CN1024638C - 快速冷却金属带的输送方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用夹送辊装置将快冷金属带从冷却辊送往卷取卷筒的输送方法和装置。夹送辊装置由一个毛刷辊和一个实心辊组成，用来输送金属带，从而可以在金属带上保持一个适当的张力，而不会产生横向移动和金属带断裂现象。通过调节以下几个参数中至少一个使张力控制在2-8公斤的范围内，这些参数是：毛刷辊对于实心辊的压下量，毛刷辊上作用的压力以及夹送辊和冷却辊圆周速度之比值。

Description

本发明是关于一种将快冷金属带从冷却辊送往卷取卷筒的输送方法和装置。

快速冷却金属带，如非结晶（无定形）金属带等是用熔化的金属在高速回转的冷却辊表面上快速冷却进行连续生产的。特别是在生产厚度约为30微米的非结晶（amorphous）金属带的时候，冷却辊的回转速度很高，其圆周速度在20-40米/秒这样高速的范围内。

因此需要一种专门的输送装置将这样高速发生产生来的金属带从冷却辊送往卷取卷筒。

日本公开的专利申请No.59-43772公布了一种喷射型的输送装置，它的形状呈扁平的矩形筒，用吹出的空气作为高速的运载流体。高速度的运载流体在矩形筒内产生一个低气压，它比大气压低，因此把大气吸入矩形筒中，从而引导快速冷却的金属带从冷却辊表面导入矩形筒，并由运载流体将其输送到卷取卷筒处。上面所讲的这种喷气型输送装置可以平稳地将金属带从冷却辊表面上剥离下来，并且随即用运载流体输送出去，如果大气流没有扰动的话。但是，这种喷气型输送装置具有一些缺点，因为由喷气所产生的吸力是有限的，如果金属带粘附在矩形筒中，或在当金属带从冷却辊表面上剥离下来的那一点不稳定地上下波动的时候，金属带就可能会在矩形筒的入口侧被拉断。

日本公开的专利申请No.56-12，257和No.59-138，572所公开的快速冷却金属带输送装置包括两个毛刷辊，利用滑动摩擦阻力给金属带施加一个张力。但是，这种装置必有其缺点，因为毛刷辊的回转速度超过30米/秒，金属带的运送过程是不稳定的，由于张力不同，金属带很容易横向移动，因此，难以连续地从冷却辊表面上把金属带运出去。另外，为了施加一个适当的张力，就需要在上下两个毛刷辊上加压力或压下，从而就有趋势将金属带拉断。

日本公开的实用新型申请No.61-167，248，所公开的金属带输送装置包括一个由上下两个实心辊组成的夹送辊装置，一个空气喷嘴和一个导向运输机。不过，这种输送装置没有导流装置，因此不适用于高速度的金属带。此外，在冷却辊的出口侧配置了一些张力施加器，因此在开始卷取时会产生较大的张力，以致金属带会在冷却辊与夹送辊之间被拉断。

日本公开的专利申请No.59-57，864和日本专利申请No.60-48，431所公开的装置包括有张力调节辊用于金属带的卷取。不过，这种卷取装置有一个缺点，那就是：为了改善金属带卷取辊的形状，就必须施加较大的张力，但是，这样大的张力会直接影响到冷却辊，使浇铸操作不稳定。

此外，日本专利申请No.59-34，467公开了一种近似的磁力卷筒，但是它有一个缺点，因为这 个卷筒靠近冷却辊，所以就不好布置那个测量装置和控制系统，从而就难以稳定地进行金属带的工业化生产。在日本专利申请No.57-3，901中所讲的一种向内吹的卷筒也不好连续地从冷却辊将金属带喂进去。

本发明的一个目的就是要提供一种输送快冷金属带的方法和装置，这个装置能够把从高速回转的冷却辊表面上连续生产出来的快冷金属带在适当的张力下稳定地输送到卷取卷筒处，金属带不会产生横向移动。

按照本发明，在把金属带从冷却辊运往卷取卷筒的输送方法中采用了一个夹送辊装置，这个装置由一个毛刷辊和一个实心辊组成，用来输送金属带，这样可以在金属带上保持一个适当的张力。

在本发明的推荐的实施例中，作用在金属带上的张力可以通过调节以下几点中的至少一点来进行控制，调节的项目包括：毛刷辊对实心辊的压下量，作用在毛刷辊上的压力以及夹送辊和冷却辊圆周速度之间的比值。

