RU156795U1 - THERMOMAGNETIC INSTALLATION - Google Patents
THERMOMAGNETIC INSTALLATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU156795U1 RU156795U1 RU2015125322/02U RU2015125322U RU156795U1 RU 156795 U1 RU156795 U1 RU 156795U1 RU 2015125322/02 U RU2015125322/02 U RU 2015125322/02U RU 2015125322 U RU2015125322 U RU 2015125322U RU 156795 U1 RU156795 U1 RU 156795U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric furnace
- solenoid
- sample
- temperature
- thermocouple
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
Abstract
Термомагнитная установка, содержащая электропечь, расположенную в устройстве генерации магнитного поля, выполненного в виде соленоида, с подключенной к ней термопарой, отличающаяся тем, что она снабжена металлической рамой, внутри которой закреплена нижняя электропечь и соленоид, над ней дополнительно установлена верхняя электропечь и соленоид, через верхнее отверстие верхней электропечи вставлена вторая термопара, причем первая термопара вставлена в нижнюю электропечь через нижнее отверстие, термопары подключены к измерителям температуры, в верхней точке рамы установлен шаговый двигатель с гибкой проволокой для крепления образца, между электропечами установлена высокотемпературная керамическая трубка, соединяющая между собой нижнее отверстие верхней электропечи и верхнее отверстие нижней электропечи с образованием единого рабочего пространства, в котором перемещают испытуемый образец, причем между каждой печью и соленоидом расположен медный змеевик.Thermomagnetic installation containing an electric furnace located in a magnetic field generating device made in the form of a solenoid, with a thermocouple connected to it, characterized in that it is equipped with a metal frame, inside which a lower electric furnace and a solenoid are fixed, an upper electric furnace and a solenoid are additionally installed above it, a second thermocouple is inserted through the upper hole of the upper electric furnace, and the first thermocouple is inserted into the lower electric furnace through the lower hole, the thermocouples are connected to the temperature meters In the upper point of the frame, a stepper motor with a flexible wire for fastening the sample is installed, a high-temperature ceramic tube is installed between the electric furnaces, connecting the lower hole of the upper electric furnace and the upper hole of the lower electric furnace to form a single working space in which the test sample is moved, and between each a copper coil is located in the furnace and solenoid.
Description
Техническое решение относится к области металлургии и электротехнике, в частности к термической обработке в присутствии внешнего магнитного поля магнитомягких материалов, в том числе анизотропных электротехнических сталей и аморфных магнитомягких сплавов на основе железа.The technical solution relates to the field of metallurgy and electrical engineering, in particular to heat treatment in the presence of an external magnetic field of soft magnetic materials, including anisotropic electrical steels and amorphous soft magnetic alloys based on iron.
Известен способ термомагнитной обработки магнитомягких материалов, в котором использована термомагнитная установка. Образцы размерами 120×3-5×0,02-0,25 мм предварительно отжигали в вакууме при 1050°C (сплавы Fe-Si, Fe-Al) и 420-500°C (аморфные сплавы). После измерений магнитных свойств и наблюдения доменной структуры образцы подвергались повторному нагреву до 400°C, выдерживались 1-5 мин в знакопеременном магнитном поле 800 А/м и затем в присутствии этого поля охлаждались до комнатной температуры с различной скоростью (10-200°C/мин). При указанной термомагнитной обработке каждый образец в виде полоски помещался в контейнер из жаропрочной стали и засыпался порошком карбонильного железа для предохранения от окисления, так как нагрев контейнера с образцом осуществляли на воздухе. Температура образца измерялась термопарой (а.с. №2025504 МПК8 C21D 1/04, опубл. 30.12.1994 г.).A known method of thermomagnetic processing of soft materials, in which a thermomagnetic installation is used. Samples 120 × 3-5 × 0.02-0.25 mm in size were previously annealed in vacuum at 1050 ° C (Fe-Si, Fe-Al alloys) and 420-500 ° C (amorphous alloys). After measuring the magnetic properties and observing the domain structure, the samples were reheated to 400 ° C, held for 1–5 min in an alternating magnetic field of 800 A / m, and then in the presence of this field were cooled to room temperature at various rates (10–200 ° C / min). During the indicated thermomagnetic treatment, each sample in the form of a strip was placed in a container made of heat-resistant steel and filled with carbonyl iron powder to protect it from oxidation, since the container with the sample was heated in air. The temperature of the sample was measured with a thermocouple (AS No. 2025504 IPC 8 C21D 1/04, publ. 12/30/1994).
