Способ регулирования температурного режима установки для получения слитков направленной кристаллизацией

 

СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ НАПРАВЛЕННОЙ Ч КРИСТАЛЛИЗАЦИЕЙ для постоянных магнитов , при котором перемещают индуктор вдоль отливок и охлаждают холодильником нижние торцы отливок, воздействуют на высокочастотный генератор , питающий индуктор в соответствии с температурой его футеровки , отличающийся тем, что, с целью повышения производительности установки и выхода годного, перемещение индуктора производят в зависимости от температуры холодильника , причем скорость перемещения индуктора изменяют по формуле V К Т, где V - скорость перемещения индуктора; К - коэффициент пропорциональности, определяемый типом магнита;. Т - температура холодильника. X эо эо :л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И)

3 @ В 22 D 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ц, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ (2.1 ) 3500381/22-02 (22) 18.10.82 (46) 30.04.84. Бюл.11 16 (72) Г.И.Недужий, Ю.С.Изгорев, В,Ю.Павленко и В.И.Куприянов (7 1) Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС (53) 621. 746.58 (088.8) (56) l . Сергеев В. В., Булыгина Т.И.

Иагнитотвердые материалы. 11., - Энергия", 1980, с. 167-168.

2. Васильев А.Д. и др. Система авторегулирования температуры печи кристаллизатора.- "Труды ВНИИЭП

"Применение магнитотвердых материаtI лов в электроиэмерительной технике

1975, с. 59-65. (54)(57) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕК1ИА УСТАНОВКИ ДЛЯ

ПОЛУЧЕН1И СЛИТКОВ НАПРАВЛЕНН014

КРИСТАЦЛ11ЗАЦИЕй для постоянных магнитов, при котором перемещают индуктор вдоль отливок и охлаждают холодильником нижние торцы отливок, воздействуют иа высокочастотный генератор, питающий индуктор в соответствии с температурой его футеровки, отличающийся тем, что, с целью повышения производитель. ности установки и выхода годного, перемещение индуктора производят в зависимости от температуры холодильника, причем скорость перемещения индуктора изменяют по формуле

Ч КТ, .где V — скорость перемещения индуктора;

К вЂ” коэффициент пропорциональности. определяемый типом магнита;.

Т - температура холодильника.

1088875

Изобретение QTHocHT(t к автомати- ческому управлению в специальной металлургии сплавов, в частности к получению отливок для постоянных магнитов со столбчатой структурой в 5 установках для получения слитков с направленной кристаллизацией.

Известен способ регул> рования температурного режима в установках для получения слитков напавленной кристаллизацией, согласно которому регулирование температурного режима обеспечивают путем стабилизации параметров высокочастотного гекератора, питающего индуктор и скорости пере- 15 мещеняя последнего. При этом в зависимости от типа выплавляемых отливок стабилизируют скорость перемеИения нндуктора от 4 до 8 мм/ю я (I) .

Способ регулирования иэ-за отсутст-20 вия обратной связи от процесса не обеспечивает необходимых производительности установок и качества отливок, Наиболее близким к предлагаемому 25 по технической сущности является способ регулирования температурное о режима установки для получения слитков с направленной кристаллизацией, согласно которому в процессе направлен ной кристаллизации постоянных магнитов измеряют температуру печи-кристаллизатора в точке, расположенной в верхней внутренней точке футеровки печи и имеющей в рабочем режиме око" ло 1450 С, стабилизируют яэмеряемую температуру ка заданном уровне путем воздействия на высокочастотный генератор, осуществляют перемещение индуктора с постоянной скоростью о 4О вдоль отливок и охлаждают холодиль- ником нижние торцы отливок.

Применение известного способа регулирования температурного режима для получения слитков направленной 45 кристаллизацией позволило улучшить стабильность температурного режима .направленной кристаллизации магнитных сплавов, за счет чего увеличился выход годных магнитов с направленной

50 структурой и повысилась производительность установки, а также облегчить труд плавильщиков и B08btcHTb надежность работы установки(2) .

