Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2%

 

Изобретение относится к устройствам для термической обработки изделий, в частности для термической обработки постоянных магнитов в проходны-х печах. Цель изобретения - повышение качества обработки путем выравнивания температурного поля по объему канала и снижения перетоков тепла из одной зоны в другую. Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов тиИзобретение относится к устройствам для термической обработки изделий, в частности для термообработки постоянных магнитов и может быть использовано в металлургии и машиностроении. Наиболее близким к предлагаемому решению является термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2%, содержащий парамагнитныйкорпус .катушки намагничивания, водоохлаждаемые направляющие и проходной канал из теплоизоляционного материала, боковые стенки па алнико с содержанием титана до 2% содержит парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждающие направляющие и проходной канал (К) 1 из термоизоляционного .материала со стенка ми переменной толщины с соотношением толщин на входном и на выходном концах канала (2,,6):1, а также со сводом 3 и подом 4 переменной толщины с соотношением толщин (2,0-1,6): 1, при этом К1 разделен на температурные зоны экраном (Э) 5 из теплостойкого материала со степенью черноты ене более 0,4. Выполнение К1 с Э5 из термостойкого материала со степенью чер ноты Е не более 0,4 предотвращает перетоки тепла между зонами, что позволяет достичь постоянства теплового потока в канале , а выполнение пода и свода канала переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном концах канала

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 21 0 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4759377/02 (22) 05,09.89 (46) 23.03.92. Бюл. N 11 (71) Запорожский индустриальный институт и Новочеркасское производственное объединение "Магнит" (72) С,А.Семкин, О.И.Орлиевский, В.И.Гранковский, С.B.Áàííèêîâ и В.В.Теребаев (53) 621.365;413(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1553559, кл. С 21 0 1/04, 1987. (54) TEPMOCTAT ДЛЯ ТЕРМОМАГНИТНОЙ

ОБРАБОТКИ МАГНИТОТВЕРДЫХ АНИЗОТРОПНЫХ СПЛАВОВ ТИПА АЛНИКО С

СОДЕРЖАНИЕМ ТИТАНА ДО 2% (57) Изобретение относится к устройствам для термической обработки иэделий, в частности для термической обработки постоянных магнитов в проходных печах. Цель изобретения — повышение качества обработки путем выравнивания температурного поля по объему канала и снижения перетоков тепла из одной зоны в другую, Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов тиИзобретение относится к устройствам для термической обработки изделий, в частности для термообработки постоянных магнитов и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Наиболее близким к предлагаемому решению является термастат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2%, содержащий парамагнитный корпус. катушки намагничивания. водоохлаждаемые направляющие и проходной канал из теплоизоляционного материала, боковые стенки. Ж 1721099 A 1 па алнико с содержанием титана до 2% содержит парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждающие направляющие и проходной канал (К) 1 из термоизоляционного .материала со стенками переменной толщины с соотношением толщин на входном и на выходном концах канала (2,0 — 1,6):1, а также со сводом 3 и подом 4 переменной толщины с соотношением толщин (2,0 — 1,6):1, при этом К1 разделен на температурные зоны экраном (Э) 5 из теплостойкого материала со степенью черноты ене более 0,4. Выполнение К1 с Э5 из термостойкого материала со степенью черноты с не более 0,4 предотвращает перетоки тепла между зонами, что позволяет достичь постоянства теплового потока в канале, а выполнение пода и свода канала переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном кон,цах канала (2,0-1.6):1 обеспечивает получение постоянной скорости охлаждения в любом сечении

К1. 3 ил, которого выполнены переменной толщины с соотношением толщин в начале и конце канала (2,0 — 1,6):1 (1), Данная конструкция термостата позволяет обеспечивать скорость охлаждения, близкую к постоянной. Недостатком ее является то, что данная конструкция термостата не обеспечивает равномерность температурного поля по объему кассеты с обрабатываемым материалом. Это связано с тем, что теплообмен между кассетой и материалом проходного канала происходит не только через боковые стенки с заданным соотношением толщин в начале и конце ка1721099 нала, но и через свод и под термостата, толщина которых постоянна. Неравномерность температурного поля по объему кассеты приводит к неравномерности магнитных свойств готовых магнитов, а следовательно, к снижению их качества.