Недостаток указанного устройства - низкая производительность, низкая температура нагрева не позволяет выявить все закономерности изменения структуры и свойств материалов с одновременным воздействием магнитным полем.The disadvantage of this device is low productivity, low heating temperature does not allow to reveal all the laws of changes in the structure and properties of materials with simultaneous exposure to a magnetic field.
Недостатком является нестабильность и трудоемкость осуществления охлаждения образца с предложенной скоростью, особенно 10°C/мин т.к. образец находится в контейнере и засыпан порошком карбонильного железа, что приведет к нестабильности получаемых физических и механических свойств материала, низкая напряженность магнитного поля т.к. для электротехнических сталей вырезанных под разными углами к направлению прокатки требуются более сильные магнитные поля (~8 кА/м для стали Э320). В случае магнитотвердых материалов требуются магнитные поля до 400 кА/м и выше.The disadvantage is the instability and the complexity of the cooling of the sample with the proposed speed, especially 10 ° C / min since the sample is in a container and is covered with carbonyl iron powder, which will lead to instability of the obtained physical and mechanical properties of the material, low magnetic field strength for electrical steels cut at different angles to the direction of rolling, stronger magnetic fields are required (~ 8 kA / m for steel E320). In the case of hard magnetic materials, magnetic fields up to 400 kA / m and higher are required.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому техническому решению является устройство термомагнитного воздействия с помощью одной печи электросопротивления с электромагнитом и введенной в рабочее пространство термопарой (М.Л. Бернштейн «Термомагнитная обработка стали» Изд.: «Металлургия», Москва 1968). Электропечь позволяет развивать температуру до 1000°C. Сердечник электромагнита непосредственно вставлен в рабочее пространство печи. Используется данная конструкция для обработки образцов из стали марки 40Х посредством постепенного циклического нагрева и охлаждения рабочего пространства и наложением постоянного магнитного поля.The closest in technical essence and purpose to the proposed technical solution is the device of thermomagnetic effects using one electric resistance furnace with an electromagnet and a thermocouple inserted into the working space (ML Bernshtein “Thermomagnetic steel processing”, Ed .: Metallurgy, Moscow 1968). The electric furnace allows you to develop temperatures up to 1000 ° C. The core of the electromagnet is directly inserted into the working space of the furnace. This design is used to process samples of steel grade 40X by means of gradual cyclic heating and cooling of the working space and the application of a constant magnetic field.
Недостатком наиболее близкого решения является низкая производительность и недостаточная точность, приводящая к нестабильности физико-механических свойств испытуемых образцов.The disadvantage of the closest solution is low productivity and lack of accuracy, leading to instability of the physico-mechanical properties of the tested samples.
Задачей предложенного технического решения является повышение производительности и точности процесса, и снижение энергозатрат путем повышения стабильности получаемых структур и свойств при испытании образцов.The objective of the proposed technical solution is to increase the productivity and accuracy of the process, and reduce energy consumption by increasing the stability of the resulting structures and properties when testing samples.