所作用的张力最好控制在2-8公斤的范围内。

按照本发明的快冷金属带的输送装置包括一个由毛刷辊和实心辊组成的夹送辊装置，这个夹送辊装置设置在冷却辊与卷取卷筒之间。毛刷辊包括一个辊轴和由金属丝制做的毛刷，毛刷以双螺旋形的方式缠在辊轴上。实心辊最好呈凸面形状。

在本发明的推荐实施例中，输送金属带的装置包括一个入口导筒、一个由毛刷辊和实心辊组成的夹送辊装置，一个吸气装置和一个小车;夹送辊装置安装在机体外罩中，而外罩与入口导筒可拆地相连接，那个吸气装置安置在夹送辊的出口侧的一个出口导筒中，该导筒与机体外罩相连，而那个小车装载着包括有夹送辊装置和吸气装置的导筒。这个小车可以从靠近冷却辊的位置移动到卷取卷筒以外的地方。

本发明的其他目的以及其优点，在参考下列附图对实施例进行说明的过程中将会变得更清楚，附图包括：

图1是本发明的输送装置的侧视图，

图2是本发明的夹送辊装置的正视图;

图3所示是毛刷辊的放大断面图;

图4是示意图表示将金属带从一个卷筒输送到另一个卷筒所采用的输送装置配置图;

图5的示意图表示一个输送装置的实施例，该装置上装有测量作用在金属带上的压力和张力的装置;

图6的侧面示意图表示将金属带从冷却辊输送到卷取筒所用输送装置的另一个实施例;

图7和图8与图6相似，表示输送装置的操作过程;

图9中的曲线表示金属带上作用的张力与毛刷辊向实心辊压下的压下量之间的相互关系;

图10中的曲线表示金属带上作用的张力与毛刷辊和实心辊之间的压力之间的相互关系;

图11中的曲线表示金属带上作用的张力与夹送辊和冷却辊的圆周速度之比之间的相互关系;

图12中的曲线表示金属带上作用的张力与夹送辊的转速之间的相互关系;

图13中的曲线表示改变夹送辊传动马达的电流大小对金属带上作用的张力的影响;

图14～16中的曲线表示在输送过程中金属带上作用的张力的变化情况。

下面对本发明的推荐实施例进行说明。

参照附图对本发明作更为充分的说明。

图1是按照本发明输送快速冷却的金属带所用输送装置的一个实施例，图上1表示冷却辊用来快速冷却从喷嘴2中喷出的熔化金属，以生产出快冷金属带3，籍助于气刀4的气流将金属带从冷却辊的表面上剥离下来。

输送装置5包括一个入口导筒6a，它具有一个吸气入口7，这个入口位于冷却辊外圆的切线方向，为金属带提供一个输送通道。在机体外罩6b之中装有一个夹送辊装置8，它包括一个下面的毛刷辊9和一个上面的实心辊10，并且在夹送辊装置8的出口侧有一个吸气装置11装在出口导筒6c中。导筒6b和6c以及夹送辊装置8和吸气装置11都安装在一个小车12上，小车在轨道13上移动，而轨道从接近冷却辊1的地方一直伸到卷取的卷筒那里。

毛刷辊9上装有毛刷14，毛刷是由金属丝的带状物构成，比如用不锈钢丝制成的带呈螺旋状地缠在毛刷辊的轴15上，形成一个单螺旋或者一个双螺旋形（图2），毛刷辊轴15由两端的轴承16来支撑，轴可以转动，每个轴承可以用气缸或液压 缸17来操纵作上下运动。毛刷辊轴15还通过滑轮接手19与马达18相连接，如图2所示。

为了防止金属带横向移动，毛刷辊轴15最好是用毛刷带14缠成双螺旋形，从中间分界，一半是顺时针方向，另一半是逆时针方向，并且实心辊10最好做成径向凸面形状，辊身中间部分的直径大于辊子两头部分的直径，或者做成带锥度的凸面，从而毛刷辊9的压力在金属带宽度方向的中部要大一些，这样就迫使金属带沿着辊子的中心跑，而不会产生任何的横向移动。

通过气缸或液压缸17的作用使毛刷辊9压在实心辊10上，籍助于毛刷辊9与实心辊10之间的滑动摩擦阻力给金属带3一个张力。因此，金属带上的张力可以通过夹送辊8的压力、毛刷辊9向实心辊10的压下量以及夹送辊8与冷却辊1圆周速度之间的比这几个参数中的至少一个来进行控制。

毛刷辊向实心辊的压下量是指当毛刷辊9压向实心辊10的时候，毛刷辊9与实心辊10的中心线之间的距离，而以毛刷辊的毛刷14开始与实心辊10的表面接触时作为0。

毛刷14的材料可以按照所输送的金属带的材质和其他性能来选择采用不同的材料，而不要受上述材料的限制。至于实心辊10的形状及毛刷14缠绕成哪种螺旋形，则可根据输送速度以及横向移动的大小来选定。

