RU2033910C1

RU2033910C1 - Method and equipment used for the manufacture of multilayer strip

Info

Publication number: RU2033910C1
Authority: RU
Inventors: С.Л. Коцарь; Л.А. Кузнецов; Е.В. Иванников; И.П. Мазур; И.В. Франценюк; В.В. Капнин; И.Н. Мешков; В.Н. Лазарев
Original assignee: Новолипецкий металлургический комбинат; Липецкий политехнический институт
Priority date: 1992-04-13
Filing date: 1992-04-13
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: manufacture of multi-layer strips by rolling. SUBSTANCE: a source of concentrated energy of 1-1000 kWt/sq.meter is used. The source of energy is made in the form of an accelerator of electrons. EFFECT: higher efficiency. 1 cl, 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к обработке материалов давлением, в частности к получению многослойных лент прокаткой. The invention relates to the processing of materials by pressure, in particular to the production of multilayer tapes by rolling.

Известен способ получения многослойных лент, заключающийся в совместной прокатке разнородных материалов. A known method of producing multilayer tapes, which consists in the joint rolling of dissimilar materials.

Известен также способ получения многослойных материалов, заключающийся в сборке компонентов в пакет, нагреве и последующей прокатке. There is also a method of producing multilayer materials, which consists in assembling the components in a bag, heating and subsequent rolling.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения многослойной ленты путем прокатки компонентов ленты с электроконтактным нагревом их от одного источника, заключающийся в том, что электроконтактный нагрев осуществляется посредством приложения разности потенциалов между компонентами перед очагом деформации. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a method of producing a multilayer tape by rolling the components of the tape with electrical contact heating them from one source, which consists in the fact that electrical contact heating is carried out by applying a potential difference between the components in front of the deformation zone.

Известное устройство для получения многослойной ленты, выбранное в качестве прототипа, содержит прокатные валки, моталки компонентов ленты, источник тока нагрева и элементы для подвода тока к компонентам ленты. A known device for producing a multilayer tape, selected as a prototype, contains rolling rolls, coiler components of the tape, a heating current source and elements for supplying current to the components of the tape.

Недостатком известного способа и устройства является то, что из-за большого активного участка нагрева при соединении многих материалов требуется создание инертной атмосферы для защиты от окисления соединяемых поверхностей. К недостаткам также относится практически равномерный нагрев компонентов по всей толщине, что, с одной стороны, существенно снижает эффективность нагрева при увеличении толщины компонентов ленты, с другой стороны, равномерный нагрев по толщине тонких лент не исключает их обрыва из-за снижения прочности по всему сечению. A disadvantage of the known method and device is that due to the large active heating area when many materials are combined, an inert atmosphere is required to protect the surfaces to be joined from oxidation. The disadvantages also include almost uniform heating of the components throughout the thickness, which, on the one hand, significantly reduces the heating efficiency with an increase in the thickness of the tape components, on the other hand, uniform heating across the thickness of thin tapes does not preclude their breakage due to a decrease in strength over the entire cross section .

Известные способ и устройство могут быть применены для получения многослойных лент только из компонентов, проводящих электрический ток. Это объясняется тем, что разность потенциалов прикладывается непосредственно к компонентам ленты перед очагом деформации. The known method and device can be applied to obtain multilayer tapes only from components that conduct electric current. This is because the potential difference is applied directly to the components of the tape in front of the deformation zone.

Целью изобретения является уменьшение активного участка нагрева, улучшение качества сваривания и получение многослойных лент из компонентов с различными физическими свойствами за счет локального бесконтактного нагрева компонентов ленты перед очагом деформации, а также обеспечения надежности сваривания в очаге деформации. The aim of the invention is to reduce the active heating area, improve the quality of welding and obtain multilayer tapes from components with different physical properties due to local non-contact heating of the components of the tape before the deformation zone, as well as ensuring the reliability of welding in the deformation zone.

