在可调整低密度气体环境下铸造非晶金属合金的设备和方法技术

一种用于铸造金属带的设备和方法，该设备包括具有淬火表面（２２）的运动冷却主体（３４）。喷嘴机构在淬火表面的淬火区域（２６）上沉积熔融金属流以便形成该带。喷嘴机构（２８）具有带有喷嘴孔口的排放部分。贫化机构包括多个可单独控制的气体喷嘴（５６ａ～５６ｆ）以便供应还原气体到淬火区域上游附近的贫化区域（２４）的多个区段内。在每个区段内可与其他区段内气流的控制无关地控制气流分布。还原气体放热反应以便降低密度，从而在贫化区域内提供低密度还原气体环境并基本上防止带内气泡的形成。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及直接由熔融物铸造金属带，本专利技术尤其涉及直接由熔融物快速固化非晶金属合金以便形成大致连续的金属带。
技术介绍
由于淬火期间在淬火表面和熔融金属之间残留的气泡形成气体表面缺陷，通过传统装置难以铸造非常光滑的带。这些缺陷以及其他因素造成铸造带的淬火表面侧以及相对的自由表面侧显著粗糙。在某些情况下，表面缺陷实际上延伸通过带，并在其中形成穿孔。另外，这些表面缺陷的均匀程度在铸造金属带的宽度上可以变化。授予M.Narasimhan的US专利NO.4,142,571披露一种用于快速淬火熔融金属流以便形成连续金属带的传统设备和方法。该金属可在惰性气体环境或局部真空中铸造。授予J.Bedell的US专利NO.3,862,658和授予C.Carlson的US专利NO.4,202,404披露用来延长铸造金属丝与淬火表面接触的柔性带。授予R.Ray等人的US专利NO.4,154,283披露真空铸造金属带以减小气泡缺陷形成。Ray等人教授的真空铸造系统需要特定的腔室和泵以便产生低压铸造气体环境。另外，需要辅助装置将铸造带从真空腔室中连续输送出来。另外，在这种真空铸造系统中，带趋于过度粘接在淬火表面上，而不是在周围气体环境下铸造时通常脱离该淬火表面。授予H.Suzuki等人的US专利NO.4,301,855披露一种用于铸造金属带的设备，其中熔融金属从加热喷嘴倒在转动辊的外周表面上。盖件覆盖喷嘴上游的辊表面以便提供一个腔室，该腔室的气体通过真空泵排空。盖件内的加热元件加热喷嘴上游的辊表面以便从辊表面上去除液滴或气体。真空腔室降低铸造辊表面附近的运动气体层的密度，由此降低铸造带内气泡的形成。加热元件有助于从辊表面上驱除湿气和依附气体以便进一步降低气泡的形成。Suzuki等人披露的设备不将金属倒在铸造表面上，直到该表面排出真空腔室为止。通过此方法，避免从真空腔室去除快速前进的带所涉及的复杂问题。该带实际上在开放气体环境下铸造，因此抵消带质量上任何潜在的改进。授予Mobley等人的US专利NO.3,861,450披露一种制造金属丝的方法和设备。盘形吸热构件转动以便将其边缘表面浸入熔池，并且非氧化气体在运动表面进入熔融物的关键处理区域内引入。此非氧化气体可以是还原气体，该气体在气体环境中的燃烧在关键处理区域内产生还原或非氧化燃烧产物。在特别实施例中，由碳或石墨制成的盖子闭合盘的一部分并与盖子附近的氧反应，从而产生非氧化的一氧化碳和二氧化碳气体，该气体接着围绕该盘部分和熔融物的输入区域。如Mobley等人所述，由于非氧化气体的引入，使得非氧化气体中断并代替氧化气体依附层。非氧化气体的受控引入还提供屏障，以便防止熔融表面上的颗粒固体材料在关键处理区域内聚积，在该区域内转动盘将杂质带入熔融物，使得丝开始固化。最后，通过减少丝和转动盘之间的依附性，从关键区域中去除氧化气体和漂浮杂质增加了丝与转动盘脱开点的稳定性并促进同时脱离。但是Mobley等人所解决的只是盘表面和熔融物内的氧化问题。如Mobley等人所述，非氧化气体流始终通过转动轮的粘性牵伸力带入熔池中，并可将熔融物与盘边缘分开，从而瞬间干扰丝的形成。Mobley等人提供的特殊优点在于非氧化气体降低熔池内实际丝形成点处的氧化。因此，Mobley等人没有使得将盘和熔融物分开和隔离并降低局部淬火的带入气体最小化。授予H.Liebermann的US专利NO.4,282,921和4,262,734披露一种设备和方法，其中采用同轴喷气流降低快速淬火的非晶金属带内的边缘缺陷。授予H.Liebermann的US专利NO.4,177,856和4,144,926披露一种方法和设备，其中控制雷诺数参数以便降低快速淬火晶体带内的边缘缺陷。气体密度和雷诺数通过使用真空和采用低分子重量的气体来调整。授予H.Liebermann的US专利NO.4,869,312披露一种用于铸造金属带以便减小由形成气泡所造成的表面缺陷的设备和方法。喷嘴机构在淬火表面的淬火区域内沉积熔融金属流以便形成金属带。供应还原气体到淬火区域上游附近的贫化区域内。还原气体进行放热反应以便在贫化区域内提供低密度还原气体环境并有助于防止气泡在带内形成。但是传统方法不能充分降低金属带宽度上表面缺陷的变化。现有技术中还存在其他缺陷，本专利技术可以克服并修正这些缺陷。
