利用快速凝固技术生产带材的设备和方法以及金属带材技术

提供一种利用快速凝固技术生产带材的设备和方法以及金属带材。将熔体浇注到转动的铸轮的移动的外表面上，其中，熔体在铸轮的外表面上凝固并且形成带材。将喷射物向铸轮的移动的外表面引导并且以喷射物加工铸轮的外表面。喷射物具有固体颗粒。

【技术实现步骤摘要】
利用快速凝固技术生产带材的设备和方法以及金属带材
本专利技术涉及一种利用快速凝固技术生产带材的设备，一种利用快速凝固技术生产带材的方法以及一种金属带材。
技术介绍
从经济角度来看，希望能够以大的连续带材长度生产薄的、快速凝固的金属带材，而该带材不会在生产过程中撕裂并且在铸造过程时间段上带材的质量不会出现负面变化。然而，由于在带材生产期间铸轮的热机械载荷，铸轮的铸造轨道表面在其上生产的带材的几公里内连续变质，这导致带材质量不均匀，粗糙度升高并且从而降低了带材的层压系数。因此，为了生产尽可能长且质量保持恒定的连续带材件，已知在带材生产的同时对铸造轨道的表面进行处理，以尽可能长地保持表面的质量。这可以通过材料去除工艺来实现，例如通过铸轮的抛光，如在EP3089175B1中所公开的，或者通过铸轮的研磨或通过刷，如在US6749700B2中所公开的。US9700937B1公开了一种替代的再成型方法，其中铸轮轨道被连续滚压处理以使其平整。但是仍需要进一步的改进。
技术实现思路
因此，目的在于，在较大的长度中可靠地生产一种具有良好材料质量的金属带材。根据本专利技术，提供一种利用快速凝固技术生产带材的方法，在所述方法中将熔体浇注到转动的铸轮的移动的外表面上，其中所述熔体在所述外表面上凝固并且形成带材。将一股喷射物向铸轮的移动的外表面引导并且以所述喷射物加工铸轮的外表面。所述喷射物具有固体颗粒。所述颗粒可以由各种材料构成。例如，颗粒可以是金属的、陶瓷的、无机的或有机的。在一些实施例中，颗粒具有10μm至10mm、优选10μm至500μm的颗粒尺寸。所述颗粒可以是丸状的、细长的或有棱角的。在一些实施例中，以载体气体(或载气)使颗粒向外表面加速。载体气体的压力可以是可调的，以便对由固体颗粒形成的喷射物的效率进行调整。因此，将喷砂技术与快速凝固的铸造方法结合起来使用，以便对铸轮的外表面、特别是铸造轨道进行加工和准备，使得能够以较大长度生产出质量更高、较均匀的金属带材，其中所述熔体被浇注到所述铸造轨道上。通过载体物质(例如压缩空气、气体和/或流体)或通过机械部件(例如离心机叶轮)，可将不同磨料以较高动能运送到铸轮的外表面，以便改变所述外表面的状态或特性。利用对喷射物参数的选择，可以实现对铸轮外表面进行非常密集且同时非常温和的加工，使得完全不会产生磨损现象。此时，由于在对磨料选择适当的情况下基本上仅发生再成型过程，因此不会产生或仅产生可以忽略的材料去除。通过对整个受应力的外表面进行连续再成型，可以在铸造轨道区域内在较长一段时间内实现铸轮外表面的均匀、各向同性的拓扑结构、稳定的润湿以及较高的产品质量。在一个实施例中，在将熔体浇注到转动的铸轮的外表面的过程中，喷射物碰撞铸轮的外表面。因此，可以直排式地执行利用固体颗粒喷射物的加工程序。在一些实施例中，通过所述喷射物对铸轮外表面进行再成型(或重新整形)或预处理，其中不会出现或仅出现可以忽略的材料去除及质量损失。在这一方面，以小于10μm/min、优选小于5μm/min、再优选小于1μm/min的铸轮材料去除速率对再成型方法进行限定。例如可以使用球状颗粒，以便将去除速率保持在该限度之下，由此对外表面进行再成型和预处理。再成型工艺具有避免了外表面磨损的优点，使得可以在较长一段时间内实现较高的带材质量。因此，在更长的一段时间内不会明显降低铸轮的直径，使得可以避免对浇铸喷嘴和外表面之间的距离进行调整，并且带材的厚度保持均匀。