Для этого в способе изготовления многослойных лент путем прокатки с нагревом компонентов ленты перед очагом деформации, согласно изобретению нагрев осуществляют концентрированным потоком энергии с плотностью мощности 1-1000 кВт/см². Указанный диапазон объясняется тем, что при плотности мощности меньше 1 кВт/см² основная часть энергии от нагреваемой зоны будет отводиться за счет теплопроводности, что не обеспечит локального нагрева поверхности, а начиная со значения плотности мощности 1000 кВт/см², происходит взрывной выброс металла с поверхности из-за объемного вскипания и других эффектов. Кроме того, в качестве концентрированного потока энергии используют сфокусированный пучок ускоренных электронов. Осуществление нагрева компонентов ленты в технологической камере при давлении 1000-0.0001 Н/м² позволяет повысить КПД нагрева за счет уменьшения рассеивания пучка электронов, увеличить плотность мощности пучка благодаря уменьшению угла расходимости, а также изменять расстояние от ускорителя до обрабатываемой поверхности практически без изменения КПД нагрева.To this end, in the method of manufacturing multilayer tapes by rolling with heating the components of the tape before the deformation zone, according to the invention, the heating is carried out by a concentrated energy flow with a power density of 1-1000 kW / cm ² . The indicated range is explained by the fact that at a power density of less than 1 kW / cm ^{2, the} main part of the energy from the heated zone will be diverted due to thermal conductivity, which will not provide local heating of the surface, and starting from a power density of 1000 kW / cm ² , an explosive emission of metal occurs from the surface due to volume boiling and other effects. In addition, a focused beam of accelerated electrons is used as a concentrated energy flux. The implementation of the heating of the components of the tape in the process chamber at a pressure of 1000-0.0001 N / m ² allows you to increase the heating efficiency by reducing the scattering of the electron beam, to increase the power density of the beam due to a decrease in the divergence angle, and also to change the distance from the accelerator to the surface to be treated practically without changing the heating efficiency .

В устройстве для изготовления многослойных лент, содержащем прокатные валки, устройства для наматывания и сматывания компонентов ленты, технологическую камеру и источник энергии, источник выполнен в виде ускорителя электронов, обеспечивающего получение концентрированного потока энергии по линии контакта компонентов ленты в очаге деформации. In a device for manufacturing multilayer tapes containing rolling rolls, devices for winding and winding components of the tape, a process chamber and an energy source, the source is made in the form of an electron accelerator, which provides a concentrated energy flow along the contact line of the tape components in the deformation zone.

Сравнение предлагаемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие предлагаемое изобретение от прототипа, не были выявлены и поэтому они обеспечивают предлагаемому техническому решению соответствие "существенные отличия". Comparison of the proposed technical solutions with the prototype made it possible to establish compliance with their criterion of "novelty." In the study of other known technical solutions in the art, the features that distinguish the invention from the prototype were not identified and therefore they provide the proposed technical solution with the "significant differences".

На фиг.1 представлена схема устройства для прокатки многослойных лент с нагревом компонентов ленты концентрированным потоком энергии; на фиг.2 вид по стрелке А на фиг.1. Figure 1 presents a diagram of a device for rolling multilayer tapes with heating of the components of the tape concentrated stream of energy; figure 2 view along arrow a in figure 1.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит прокатные валки 1, линии компонентов 2, ускоритель электронов 3, технологическую камеру 4, устройство наматывания 5 и сматывания 6 ленты. A device for implementing the proposed method comprises rolling rolls 1, component lines 2, electron accelerator 3, process chamber 4, device for winding 5 and winding 6 of the tape.

Многослойная лента изготавливается следующим образом. A multilayer tape is made as follows.