Недостатком известного способа является то, что обеспечение стабилизации температуры в верхней внутренней точке футеровкк печи компенсирует случайные возмущения температурного режима, вызванные подсосами воздуха, изменением характеристик нагревателя, колебаниями электрических параметров высокочастотного генератора, но не учитывает характер теплоотвода от зоны кристаллизации через холодильник, который является определяющим для получеяия направленной текстуры отливок. Иэ-за невозможности учета характера теплоотвода через холодильник скорость перемещения икдуктора по известному способу s npoqecce напавленной кристаллизации (следовательно, и фактическая ско-. рость кристаллизации) поддерживается постоянной, причем ее значение задае гся минимальным допустимым для получения направленной текстуры по всей высоте слитка. По условиям теплоотдачи минимальное значение скорости перемещения якдуктора соответствует верхнему положению индикатора в завершающейся стадии направленной кристаллизация. Таким образом, в течение всего процесса направленной кристаллизации фактическая скорость крясталлизации поддерживается на низком уровне, что приводит к снижению производительности установки.

Условия теплоотвода через холодильник изменяются за счет изменения температуры охлаждающей воды, ее расхода, "старения" холодильника (образование накипи), измерения температуры заливаемого металла и т.п.

Без учета всех этих факторов на некоторых плавках в конце процесса заданная скорость перемещения нагре. вателя оказывается завышенной и в верхней части слитка наблюдается нарушение направленности. Это при -р водит к снижению выхода годного.

Цель изобретения — повышение производительности установки к выхода годно го.

Поставленная цель достигается тем, что регулирование температурного режима установки для получения слитков направленной кристаллизацией для постоянных магнитов осуществляют путем перемещения яндуктора вдоль отливок, охлаждения холодильником нижних торцов отливок, воздействия на высокочастотный генератор, питающий индуктор в соответствии с температурой его футеровки, перемещение индуктора производят в эа1088875 висимости от температуры холодильника, причем скорость перемещения кндуктора изменяют по формуле

Ч=КТ где V — - скорость перемещения индуктора;

К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый типом магнита;

Т вЂ” температура холодильника. 1п . Скорость кристаллизации зависит от градиента температур в зоне кристаллизации. При плавке магнитов мето дом направленной кристаллизации по иере подъема индуктора, т.е. удаления15 зоны кристаллизации от холодильника, градиент температур в зоне кристаллизации падает, что связано с уменьшением теплоотдачи путем теплопроводности от зоны кристаллизации к холодильнику.

Изменение теплопередачи, вызывающее уменьшение градиента темпера. тур в зоне кристаллизации, приводит к изменению температуры холодильника. При постоянных расходе и темпе- ратуре охлаждающей воды по ходу направленной кристаллизации температура холодильника падает. Характерны падения градиента температуры в зоне кристаллизации и температуры холодильника идентичны, так как зти процессы вызваны одним и тем же фактором— постепенным уменьшением по коду нал. равленной кристаллизации теплопередачи от зоны кристаллизации к хо"

35 лодильнику, а количественные характе ристики этих процессов различны.

Таким образом, температура холодильника является косвенной характеристи- .

40 кой градиента температур в зоне кристаллизации.

Условия, благоприятные для создания кристаллической текстуры, определяются отношением градиента температур к скорости выращивания (в дан45 ном случае к скорости перемещения нагревателя), Принимая темпергтуру холодильника параметром, характеризующим градиент температур, можно управлять скоростью50 выращивания (скоростью перемещения нагревателя) в зависимости от темпе. ратуры холодильника, Так как температура холодильника 55 изменяется от большего значения к меньшему в процессе перемещения зоны кристаллизации к верхнему торцу слитка, то, поддерживая скорость перемещения индуктора пропорциональной фактической температуре холодильника, можно иметь ее значение на протяжении всего процесса выше

/ конечных, что, по сравнению с протоI типом, повышает производительность установки для получения слитков с направленной кристаллизацией.