技术实现思路
在一个方面，披露一种铸造金属带的方法。具有淬火表面的冷却主体在选定速度下运动，并且熔融金属流沉积在淬火表面的淬火区域内以便形成带。供应还原气体到淬火区域上游附近的贫化区域。还原气体由多个喷嘴提供，该喷嘴通过挡板相互分开。阀单独控制通过每个喷嘴的气体流。还原气体进行放热反应以便降低其密度并在每个区域内的贫化区域内单独提供低密度还原气体环境。在优选实施例中，金属带是非晶金属合金。在第二方面，披露一种系统，该系统包括例如轮子的铸造表面、熔融金属供应装置、还原气体供应装置、包括多个可单独控制的气体喷嘴的气体总管和多个气流控制装置。该系统设置成通过单独调整进入贫化区域内不同区域的气流改善铸造金属带厚度的均匀性。该系统还设置成控制有利和不利的带表面特征。第三方面包括一种设备，其包括具有一开口侧的壳体以及壳体内由挡板分开的多个分散腔室。每个分散腔室包括气体喷嘴。气体喷嘴通过单独控制阀连接到还原气体供应装置上。此配置使得到达每个分散腔室内的气流量可以控制，因此提供一系列单独燃烧腔室。这可以更加紧密地控制金属带的特定区域上的厚度分布和表面特征。另一方面包括一种在金属带铸造系统内控制到达淬火区域的不同分散区段的气流的方法，该方法包括使用传感器以便测量铸造金属带的质量。该控制方法使得淬火区域的不同分散区段内还原火焰气体环境可以单独自动调整。所披露的技术有利地降低金属带铸造期间淬火表面和金属之间气泡的形成和滞留，并在带宽度上提供均匀的带厚度分布和均匀的光洁度。本专利技术的其他方面将在这里描述。附图说明当参考以下详细说明和附图时将更加完全地理解本专利技术，并且其优点将更加清楚，附图中图1表示在沉积有熔融金属的淬火表面部分处的气体边界层速度分布图；图2表示表示现有技术铸造系统的代表性实施例； 图3表示图2现有技术铸造系统的一部分；图4表示本专利技术铸造系统的剖切平面图；图5表示本专利技术铸造系统的侧视图；图6表示本专利技术铸造系统的透视图；图7表示本专利技术燃烧器组件的剖切透视图；图8表示扩散板的两个视图；图9表示具有控制功能的本专利技术铸造系统；图10表示本专利技术铸造带的三个示例性厚度分布图；图11A～11B表示本专利技术铸造带的示例性厚度分布图；图12A～12B表示本专利技术铸造带的示例性厚度分布图；图13表示本专利技术铸造带的三个示例性厚度分布图；图14表示本专利技术铸造带的三个示例性厚度分布图；图15A～15B表示本专利技术铸造带的示例性厚度分布图；图16A～16B表示本专利技术铸造带的示例性厚度分布图；图17A～17B表示本专利技术铸造带的示例性厚度分布图；图18A～18B表示本专利技术铸造带的示例性厚度分布图。具体实施例方式出于本专利技术的目的并且如说明书和权利要求中所使用的那样，“带”应该理解为细长主体，其横向尺寸小于其长度。因此，应该理解的是术语“带”包括具有规则和不规则截面的线、带、板和类似物。特别是平带(带、片、带板)的情况下，带的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铸造金属带的方法，其包括：将熔融金属沉积在淬火表面的淬火区域上以便形成具有一定宽度的带；供应气体到该带宽度上的多个分散的区段，并进入淬火表面的靠近淬火区域上游的贫化区域内；在每个分散区段内供应气体进行放热反应以便 在贫化区域内提供其密度小于大约１克／升的气体环境；以及在每个分散区段内单独控制反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：SD阿尔伯特，S姆约津，DW帕尔姆，PL罗伯茨，
申请(专利权)人：梅特格拉斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]