Способ автоматического регулирования температурного режима получения отливок постоянных магнитов в установке направленной кристаллизации

 

Изобретение относится к специальной металлургии сплавов и может быть использовано для получения отливок постоянных магнитов (ПМ) методом направленной кристаллизации. Цель - повышение производительности установки и улучшение качества постоянных магнитов. Способ позволяет существенно повысить производительность печи-кристаллизатора (ПК) путем сокращения времени процесса вытяжки отливок ПМ, а также повысить качество отливок ПМ за счет перемещения с постоянной скоростью ПК. Перемещение ПК производится с постоянной оптимальной скоростью, поддерживая постоянным градиент температур в зоне кристаллизации путем изменения расхода охладителей через донный и боковой холодильники, причем градиент определяют измеряя температуру (Т) донного холодильника, Т футеровки около источника тепла и Т затвердевшей отливки ПМ ниже зоны кристаллизации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) 5 В 22 D 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

flPH ГКНТ СССР (21) 4484026/23-02 (22) 20.09.88 (46) 07.07.90 ° Бюл. ¹ 25 (71) Новочеркасское производственное объединение "Магнит" (72) В.Г.Давыдков, С.В.Банников, В,В.Теребаев и М.В.Хоперская (53) 621.746.89 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР. № 146865 1, кл, В 22 D 27/04, 1987. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ В.

УСТАНОВКЕ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к специальной металлургии сплавов и может быть использовано для получения отливок постоянных магнитов (ПМ) методом

Изобретение относится к автоматическому управлению в специальной металлургии сплавов, в частности к получению отливок постоянных магнитов со столбчатой структурой, использующих метод направленной кристаллизации.

Цель изобретения — повышение производительности установки и улучшение качества постоянных магнитов.

На чертеже представлена функциональная схема установки для осуществления способа.

Установка содержит формы 1, донный холодильник 2, печь-кристаллиÄÄSUÄÄ 1576232 А1

2 направленной кристаллизации, Цель— повьппение производительности установки и улучшение качества постоянных магнитов. Способ позволяет существенно повысить производительность печикристаллизатора (ПК) путем сокращения времени процесса вытяжки отливок ПМ, а также повысить качество отливок ПМ за счет перемещения с постоянной скоростью ПК. Перемещение ПК производится с постоянной оптимальной скоростью, поддерживая постоянHbIM градиент температур в зоне кристаллизации путем изменения расхода охладителей через доннЫй и боковой холодильники причем градиент опредеУ ляют измеряя температуру (Т) донного холодильника, Т Аутеровки около источника тепла и Т затвердевшей отливки ПМ ниже зоны кристаллизации.

1 ил. затор 3, которая состоит из индуктора 4, нагревателя 5 и Аутеровки 6, исполнительный механизм 7 с винтом 8, регулирующие устройства 9 — 11, датчики 12 — 14 температуры, блок 15 управления генератором, генератор 16, блок .17 сравнения, коммутаторов 18 и

l9 сигналов, исполнительные механиз,мы 20 и 21 регулирующих вентилей, боковой холодильник 22.

Расплав заливают в предварительно прогретые формы 1, установленные на донный холодильник 2 в шахте печи-кристаллизатора 3, состоящей из индуктора 4, нагревателя 5 и Ауте1576232

2О

40 ровки 6. Перемещение печи вверх относительно неподвижных форм осуществляется посредством исполнительного механизма 7, связанного с печью через ходовой винт 8 и управляемого

perym;-"yelped устройством 9. Установка содержит датчик 12 температуры футеровки, подключенный к блоку 15 ,управления генератором 16 своим перr вым выходом,а вторым выходом - к первому входу блока 17 сравнения, второй вход которого соединен с выходом коммутатора 18 сигналов, поступающих к нему от датчика 13 температуры холодильника 2 и датчика I4 температуры формы 1 на первый и второй информационные входы, а первый информационный выход блока 17 сравнения соединен с входом регулирующего устройства 9.

Коммутатор 19 управляющего сигнала своим первым входом подключен к второму выходу блока 17 сравнения и информационному входу регулирующего устройства 10, первый выход которого соединен с исполнительным механизмом 20 регулирующего вентиля, второй выход соединен с третьим входом коммутатора 18, а третий выход— с вторым входом коммутатора 19, выход которого соединен соответственно с входом регулирующего устройства 11, сигнал с выхода последнего управляет исполнительным механизмом 21 вентиля, регулирующего расход охладителя через боковой холодильник 22.

Установка работает следующим образом.