Компоненты 2 многослойной ленты пропускаются через прокатные валки 1 и закрепляются на барабане устройства для наматывания 5. При воздействии пучка электронов на компоненты ленты 2 энергия ускоренных электронов поглощается в поверхностном слое, вызывая его нагрев. Необходимый режим нагрева поверхностей компонентов ленты обеспечивается скоростью прокатки и параметрами электронного пучка. Сваренная лента после валков 1 собирается на барабане наматывающего устройства 6. The components 2 of the multilayer tape are passed through the rolling rolls 1 and fixed on the drum of the winding device 5. When the electron beam acts on the components of the tape 2, the energy of accelerated electrons is absorbed in the surface layer, causing it to heat. The necessary mode of heating the surfaces of the components of the tape is provided by the rolling speed and parameters of the electron beam. The welded tape after the rolls 1 is collected on the drum of the winder 6.

Изготовление многослойных лент в технологической камере 4 при давлении 1000-0,0001 Н/м² позволит уменьшить рассеивание электронного пучка и тем самым увеличить удельную мощность пучка и расстояние до обрабатываемой поверхности.The manufacture of multilayer tapes in the technological chamber 4 at a pressure of 1000-0.0001 N / m ² will reduce the scattering of the electron beam and thereby increase the specific power of the beam and the distance to the surface to be treated.

П р и м е р. По предлагаемому способу была изготовлена партия двухслойных лент сталь медь на опытном стане со следующими характеристиками
Скорость прокатки, м/с до 0,5
Усилие прокатки, m до 10
Диаметр валков, мм 170
Энергия пучка электронов, МэВ 0,8-1,5
Ток пучка, мА до 50
Мощность пучка, кВт до 50
Угол расходимости пучка, рад 0,1
В качестве заготовок использовалась стальная лента 50х1 и медная 50х0,6. Поверхность лент нагревалась пучком электронов до 800-1000^оС и сваривалась в прокатных валках при обжатии 10-15% Последующие исследования полученных лент показали хорошее качество соединения компонентов по всей поверхности.PRI me R. According to the proposed method, a batch of steel-copper double-layer tapes was manufactured in an experimental mill with the following characteristics
Rolling speed, m / s up to 0.5
Rolling force, m to 10
Diameter of rolls, mm 170
Energy of an electron beam, MeV 0.8-1.5
Beam current, mA up to 50
Beam power, kW up to 50
Beam divergence angle, rad 0.1
As blanks, steel tape 50x1 and copper tape 50x0.6 were used. The surface of the tapes was heated by an electron beam to 800-1000 ^о С and welded in the rolling rolls with compression of 10-15%. Subsequent studies of the obtained tapes showed good quality of the connection of the components over the entire surface.

Использование предлагаемого способа изготовления многослойных лент и устройства для его осуществления позволяет, по сравнению с существующими, уменьшить активный участок нагрева, тем самым повысить эффективность нагрева за счет снижения расхода электроэнергии и уменьшить окисление поверхности компонентов ленты, что в свою очередь обеспечит улучшение качества сваривания ленты. Using the proposed method of manufacturing multilayer tapes and a device for its implementation allows, in comparison with existing ones, to reduce the active heating section, thereby increasing the heating efficiency by reducing energy consumption and to reduce the oxidation of the surface of the tape components, which in turn will improve the quality of welding of the tape.

Одновременно надежная свариваемость компонентов с различными физическими свойствами расширит область применения многослойных лент. At the same time, reliable weldability of components with different physical properties will expand the scope of multilayer tapes.

Claims

1. A method of manufacturing a multilayer tape by rolling with heating the components in front of the deformation zone, characterized in that the heating is carried out by a concentrated energy source with a power density of 1 1000 kW / cm ² .

2. The method according to claim 1, characterized in that a beam of accelerated electrons with an energy of 0.5 to 4.0 MeV is taken as a concentrated energy source.

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the heating is carried out under a pressure of 1000 0.0001 N / m ² .

4. A device for manufacturing a multilayer tape by rolling, comprising rolling rolls, a unit for winding and winding the components of the tape, a process chamber and an energy source, characterized in that the energy source is made in the form of an electron accelerator to obtain a concentrated energy stream along the contact line of the components of the tape.