RU2329123C2 - Method of fabricating fibre out of amorphous and microcrystallic alloys and steel and device for its implementation - Google Patents
Method of fabricating fibre out of amorphous and microcrystallic alloys and steel and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2329123C2 RU2329123C2 RU2003129205/02A RU2003129205A RU2329123C2 RU 2329123 C2 RU2329123 C2 RU 2329123C2 RU 2003129205/02 A RU2003129205/02 A RU 2003129205/02A RU 2003129205 A RU2003129205 A RU 2003129205A RU 2329123 C2 RU2329123 C2 RU 2329123C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- inert gas
- gas
- metal
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии, а точнее к технологии получения волокна из аморфных и микрокристаллических сплавов.The invention relates to the field of metallurgy, and more specifically to a technology for producing fibers from amorphous and microcrystalline alloys.
Известен способ Улитовского-Тейлора, заключающийся в непосредственном вытягивании расплавленного металла, содержащегося первоначально внутри герметичной кварцевой трубки, до очень тонкого волокна с последующей закалкой его, например, потоком воды или водного раствора (Бадинтер Е.Я. «Литой микропровод и его свойства», Кишенев, Штиница, 1973 г.с.318).The known Ulitovsky-Taylor method, which consists in directly stretching the molten metal, which is initially contained inside the sealed quartz tube, to a very thin fiber, followed by its tempering, for example, with a stream of water or an aqueous solution (Badinter E.Ya. “Cast microwire and its properties”, Kishenev, Shtinitsa, 1973 p. 318).
Недостатками известного способа являются:The disadvantages of this method are:
- резкое снижение коэффициента теплоотдачи в интервале температур пленочного кипения на поверхности волокна;- a sharp decrease in heat transfer coefficient in the temperature range of film boiling on the surface of the fiber;
- низкая охлаждающая способность применяемых закалочных сред для получения аморфного состояния вследствие наличия на поверхности металла стеклянного покрытия;- low cooling ability of the quenching media used to obtain an amorphous state due to the presence of a glass coating on the metal surface;
- необходимость формирования и последующего удаления стеклянной оболочки.- the need for the formation and subsequent removal of the glass shell.
Также известен способ светлой закалки с использованием газожидкостной среды на основе сжиженного инертного газа (А.С. СССР №740840).Also known is a method of light hardening using a gas-liquid medium based on liquefied inert gas (AS USSR No. 740840).
Недостатком известного из авторского свидетельства способа является низкая скорость охлаждения, недостаточная для получения аморфного состояния металла.The disadvantage of the known from the copyright certificate of the method is the low cooling rate, insufficient to obtain an amorphous state of the metal.
Известен способ скоростной закалки (охлаждения) в «псевдокипящем» объеме на основе воздуха и сыпучей среды, например, тугоплавкого порошка (Баскаков А.П. и др., «Использование кипящего слоя при термообработке» Днепропетровский металлургический институт, тезисы докладов конференции «Новые методы охлаждения изделий при термической обработке». 1971).There is a method of high-speed quenching (cooling) in a "pseudo-boiling" volume based on air and granular medium, for example, refractory powder (Baskakov A.P. et al., "Use of a fluidized bed in heat treatment" Dnepropetrovsk Metallurgical Institute, abstracts of the conference "New methods cooling products during heat treatment. ”1971).
Недостатком этого способа закалки является окисление поверхности металла и ограничение температуры конца охлаждения температурой воздушной среды.The disadvantage of this hardening method is the oxidation of the metal surface and the limitation of the temperature of the end of cooling by the temperature of the air.
Традиционная технология производства, например, кордового волокна предусматривает раздельное использование прокатного, волочильного, термического, травильного и др. оборудования и обуславливает применение значительного количества прокатных и волочильных переходов для получения конечного диаметра волокна.The traditional production technology, for example, of cord fiber provides for the separate use of rolling, drawing, thermal, pickling, and other equipment and stipulates the use of a significant number of rolling and drawing transitions to obtain the final fiber diameter.
Поэтому при переходе процессов прокатки и волочения с одного диаметра на другой требуется термическая обработка для снятия внутренних остаточных напряжений, предотвращения флокенообразования и снятия наклепа, очистные и др. операции для удаления окалины и подготовки поверхности к последующему прокатному переделу и волочению, что в конечном счете значительно влияет на производительность, энергозатраты, металлоемкость и капитальные вложения процесса изготовления волокна.Therefore, during the transition of rolling and drawing processes from one diameter to another, heat treatment is required to relieve internal residual stresses, prevent flock formation and hardening, cleaning and other operations to remove scale and prepare the surface for subsequent rolling redistribution and drawing, which ultimately significantly affects the performance, energy consumption, metal consumption and capital investment of the fiber manufacturing process.
При волочении в поверхностном слое металла возникают значительные остаточные микронапряжения, которые затрудняют выполнение последующих операций, связанных с транспортировкой и сматыванием волокна.When dragging in the surface layer of the metal, significant residual microstresses arise, which complicate the performance of subsequent operations associated with the transportation and coiling of the fiber.
Известна мартенситная сверхпластичность, проявляющаяся вблизи точки начала мартенситного превращения (Мн) при закалочном охлаждении стали (Гуляев A.M., «Сверхпластичность стали», М., «Металлургия», 1982, с.52).Known martensitic superplasticity, which manifests itself near the start point of the martensitic transformation (Mn) during quenching cooling of steel (Gulyaev A.M., “Superplasticity of steel”, M., “Metallurgy”, 1982, p.52).
Практическое использование мартенситной сверхпластичности, например, при волочении волокна затруднена вследствие необходимости резкого прекращения охлаждения металла при температуре на 30...50°С выше температуры начала мартенситного превращения (Мн) в стали перед волочением.The practical use of martensitic superplasticity, for example, when drawing fibers, is difficult due to the need for a sharp cessation of metal cooling at a temperature of 30 ... 50 ° C above the temperature of the onset of martensitic transformation (Mn) in steel before drawing.
Известен способ скоростного равномерного нагрева в объеме продуктов сгорания и сыпучей твердой среды (Сыромолотов Н.И., Рубцов Г.К., Типовые процессы в печах с кипящим слоем, М., «Металлургия», 1968, с.73-74).A known method of rapid uniform heating in the volume of combustion products and granular solid medium (Syromolotov NI, GK Rubtsov, Typical processes in fluidized bed furnaces, M., "Metallurgy", 1968, p. 73-74).
Недостатком известного способа нагрева является окисление поверхности металла.A disadvantage of the known heating method is the oxidation of a metal surface.
Известен способ закалки стальных изделий, при котором металл охлаждают с высокой скоростью в интервале температур мартенситного превращения, в результате чего наблюдается резкое упрочнение металла и устраняется возможность образования закалочных трещин (Кобаско Н.И. «Закалка стальных изделий при большой скорости охлаждения», Институт технической теплофизики АН Украины, К., «Реклама», 1979).A known method of hardening of steel products, in which the metal is cooled at high speed in the temperature range of martensitic transformation, resulting in a sharp hardening of the metal and eliminates the possibility of the formation of quenching cracks (Kobasco NI "Hardening of steel products at a high cooling rate", Institute of Technical Thermophysicists of the Academy of Sciences of Ukraine, K., Reklama, 1979).
Однако данный способ недостаточно эффективен при охлаждении сталей с интервалом температур мартенситного превращения, включая отрицательные, например в объеме жидкого азота.However, this method is not effective enough for cooling steels with a temperature range of martensitic transformation, including negative ones, for example, in the volume of liquid nitrogen.