В процессе заливки расплава в предварительно прогретые формы 1, установленные на холодильник 2, ведется непрерывное измерение с помощью датчиков 12 и 13 градиента температур G„„ . В связи с наличием большого градиента температур между расплавом и холодильником 2 металл начинает кристаллизоваться, образуя столбчатую структуру отливок. Градиент температур Г „ц в процессе кристаллизации и снижения интенсивности теплового потока через холодильник за счет уменьшения теплопроводности затвердевшего металла уменьшается и достигает равенства опорному напряжению, выстанавливае.,мому в блоке 17 сравнения и соответствующему оптимальному градиенту для данного типа сплава, При дальнейшем уменьшении градиента сигнал с первого выхода блока 17 сравнения подается в регулирующее устройство 10 с выхода которого управляющий сигнал поступает в исполнительный механизм

21 регулирующего вентиля и производит увеличение расхода воды через холодильник 2. Таким образом, изменение расхода воды через холодильник 2 производится пропорционально величине рассогласования преобразованных в градиент Г z„ сигналов, поступающих от датчиков 12 и 13 температур, и опорного напряжения. Одновременно сигналом с блока 17 сравнения происходит включение регулирующего устройства 9 и исполнительного механизма 7 перемещения печи-кристаллизатора 3. Перемещение печи производится с постоянной скоростью, зависящее от типа сплава, заданной задатчиком регулирующего устройства 9, и равной скорости кристаллизации данного сплава. При этом с помощью индуктора 4, генератора 16, нагревателя 5 и блока 15 управления стабилизируется температура футеровки и шахты печи. B процессе вытяжки отливок магнитов, когда эффектиновсть теплоотвода через твердую фазу и стенки формы посред -. ством холодильника 22 станет значительно меньше теплоотвода через боковые стенки формы в воздух, а регулирующий вентиль исполнительного механизма 20 полностью открыт сигналом с первого выхода регулирующего устройства 10, в коммутатор 19 подается сигнал на подключение первого выхода блока 17 сравнения к входу регулирующего устройства 11, а с второго выхода регулирующего устройства 10 подается сигнал к управляющему входу коммутатора 18, который переключает второй вход блока 17 сравнения сигналы с датчика !3 на датчик 14. С этого момента в регулирующем устройстве 11 вырабатывается сигнал, пропорциональный градиенту Г „„-, а изменение расхода охладителя через холодильник 22 производится через регулирующий вентиль исполнительного механизма 21 пропорционально величине рассогласования преобразованных в градиент Г сигналов, поступающих от датчиков 12 и 14, и опорного напряжения, соответствую-. щего оптимальному градиенту температур, Пример. Для роста кристаллов с оптимальной постоянной ско5 15762 ростью 36 ммlмин необходимо поддерживать постоянный градиент температур в зоне кристаллизации, который должен быть равен 650 К/см, исходя из соотношения

Г/V 11000, При использовании только торцового холодильники это не достижимо, Используя боковой воздушный холодильник с температурой воздуха 20 С задача успешно решается. Для проверки определяют температуру закристаллизовавшегося металла непосредственно за зоной кристаллизаI ции, зная массу металла и массу керамической формы.

Воспользовавшись известной методикой расчета, получают температуру 20 при работе бокового холодильника примерно равной 540 К.

Зная величину двухфазной зоны

1,5 — 2 см, определяют градиент температур в зоне крис таллиз ации при 25 температуре расплава 1833 К. Получают

- 646 К, что хорошо согласуется с необходимым значением градиента для поддержания оптимальной постоянной скорости роста кристаллов. 30

Использование способа позволит за счет увеличения скорости образования направленной кристаллической структуры при вытяжке в 1,5 раза, повысить производительность установки относительно известной на 20Х и

32 повысить качество заготовок магнитов на 57 зя счет улучшения теплового режима формирования кристаллов.

Формула изобретения

Способ автоматического регулирования температурного режима получения отливок постоянных магнитов в установке направленной кристаллизации преимущественно с печью-кристаллизатором, двумя холодильниками для охлаждения торцов и боковых сторон отливок, включающий перемещение печи-кристаллизатора,измерение градиента температур по высоте отливок, воздействие на высокочастотный генератор, питающий индуктор в соответствии с температурой его футеровки. о т л и ч а þ шийся тем, что, с целью повышения производительности установки и улучшения качества постоянных магнитов, перемещение печикристаллизатора производят по заданной скорости, стабилизируют величину градиента температур путем изменения интенсивности теплоотвода холодильниками, причем изменение интенсивности теплоотвода осуществляют путем последовательного регулирования расхода охладителя вначале через донный,а затем и через боковой холодильники в зависимости от градиента температуры между твердой и жидкой фазами расплава.

/ C