Кроме того, при обосновании соотношения толщин стенок в начале и конце канала было принято, что теплообмен происходит только через стенки, а перетоки тепла между зонами, связанные с одновременным нахождением в канале нескольких кассет с различной температурой, отсутствуют. Однако в данной конструкции термостата теплообмен между зонами имеет место, что в свою очередь вызывает отклонения теплового потока с поверхности кассеты, а следовательно, и скорости охлаждения от постоянной величины, снижающие качество готовых магнитов.

Целью изобретения является повышение качества готовых магнитов за счет создания равномерного температурного поля по объему кассеты с обрабатываемым материалом и дальнейшего приближения скорости охлаждения к постоянной.

Поставленная цель достигается тем, что

s термостате для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2 /, содержащем парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждаемые направляющие и проходной канал из теплоизоляционного материала с соотношением Toëùèн стен B начале и в конце канала (2,0 — 1,6);1, свод и под проходного канала также выполнены переменной толщины с соотношением их толщин в начале и в конце канала (2,0 — 1.6):1, а между зонами установлен экран из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4.

Предлагаемая совокупность отличительных признаков позволяет поддерживать тепловой поток от обрабатываемого материала к стенкам, своду и поду. а через них в окружающую среду постоянным, что обеспечивает равномерность температурного поля по объему кассеты с обрабатываемым материалом, а также дальнейшее приближение скорости охлаждения к постоянной. Это способствует повышению качества готовых магнитов, На фиг.1 показан термастат; на фиг.2— разрез А — А; на фиг.3 — разрез Б — Б на фиг.1, Термостат выполнен в виде проходного канала 1 и стенки 2, свод 3 и под 4 которого выполнены из теплоизоляционного материала переменной толщины с отношением их толщин в начале и в конце канала (2,0-1,6):1.

Для предотвращения перетоков тепла, свявышению качества готовых магнитов, Соотношение толщин стенок, свода и пода в начале и в конце канала выбрано (2,0-1,6):1 в связи с тем, что термомагнитная обработ45 ка магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 27 проводится в интервале температур 900650 С со скоростью охлаждения 2515 С/мин (1), При изменении соотношения

50 толщин стенок, свода и пода в начале и в конце зоны больше 2,0 — 1 или меньше 1,6 — 1 соответственно происходит увеличение скорости охлаждения больше 25 С/мин или уменьшение скорости охлаждения меньше

55 15 С/мин, Поскольку интервал скоростей охлаждения 25 — 15 С/мин для магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2% является оптимальным с точки зрения достижения наивысших магнитных свойств, всякий выход из

40 занных с одновременным нахождением в пределах проходного канала нескольких кассет с различными температурами, между зонами установлен экран 5, выполненный из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4. Термостат установлен в зазор электромагнитов 6. Внутри термостата установлены водоохлаждаемые направляющие 7 для продвижения кассет с обрабатываемым материалом 8

Термастат работает следующим образом.

Перед началом термомагнитной обработки для выхода термостата на стационарный режим теплообмена через проходной канал пропускаются нагретые до требуемой температуры термообработки кассеты . с балластной загрузкой. После разогрева термостатэ начинается собственно процесс термомагнитной обработки, Кассеты с обрабатываемым материалом 8 продвигаются в водоохлаждаемых направляющих 7 по проходному каналу 1, подвергаясь при этом воздействию электромагнитного поля, создаваемого злектромагнитами 6, При продвижении кассет с обрабатываемым материалом по термостату тепло передается от них к стенкам 2, своду 3 и поду 4 проходного канала и через них — в окружающую среду, Так как толщина стенок, свода и пода проходного канала уменьшается в заданном соотношении по ходу движения кассет с обрабатываемым материалом, то тепловой поток от всех граней кассет с обрабатываемым материалом к стенкам, своду и поду проходного канала, а через них — в окружающую среду будет оставаться постоянным и одинаковым по величине, Приближаться к постоянной будет и скорость охлаждения материала, что приведет к по1721099 (1)

10 этого интервала скоростей охлаждения при-. ведет к снижению качества магнитов после термомагнитной обработки.