Известен способ упрочнения сталей и сплавов аустенитного класса путем наложения при криогенных температурах сильных импульсных электромагнитных полей, способствующих дестабилизации аустенита и созданию предпосылок для зарождения мартенситной фазы, что, наряду с быстрым охлаждении в этом интервале температур, открывает широкие возможности по применению низкотемпературного термомеханического и термомагнитного упрочнения указанного класса сталей и сплавов (М.А.Кривоглаз и др., «Закалка стали в магнитном поле», М., «Наука», 1977.; И.Я.Георгиева, Высокопрочные стали с пластичностью, наведенной мартенситным превращением, «Металловедение и термическая обработка металлов», т.16, ВИНИТИ АН СССР, М., 1982 г.).There is a method of hardening steels and alloys of the austenitic class by applying strong pulsed electromagnetic fields at cryogenic temperatures to destabilize austenite and create the prerequisites for the initiation of the martensitic phase, which, along with rapid cooling in this temperature range, opens up wide possibilities for the use of low-temperature thermomechanical and thermomagnetic hardening the specified class of steels and alloys (M.A. Krivoglaz et al., "Hardening of steel in a magnetic field", M., "Science", 1977 .; I.Ya. Geor Ieva, high-strength steel with plasticity induced martensitic transformation, "Metallurgy and heat treatment of metals", T.16, VINITI, Moscow, 1982).
Данный способ упрочнения аустенитных сталей неэффективен из-за низкой охлаждающей способности известных закалочных сред, например жидкого азота.This method of hardening austenitic steels is ineffective due to the low cooling ability of known quenching media, for example liquid nitrogen.
Известен способ повышения эксплуатационных характеристик металлических изделий путем создания в поверхностном слое сжимающих остаточных напряжений (Поздняк А.В. Технологические остаточные напряжения, М., Маш., 1973).There is a method of increasing the operational characteristics of metal products by creating compressive residual stresses in the surface layer (Pozdnyak A.V. Technological residual stresses, M., Mash., 1973).
Использование воды или водных растворов для резкого охлаждения изделия при финишных операциях процесса изготовления затруднено вследствие возможности коробления, образования дефектов поверхностного слоя (микротрещин), а также ограничения интервала температур охлаждения металла температурой воды.The use of water or aqueous solutions for rapid cooling of the product during the finishing operations of the manufacturing process is difficult due to the possibility of warpage, the formation of defects in the surface layer (microcracks), as well as the limitation of the temperature range of metal cooling with water temperature.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому способу является способ и устройство получения волокна из аморфных и др. сплавов, включающий выдавливание жидкого металла через канал-отверстие матрицы с последующей закалкой металла в потоке охлаждающей жидкости, например воды или водных растворов.The closest in technical essence to the proposed method is a method and device for producing fiber from amorphous and other alloys, including extruding a liquid metal through a channel-hole of the matrix with subsequent quenching of the metal in a stream of cooling liquid, for example water or aqueous solutions.
Известное устройство включает компрессионную плавильную печь, в основании которой размещена матрица с каналом-отверстием, через которое выдавливается жидкий металл в водяной поток, движущийся со скоростью, равной скорости истечения металла из канала-отверстия (Митин Б.С, Васильев В.А. «Порошковая металлургия аморфных и микрокристаллических материалов», М., Металлургия, 1992 г., с.50-54).The known device includes a compression smelting furnace, at the base of which there is a matrix with a channel-hole through which liquid metal is squeezed into a water stream moving at a speed equal to the rate of metal outflow from the channel-hole (B. Mitin, V. Vasiliev " Powder metallurgy of amorphous and microcrystalline materials ”, M., Metallurgy, 1992, S. 50-54).
Недостатком известного способа является образование микротрещин в поверхностном слое волокна при охлаждении в воде или водных растворах вследствие наличия температурных градиентов на границе смены пленочного кипения конвективным теплообменом в потоке жидкости.The disadvantage of this method is the formation of microcracks in the surface layer of the fiber when cooled in water or aqueous solutions due to the presence of temperature gradients at the boundary of the film boiling change by convective heat transfer in a liquid stream.
А недостатками известного устройства являются:And the disadvantages of the known device are:
- снижение производительности из-за необходимости разогрева металла до жидкого состояния непосредственно в установке;- decrease in productivity due to the need to heat the metal to a liquid state directly in the installation;
- нестабильность струи жидкого металла вследствие охлаждения поверхности последнего при истечении через канал-отверстие;- instability of the jet of liquid metal due to cooling of the surface of the latter upon expiration through the channel-hole;
- ограничение диаметра канала-отверстия и рабочего объема плавильной печи силами поверхностного натяжения жидкого металла внутри капиллярного канала-отверстия;- limiting the diameter of the channel-openings and the working volume of the melting furnace by surface tension of liquid metal inside the capillary channel-openings;
- окисление поверхности волокна при взаимодействии с водой.- oxidation of the surface of the fiber in contact with water.
Задача, на решение которой направлено создание предлагаемого изобретения, заключается в увеличении производительности процесса, повышении уровня получаемых физико-химических и механических характеристик, сокращении капитальных затрат, снижении себестоимости производства волокна, повышении качества продукции.The task to which the creation of the invention is directed is to increase the productivity of the process, increase the level of physicochemical and mechanical characteristics obtained, reduce capital costs, reduce the cost of fiber production, improve product quality.
Задача решается способом изготовления волокна из аморфных и микрокристаллических сплавов и сталей, характеризующемся тем, что жидкий металл подают из печи-ковша через промежуточную вакуумированную камеру в дозатор-подогреватель, дегазируют жидкий металл продувкой инертным газом и выдавливают его через по меньшей мере один обогреваемый канал-отверстие, имеющий приграничный слой инертного газа между внутренней его стенкой и струей жидкого металла, охлаждают струю металла с получением волокна до температуры 1000°С в закрученном по спирали вокруг волокна газожидкостном потоке на основе инертного газа, после чего волокно охлаждают до заданной температуры в закрученном по спирали вокруг волокна газожидкостном потоке на основе инертного газа и твердой сыпучей среды, выдерживают при этой температуре в закрученном по спирали вокруг волокна потоке на основе нагретого в плазменной горелке инертного газа и твердой сыпучей среды, калибруют в обогреваемой волоке, проводят скоростное охлаждение в закрученном по спирали вокруг волокна газожидкостном потоке на основе инертного газа и твердой сыпучей среды, отпускают в закрученном по спирали вокруг волокна потоке на основе нагретых в плазменной горелке инертного газа и твердой сыпучей среды и охлаждают в закрученном по спирали вокруг волокна газожидкостном потоке на основе инертного газаThe problem is solved by a method of manufacturing fibers from amorphous and microcrystalline alloys and steels, characterized in that the liquid metal is fed from a ladle furnace through an intermediate evacuated chamber into a metering heater, the liquid metal is degassed by blowing with an inert gas and extruded through at least one heated channel an opening having a boundary layer of inert gas between its inner wall and a stream of liquid metal is cooled by a stream of metal to obtain fiber to a temperature of 1000 ° C in a spiral swirl and around the fiber a gas-liquid stream based on inert gas, after which the fiber is cooled to a predetermined temperature in a spiral gas-liquid stream based on an inert gas and a solid granular medium, is kept at this temperature in a spiral-bound stream around the fiber based on a heated plasma an inert gas burner and a solid granular medium, calibrated in a heated fiber, carry out high-speed cooling in a gas-liquid flow based on an inert aza and solid granular medium are released in a spiral flow around a fiber based on an inert gas heated in a plasma torch and a solid granular medium and cooled in an inert gas-liquid gas-liquid flow spiraled around a fiber
Кроме того, в приграничный газовый слой инертного газа между внутренней стенкой канала-отверстия и струей жидкого металла добавляют кислород с заданным контролируемым расходом, а при продувке жидкого металла в дозаторе-подогревателе инертным газом в последний добавляют заданный контролируемый расход кислорода.In addition, oxygen with a predetermined controlled flow rate is added to the boundary gas layer of inert gas between the inner wall of the channel-opening and the liquid metal jet, and when the liquid metal is purged in the inert gas metering heater, the predetermined controlled oxygen flow rate is added to the latter.
Расход жидкого металла через канал-отверстие регулируют изменением избыточного давления инертного газа над поверхностью жидкого металла в дозаторе-нагревателе.The flow rate of the liquid metal through the channel-hole is controlled by changing the overpressure of the inert gas above the surface of the liquid metal in the metering heater.