Использован и текущей температуры холодильника для определения скорости перемещения индуктора позволяет учесть такие факторы, как эффектив ность холодильника, расход и температуру охлаждающей воды изменение температуры расплавленного металла, факторы, определяющие образование направленной кристаллической структуры отливок. Учет этих факторов позволяет исключить отсутствие направленной кристаллической структуры по всей длине слитка. Это приводит к повышению выхода годного.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Схема содержит заливочнце формы 1, футеровку 2 печи-кристаллиэатора, графитовый нагреватель 3,.индук« тор 4, исполнительный механизм 5 перемещения индуктора,регулирующее устройство б механизма перемещения, ходовой винт 7, холодильник 8, термопару 9, генератор 10 высокой часто. ты, блок 11 управления генератором высокой частоты, термолару 12, В предварительно прогретые заливочные формы 1, установленные на холодильник 8, заливают расплавленный металл. При этом с помощью индуктора 4, генератора !О и блока 11 управления генератором, стабилизирующего, например, анодное и сеточное напряжение генераторной лампы, поддерживают температуру нагревателя 3 на определенном уровне, достаточном для прогрева залитого металла до температуры + 1450 С, измеряемой термопарой 12. Температура в рабочей зоне индуктора 4 оценивается по температуре футеровки печи-кристаллизатора 2. В связи с наличием большого градиента температур между расплавленным металлом и холодильником 8 металл начинает кристаллизоваться, образуя столбчатую направленную структуру отливок. После определенной выдержки (обычно 3-5 мин) с помощью исполнительного механизма 5, 1088875

Составитель Г.Лызлов

Редактор Н.Стащишина Техред С.Легеза Корректор М.лароши

Заказ 278)/10 Тираж 775

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35,Раушская наб, д,4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент",г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вращающего ходовой винт 7, начинают поднимать индуктор 4.

При этом измеряют температуру холодильника 8 термопарой 9, установленной, например, в верхнем торце холодильника 8. Сигнал с термопары 9 подают в регулирующее устройство 6 исполнительного механизма перемещения индуктора 5, обеспечивающего подьем индуктора 4, а следовательно, и перемещение зоны кристаллизации.

В регулирующем устройстве 6 вырабатывается сигнал, равный К причем коэффициент пропорциональности К рпределяется температурой за ливаемого металла, диаметром отдель- . ной заливочной формы, количеством эаливочных форм, установленных на холодильнике, химическим составом сплава, всеми теми характеристиками, которые выдерживаются для определенного типа магнита, и обеспечивающий изменение скорости перемещения индуктора 4 в соответствии с зависимостью (1).

Пример . Получают слитки с направленной кристаллизацией типа ЛПЗ-2-67М. Исходные данные: тип сплава ЮН)5ДК25БА, диаметр литейной . формы 26 мм, длина литейной формы

500 мм, количество литейных форм

)9 шт., масса залитого расплава

20,178 кг, температура заливаемого расплава )680 С, выдержка s неподвиж. ном состоянии индуктора после заливки расплава 4 мин.

Температура верхнего торца холодильника через 4 мин после заливки

5 металла составила 920 С, а при оконО чании процесса образования кристаллической структуры 670 С. о

Пропорциональность для данного типа магнита, определяемая статисти)О ческим путем, составляет 90,2 » х )О мм/мин С.

Скорость перемещения индуктора в начале процесса образования направлен ной кристаллизации 6,8 мм/мин, а в !

5 конце — 4,5 мм/мин.

При этом длительность процесса на направленной кристаллизации с момента заливки расплава составляет 92 мин, 20 в отличие от процесса длительности

110 мин, которая имеет место в случае стабилизации скорости перемещения индуктора на уровне 4,5 мм/мин для того же типа магнита. За счет

25 увеличения скорости образования направленной кристаллической структуры производительность установки повышается примерно на 40.

При использовании предлагаемого способа на установках для получения слитков с направленной кр..сталлизацией экономический эффект составит

10,0 тыс. рублей в год для одной установки.