必要时，毛刷辊9可以置于实心辊之上，这样，夹送辊装置就由一个上面的毛刷辊和一个下面的实心辊组成了。

图4所示是图1和图2中所讲的输送装置5的布置图，这一装置用来将快冷金属带从卷筒20输送到其他的卷筒21和卷筒22上。

在这一布置中，金属带3由第一个输送装置5-1从卷筒20上开卷出来，并借助于一个缺陷探测器23进行检查。在经过检查以后，金属带3由第二个输送装置5-2运送到一台剪机24那里。当缺陷探测器23检查到金属带3上有缺陷的时候，就会给控制器25发出信号，于是剪机24和移动导板26就会按照控制器的信号由致动装置使其动作，将有缺陷的那一部分金属带切掉，收集在废料27中。没有缺陷的金属带由移动导板26送向第三个或者第四个输送装置5-3或5-4，接着被卷到卷筒21或22上。在上面所讲的输送过程中，可以通过输送装置5-1～5-4给金属带施加一个适当的张力，而不产生任何横向移动。

图5所示是输送装置的一个实施例，在支承毛刷辊9的横梁31上装有一个测压仪30，用来测量压力的缸上的压力大小，另外还装有一个张力仪32用来测量作用在金属带3上的张力大小。

图6-8所示是另外一些布置方式用来将快冷金属带3从冷却辊1输送到旋转轮33的卷取卷筒35和36。从图6上可以看到，金属带3在冷却辊1的表面上很快地得到冷却，然后由气刀4的气流将其从冷却辊上剥离下来，并由吸气装置11的吸力将其吸入到入口导筒6a之中。在机体外罩6b中，金属带3通过夹送辊装置8的毛刷辊9与实心辊10之间，并且借助于吸气装置11的作用把金属带3前端不规则部分去掉。毛刷辊9在压力缸的作用下压向实心辊10，把金属带夹住，给金属带施加预先设定的2-8公斤的张力，以便使金属带平稳地通过。在这一阶段，金属带连续不断地从冷却辊1上剥离下来，并由一个导向辊34进行不断地导向。

接着，装载着夹送辊8的小车12向旋转轮33方向移动，以便金属带上所作用的张力保持在2-8公斤的范围内。最好是在夹送辊8的圆周速度V₁，输送速度V₂及小车12的移动速度V₃这三者之间保持V₁＞V₂＞＞V₃这样的一个关系。

图7所示是当小车12已经驶过旋转轮33以后，金属带将要被缠到旋转轮33的卷取卷筒35和36上以前的情况，金属带3与一个张力调节辊37、两个导向辊38，39相接触，同时还有一个张力分离器40和导向辊41，42，以便使金属带缠到卷筒35和36上。随后，旋转轮33的卷取卷筒35和36开始转动，使第一个卷取卷筒35靠近金属带3。金属带3由切割机45从夹送辊装置8输送到卷取卷筒35，切割机包括导向辊42，压辊43和切刀44。

现在参看图8，用一把刀44将金属带3切断，使之与夹送辊装置8中所夹持的那一段金属带分开，同时压辊压住金属带切端推向卷取卷筒35，这样，卷取卷筒就可以连续不断地卷取金属带。

卷取卷筒35的卷取速度最好是可以调节的， 以便通过检测和调节张力辊37的上下位置来控制适当的张力。

张力分离器40开始工作将金属带上的张力分开，以便在分离器40与卷取卷筒35之间保持必要的大张力，而在分离器40与冷却辊1之间保持较小的张力。

在输送过程中使金属带上的张力保持在2-8公斤的范围内以便平稳地输送金属带，这是因为如果张力小于2公斤，金属带就会松弛下来，从而在夹送辊装置前的导筒中或者在夹送辊装置上会出现横向移动，金属带将会碰到导筒的内壁，或者跑到夹送辊的外面去，使金属带被拉断。另外，当张力太小的时候，金属带从冷却辊表面上剥离下来的那个剥离点位置也会变化，而当金属带的厚度发生变化时，金属带会上下摆到使金属带的走行线不稳定，从而会使金属带在进入夹送辊之前被拉断。

反之，如果金属带上的张力大于8公斤，则金属带会在夹送辊装置那里由于金属带上的缺陷如裂缝、凹坑等而使其被拉断，或者是由于毛刷辊与实心辊之间的摩擦系数增大而引起的张力的突变，或者是由于缠到辊子上，都会使金属带拉断。