Перед заливкой жидкого металла в дозатор-подогреватель пространство между последним и печью-ковшом вакуумируют и заполняют инертным газом.Before pouring liquid metal into the metering heater, the space between the last and the ladle furnace is evacuated and filled with an inert gas.
Металлическое волокно перед калибровкой охлаждают в закрученном по спирали вокруг волокна потоке на основе инертного газа и тугоплавкого порошка до температуры, на 30...50°С превышающей температуру начала мартенситного превращения волокна.Before calibration, the metal fiber is cooled in a spiral flow around the fiber based on an inert gas and refractory powder to a temperature 30 ... 50 ° C higher than the temperature at which martensitic transformation of the fiber begins.
А волоку нагревают до температуры на 30...50°С выше температуры начала мартенситного превращения в волокне, а в процессе отпуска используют металлический порошок с заданными физико-химическими свойствами, скоростное охлаждения волокна до температуры, включая отрицательную, ведут с наложением магнитного поля.And the fiber is heated to a temperature of 30 ... 50 ° C above the temperature of the onset of martensitic transformation in the fiber, and in the process of tempering use a metal powder with specified physicochemical properties, high-speed cooling of the fiber to a temperature, including negative, is carried out with the application of a magnetic field.
Отработанный инертный газ собирают, очищают, сжижают, разделяют и вновь используют для охлаждения или нагрева металла.Waste inert gas is collected, purified, liquefied, separated and reused for cooling or heating the metal.
При охлаждении до температуры выше 1000°С в качестве инертного газа используют аргон или гелий, а при температуре ниже 1000°С, как при охлаждении, так и при нагреве, используют азот.When cooling to a temperature above 1000 ° C, argon or helium is used as an inert gas, and at a temperature below 1000 ° C, nitrogen is used both during cooling and heating.
К поверхности волокна на входе и выходе из закрученного по спирали вокруг волокна газожидкостного потока на основе инертного газа и твердой сыпучей среды к поверхности волокна подают поток инертного газа, препятствующий прохождению частиц твердой сыпучей среды.An inert gas stream preventing the passage of particles of a solid granular medium is supplied to the fiber surface at the inlet and outlet of a gas-liquid stream based on an inert gas and a solid granular medium spirally swirling around the fiber to the fiber surface.
Возможна реализация способа, при которой дополнительно после охлаждения жидких струй металла закрученным по нисходящей спирали вокруг волокна газожидкостным потоком на основе инертного газа прокатывают отвержденные волокна в охлаждаемых газожидкостным потоком инертного газа валках.It is possible to implement a method in which, after cooling the liquid jets of metal, a solidified gas is rolled in a rolls cooled by a gas-liquid stream of inert gas and rolled in a spiral around a fiber in a gas-liquid stream of inert gas.
Дополнительно формируют волокна в охлаждаемых валках машины непрерывной разливки металла, а поверхности прокатных валков в зоне примыкания к очагу деформации и поверхности волокон в зоне прохождения прокатной клети охлаждают газожидкостным потоком на основе инертного газа.Additionally, fibers are formed in the cooled rolls of the continuous metal casting machine, and the surfaces of the rolling rolls in the area adjacent to the deformation zone and the surface of the fibers in the passage of the rolling stand are cooled by a gas-liquid stream based on an inert gas.
Устройство для изготовления волокна из аморфных или микрокристаллических сталей и сплавов содержит последовательно расположенные плавильную печь-ковш и пристыкованную через вакуумное уплотнение к основанию печи-ковша промежуточную камеру, снабженные системой вакуумирования и напуска инертного газа, дозатор- подогреватель, имеющий вакуумно-газоплотный затвор для заливки жидкого металла, патрубки вакуумирования рабочего объема и подачи выдавливающего инертного газа, патрубки с вентилями для подачи контролируемой дегазирующей газовой среды и обогреваемые выпускные каналы-отверстия с боковыми отверстиями для подачи контролируемой газовой среды, камеру охлаждения жидких струй металла газожидкостным потоком на основе инертного газа, машину непрерывной разливки металла в инертной газовой среде, блок прокатных валков с форсунками для охлаждения и защиты от окисления валков и прокатываемого волокна, герметичную камеру охлаждения до заданной температуры с размещенными в ней форсунками, герметичную камеру выдержки при заданной температуре с плазменными горелками, обогреваемые калибровочные волоки, герметичную камеру скоростного охлаждения с магнитными катушками, герметичную камеру нагрева с системой подачи в плазменный факел напыляемого порошка и герметичную камеру охлаждения потоком на основе инертного газа, при этом герметичные камеры выполнены с возможностью создания в них газожидкостного потока на основе инертного газа и твердой сыпучей среды и на входе и выходе волокна установлены вакуумные затворы.A device for the manufacture of fibers from amorphous or microcrystalline steels and alloys contains a sequentially located melting ladle furnace and an intermediate chamber docked through a vacuum seal to the base of the ladle furnace, equipped with an inert gas evacuation system and inlet, a dispenser-heater having a vacuum-gas tight shutter for pouring liquid metal, nozzles for evacuating the working volume and supplying extruding inert gas, nozzles with valves for supplying a controlled degassing gas medium and heated exhaust channels with side openings for supplying a controlled gas medium, a chamber for cooling liquid jets of metal with a gas-liquid stream based on an inert gas, a machine for continuous casting of metal in an inert gas medium, a block of rolling rolls with nozzles for cooling and protection against roll oxidation and rolled fiber, a sealed chamber for cooling to a given temperature with nozzles placed in it, a sealed chamber for holding at a given temperature with plasma torches, about heated calibration dies, a sealed high-speed cooling chamber with magnetic coils, a sealed heating chamber with a system for feeding sprayed powder into the plasma torch, and a sealed cooling chamber with an inert gas flow, while the sealed chambers are capable of creating a gas-liquid flow based on inert gas and solid granular medium and vacuum gates are installed at the input and output of the fiber.
Печь-ковш имеет вакуумно-газоплотный затвор для заливки жидкого металла или загрузки слитка и патрубки с затвором и вентилем для вакуумирования и подачи инертного газа.The ladle furnace has a vacuum-gas tight shutter for pouring liquid metal or loading an ingot and nozzles with a shutter and valve for evacuating and supplying an inert gas.
В корпусы каналов-отверстий дозатора-подогревателя встроены нагреватели.Heaters are built into the bodies of the channels-openings of the metering heater.
Блок прокатных валков имеет втулки с каналами направления волокна, выполненными плавно расширяющимися на входе и выходе.The block of rolling rolls has bushings with fiber channels, made smoothly expanding at the inlet and outlet.
Канал-отверстие для прохода волокна через герметичные камеры выполнен с боковыми отверстиями для подачи газового потока, препятствующего прохождению твердых частиц между волокном и стенками канала.The channel-hole for the passage of fiber through the sealed chambers is made with side openings for supplying a gas stream that prevents the passage of solid particles between the fiber and the walls of the channel.
Каждая из герметичных камер выполнена в виде цилиндрического корпуса, в основаниях которого по центру расположены отверстия для ввода жидкой струи металла или волокна и вывода волокна, а в боковой стенке корпуса у оснований расположены отверстия для ввода тангенциальной форсунки или плазменной горелки и вывода отработанного газового потока.Each of the sealed chambers is made in the form of a cylindrical body, in the bases of which there are openings for injecting a liquid stream of metal or fiber and a fiber outlet, and in the side wall of the housing at the bases there are openings for introducing a tangential nozzle or plasma torch and exhaust gas flow.
Устройство снабжено системой сбора, очистки, сжижения и разделения отработанного инертного газа.The device is equipped with a system for collecting, cleaning, liquefying and separating spent inert gas.
Валки машины непрерывной разливки металла заключены в герметичный корпус и на выходе каждого волокна установлен вакуумный затвор, а на входе корпус герметично связан с корпусом камеры охлаждения.The rolls of the continuous metal casting machine are enclosed in a sealed enclosure and a vacuum shutter is installed at the exit of each fiber, and at the inlet the enclosure is hermetically connected to the enclosure of the cooling chamber.