Для решения предложенного технического решения предложена термомагнитная установка, содержащая электропечь, расположенную в устройстве генерации магнитного поля, выполненного в виде соленоида, с подключенной к ней термопарой, причем введена металлическая рама, на которой закреплена нижняя электропечь и соленоид с дополнительно установленной над ней верхней электропечью и соленоидом, через верхнее отверстие верхней электропечи вставлена вторая термопара, первая термопара вставлена в нижнюю электропечь через нижнее отверстие, термопары подключены к измерителям температуры, в верхней точке рамы установлен шаговый двигатель с гибкой проволокой для крепления образца, между верхней и нижней электропечами установлена высокотемпературная, керамическая трубка, соединяющая между собой нижнее отверстие верхней электропечи и верхнее отверстие нижней электропечи так, что образует единое рабочее пространство, в котором перемещают испытуемый образец, между каждой верхней и нижней электропечью и соленоидом расположен медный змеевик.To solve the proposed technical solution, a thermomagnetic installation is proposed that contains an electric furnace located in a magnetic field generating device made in the form of a solenoid with a thermocouple connected to it, and a metal frame is introduced on which a lower electric furnace and a solenoid are mounted with an additional upper electric furnace installed above it and a solenoid, a second thermocouple is inserted through the upper hole of the upper electric furnace, the first thermocouple is inserted into the lower electric furnace through the lower hole, thermo The ars are connected to temperature meters, a stepper motor with a flexible wire is installed at the upper point of the frame for mounting the sample, a high-temperature ceramic tube is installed between the upper and lower electric furnaces, connecting the lower hole of the upper electric furnace and the upper hole of the lower electric furnace so that it forms a single working space in which the test sample is moved, a copper coil is located between each upper and lower electric furnace and the solenoid.
На фиг. 1 изображена термомагнитная установка. На фиг. 2 изображена одна из электропечей с соленоидом.In FIG. 1 shows a thermomagnetic installation. In FIG. 2 shows one of the electric furnaces with a solenoid.
Термомагнитная установка содержит металлическую раму 1 внутри, которой установлена нижняя электрическая печь 2, а вверху металлической рамы 1 установлена верхняя электрическая печь 3. Электрические печи 2 и 3 расположены внутри устройства генерации магнитного поля, выполненного в виде 2-х отдельных соленоидов 4 и 5. Первая термопара 6 вставлена в нижнюю электропечь 2 через нижнее отверстие, вторая термопара 7 вставлена в верхнее отверстие верхней электропечи 3. Термопары 6 и 7 подключены к измерителям температуры 8 и 9 соответственно. К верхней точки металлической рамы 1 прикреплен шаговый двигатель 10 с гибкой высокотемпературной проволокой 11. Между верхней 3 и нижней 2 электропечами установлена соединительная высокотемпературная, керамическая трубка 12. Между каждой верхней 3 и нижней 2 электропечью и каждым соленоидом 4 и 5 расположены медные змеевики 13 и 14.Thermomagnetic installation contains a
Для теплоотвода используют медные змеевики 13 и 14, расположенные между соленоидами 4 и 5 и электропечами верхней 3 и нижней 2 через которые пропускают холодную, проточную воду.For heat removal,
Для контроля температуры используют измерители температуры 8 и 9 (мультиметр VC9808+ с возможностью подключения термопары) к которым подключены термопары 6 и 7. Значения температуры выводятся непосредственно в °C.To control the temperature, use
Электропечи верхняя 3 и нижняя 2 соединены между собой посредством высокотемпературной, керамической трубки 12, для снижения скорости падения температуры при перемещении образцов из нижней электропечи 2 в верхнюю электропечь 3, а также для устранения отклонения образца при перемещении.The electric furnaces upper 3 and lower 2 are interconnected by means of a high-temperature
Все перечисленные выше элементы закреплены на металлической раме 1, что позволяет разместить их в вертикальной плоскости, а вспомогательные элементы установки (провода, термопары) жестко закреплять на самой раме.All of the above elements are fixed on a
В верхней плоскости металлической рамы 1 закрепляем шаговый двигатель 10. Шаговый двигатель 10 служит для автоматизированного перемещения образцов в вертикальной плоскости между нижней 2 и верхней 3 электропечами. Крепление образца к шаговому двигателю 10 осуществляют посредством гибкой, высокотемпературной проволоки 11, например отожженная нихромовая проволока. Образец к высокотемпературной проволоки 11 прикреплен путем болтового соединения или с помощью высокотемпературного припоя, если при испытании используются высокие температуры.In the upper plane of the
Для получения необходимых температур в электропечах нижней 2 и верхней 3, а также для питания соленоидов 4 и 5 используются лабораторные автотрансформаторы типа ЛАТР-1М. Данные узлы позволяют получать переменное напряжение от 0 до 250 В и ток до 9 А.To obtain the required temperatures in the electric furnaces of lower 2 and upper 3, as well as to power the
Термомагнитная установка работает следующим образомю.Thermomagnetic installation operates as follows.