然而，在替代的实施例中，利用固体颗粒形成的喷射物对外表面进行加工需要一种研磨或去除工艺。在这些实施例中，外表面的材料去除速率大于10μm/min。例如可以使用有棱角的颗粒，以便提高去除速率。可以利用去除工艺更新外表面、例如除掉氧化以及磨损痕迹。在一些实施例中，通过喷射物改变铸轮外表面的表面粗糙度。在一些实施例中，可以提高平均表面粗糙度Ra。然而，可以降低峰值并且除去更大的异物颗粒，使得Rz的值被减少。因此，由于带材断裂和出现孔的风险降低，带材的质量可以得到提升。由于使用非常不同的磨料，产生了喷砂技术的另一优点。由喷射产生的表面拓扑结构是非常易变的并且与很多其他加工技术相反地在x-y方向上是各向同性的，也就是不会产生像在车削、铣切、研磨、刷涂或抛光时那样依赖于方向的加工轨迹。在一些实施例中，喷射物在铸轮外表面中产生横向各向同性的结构。因此，所述表面结构不具有依赖于方向的结构，也就是说X方向上的结构与Y方向上的结构相同，所述X方向横向于铸造轨道或横向于铸轮旋转方向，所述Y方向是沿着铸轮轨道的或在铸轮旋转方向上。由于在铸轮上凝固的带材表面大规模地容纳(或接受)铸轮的表面结构，因此带材的这一侧还具有与方向无关的结构。当表面结构对带材特性有影响并且在带材横向和纵向上需要有均匀的特性时，以上即是优点。在一些实施例中，对喷射物的速度和/或喷射物的质量流量进行调整，以便调整铸轮外表面的表面粗糙度。例如，可以提高所述速度和/或所述质量流量，以便从外表面除去牢固附着的杂质和/或磨损痕迹。通过积极去除材料(例如可利用喷砂或刚玉喷砂实现)进行轻柔的清洁一直到通过冷再成型或通过引入残余应力(正如可通过喷丸所实现的那样)在表面附近的区域内对材料进行针对性凝固都是喷砂技术的可能方式。在加工的强度上，喷砂技术也提供了极大的变化范围。对此，选择合适的磨料具有重要作用。磨料在材料(有机、无机、陶瓷、金属等)、颗粒尺寸(μm至mm范围)、强度值(硬度，屈服强度，抗张强度，断裂伸长率，弹性模量等)、几何形状(锋利的，圆形的，细长的)以及比重方面是不同的。在一些实施例中，颗粒在与铸轮外表面碰撞后被抽吸。因此，可以有针对性地对外表面的区域进行加工，并且同时防止了颗粒进入熔滴并且由此进入产生的金属带材中。在一个实施例中，借助于磨料再循环的压缩空气射流或吸头射流或喷射器射流，将喷射物向铸轮的外表面引导。磨料再循环的吸头射流和喷射器射流具有磨料的空间排放更低这个优点。因此可以更好地避免磨料或固体颗粒侵入熔体及凝固的带材中。例如可以使用套到快速旋转的铸轮表面上的环状刷，以便将喷砂室与环境隔离，使得仅发生较低的磨料排放。在一些实施例中，使用一个或多个射流喷嘴，以便将一股或多股喷射物对准铸轮外表面。在一些实施例中，射流喷嘴和铸轮外表面之间的距离是可以调整的，由此可以调整喷射物碰撞铸轮外表面的强度。在一些实施例中，铸轮外表面在旋转方向上移动。所述由固体颗粒形成的喷射物在第一位置处碰撞铸轮外表面，所述第一位置在旋转反向上看布置在第二位置之前，在所述第二位置处熔体碰撞铸轮外表面。该第一位置在旋转方向上看布置在带材与铸轮的分离点后。由此，在凝固的带材分离后，在熔体接触前，以由固体颗粒形成的喷射物加工所述外表面。可与一种或多种其他表面加工方法一起使用所述用于加工铸轮外表面的喷砂技术。在一个实施例中，还在第三位置处利用表面加工器件对所述外表面进行清洁或再成型或去除性加工。该第三位置在旋转方向上看布置在第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用快速凝固技术生产带材的方法，所述方法包括：/n将熔体浇注到转动的铸轮的移动的外表面上，其中，熔体在外表面上凝固并且形成带材，并且熔体由Fe