Плазменная горелка камеры отпуска имеет ввод порошка для напыления.The plasma torch of the tempering chamber has an input of powder for spraying.
Форсунки прокатных валков выполнены щелевыми и плоскими и установлены с обеих сторон плоскости прохождения через прокатную клеть пучка волокон так, что факелы их распыления пересекаются между собойThe nozzles of the rolling rolls are slotted and flat and are installed on both sides of the plane of passage through the rolling stand of the fiber bundle so that their spray torches intersect each other
На технический результат влияют следующие отличительные признаки заявленного способа:The technical result is influenced by the following distinctive features of the claimed method:
- выдавливание из дозатора-подогревателя жидких струй металла не менее чем из одного обогреваемого канала-отверстия с целью повышения производительности процесса;- squeezing out from the batcher-heater of liquid jets of metal from at least one heated channel-holes in order to increase the productivity of the process;
- создание промежуточного приграничного газового слоя между внутренней стенкой канала-отверстия и струей жидкого металла с целью снижения вязкости истечения струи жидкого металла;- the creation of an intermediate border gas layer between the inner wall of the channel-openings and the stream of liquid metal in order to reduce the viscosity of the expiration of the stream of liquid metal;
- охлаждение жидкой струи металла закрученным по нисходящей спирали вокруг струи газожидкостным потоком на основе инертного газа с целью обеспечения устойчивости промежуточного слоя «жидкость - твердый металл» в процессе скоростного затвердевания жидкой струи металла;- cooling of the liquid metal stream by means of an inert gas gas-liquid flow swirling in a downward spiral around the stream to ensure the stability of the liquid-solid metal intermediate layer during high-speed solidification of the liquid metal stream;
- охлаждение поверхности валков и самого волокна газожидкостным потоком инертного газа с целью обеспечения безокислительных условий прокатки волокна;- cooling the surface of the rolls and the fiber itself with a gas-liquid stream of inert gas in order to provide non-oxidizing conditions for rolling the fiber;
- скоростное охлаждение закрученным по спирали вокруг волокна газожидкостным потоком на основе инертного газа с целью предотвращения структурных превращений в металле волокна и обеспечения безокислительных условий;- high-speed cooling in a spiral-wound gas-liquid flow around an inert gas based on an inert gas in order to prevent structural transformations in the metal of the fiber and ensure non-oxidizing conditions;
- выдержка при заданной температуре металла волокна перед его волочением в закрученном по спирали вокруг волокна потоке на основе инертного газа, нагретого в плазменном факеле, и твердой сыпучей среды с целью выравнивания температуры в объеме металла волокна;- holding at a given temperature of the metal fiber before it is drawn in a spiral flow around a fiber based on an inert gas heated in a plasma torch and a solid granular medium in order to equalize the temperature in the volume of the metal fiber;
- формирование поверхностного слоя волокна с заданными физико-химическими свойствами путем подачи в плазменный факел металлического порошка при формировании «псевдокипящей» греющей среды в процессе отпуска;- the formation of the surface layer of the fiber with the specified physicochemical properties by feeding metal powder into the plasma torch during the formation of a “pseudo-boiling” heating medium during tempering;
- с целью обеспечения заданного температурного режима волочение ведут в волоке, нагретой до температуры на 30...50°С выше температуры начала мартенситного превращения в металле волокна;- in order to ensure a given temperature regime, the drawing is carried out in a fiber heated to a temperature of 30 ... 50 ° C above the temperature of the onset of martensitic transformation in a fiber metal;
- с целью получения высокого уровня прочностных свойств, например, в нержавеющей стали аустенитного класса, скоростное охлаждение волокна в потоке на основе инертного газа и сыпучей твердой среды ведут до температуры, например, - 150°С;- in order to obtain a high level of strength properties, for example, in austenitic class stainless steel, high-speed cooling of the fiber in a stream based on an inert gas and granular solid medium is carried out to a temperature of, for example, 150 ° C;
- с целью обеспечения заданного температурного режима и безокислительных условий нагрев под отпуск ведут в закрученном по спирали вокруг волокна потоке на основе нагретого в плазменной горелке инертного газа и твердой сыпучей среды;- in order to ensure a predetermined temperature regime and non-oxidizing conditions, tempering heating is carried out in a flow spiral-wound around a fiber based on an inert gas heated in a plasma torch and a solid granular medium;
- с целью увеличения уровня эксплуатационных характеристик за счет наведения в поверхностном слое волокна сжимающих остаточных напряжений после отпуска ведут скоростное безокислительное охлаждение металла в закрученном вокруг волокна газожидкостном потоке на основе инертного газа;- in order to increase the level of operational characteristics by inducing compressive residual stresses in the surface layer of fiber after tempering, high-speed, non-oxidative cooling of the metal is carried out in a gas-liquid stream based on an inert gas swirling around the fiber;
- с целью обеспечения максимальной скорости охлаждения металла волокон и безокислительных условий поверхности прокатных валков в зоне примыкания к очагу деформации и поверхности волокон в зоне прохождения прокатной клети охлаждают газожидкостным потоком на основе инертного газа.- in order to ensure maximum cooling speed of the metal fiber and non-oxidizing conditions of the surface of the rolling rolls in the area adjacent to the deformation zone and the surface of the fibers in the zone of passage of the rolling mill is cooled by a gas-liquid stream based on an inert gas.
Для исключения окисления струи жидкого металла при периодическом заполнении дозатора-подогревателя из печи-ковша пространство между ними вакуумируют и заполняют инертным газом.To prevent oxidation of the liquid metal jet during periodic filling of the metering heater from the ladle furnace, the space between them is evacuated and filled with an inert gas.
С целью стабилизации струи жидкого металла, а также регулирования расхода последнего при прохождении через канал-отверстие дозатора-подогревателя расход жидкого металла регулируют путем изменения избыточного давления инертного газа над поверхностью жидкого металла в дозаторе-подогревателе.In order to stabilize the jet of liquid metal, as well as regulate the flow of the latter when passing through the channel-hole of the metering heater, the flow of liquid metal is controlled by changing the overpressure of the inert gas above the surface of the liquid metal in the metering heater.
Кроме того, для стабилизации струи жидкого металла при прохождении через канал-отверстие в окружающую инертную газовую среду добавляют кислород с контролируемым расходом. В результате на поверхности жидкой струи металла образуется окисная пленка, способствующая стабилизации струи жидкого металла.In addition, to stabilize the stream of liquid metal during passage through the channel-hole, oxygen with a controlled flow rate is added to the surrounding inert gas medium. As a result, an oxide film is formed on the surface of the liquid metal stream, which helps to stabilize the liquid metal stream.
С целью реализации процесса волочения в режиме «сверхпластичного» состояния металла перед волочением волокно охлаждают в закрученном по спирали вокруг волокна и нагретом на 30...50°С выше температуры начала мартенситного превращения в потоке на основе инертного газа и тугоплавкого порошка.In order to implement the drawing process in the “superplastic” state of the metal before drawing, the fiber is cooled in a spiral spiral around the fiber and heated 30 ... 50 ° C above the temperature of the onset of martensitic transformation in a stream based on an inert gas and refractory powder.
С целью снижения расхода инертного газа отработанный газ собирают, очищают, сжижают, разделяют и снова используют для охлаждения и нагрева металла.In order to reduce the inert gas consumption, the exhaust gas is collected, purified, liquefied, separated and used again for cooling and heating the metal.
С целью повышения уровня эксплуатационных характеристик волокна из нержавеющей стали аустенитного класса скоростное охлаждение до температуры, включая отрицательные, ведут с наложением магнитного поля.In order to increase the performance level of austenitic stainless steel fibers, high-speed cooling to a temperature, including negative ones, is carried out with the application of a magnetic field.
