滚筒法溅射成形装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种滚筒法溅射成形工艺及装置，属于钢铁冶金中的快速凝固与近终形加工领域。特点是：在中间包底端设有金属液引流通道，金属液引出通道口处设有高温滚筒，高温滚筒与金属液引流通道底板留有间隙，金属液引流通道底板前端部设有挡扳，金属液引流通道底板下表面设有加热器，沉积基板位于高温滚筒前方中间包的侧面。本发明专利技术可制备板材、管坯及复合工件等沉积坯件，沉积层表面均匀，制备的锭坯组织更加均匀，本发明专利技术装置可以制备晶粒非常细小的金属材料，同时该工艺设备简单，便于连续化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种滚筒法溅射成形工艺及装置，属于钢铁冶金中的快速凝固与近终形加工 领域。二
技术介绍
将金属液颗粒粉碎后进行沉积的技术属于快速凝固
，离心喷射沉积就属于其中 技术之一。离心喷射沉积的原理是在坩埚中将钢液熔融后，通过底部导液管输送流出，钢 液滴落至底端的离心沉积盘上，沉积盘高速旋转，将金属液体离心雾化，金属液滴在飞行的 过程中快速冷却，半固态的雾化颗粒最终沉积在冷的基底上，基底在炉体中上下往复移动， 不断沉积的颗粒最终沉积成形。利用该方法可以制备大直径环件或管坯。离心沉积首先被英国Swansea大学的Singer教授用于制备具有对称轴、并有中心孔的铝合金。在离心喷射沉积 工艺中，沉积坯随着沉积材料厚度的增加和温度的升高，凝固速度减小，但它仍然比普通锭 坯的凝固率高得多，热加工前的加热可消除在沉积坯整个厚度中存在的显微组织差异。 上述方法存在缺点主要是1) 制备产品单一，只能制备大型环件或管坯。2) 实现金属液的均匀沉积比较困难。3) 生产效率低，不适合于工业化连续生产。基于上述的常规离心沉积工艺，本专利提出一种全新的沉积工艺，该工艺中首先将钢液 平铺在一个基板平面上，形成一层非常细小的钢液膜，控制液膜底部的温度，不使金属液膜 凝固，此时对钢液进行了一次细化。在基板和钢液膜之间布置高速旋转的滚筒，滚筒表面刻 有纹理，滚筒快速转动，表面附着钢液后将其以很高的速度甩出，钢液溅射在沉积基板上， 此时对钢液进行了二次细化。沉积基板在上下移动的同时在水平方向上进行匀速移动，钢液 不断的被溅射到沉积基板上，最终形成一定形状的沉积坯件。三
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备产品广泛，能够使金属液沉积层表面均匀沉积，制备的 锭坯组织更加均匀，工艺设备简单，便于批量连续化生产。技术解决方案本专利技术在中间包底端设有金属液引流通道，金属液引出通道口处设有高温滚筒，高温滚筒与金属液引流通道底板留有间隙，金属液引流通道底板前端部设有挡扳， 金属液引流通道底板下表面设有加热器，沉积基板位于高温滚筒前方中间包的侧面。 高温滚筒与金属液引出通道底端缝隙处的金属液形成钢液薄膜。本专利技术在水口的下方、中间包的上方设有一倾斜放置的液膜预制板，液膜预制板上方设 有挡扳，挡扳与液膜预制板间留有间隙，挡扳与液膜预制板形成熔池，挡扳的前下方设有高 温滚筒，位于高温滚筒下面的液膜预制板下表面设有加热器，沉积基板位于高温滚筒前方中 间包的侧面。本专利技术中间包上端装有水平放置的液膜预制板，液膜预制板上方设有挡扳，挡扳与液膜 预制板间留有间隙，挡扳的前方设有高温滚筒，位于高温滚筒下面的液膜预制板下表面设有 加热器，沉积基板位于高温滚筒前方中间包的侧面。高温滚筒表面刻有纹理。沉积基板在高度方向上做有规律的往复运动本专利技术由于将钢液首先平铺在金属液引流通道底板平面上形成液膜，发生一次破碎，然 后被高速旋转的滚筒带动，离心溅射雾化，发生二次破碎，钢液经过两次破碎后，金属液颗 粒已经非常细小，在高速碰撞到基板的同时发生快速凝固，最终沉积成形。利用本工艺装置 可以制备晶粒非常细小的金属材料，同时该工艺设备简单，便于连续化生产。本专利技术的主要优点如下(1) 突破了传统的离心雾化工艺只能生产环件和管的局限性，利用本专利技术可以制备板材、 管坯及复合工件等沉积坯件。(2) 将传统离心雾化的周向性溅射改变为定向沉积，便于沉积层表面均匀沉积的控制。(3) 将钢液直接通过滚筒进行溅射沉积，不需考虑钢液在转盘中的均匀流动问题。(4) 通过薄膜的厚度和高温滚筒与底部的缝隙以及滚筒的转速对钢液的粒度进行有效的控 制，制备的锭坯组织更加均匀。