Образец помещают в верхнюю 3 или нижнюю 2 электропечь, в которой поддерживают определенную температуру. Например, образец марки сталь 10 с линейными размерами 10×10 мм закрепляют на гибкой медной проволоки 11 и помещают в рабочее пространство верхней 3 или нижней 2 электропечи. Предварительно в электропечи устанавливают необходимую температуру, например 250°C или выше. Если необходимо, то можно проводить нагрев электропечи вместе с образцом. Необходимую температуру устанавливают посредством лабораторного автотрансформатора ЛАТР-1М, путем поворота ручки регулирования выходного напряжения. Температуре 250°C соответствует 53 В.The sample is placed in the upper 3 or lower 2 electric furnace, in which a certain temperature is maintained. For example, a
Используют магнитное поле в процессе выдержки, задействуют соленоид 4 или 5 соответствующий используемой электропечи нижней 2 или верхней 3. Если температура в электропечи нижней 2 или верхней 3 достаточно большая и напряженность магнитного поля значительна, то включают водяное охлаждение соленоидов 4 или 5. Это достигают путем пропускания холодной воды через медные змеевики 13 или 14 расположенные между соленоидами 4 и 5 и электропечами нижней 2 и верхней 3.A magnetic field is used during the exposure, a
Работает термомагнитная установка еще по второму способу.The thermomagnetic installation works by the second method.
Образец подвергают термоциклическому воздействию разных температур. Механизм и последовательность действий те же самые, что и при описанном выше примере. Отличие заключается только в том, что в процессе термоциклической обработки в электропечах нижней 2 и верхней 3 устанавливают разную температуру. Например, образец марки сталь 10 помещают в верхнюю электропечь 3 с температурой 250°C и выдерживают 20 минут, затем образец быстро перемещают в вертикальной плоскости в нижнюю электропечь 2 с температурой 150°C на 20 минут. Перемещение осуществляют посредством шагового двигателя 10, который позволяет регулировать скорость перемещения. Вовремя нахождения образца в электропечах нижней 2 и верхней 3 можно генерировать магнитные поля и производить намагничивание с помощью соленоидов 4 и 5.The sample is subjected to thermocyclic exposure to different temperatures. The mechanism and sequence of actions are the same as in the example described above. The only difference is that in the process of thermocyclic processing in electric furnaces of lower 2 and upper 3, different temperatures are set. For example, a
В приведенной конструкции электропечи нижняя 2 и верхняя 3 расположены вертикально одна над другой и соединены высокотемпературной, керамической трубкой 12. Таким способом исключают попадание образца на воздух с комнатной температурой, что в свою очередь не позволяет образцу охладиться ниже необходимой температуры установленной в электропечи нижней 2 или верхней 3.In the above design of the electric furnace, lower 2 and upper 3 are located vertically one above the other and are connected by a high-
Пример 1. Была изготовлена экспериментальная установка, на которой нижнюю температуру устанавливали на уровне ряда: 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130°C в верхней электропечи 3. Верхнюю температуру устанавливали на уровне 250°C в нижней электропечи 2 и производим термоциклическую обработку посредством перемещения образца между электропечами нижней 2 и верхней 3 с помощью шагового двигателя 10. Время выдержки в каждой электропечи 2 и 3 составляет 20 мин. В процессе такой обработке образца из стали марки 10 в структуре образуется графит. Для точности оценки степени превращения требуется поддержания нижней температуры образца на установленном уровне. Если при переносе образца температура будет опускаться ниже 180 или 170°C до 100°C с последующим медленным нагревом, то это будет приводить к непредсказуемым результатам которые трудно оценить и трудно выявить какие именно факторы влияют на полученную структуру и не посредственно на образующийся графит.Example 1. An experimental setup was made in which the lower temperature was set at the row level: 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130 ° C in the upper