С целью повышения уровня эксплуатационных характеристик и устранения возможности образования закалочных трещин в сталях мартенситного класса скоростное охлаждение волокна ведут в интервале температур мартенситного превращения.In order to increase the level of operational characteristics and eliminate the possibility of the formation of quenching cracks in steels of the martensitic class, high-speed cooling of the fibers is carried out in the temperature range of the martensitic transformation.
С целью увеличения коррозионной стойкости, снижения капитальных затрат в процессе отпуска в плазменный факел вводят металлический порошок с заданными физико-химическими свойствами.In order to increase corrosion resistance and reduce capital costs during the tempering process, a metal powder with specified physicochemical properties is introduced into the plasma torch.
С целью повышения эксплуатационных характеристик обрабатываемого волокна за счет наведения в поверхностном слое сжимающих напряжений на заключительном этапе ведут скоростное охлаждение металла в газожидкостном потоке на основе инертного газа.In order to increase the operational characteristics of the processed fiber by inducing compressive stresses in the surface layer, at the final stage, high-speed cooling of the metal in a gas-liquid stream based on an inert gas is carried out.
С целью снижения содержания в обрабатываемом металле углерода и азота в дозаторе-подогревателе проводят дополнительное вакуумирование жидкого объема металла с одновременной продувкой жидкого металла инертным газом с контролируемым расходом кислорода.In order to reduce the content of carbon and nitrogen in the metal to be treated in the metering heater, additional evacuation of the liquid volume of the metal is carried out while the liquid metal is purged with an inert gas with a controlled oxygen flow.
На технический результат влияют также следующие отличительные признаки заявляемого устройства:The technical result is also affected by the following distinctive features of the claimed device:
- с целью реализации способа устройство включает расположенные последовательно промежуточную камеру для пристыковки плавильной печи-ковша, дозатор-подогреватель, газожидкостные охладители, машину непрерывной разливки, прокатные валки, охладители, подогреватели, обогреваемые калибровочные волоки, охладители с магнитными катушками, нагреватели-напылители, газожидкостные охладители;- for the purpose of implementing the method, the device includes a sequentially intermediate chamber for docking a ladle melting furnace, a metering heater, gas-liquid coolers, a continuous casting machine, rolling rolls, coolers, heaters, heated calibration dies, coolers with magnetic coils, spray heaters, gas-liquid coolers;
- с целью обеспечения безокислительных условий промежуточная камера через вакуумное уплотнение соединена с основанием печи-ковша и снабжена системами вакуумирования и напуска инертного газа;- in order to ensure non-oxidizing conditions, the intermediate chamber through a vacuum seal is connected to the base of the ladle furnace and is equipped with vacuum systems and inert gas inlet;
- с целью формирования жидких струй металла дозатор-подогреватель имеет на заливочной горловине вакуумно-газоплотный затвор, патрубок с вентилями для вакуумирования и напуска прессующего газа, обогреваемые каналы-отверстия;- for the purpose of forming liquid jets of metal, the dispenser-heater has a vacuum-gas tight shutter on the filler neck, a nozzle with valves for evacuating and filling the pressurized gas, and heated hole channels;
- с целью обеспечения безокислительных условий и экономии расхода инертного газа валки машины непрерывной разливки заключены в герметичный корпус, а на выходе каждого волокна установлен вакуумный затвор, на входе корпус герметично связан с корпусами газожидкостных охладителей;- in order to ensure non-oxidizing conditions and to save inert gas consumption, the rolls of a continuous casting machine are enclosed in a sealed enclosure, and a vacuum shutter is installed at the exit of each fiber, the enclosure is hermetically connected to the casings of gas-liquid coolers;
- с целью обеспечения безокислительных условий и экономии расхода инертного газа охладители, подогреватели, обогреваемые калибровочные волоки, охладители с магнитными катушками, нагреватели-напылители, газожидкостные охладители размещены в герметичной камере, имеющей на входе и выходе волокон вакуумные затворы;- in order to ensure non-oxidizing conditions and to save inert gas consumption, coolers, heaters, heated calibration fibers, magnetic coil coolers, spray heaters, gas-liquid coolers are placed in a sealed chamber having vacuum gates at the fiber inlet and outlet;
- с целью обеспечения безокислительных условий охлаждения волокон используют щелевые плоские форсунки, которые устанавливают с обеих сторон плоскости прохождения через прокатную клеть пучка волокон, причем форсунки размещают так, чтобы факелы их распыления пересекались;- in order to ensure non-oxidizing conditions for cooling the fibers, slotted flat nozzles are used, which are installed on both sides of the plane of passage through the rolling stand of the fiber bundle, and the nozzles are placed so that their spray torches intersect;
- с целью формирования закрученного по спирали вокруг волокна газожидкостного или смеси газожидкостного потока и твердых частиц в цилиндрическом корпусе в боковой стенке у оснований расположены отверстия для ввода тангенциальной форсунки или плазменной горелки и выводы отработанного инертного газа, а в основании корпуса по центру расположены отверстия для ввода жидкой струи металла или твердого волокна;- in order to form a gas-liquid flow or a mixture of gas-liquid flow and solid particles spirally spun around the fiber in the cylindrical body in the side wall at the bases there are openings for introducing a tangential nozzle or plasma torch and exhaust inert gas outlets, and in the center of the housing there are openings for introducing liquid stream of metal or solid fiber;
- с целью формирования поверхностного слоя волокна с заданными физико-химическими свойствами в плазменной горелке отпускного нагревателя имеется ввод напыляемого порошка.- in order to form a surface layer of fiber with the specified physicochemical properties, a sprayed powder is introduced into the plasma torch of the tempering heater.
С целью исключения прохода твердой составляющей среды каналы-отверстия для прохода волокна через среду на основе сыпучих твердых частиц имеют боковые отверстия для подачи газового потока.In order to prevent the passage of the solid component of the medium, the channel-openings for the passage of the fiber through the medium based on granular solid particles have side openings for supplying a gas stream.
С целью исключения окисления жидкого металла в процессе заполнения, транспортировки или расплавления слитка печь-ковш снабжена газоплотным затвором для заливки жидкого металла или загрузки слитка, а также затворами, вентилями, разъемами для вакуумирования и заполнения инертным газом.In order to prevent oxidation of liquid metal during the filling, transportation or melting of the ingot, the ladle furnace is equipped with a gas tight shutter for pouring liquid metal or loading the ingot, as well as gates, valves, connectors for evacuation and filling with inert gas.
С целью стабилизации и регулирования расхода жидкого металла в матрицу дозатора-нагревателя вокруг канала-отверстия встроен нагреватель.In order to stabilize and control the flow of liquid metal, a heater is built into the matrix of the metering heater around the channel-hole.
С целью исключения прохода твердой составляющей среды через вводы и выводы волокна последние снабжены газовыми уплотнениями.In order to prevent the passage of the solid component of the medium through the inputs and outputs of the fiber, the latter are equipped with gas seals.
С целью снижения расхода инертного газа устройство снабжено системой сбора, очистки, сжижения и разделения отработанного инертного газа.In order to reduce the inert gas consumption, the device is equipped with a system for collecting, purifying, liquefying and separating spent inert gas.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид устройства; на фиг.2 - газожидкостные охладители жидких струй металла, А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема охлаждения металла в прокатных валках, вид.Б на фиг.1; на фиг.4 - газовый уплотнитель и направляющая втулка; на фиг.5 - график технологического процесса производства кордового волокна из сплава Fe75Si10В15 или стали 65 Г; на фиг.6 - график технологического процесса производства волокна из стали 00Х18Н10Т.The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a General view of the device; figure 2 - gas-liquid coolers of liquid jets of metal, aa in figure 1; figure 3 is a diagram of the cooling of metal in the rolling rolls, view. B in figure 1; figure 4 - gas seal and guide sleeve; figure 5 is a flow chart of the production of cord fiber from an alloy of Fe 75 Si 10 V 15 or steel 65 G; figure 6 is a graph of a technological process for the production of fiber from steel 00X18H10T.