Тепловой поток от обрабатываемого материала через стенки, свод и под проходно- 5 го канала может быть определен по формуле (21

СМ tOC 2

q — — — —,;, Втlм — +у+— где tM — температура материала, С;

to.<. — температура окружающей среды, OC й1 — Суммарный кОЭффициЕнт тЕплООтдачи от материала к стенке термостата, 15

Вт/(м2К); д — толщина стенок, свода и пода термостата,м;

il — коэффициен теплопроводности материала стенок, свода и пода; 20

Qz — коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенок, свода и пода в окружающую среду, Вт/(м К).

Для получения постоянной скорости охлаждения необходимо соблюдение условия 25

q = const в любом сечении термостата. При постоянных коэффициентах теплоотдачи и теплопроводности добиться выполнения этого условия можно путем изменения толщины стенок, свода и пода по ходу продви- З0 жения кассет с обрабатываемым материалом, Решая уравнение (1) относительно толщины стенок, свода и пода д, получим закон изменения толщины стенок, свода и пода д = — (tM — tpp) „, м (2)

Л Л, Л

При теоретическом обосновании толщин стен, свода и пода предполагалось; что 40 перетоки тепла, связанные с одновременным нахождением в пределах канала не- . скольких кассет с различной температурой, отсутствуют. Поскольку на практике указанные перетоки тепла имеют место, тепловой 45 поток, а следовательно, и скорость охлаждения отклоняются от постоянной величины, Это приводит к снижению качества готовых магнитов. Для предотвращения перетоков тепла между зонами в предлагаемой конст- 50 рукции термостата установлен экран из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4. Установка такого экрана позволяет достичь большего постоянства теплового потока по сравнению с прототипом 55 и тем самым улучшить качество готовых магнитов. Выбор верхнего предела степени черноты экрана объясняется тем, что при большем значении е, как показали эксперименты,материал экрана значительно разогревается и при этом сам экран становится источником теплового излучения. Это приводит к нарушению работы экрана, что выражается в отклонении теплового потока от постоянной величины, а следовательно, и к ухудшению качества готовых магнитов. При снижении значения е ниже 0,4 эффективность работы экрана будет повышаться за счет увеличения его отражательной способности, следовательно, нижний предел е определяется техническими возможностями степени полировки в каждом конкретном случае.

Предлагаемый термостат предназначен для серийной термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2 :

ЮНДК18, ЮНДК24, ЮНДК25БА, ЮНДК24Б, ЮНДК25А, ЮНДК25Т2.

Технико-экономические преимущества предлагаемого термостата по сравнению с известным состоят в том, что при выполнении свода и пода проходного канала переменной толщины с соотношением их толщин в начале и в конце канала (2,0 — 1,6):1 и при установке между зонами экрана из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4 повышается качество готовых магнитов за счет выравнивания температурного поля по обьему кассеты с обрабатываемым материалом и снижения перетоков тепла между зонами.

Формула изобретения

Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сппавов типа алнико с содержанием титана до

2, содержащий парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждаемые направляющие и проходной канал из термоизоляционного материала со стенками переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном концах канала (2,0-1,6):1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки путем выравнивания температурного поля по объему канала и снижения перетоков тепла из одной зоны в другую, канал выполнен с разделяющим его на температурные зоны экраном из теплостойкого материала со степенью черноты э не более 0,4 и со сводом и подом переменной толщины с соотношением толщин на входном и .выходном концах канала (2,0-1,6):1.

1721099 б

Редактор T.Êóðêoâà

Заказ 929 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Составитель С.Семкин

Техред М.Моргентал Корректор Л,Бескид

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101