Пример 2. Полностью повторяет пример 1, но в процессе термоциклической обработке задействуют соленоиды 4 и 5. Образец находится в верхней электропечи 3, одновременно работает соленоид 5 генерируя магнитное поле, например напряженностью 110 кА/м. После выдержки 20 мин образец перемещается с помощью шагового двигателя 10 в нижнюю электропечь 2 при этом работает соленоид 4 и генерирует магнитное поле, например напряженностью 50 кА/м.Example 2. Completely repeats example 1, but in the process of thermocyclic processing,
В процессе обработки возможна генерация магнитных полей разной напряженности и разного характера т.к. в установке используют два соленоида 4 и 5.During processing, it is possible to generate magnetic fields of different strengths and of a different nature since two
Пример 3. Монокристаллический Ni измельчают при термоциклической обработке вблизи температуры Кюри (358°C). Нижний предел температуры устанавливают на уровне 300°C в нижней электропечи 2, а в верхней электропечи 3 устанавливают 400°C и перемещаем образец между электропечами нижней 2 и верхней 3 с интервалом 20 мин.Example 3. Monocrystalline Ni is crushed by thermocyclic treatment near the Curie temperature (358 ° C). The lower temperature limit is set at 300 ° C in the lower
После обработки исследуем микроструктуру Ni и обнаруживаем существенное измельчение зерен. Если температура при переносе в электропечь 2 будет опускаться ниже 300°C, то в испытуемом образце будут образовываться термические напряжения, которые внесут негативное влияние в эксперимент и наблюдаемую в последствии структуру. При этом может произойти более значительное измельчение структуры, чем необходимо. Изменение структуры приводит к изменению механических и физических свойств материала и плохому прогнозированию его поведению при эксплуатации. В данном примере можно использовать магнитное поле, например, когда образец Ni находится в электропечи 2.After processing, we investigate the microstructure of Ni and reveal a significant refinement of grains. If the temperature during transfer to the
Пример 4. Образец из стали марки У8 с исходной пластинчатой структурой перлита помещаем в верхнюю электропечь 3 с температурой 800°C и выдерживаем 10 мин, а затем перемещаем его с помощью шагового двигателя 10 в нижнюю электропечь 2 с температурой 650°C. После 10 таких перемещений образец охлаждают на воздухе. Исследование микроструктуры образца показало дробление пластинчатого перлита и образование зернистого перлита. Данный режим обработки известен. Для получения более равномерного распределения частиц цементита входящего в состав зернистого перлита испытуемый образец был одновременно подвергнут термоциклической обработке и воздействию магнитного поля посредством соленоида 4. Исследование микроструктуры показало, что наличие магнитного поля в процессе термоциклической обработке привело к более равномерному распределению зернистого перлита, а значит к улучшению физико-механических свойств.Example 4. A sample of steel grade U8 with the initial plate-like structure of perlite is placed in the upper
Т.к. образец в данной конструкции перемещают в вертикальной плоскости, то на его перемещение можно осуществлять с помощью шагового двигателя. Использование шагового двигателя и автоматизации процесса позволяет повысить точность проведения эксперимента и стабильность получаемых структур т.к. исключается человеческий фактор. Перечисленные выше факторы приводят к получению стабильных физических и механических свойств материалов. В данной конструкции печи устанавливаются малогабаритные, что позволяет выводить их на рабочую температуру за сравнительно короткое время (40 мин.).Because the sample in this design is moved in a vertical plane, then it can be moved using a stepper motor. Using a stepper motor and process automation can improve the accuracy of the experiment and the stability of the resulting structures. excludes the human factor. The factors listed above lead to stable physical and mechanical properties of materials. In this furnace design, small-sized ones are installed, which allows them to be brought to operating temperature in a relatively short time (40 minutes).