Устройство (фиг.1) включает плавильную печь-ковш 1, дозатор-подогреватель 2, газовые охладители 3 (фиг.2), машину непрерывной разливки металла 4, прокатные валки 5, камеру 6 с «псевдокипящими» охладителями 7, «псевдокипящими» подогревателями 8, калибровочными волоками 9, вторыми «псевдокипящими» охладителями 10 и магнитными катушками 11, «псевдокипящими» нагревателями 12, газовыми охладителями 13. Устройство включает натяжно-сматывающие бабины 14.The device (FIG. 1) includes a
Печь-ковш 1 содержит выпускной обогреваемый канал-отверстие 15 со стопором 16, откачной патрубок с вакуумным вентилем 17 и разъемным соединением, патрубок с вентилем 18 и разъемным соединением для напуска инертного газа, вакуумный затвор 19 для загрузки слитка или заливки жидкого металла, нагреватель 20.The
Дозатор-подогреватель 2 включает нагреватель 62, корпус 21 с обогреваемыми каналами-отверстиями 22, герметичный газоплотный затвор 23 для подачи в дозатор-подогреватель 2 жидкой струи металла, промежуточную камеру 24 с патрубками и вентилями 25, 26 для вакуумирования и заполнения промежуточной камеры 24 инертным газом, а также опорно-посадочное кольцо 27 с уплотнением, патрубки с вентилями 28, 29 для вакуумирования и создания над поверхностью жидкого металла в дозаторе-подогревателе 2 избыточного давления инертного газа, патрубки-вводы с вентилями 30,31 для продувки (дегазации) объема жидкого металла в дозаторе-подогревателе, трубки-вводы с вентилями 32, 33 для ввода стабилизирующей газовой среды между струей жидкого металла и внутренней поверхностью канала-отверстия 22.The metering heater 2 includes a heater 62, a
Дно ванны (фиг.2) с жидким металлом дозатора-подогревателя 2 имеет наклон и отверстие в его нижней части со стопором 34 для слива остатков жидкого металла.The bottom of the bath (figure 2) with the liquid metal of the metering heater 2 has a slope and an opening in its lower part with a
Газовый охладитель 3 (фиг.1) состоит из цилиндрической камеры 35 с тангенциальной форсункой 36 для формирования закрученного по нисходящей спирали вокруг волокна 37 газожидкостного потока на основе аргона. Газовый охладитель 3 содержит также запорно-регулирующий вентиль 38, патрубок с герметичным затвором 39 для отвода газообразного аргона, патрубок с затвором 40 и патрубок с вентилем 41 для вакуумирования и заполнения камеры 3 инертным газом.The gas cooler 3 (FIG. 1) consists of a
Валки машины 4 непрерывной разливки металла заключены в герметичный кожух 42, имеющий на выходе вакуумный затвор 43 и патрубок с вентилем 64 для продувки инертным газом.The rolls of the continuous
Блок прокатных валков 5 (фиг.1,3) включает направляющие 44, форсунки 45, 64, 65 с вентилями для формирования и подачи газожидкостной среды на основе азота.The block of rolls 5 (Fig.1,3) includes
Камера 6 включает вакуумные технологические затворы 43, 46 на входе и выходе, вакуумный технологический затвор 47 для замены калибровочных волок 9, патрубки с затворами 48 и вентилями 49 для вакуумирования и напуска инертного газа, каналы-вводы с тангенциальными форсунками 50 и вентилями 51 для формирования закрученного по спирали вокруг волокна 37 газожидкостного потока на основе азота и тугоплавкого порошка, например Al2 О3, каналы-вводы с тангенциальными плазменными горелками 52, 61 и вентилями 53 для подачи и формирования закрученного по спирали вокруг волокна 37 газового потока на основе азота и тугоплавкого порошка, канал-ввод с тангенциальными форсунками 54 и вентилями 55 для подачи и формирования закрученного по спирали вокруг волокон 37 газожидкостного потока на основе азота, патрубки с затворами 56 для удаления газовой среды. Плазменные горелки 61 имеют ввод напыляемого порошка, например Cu+Zn.The chamber 6 includes vacuum technological gates 43, 46 at the inlet and outlet, a vacuum technological shutter 47 for replacing the calibration dies 9, nozzles with gates 48 and valves 49 for evacuating and inflowing inert gas, inlet channels with tangential nozzles 50 and valves 51 for forming helically spun around the
Направляющие волокна 37 втулки 44 (фиг.4) на входе и выходе плавно расширены.The
Охладители 7, 10 и нагреватели 8, 12 в камере 6 разделены перегородками. Камера 6 на входе, а также охладители 7, 10, нагреватели 8, 12 на входе и выходе волокна 37 имеют направляющие втулки 57 с газовым уплотнением волокна. Газовое уплотнение (фиг.4) включает подвод инертного газа через вентиль 63 и коллектор 58 с радиальными каналами 59 к поверхности волокна 37.Coolers 7, 10 and heaters 8, 12 in the chamber 6 are separated by partitions. The chamber 6 at the inlet, as well as coolers 7, 10, heaters 8, 12 at the inlet and outlet of the
Движение волокна осуществляется с помощью прокатных валков 5 и приводных роликов 60.The movement of the fiber is carried out using rolling rolls 5 and drive rollers 60.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Плавильную печь-ковш 1 с жидким металлом устанавливают на опорно-посадочное кольцо 27 с уплотнением дозатора-подогревателя 2. Открывают затворы 25, 23, 40, 48.A melting
Через откачные патрубки вакуумируют (фиг.1, 5, 6) полость между основанием печи-ковша 1 и дозатором-подогревателем 2. Одновременно вакуумируют рабочие объемы газового охладителя 3, машины непрерывной разливки 4 и камеры 6. Далее затворы 25, 40, 48 закрывают, открывают вентили 26, 41, 49 и заполняют дозатор подогреватель 2, газовый охладитель 3, машину непрерывной разливки 4, камеру 6 инертным газом.Through the pumping nozzles vacuum (1, 5, 6) the cavity between the base of the
Открывают с помощью стопора 16 выпускной канал-отверстие 15 печи-ковша 1 и дозатор-подогреватель 2 заполняют жидким металлом. Закрывают затвор 23 дозатора-подогревателя 2 и включают нагреватель 62.Open with a stopper 16 the exhaust channel-hole 15 of the
Открывают вентили 63 (фиг.4) и в газовые уплотнения направляющих втулок 57 через коллектор 58 и радиальные каналы 59 подают инертный газ.
Открывают затворы 56, 43, 46, вентили 51, 53, подают инертный газ для формирования «псевдокипящего» объема и вводят до среза каналов-отверстий 22 корпуса 21 волокна-затравки, а другой конец волокон-затравок закрепляют на бабинах 14.The shutters 56, 43, 46, valves 51, 53 are opened, an inert gas is supplied to form a “pseudo-boiling” volume, and the seed fibers are introduced before the channel-
По достижении заданной температуры жидким металлом в дозаторе-подогревателе 2 включают нагреватель каналов-отверстий 22 в корпусе 21 и корпусах волок 9, открывают вентили 38, 55, затвор 39 и в форсунки 36 подают газожидкостный аргон, в форсунки 50, 54, 64, 65, 45 подают газожидкостный азот, в форсунки-горелки 52, 61 подают азот, электроэнергию и зажигают плазму, в форсунки-горелки 61 подают напыляемый порошок, в магнитные катушки 11 подают электроэнергию, закрывают затвор 28, открывают вентиль 29 и над поверхностью жидкого металла в дозаторе-подогревателе 2 создают избыточное давление прессующего газа.Upon reaching the set temperature of the liquid metal in the metering heater 2, include a channel-
Одновременно включают приводы роликов 60, валков 5, бабин 14 и волокна-затравки синхронно скорости истечения из каналов-отверстий 22 вытягивают жидкие струи металла.At the same time, the drives of the rollers 60, rolls 5, bobbins 14 and seed fibers are switched on simultaneously with the flow rate from the channel-
В газовых охладителях 3 струи жидкого металла охлаждают до температуры 1000°С закрученными по нисходящей спирали вокруг струй-волокон газожидкостными потоками на основе аргона.In gas coolers, 3 jets of liquid metal are cooled to a temperature of 1000 ° C by means of argon-based gas-liquid flows twisted in a downward spiral around the jets of fibers.