当金属带开始通过夹送辊装置的时候，可以通过控制毛刷辊的压下量，压力缸的压力以及夹送辊的冷却辊圆周速度之比，对金属带施加适当的张力。

如果在金属带输送过程中，由于冷却辊上的剥离点变化、金属带厚度有变化，金属带发生横向移动等原因而使金属带上所作用的张力超出了适当的范围，那么就必须通过调节以下几点中的至少一点来控制这一张力的大小，调节的项目包括，毛刷辊的压下量，压力缸的压力以及夹送辊和冷却辊圆周速度之间的比值。

已经做了一系列试验来确定金属带上的张力与毛刷辊压下量，压力缸压力以及夹送辊和冷却辊圆周速度之比值之间的相互关系。在这些试验中采用了图5所示的这种输送装置，宽100毫米，厚30微米的快冷金属带从毛刷辊和实心辊之间通过。试验的结果列在图9-11中。

图9中的曲线表示毛刷辊压下量与作用在金属带上的张力之间的各种关系，金属带是在夹送辊与冷却辊圆周速度之比等于1.0的条件下通过毛刷辊和实心辊的，毛刷辊的外径为200-350毫米。

从图9所示的曲线可以看出，在毛刷辊压下量与金属带上的张力之间的相互关系，通过控制毛刷辊压下量在一个范围内就可以给金属带施加一个在2-8公斤范围内的张力。不过，根据毛刷的材质和金属丝的直径不同，毛刷辊压下量的合理范围也是不同的，因此必须按照所选用的毛刷辊来进行调节。

对于一般由一对实心辊组成的夹送辊装置来说，辊子的压力是与压下量相对应的。但是，本发明的夹送辊装置是由一个毛刷辊和一个实心辊组成的，对于这种夹送辊来说，由于金属丝材质和直径不同、使用时间不同以及毛刷辊受力条件不同，毛刷辊的压下量并不与辊子的压力相对应。因此，作用在金属带上的张力可以通过用压力缸调节压力的办法来进行有效地控制，如图10所示，图中的曲线表示金属上的张力与压力缸的压力之间的相互关系，这是从一系列试验中得到的结果。在试验中，采用了由直径0.1毫米的不锈钢纤维制做的毛刷辊，并且夹送辊和冷却辊圆周速度之比等于1.0。此外，还用了不锈钢纤维以外的其他材料的毛刷辊在同样的条件下进行了试验。从这些试验中可以看出，在夹送辊和冷却辊圆周速度之比等于1.0的条件下，通过调节压力在10～100公斤范围内就可以使金属带上作用的张力有效地保持在2-8公斤的范围内。

图11所示的曲线所表示的是，当毛刷辊的毛刷是用0.2毫米直径的铜合金丝制做、向实心辊压下1毫米的时候，作用在金属带上的张力与夹送辊和冷却辊圆周速度之比之间的相互关系。从图1中可以看出，当速度比小于1.0时，张力将小于2公斤，从而使金属带松弛，而当这一速度比大于1.3时，张力就会太大，从而将金属带拉断。此外，还用其他种毛刷辊在同样的条件下进行了试验。从这些试验的结果可以看出，当毛刷辊压下量为1毫米的时候，通过调节速度比在1.0～1.3这个范围内，就可以有效地将作用在金属带上的张力保持在2-8公斤的范围内。

图12和图13中的曲线分别表示改变毛刷辊传动马达的回转速度和供给马达的电流大小时，作用在宽100毫米、厚30微米的金属带上的张力的波动情况。从图12和图13中可以看出，在毛刷辊的圆周速度与张力之间并没有什么关系，并且在 电流大小与张力之间也没什么关系，尽管张力的变化很大。

实例1

用图5所示的这种输送装置将快速冷却的FeO-Si-B非结晶（无定形）合金带输送到一个卷取卷筒处，实心辊和毛刷辊的圆周速度为33米/秒。如下所述。毛刷辊的压下量，压力以及圆周速度之比等参数在送入时按照表1所列的数据变化，同时测量张力、横向移动以及金属带的稳定性。测得的结果列在表1中，同时，使用由一对毛刷辊和一对实心辊组成的夹送辊装置所进行的比较性试验的结果也列在表中以资比较，这些实心辊和毛刷辊的规格材质如下：

