[发明专利]一种消除气痕缺陷的槽式急冷辊及底注式急冷辊甩带装置

说明书

本发明公开了一种消除气痕缺陷的槽式急冷辊及底注式急冷辊甩带装置，涉及铸造合金冷却设备技术领域，包括急冷辊本体，急冷辊本体外壁上并列设置可形成负压的U型的环形流道，各环形流道的两侧壁均为防止或减缓相邻两个环形流道相互干扰的斜坡。本发明设计合理，结构简单易实现；不需要额外设备与措施；通过自身结构来控制气体流场，运用“伯努利定理”，在一个气体流体系统，流体速度越快其压强就越小，所以根据这一原理，设计急冷辊本身结构，从而导致在急冷辊工作时辊面周围气流速度提高，从而降低辊面气体压强，来减少气痕；多流道槽式设计大大提升了生产效率且能减少相邻流道间的相互干扰。

技术领域

本发明涉及铸造合金冷却设备技术领域，更具体的是涉及一种消除气痕缺陷的槽式急冷辊及底注式急冷辊甩带装置技术领域。

背景技术

常规铸造合金之所以会出现晶粒粗大、偏析严重、铸造性能不好等缺陷的主要原因是合金凝固时的过冷度和凝固速度小。要消除铸造合金存在的这些缺陷，突破研制新型合金的障碍，核心是提高熔体凝固时的过冷度从而提高凝固速度。快速凝固技术能很好的解决此类问题。快速凝固的方法有很多，其中熔体旋淬法由于其易调节、效率高、冷速上限大等特点被广泛应用于研究和实际生产中。现有专利公开了如下技术：

公开号为CN111250671A，专利名称为“一种用于镁合金快速凝固的急冷辊”的专利公开了如下内容：一种用于镁合金快速凝固的急冷辊，属于镁合金制备技术领域。本发明提供的可用于镁合金快速凝固的急冷辊，与传统用于快速凝固的铜辊、钼辊相比，选用价格相对低廉的工业纯铁制备，熔点高，不与镁及其合金元素反应，加工性能好，可以大规模应用在工业生产中，使成本大大降低。

上述专利公开的用于合金快淬的辊轮多为外形很简单的圆柱体辊轮。在快速凝固试验与生产中通常会通入保护气或者裸露在空气中，这样在金属液接触到急冷辊时会在金属液与辊轮之间卷入气体，在金属带材的急冷面形成气痕。快速凝固过程中金属液的热量主要是通过急冷辊接触传导散热，比如常用的铜辊具有很好的导热能力，导热系数为386.4W/(m.K)，是空气导热系数0.023W/(m.K)的16800倍，这样就导致了有气痕的区域相比于其他区域，金属液在凝固过程中不能迅速传导热量而凝固，导致此区域的组织与性能与其他区域存在明显区别。这样快速凝固的带材本身的质量与性能的均一性就不能保证。为了减缓气痕的影响，保证产品质量，可在真空下操作，但对一些蒸汽压低的金属液，抽真空会导致金属液大量损失，改变了合金成分、恶化性能且增加成本。

另外，现在大多为单流道急冷辊，为增加产量通常需要加宽急冷辊并做成多流道。但实际流道加多后，金属液在相邻的流道间可能存在相互溅射的情况，流道与流道间势必会产生相互影响，导致彼此的熔池不稳定，这样就需要有一种新型的急冷辊，既能减少气痕又能减缓流道间的相互干扰。且现有金属快速凝固装置大部分都是从上方喷液到下部分的急冷辊这样来完成快速凝固，而通过后续的模拟可以清楚发现，快速旋转的急冷辊上方的气压明显大于下方的气压，上方喷液快速凝固过程中的会出现卷气现象。

由图4可以很明显的看出快速凝固过程中金属液在凝固过程中确实形成了气痕，图中黑色部分由气体凝固过程中被卷入所导致。图5为快速凝固金属带材侧面的金相组织图，下侧为急冷面，可以看出左侧的组织晶粒细小，随着靠近右侧的气痕，其周围组织发生明显变化，晶粒变大，可以清晰看出气痕对带材组织有着较大影响。且在多流道情况下，金属液在相邻的流道间可能存在相互溅射的情况，导致彼此的熔池不稳定。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有的急冷辊在金属快速凝固过程存在气痕影响并其多流道间相互干扰的技术问题，本发明提供一种消除气痕缺陷的槽式急冷辊及底注式急冷辊甩带装置。通过减少或消除气痕缺陷，改善金属快速凝固过程微区组织不均匀缺陷，提升金属力学性能

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：