Волокна охлаждают в валках 5 с одновременной прокаткой до заданного размера, например до диаметра 2,2; 0,25 мм.The fibers are cooled in rolls 5 with simultaneous rolling to a predetermined size, for example, to a diameter of 2.2; 0.25 mm.
В камере 6 в охладителе 7 волокно охлаждают закрученным по спирали вокруг волокна потоком на основе газожидкостного азота и тугоплавкого порошка до температуры на 30...50°С выше начала мартенситного превращения, например 310±5°С, или до температуры стабильного сохранения аморфного состояния металла, например ≤300°С, или температуры, исключающей образование критических закалочных напряжений, например ~300°С.In chamber 6 in cooler 7, the fiber is cooled in a spiral-wound flow around the fiber based on gas-liquid nitrogen and refractory powder to a temperature 30 ... 50 ° C above the onset of martensitic transformation, for example 310 ± 5 ° C, or to a temperature of stable conservation of the amorphous state metal, for example ≤300 ° C, or temperature, excluding the formation of critical quenching stresses, for example ~ 300 ° C.
В подогревателе 8 поддерживают заданный температурный режим волокна перед волочением, исключающий начало мартенситного превращения или образования микрокристаллической структуры в аморфных сплавах.The heater 8 maintains a predetermined temperature regime of the fiber before drawing, eliminating the onset of martensitic transformation or the formation of a microcrystalline structure in amorphous alloys.
Для кордового волокна в плазменную горелку 61 вводят напыляемый порошок, например Cu+Zn.For cord fiber, a sprayed powder, for example Cu + Zn, is introduced into the plasma torch 61.
В волоках 9 волокна калибруют до заданного размера, напримерIn fibers 9 fibers are calibrated to a predetermined size, for example
- 2,0 для 00Х18Н10Т; - 0,2 мм для 65 Г, Fe75Si10В15.- 2.0 for 00X18H10T; - 0.2 mm for 65 G, Fe 75 Si 10 V 15 .
Во втором охладителе 10 волокно охлаждают в газожидкостном потоке на основе азота и тугоплавкого порошка с наложением магнитного поля катушкой 11 до температуры, например, -150°С.In the second cooler 10, the fiber is cooled in a gas-liquid stream based on nitrogen and a refractory powder with a magnetic field being applied by the coil 11 to a temperature, for example, -150 ° C.
В нагревателе 12 волокно отпускают с одновременным нанесением на поверхность волокна Cu+Zn покрытия, и далее в охладителе 13 волокно охлаждают до температуры окружающей среды, а затем наматывают на барабан бабины 14.In the heater 12, the fiber is released while coating the surface of the Cu + Zn fiber with a coating, and then in the cooler 13, the fiber is cooled to ambient temperature, and then wound on a bobbin drum 14.
После истечения жидкого металла из дозатора-нагревателя 2 сбрасывают избыточное давление прессующего газа - аргона, перекрывают запорно-регулирующий вентиль 29, открывают стопор 34 (фиг.1) и сливают остатки жидкого металла, отключают обогрев каналов-отверстий 22 и волок 9, отключают подачу газожидкостной среды в форсунки 36, 50, 54, 64, 65, 45, отключают подачу электроэнергии и газовой среды в плазменные форсунки-горелки 52, 61, отключают катушки 11, прекращают подачу инертного газа во втулки 57, отключают приводы валков 5, роликов 60, бабин 14 и валков машины непрерывной разливки 4.After the expiration of the liquid metal from the metering heater 2, the excess pressure of the pressing gas is discharged - argon, the shut-off and control valve 29 is closed, the
Затем процесс повторяется. Параллельно отработанный инертный газ собирают, сжижают, при необходимости очищают и разделяют для повторного использования.Then the process is repeated. In parallel, the spent inert gas is collected, liquefied, and, if necessary, purified and separated for reuse.
В таблице 1 приведены примеры осуществления способа получения кордового волокна из сплава Fe75Si10В15, стали 65 Г или калиброванного волокна из стали 00Х18Н10Т.Table 1 shows examples of the method for producing cord fiber from an alloy of Fe 75 Si 10 B 15 , steel 65 G or calibrated fiber from steel 00X18H10T.
Далее затворы 25, 40, 48 закрывают, открывают вентили 26, 41, 49 и заполняют дозатор подогреватель 2, газовые охладители 3, машину непрерывной разливки 4, камеру 6 инертным газом.
Открывают с помощью стопора 16 выпускной канал-отверстие 15 печи-ковша 1 и дозатор-подогреватель 2 заполняют жидким металлом. Закрывают затвор 23 дозатора-подогревателя 2 и включают нагреватель 62.
Открывают вентили 63 (фиг.4) и в газовые уплотнения направляющих втулок 57 через коллектор 58 и радиальные каналы 59 подают инертный газ.The
Next, the shutters 25, 40, 48 are closed, the valves 26, 41, 49 are opened and the dispenser is filled with a heater 2,
Open with a stopper 16 the exhaust channel-hole 15 of the
Одновременно включают приводы роликов 60, валков 5, бабин 14 и волокна-затравки синхронно скорости истечения из отверстий 22 вытягивают жидкие струи металла.
В газовых охладителях 3 струи жидкого металла охлаждается до температуры 1000°С закрученным по нисходящей спирали вокруг струи-волокна газожидкостным потоком на основе аргона.
Волокна охлаждают в валках 5 с одновременной прокаткой до заданного размера, например 2,2; 0,25 мм.
В камере 6 в охладителе 7 волокно охлаждают закрученным по спирали вокруг волокна «псевдокипящим» потоком на основе газожидкостного азота и тугоплавкого порошка до температуры на 30...50°С выше температуры начала мартенситного превращения:
для стали 65 Г - около 310°С (фиг.5);
или до температуры стабильного сохранения аморфного состояния металла:
для сплава Fe75Si10В15 - ≤300°С;
или температуры, исключающей образование критических закалочных напряжений;
для стали 00Х18Н10Т - ≤300°С (фиг.6).
В подогревателе 8 поддерживают заданный температурный режим волокна перед волочением:
для стали 65 Г - 310±5°С (фиг.5);
для стали 00Х18Н1 ОТ ~300°С (фиг.6).
для сплава Fe75Si10В15 - ≤300°С.
В волоках 9 волокна калибруют до заданного размера, например, для стали 00Х18Н10Т до диаметра 2 мм; для стали 65 Г и сплава Fe75Si10В15 до диаметра 0,2 мм.
В охладителе 10 волокно из Х18Н10Т охлаждают в газожидкостном потоке на основе азота и тугоплавкого порошка с наложением магнитного поля катушки 11 до температуры, включая отрицательные (фиг.6), отпускают при температуре <300°С, быстро охлаждают до температуры окружающей среды.
Скоростное охлаждение волокна (фиг.5) из стали 65Г осуществляют во всем интервале мартенситного превращения (270...150)°С.
В нагревателе 12 волокно из стали 65Г, сплава Fe75Si10В15 отпускают соответственно при температуре 480°С; ≤300°С с нанесением на поверхность волокна Cu+Zn покрытия (фиг.5), далее в охладителе 13 волокна ускоренно охлаждают до температуры окружающей среды.
Волокна наматывают на бабины 14.Upon reaching the set temperature of the liquid metal in the metering heater 2, include channel-
At the same time, the drives of the rollers 60, rolls 5, bobbins 14 and seed fibers are switched on simultaneously with the flow rate from the
In gas coolers, 3 jets of liquid metal are cooled to a temperature of 1000 ° C by a gas-liquid flow based on argon, twisted in a downward spiral around the jet-fiber.
The fibers are cooled in rolls 5 while rolling to a predetermined size, for example 2.2; 0.25 mm.