Данная конструкция позволяет расширить виды обработок, которые можно проводить, например, путем установки в нижней части конструкции бака с охлаждающей средой. Тогда образец можно подвергать закалке путем выдержки его в нижней электропечи 2 при наличии внешнего магнитного поля или его отсутствия, а затем перемещать образец в бак, который может быть также, находиться в соленоиде или электромагните. После закалки образец можно сразу подвергнуть отпуску путем перемещения его в верхнюю электропечь 3, где устанавливают нужную температуру. При этом также можно осуществлять генерацию магнитного поля посредством соленоида 5.This design allows you to expand the types of treatments that can be carried out, for example, by installing in the lower part of the design of the tank with a cooling medium. Then the sample can be quenched by holding it in the lower
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015125322/02U RU156795U1 (en) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | THERMOMAGNETIC INSTALLATION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015125322/02U RU156795U1 (en) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | THERMOMAGNETIC INSTALLATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU156795U1 true RU156795U1 (en) | 2015-11-20 |
Family
ID=54598495
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015125322/02U RU156795U1 (en) | 2015-06-26 | 2015-06-26 | THERMOMAGNETIC INSTALLATION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU156795U1 (en) |
-
2015
- 2015-06-26 RU RU2015125322/02U patent/RU156795U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Golovin et al. | Influence of composition and heat treatment on damping and magnetostrictive properties of Fe–18%(Ga+ Al) alloys | |
Liu et al. | Investigation on the precipitation behavior of M3C phase in T91 ferritic steels | |
Lozinsky et al. | “Superhigh plasticity” of commercial iron under cyclic fluctuations of temperature | |
Musabirov et al. | Fine-grained structure and properties of a Ni 2 MnIn alloy after a settling plastic deformation | |
Iida | Formation Energy of Superlattice for Ni3Fe, I Co-Operative Formation of Superlattice at the Critical Temperature | |
RU156795U1 (en) | THERMOMAGNETIC INSTALLATION | |
US9181596B2 (en) | Method and device for treating a material exposed to a magnetic field | |
Nichol et al. | The relationship between austenite strength and the transformation to martensite in Fe-10 pct Ni-0.6 pct C alloys | |
CN103556005B (en) | High temperature FeNiCo magnetostriction alloy and preparation method | |
Pokoev et al. | The magnetoplastic effect in aluminum alloys | |
US3801382A (en) | Method of precipitation hardening of copper-aluminum alloys | |
Dragoshanskii et al. | Combined thermomagnetic and laser treatments of anisotropic electrical materials | |
CN105970134A (en) | Device and method using electric current high throughput to prepare metal solidification and heat treatment samples | |
Mahtab et al. | Dynamic indentation of copper and an aluminium alloy with a conical projectile at elevated temperatures | |
Musabirov et al. | Effect of upsetting deformation temperature on the formation of the fine-grained cast alloy structure of the Ni–Mn–Ga system | |
US1734536A (en) | Electric furnace | |
RU2478935C1 (en) | Method of determining curie point of high-temperature ferromagnetic metal alloys | |
Voyevodin et al. | Peculiarities of kinetic and mechanical properties of high-entropy alloy Аl₀. ₅CoCuCrNiFe in range~ 300… 77 К | |
Moravec et al. | Comparison of Dilatometry Results Obtained by Two Different Devices when Generating CCT and In Situ Diagrams | |
Nikulchenkov et al. | Thermo-Physical Parameters Determination of Nano-Crystalline Fe72. 5Cu1Nb2Mo1. 5Si14B9 Alloy for Twisted Magnetic Cores Heat Treatment Optimization | |
Kim et al. | Interrupted ageing in steels: Hardness improvement and microstructural stabilization | |
Kazemi-Choobi et al. | Influence of aging treatment on in-situ electrical resistance variation during aging of nickel-rich NiTi shape memory wires | |
Fedorov et al. | Effect of annealing on the kinetics of embrittlement of amorphous alloys. | |
US1188430A (en) | Method of and apparatus for giving heat treatment to magnetic metals. | |
Konashkov et al. | Influence of smelting technology on the properties of amorphizing Fe-B-Si melts |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180627 |