(5) 本专利技术的工艺过程简单，设备为冶金中常用的设备，方便实施。(6) 本专利技术效率高，易于进行批量连续的生产。四附图说明图1为本专利技术滚筒法溅射成形结构示意图2为本专利技术倾斜式滚筒法溅射成形结构示意图；图3本专利技术加热器内嵌式滚筒法溅射成形结构示意图。 五具体实施例方式实施例1参照图l:本专利技术包括钢包l、水口2、金属液3、屮间包4、沉积基板8、金属液滴9、 沉积坯件10，在中间包4底端设有金属液引流通道5，金属液引流通道5出口处有高温滚筒 6，高温滚筒6与金属液引流通道5底板留有间隙，高温滚筒6与金属液引流通道5底端缝隙 处的金属液3形成钢液液膜7，金属液引流通道5底板前端部设有挡扳11，金属液引流通道 5底板下表面设有加热器12，沉积基板8位于高温滚筒6前方中间包4的侧面。制备时，只需将需要制备的母合金熔化并升温至一定温度后，倾倒入钢包l中，钢包下 端安装有水口 2用来将金属液3注入中间包4中，中间包4中的液位通过水口 2的开度来调 节，使金属液3不至溢出。中间包4在底端设有金属液引流通道5用于将金属液3引出，液 引流通道5前方设有高温滚筒6，高温滚筒6与金属液引流通道5底板间留有缝隙，用于将 金属液3形成液膜7，挡板ll的位置根据最终沉积位置原要求确定，以形成合适厚度的钢液 液膜7;为了使得液膜7在流动得过程中不发生凝固，在金属液引流通道5底板下表面设有 加热器12，用以补充耐火材料的热损失。高温滚筒6高速旋转，钢液通过高温滚筒6与金属 液引流通道5间的缝隙时，形成钢液液膜7，钢液液膜7将附着高速旋转的高温滚筒6表面 的金属液3高速甩出，形成金属液滴9并溅射到沉积基板8上，沉积基板8在高度方向上做 有规律的往复运动，使得金属液滴9不断的沉积形成沉积坯件10，在金属液引流通道5底板 端部设置挡板11，防止金属液3溢出。实施例2参照图2:包括钢包l、水口2、金属液3、中间包4、沉积基板8、金属液滴9、沉积 坯件10，在水口 2的下方、中间包4的上方设有一倾斜放置的液膜预制板13，液膜预制板 13上方设有挡扳14，挡扳14与液膜预制板13形成熔池，挡扳14的前下方设有高温滚筒6， 挡扳14与液膜预制板13间留有间隙，用于将金属液3在间隙位置形成液膜7，为了使得液 膜7在流动得过程中不发生凝固，在金属液引流通道5底板下表面设有加热器12，沉积基板 8位于高温滚筒6前方中间包4的侧面。高温滚筒6与金属液3引流通道5底板间留有缝隙。本专利技术中间包中4的钢液注入到液膜预制板13与挡板14之间的熔池中，金属液3通过 液膜预制板13与挡板14之间的缝隙流出，并在液膜预制板13上形成液膜7，液膜预制板下513部设有加热器烘烤，防止金属液滴9发生凝固。液膜7受到了高温滚筒6的带动发生溅射 形成金属液滴9，金属液滴9在飞行的过程中发生降温，最终沉积到沉积基板8上，沉积基 板8在高度方向上往复运动并使得金属颗粒沉积形成一定形状的沉积坯件10。过剩的金属液 通过预制板流下注入到盛钢包中。 实施例3参照图3:中间包4上端装有水平放置的液膜预制板13，液膜预制板13上方设有挡扳 14，挡扳14与液膜预制板13间留有间隙，挡扳14的前方设有高温滚筒6，位于高温滚筒6 下面的液膜预制板13下表面设有加热器12，沉积基板8位于高温滚筒6前方中间包4的侧 面。图3为加热器内嵌式滚筒法溅射成形工艺示意图。本专利技术金属液9预先注入到液膜预制 板13与挡板14之间的熔池中，在液膜预制板13的底部镶嵌有加热器12，用以防止金属液3 凝固。金属液3通过液膜预制板13与挡板14之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
滚筒法溅射成形装置，包括：钢包（１）、水口（２）、金属液（３）、中间包（４）、沉积基板（８）、金属液滴（９）、沉积坯件（１０），其特征在于：中间包（４）底端设有金属液引流通道（５），金属液引流通道（５）出口处有高温滚筒（６），高温滚筒（６）与金属液引流通道（５）底板留有间隙，金属液引流通道（５）底板前端部设有挡扳（１１），金属液引流通道（５）底板下表面设有加热器（１２），沉积基板（８）位于高温滚筒（６）前方中间包（４）的侧面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张胤，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]