In chamber 6 in cooler 7, the fiber is cooled in a spiral pseudo-boiling flow around the fiber based on gas-liquid nitrogen and refractory powder to a temperature of 30 ... 50 ° C above the temperature of the onset of martensitic transformation:
for steel 65 G - about 310 ° C (figure 5);
or to the temperature of stable conservation of the amorphous state of the metal:
for alloy Fe 75 Si 10 V 15 - ≤300 ° С;
or temperature, excluding the formation of critical quenching stresses;
for steel 00X18H10T - ≤300 ° C (Fig.6).
In the heater 8 maintain a predetermined temperature regime of the fiber before drawing:
for steel 65 G - 310 ± 5 ° C (Fig. 5);
for steel 00X18H1 OT ~ 300 ° C (Fig.6).
for alloy Fe 75 Si 10 V 15 - ≤300 ° С.
In fibers 9, the fibers are calibrated to a predetermined size, for example, for steel 00X18H10T to a diameter of 2 mm; for steel 65 G and alloy Fe 75 Si 10 V 15 up to a diameter of 0.2 mm.
In cooler 10, X18H10T fiber is cooled in a gas-liquid flow based on nitrogen and refractory powder with the magnetic field of coil 11 applied to a temperature, including negative ones (Fig. 6), released at a temperature of <300 ° C, quickly cooled to ambient temperature.
High-speed cooling of the fiber (figure 5) from steel 65G is carried out in the entire range of martensitic transformation (270 ... 150) ° C.
In heater 12, fiber from steel 65G, alloy Fe 75 Si 10 B 15 is released, respectively, at a temperature of 480 ° C; ≤300 ° C with the application of a coating of Cu + Zn fiber to the surface (Fig. 5), then in the cooler 13 the fibers are rapidly cooled to ambient temperature.
The fibers are wound on bobbin 14.
В таблице 2 приведен расчетный уровень механических свойств при производстве металлокорда из аморфного сплава Fe75Si10В15 и стали 65 Г по предлагаемому способу в сравнении с проволокой из стали 65 Г, произведенной по действующей технологии.Table 2 shows the calculated level of mechanical properties in the production of metal cord from an amorphous alloy Fe 75 Si 10 B 15 and steel 65 G according to the proposed method in comparison with a wire made of steel 65 G produced by the current technology.
(предлагаемый способ)Alloy Fe 75 Si 10 V 15 - high-speed quenching from a liquid state, rolling, drawing (≤300 ° С), tempering (≤300 ° С) with a Cu + Zn fiber coating on the surface, high-speed cooling to ambient temperature
(proposed method)
(предлагаемый способ)Steel 65 G (figure 5) - quenching from a liquid state, rolling, drawing ± 310 ° C in the "SP" mode, high-speed cooling in the temperature range of the martensitic transformation 270 ... 150 ° C, tempering (480 ° C) with application on the surface of the Cu + Zn fiber coating, high-speed cooling to ambient temperature
(proposed method)
(действующая технология)Steel 65 G - quenching from a temperature of 830 ° C to an aqueous solution, tempering (480 ° C)
(current technology)
В таблице 3 приведен расчетный уровень механических свойств при производстве волокна из стали 00Х18Н10Т по предложенному способу в сравнении с проволокой из стали 12Х18Н10Т, произведенной по действующей технологии.Table 3 shows the calculated level of mechanical properties in the production of fiber from steel 00X18H10T according to the proposed method in comparison with wire from steel 12X18H10T made by the existing technology.
(предлагаемый способ)Steel 00X18H10T (Fig.6) - quenching from a liquid state rolling, drawing (≤300 ° C), accelerated cooling with the application of a magnetic field to a temperature, including negative (-150 ° C), tempering (<300 ° C) and high-speed cooling to ambient temperature
(proposed method)
Закалка при 1050°С (действующая технология) в водуSteel 12X18H10T
Quenching at 1050 ° С (current technology) in water
По сравнению с известными аналогами произведенное по новой технологии волокно имеет более высокий уровень эксплуатационных характеристик при значительном повышении производительности и снижении капитальных затрат, себестоимости производства волокна.Compared with the known analogues, the fiber produced by the new technology has a higher level of performance with a significant increase in productivity and lower capital costs, cost of fiber production.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003129205/02A RU2329123C2 (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Method of fabricating fibre out of amorphous and microcrystallic alloys and steel and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003129205/02A RU2329123C2 (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Method of fabricating fibre out of amorphous and microcrystallic alloys and steel and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003129205A RU2003129205A (en) | 2005-04-10 |
| RU2329123C2 true RU2329123C2 (en) | 2008-07-20 |
Family
ID=35611140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003129205/02A RU2329123C2 (en) | 2003-09-30 | 2003-09-30 | Method of fabricating fibre out of amorphous and microcrystallic alloys and steel and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2329123C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475459C1 (en) * | 2008-12-19 | 2013-02-20 | Фудзикура Лтд. | Method of making optical fibre |
| US8588573B2 (en) | 2009-04-16 | 2013-11-19 | Fujikura Ltd. | Method for manufacturing optical fiber and optical fiber |
-
2003
- 2003-09-30 RU RU2003129205/02A patent/RU2329123C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МИТИН Б.С. и др. Порошковая металлургия аморфных и микрокристаллических материалов. - М.: Металлургия, 1992, с.50-54. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475459C1 (en) * | 2008-12-19 | 2013-02-20 | Фудзикура Лтд. | Method of making optical fibre |
| US8661856B2 (en) | 2008-12-19 | 2014-03-04 | Fujikura Ltd. | Manufacturing method of optical fiber |
| US8588573B2 (en) | 2009-04-16 | 2013-11-19 | Fujikura Ltd. | Method for manufacturing optical fiber and optical fiber |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003129205A (en) | 2005-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ge et al. | Progress in strip casting technologies for steel; technical developments | |
| RU2675880C2 (en) | Semi-continuous casting of a steel strip | |
| US5762126A (en) | Casting steel strip | |
| EP2687612B1 (en) | Steel pipe quenching method | |
| JP4875280B2 (en) | Manufacture of thin steel strip | |
| CN101432083B (en) | Low surface roughness cast strip and method and apparatus for making the same | |
| CN105014021B (en) | The method and device of closed room temperature under a kind of reduction thin strap continuous casting | |
| EP0869854B1 (en) | Method and apparatus for the manufacture of formable steel | |
| Spitzer et al. | Direct Strip Casting (DSC)‐an Option for the Production of New Steel Grades | |
| JP3726506B2 (en) | Billet water cooling method | |
| CN111424149A (en) | Gear steel strip-shaped structure control process | |
| WO1995013155A1 (en) | In-line heat treatment of continuously cast steel strip | |
| RU2329123C2 (en) | Method of fabricating fibre out of amorphous and microcrystallic alloys and steel and device for its implementation | |
| US4705466A (en) | Method and apparatus for producing rolled product from metal droplets | |
| WO1998015664A1 (en) | Molten steel smelting apparatus for producing ultra-low carbon steel and a smelting method using this apparatus | |
| RU2724210C1 (en) | Method of increasing mechanical properties of steel ab2-1 in direct laser growing of metal workpieces | |
| US2743700A (en) | Continuous metal production and continuous gas plating | |
| US4257472A (en) | Continuous casting of hollow shapes | |
| JPH01122605A (en) | Steckel mill rolling facility | |
| US6304590B1 (en) | Formation of metal wire | |
| RU2377316C1 (en) | Manufacturing method of sorbitised rolled wire made from high-carbon steel | |
| CN117161332A (en) | Production method and equipment of high-quality nodular cast iron section bar | |
| JPH0531568A (en) | Plasma melting/casting method | |
| RU2318621C2 (en) | Thin-sheet rolled products producing method and apparatus for performing the same | |
| YOSHIDA et al. | Establishment of Special Steel Production System at Kakogawa Works-Construction of No. 3 Secondary Refining Equipment and No. 6 Continuous Caster |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111001 |