（1）实心辊（凸面辊）

辊子直径：201毫米（中部）

200毫米（两端）

辊身长度：250毫米

辊子材质：S45C

（2）毛刷辊

辊子直径：200毫米

辊子长度：250毫米

辊轴直径：50毫米

辊轴材质：S45C

毛刷丝直径：0.1毫米

毛刷丝材质：不锈钢丝

毛刷型式：从中间分界，一半顺时针

方向螺旋，另一半逆时针

方向螺旋，这种双螺旋可

使金属带沿中心线运行。

（表1见文后）

实例2

用图5所示的这种输送装置将快速冷却的Fe-Si-B非结晶（无定形）合金带输送到一个卷取卷筒处。金属带开始是在4公斤张力的情况下通过下面所讲的夹送辊装置中。两秒钟以后，张力改变，接着调正压下量的大小以使张力稳定，如图14所示。所采用的原始条件是：压下量为0.5毫米，压力为20公斤力，圆周速度的比为1.2。

（1）实心辊（平辊）

辊子直径：80毫米

辊身长度：170毫米

辊子材质：S45C

（2）毛刷辊

辊子直径：80毫米

辊身长度：170毫米

辊轴直径：25毫米

辊轴材质：S45C

毛刷丝直径：0.2毫米

毛刷丝材质：不锈钢丝

毛刷型式：在辊轴上顺时针方向

或者逆时针方向缠成

螺旋形。

比较用例1

采用由一对实心辊组成的夹送辊装置，实心辊的规格和材质如下所述。快速冷却的Fe-Si-B非结晶（无定形）合金带被送入这个夹送辊装置中。当金属带被夹送辊咬入的时候，张力会出现图15所示的波动，经过几秒钟以后，金属带被拉断了。因此，金属带无法被输送到卷取卷筒处。

（1）实心辊（上面的凸面辊）

辊子直径：83毫米（中部）

80毫米（两端）

辊身长度：70毫米

辊子材质：S45C

（2）实心辊（下面的平辊）

辊子直径：80毫米

辊身长度：70毫米

辊子材质：S45C

比较用例2

采用由一对毛刷辊组成的夹送辊装置来代替图5所示输送装置中由毛刷辊和实心辊组成的夹送辊装置，所用毛刷辊的规格和材质如下面所述。快速冷却的Fe-Si-B非结晶（无定形）合金带被引导送入夹送辊中。当金属带被咬入并开始通过夹送辊时，金属带松弛下来并且产生横向移动。经过短时间运转以后金属带被拉断，无法输送到卷取卷筒那里。当夹送辊（毛刷辊）和冷却辊圆周速度之比降低到0.9时，金属带被拉断，对夹送辊的回转速度进行控制，使速度比增加到1.0或大一些，同时把压力调正到20公斤以上，但是仍然不能消除金属带的松弛现象，也不能防止金属带的拉断现象。

毛刷辊（上下辊均为毛刷辊）

辊子直径：83毫米

辊身长度：170毫米

辊轴直径：25毫米

辊轴材质：S45C

毛刷丝直径：0.2毫米

毛刷丝材质：不锈钢丝

毛刷型式：螺旋形地缠在辊轴上。

Claims (6)

1、一种用夹送辊装置将快冷金属带从冷却辊送往卷取筒的输送方法，其特征是，包括一个毛刷辊和一个实心辊的夹送辊装置用来输送金属带，从而可以在金属带上保持一个适当的张力，其中作用在金属带的张力可以通过调正下列参数中至少一个来进行控制，这些参数是：毛刷辊对实心辊的压下量，毛刷辊上作用的压力以及夹送辊和冷却辊圆周速度之比值。

2、一种为实现所述权利要求1的方法的具有夹送辊装置的输送快冷金属带的装置，其特征是该夹送辊装置由一个毛刷辊和一个实心辊组成，设置在冷却辊与卷取卷筒之间。

3、一种如权利要求2所述的具有夹送辊装置的输送快冷金属带的装置，其特征是毛刷辊包括一个辊轴和毛刷，由金属丝制做的毛刷螺旋形地缠在辊轴的周围，呈双螺旋状。

4、一种如权利要求3所述的具有夹送辊装置的输送快冷金属带的装置，其特征是实心辊做成凸面形状。

5、一种如权利要求2所述的具有夹送辊装置的输送快冷金属带的装置，其特征是该装置包括一个入口导筒、一个由毛刷辊和实心辊组成的夹送辊装置、一个吸气装置和一个小车;夹送辊装置安装在机体外罩中，而外罩与入口导筒相连接，上述吸气装置安装在夹送辊的出口侧的一个出口导筒中，该导筒与机体外罩相连，上述小车装载着包括有夹送辊装置和吸气装置的导筒。

6、一种如权利要求5所述的具有夹送辊装置的输送快冷金属带的装置，其特征是小车可以从靠近冷却辊的位置移动到卷取卷筒以外的地方。

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