【技术特征摘要】
20200219 DE 102020104311.21.一种利用快速凝固技术生产带材的方法，所述方法包括：
将熔体浇注到转动的铸轮的移动的外表面上，其中，熔体在外表面上凝固并且形成带材，并且熔体由Fe100-a-b-w-x-y-zTaMbSiwBxPyCz(原子％)组成，其中T表示Co、Ni、Cu、Cr和V中的一种或多种，M表示Nb、Mo和Ta中的一种或多种，并且：
0≤a≤70
0≤b≤9
0≤w≤18
5≤x≤20
0≤y≤7
0≤z≤2，
并且所述熔体含有1原子％以内的杂质，
将喷射物向移动的外表面引导并且以所述喷射物加工铸轮的外表面，其中，在将熔体浇注到转动的铸轮的外表面上的过程中，所述喷射物碰撞铸轮的外表面，其中，铸轮在旋转方向上移动，
其中，所述喷射物具有固体的颗粒并且所述喷射物在第一位置处碰撞铸轮的外表面，第一位置在旋转方向上看布置于第二位置之前，在第二位置处熔体碰撞所述外表面，其中，第一位置在旋转方向上看布置在带材与铸轮的分离点之后，
其中，通过所述喷射物使铸轮的外表面再成型，并且在使外表面再成型时，铸轮的材料去除速率小于10μm/min、优选小于5μm/min、再优选小于1μm/min。


2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过喷射物改变铸轮的外表面的表面粗糙度，其中，调整喷射物的速度和/或喷射物的质量流量，以便调整铸轮的外表面的表面粗糙度。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，喷射物在铸轮的外表面中产生横向各向同性的表面结构。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，颗粒是金属的、陶瓷的、无机的或有机的，其中，颗粒具有10μm至10mm、优选10μm至500μm的颗粒尺寸，其中，以载体气体使颗粒向所述外表面加速并且载体气体的压力是可调整的。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，颗粒是丸状的、细长的或有棱角的。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，颗粒在与铸轮的外表面碰撞后被抽吸走。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于磨料再循环的压缩空气射流或吸头射流或喷射器射流将喷射物向铸轮的外表面引导。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，还具有一个或多个射流喷嘴，通过射流喷嘴将一股或多股喷射物引导到铸轮的外表面。


9.根据权利要求8所述的方法，其中，射流喷嘴和铸轮的外表面之间的距离是可调整的，以便使喷射物碰撞铸轮的外表面的强度是可调整的。


10.根据权利要求9所述的方法，其中，还在第三位置处利用表面加工器件对外表面进行清洁、再成形或去除性加工，其中，第三位置在旋转方向上看布置在第一位置之后然在旋转方向上看在第二位置之前，在第一位置处，含气体的喷射物碰撞铸轮的外表面，在第二位置处熔体碰撞铸轮的外表面，其中，表面加工器件是
一个或多个刷，所述一个或多个刷刷在铸轮转动过程中被按压到铸轮外表面，和/或
压缩空气射流，和/或
具有CO2的喷射物，其中，CO2至少部分地以固态碰撞铸轮的移动的外表面。


11.根据权利要求10所述的方法，其中，表面加工器件是具有CO2的喷射物，其中，CO2至少部分地以固态碰撞铸轮的移动的外表面并且由液态CO2形成的CO2源被提供，微粒由该液态CO2结晶出来，以形成雪状CO2，雪状CO2以含气体且含雪状CO2的喷射物的形式碰撞铸轮外表面，其中，雪状CO2中的微粒具有0.1μm至100μm的平均晶粒尺寸。


12.根据权利要求11所述的方法，其中，在CO2气流中没有附加的载体气体的情况下使微粒向铸轮的外表面加速。


13.根据权利要求11或12所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：海尔·罗伯特·舒尔茨，
申请(专利权)人：真空融化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE