾筒(6)，位于高溫滾筒(6)下面的液膜預(yù)制板(13)下表面 設(shè)有加熱器(12)，沉積基板(8)位于高溫滾筒(6)前方中間包(4)的側(cè)面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾筒法濺射成形裝置，其特征在于中間包(4)上端裝有水 平放置的液膜預(yù)制板(13)，液膜預(yù)制板(13)上方設(shè)有擋扳(14)，擋扳(14)與液膜預(yù)制 板(13)間留有間隙，擋扳(14)的前方設(shè)有高溫滾筒(6)，位于高溫滾筒(6)下面的液 膜預(yù)制板(13)下表面設(shè)有加熱器(12)，沉積基板(8)位于高溫滾筒(6)前方中間包(4) 的側(cè)面。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾筒法濺射成形裝置，其特征在于高溫滾筒(6)表面刻有 紋理。
6、根據(jù)權(quán)利要求4所述的滾筒法濺射成形裝置，其特征在于沉積基板(8)在高度方向 上做有規(guī)律的往復(fù)運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種滾筒法濺射成形工藝及裝置，屬于鋼鐵冶金中的快速凝固與近終形加工領(lǐng)域。特點是在中間包底端設(shè)有金屬液引流通道，金屬液引出通道口處設(shè)有高溫滾筒，高溫滾筒與金屬液引流通道底板留有間隙，金屬液引流通道底板前端部設(shè)有擋扳，金屬液引流通道底板下表面設(shè)有加熱器，沉積基板位于高溫滾筒前方中間包的側(cè)面。本發(fā)明可制備板材、管坯及復(fù)合工件等沉積坯件，沉積層表面均勻，制備的錠坯組織更加均勻，本發(fā)明裝置可以制備晶粒非常細小的金屬材料，同時該工藝設(shè)備簡單，便于連續(xù)化生產(chǎn)。
文檔編號B22D23/00GK101439397SQ20081018977
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月31日
發(fā)明者胤 張 申請人:內(nèi)蒙古科技大學(xué)