RU2559803C2 - METHOD FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION Download PDF

Info

Publication number
RU2559803C2
RU2559803C2 RU2013151230/07A RU2013151230A RU2559803C2 RU 2559803 C2 RU2559803 C2 RU 2559803C2 RU 2013151230/07 A RU2013151230/07 A RU 2013151230/07A RU 2013151230 A RU2013151230 A RU 2013151230A RU 2559803 C2 RU2559803 C2 RU 2559803C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composite
bronze
furnace
billet
deformation
Prior art date
Application number
RU2013151230/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013151230A (en
Inventor
Александр Константинович Шиков
Александра Евгеньевна Воробьёва
Ильдар Мансурович Абдюханов
Дмитрий Константинович Фигуровский
Елена Александровна Дергунова
Евгений Васильевич Никуленков
Мансур Нурахметович Насибулин
Надежда Викторовна Трактирникова
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом", Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом"
Priority to RU2013151230/07A priority Critical patent/RU2559803C2/en
Publication of RU2013151230A publication Critical patent/RU2013151230A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559803C2 publication Critical patent/RU2559803C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.SUBSTANCE: method for manufacturing of a composite superconducting wire based on the NBSn composition, which includes the receipt of bronze cast tubular billets and/or bar stocks in the oven of continuous casting of tin bronze with the tin content of 12-17 wt %, their diffusion annealing at a temperature of 500-750°C, formation of the first composite billet by the placement into a cover of Cu-Sn alloy of bars of Cu-Sn alloy and niobium bars cut into the certain length and etched, further vacuum degassing and welding-up, extrusion of the first composite billet by the press at the container and matrix heating temperature of 350-500°C with the receipt of a composite bar out of the first composite billet, deformation of the composite bar out of the first composite billet at rolling or drawing mills with the speed less than 20 m/min with intermediate annealing in the oven at a temperature of 400-550°C in a nonoxidising atmosphere to eliminate cold working upon deformation up to 5-50% with the receipt of the composite bars of a circular or hexagonal section, formation of the second composite billet by the placement of bars cut into the certain length and etched into a cover of high-pure copper with the diffusion barrier of niobium with tantalum inserts placed inside the above cover, further vacuum degassing and welding-up, extrusion of the second composite billet by the press at the container and matrix heating temperature of 350-500°C with the receipt of a composite bar out of the second composite billet, deformation of the composite bar out of the second composite billet at rolling or drawing mills with the speed less than 20 m/min with intermediate annealing in the oven at a temperature of 400-550°C in a nonoxidising atmosphere to eliminate cold working upon deformation up to 5-50% with the receipt of the composite wire with the required cross-section and its diffusion annealing up to the receipt of the superconducting composite of NbSn at 550-700°C during 100-600 hours.EFFECT: simplified method for manufacturing of the composite superconducting wire based on the NbSn composite, simplified production line for its manufacturing by the reduction of technological conversion, labour intensity of the process and quantity of wastes generated in the production process, exclusion of destruction both for bronze elements and composite wire in the process of deformation.9 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технологии получения сверхпроводящих материалов и может быть использовано в электротехнической промышленности и других отраслях науки и техники при изготовлении сверхпроводящих магнитных систем различного назначения.The invention relates to a technology for producing superconducting materials and can be used in the electrical industry and other fields of science and technology in the manufacture of superconducting magnetic systems for various purposes.

Известен способ изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn [Металловедение и технология сверхпроводящих материалов / Под ред. С. Фоннера и Б. Шварца, пер. с англ. М.; Металлургия, 1987, с.274-289].A known method of manufacturing a composite superconducting wire based on Nb 3 Sn [Metallurgy and technology of superconducting materials / Ed. S. Fonner and B. Schwartz, trans. from English M .; Metallurgy, 1987, p.274-289].

Недостатком этого способа изготовления является то, что при изготовлении слитков оловянной бронзы с содержанием олова выше 14 мас.% кристаллизацией в стационарной изложнице практически невозможно подавить образование в бронзе относительно крупных твердых и хрупких частиц эвтектоида. Присутствие в структуре бронзы крупных частиц эвтектоида (более 80-100 мкм) приводит к разрушению в процессе деформации бронзовых заготовок различного поперечного сечения (пруткового, трубного и т.д.). Эти частицы эвтектоида могут являться причиной разрушения и композиционных прутков, содержащих ниобиевые и бронзовые составные элементы в процессе их совместной деформации до конечного размера. Кроме того, при таком получении слитков технически очень сложно добиться равномерного распределения олова по сечению бронзового слитка, часто в слитке присутствует градиент по содержанию олова до 1-1,5 мас.%, что является нежелательным для изготовления сверхпроводников.The disadvantage of this manufacturing method is that in the manufacture of tin bronze ingots with a tin content higher than 14 wt.% By crystallization in a stationary mold, it is practically impossible to suppress the formation of relatively large solid and brittle particles of eutectoid in bronze. The presence of large particles of eutectoid in the bronze structure (more than 80-100 microns) leads to destruction in the process of deformation of bronze blanks of various cross sections (bar, tube, etc.). These eutectoid particles can cause destruction of composite rods containing niobium and bronze components in the process of their joint deformation to a final size. In addition, with such preparation of ingots, it is technically very difficult to achieve a uniform distribution of tin over the cross section of a bronze ingot, often there is a gradient in the ingot with a tin content of 1-1.5 wt.%, Which is undesirable for the manufacture of superconductors.

Способ изготовления включает индукционную печь для получения сплава Cu-Sn (оловянной бронзы) с содержанием олова до 14 мас.%, стационарную изложницу для кристаллизации сплава с получением слитка, печь для гомогенизации полученного слитка, станки для механической обработки слитков, пресс для горячего выдавливания с получением трубных или прутковых бронзовых или композиционных заготовок, волочильный и/или прокатный стан для холодной пластической деформации бронзовых или композиционных заготовок с получением элементов различного поперечного сечения (круглого, шестигранного, трапециевидного, трубного), а также печь для промежуточного отжига для снятия наклепа.The manufacturing method includes an induction furnace for producing a Cu-Sn alloy (tin bronze) with a tin content of up to 14 wt.%, A stationary mold for crystallizing the alloy to produce an ingot, a furnace for homogenizing the ingot obtained, machine tools for machining ingots, a hot extrusion press with by producing tube or rod bronze or composite billets, drawing and / or rolling mill for cold plastic deformation of bronze or composite billets with obtaining elements of different transverse th section (round, hexagonal, trapezoidal, tubular) and furnace for intermediate annealing to relieve work hardening.

В данном способе изготовления процесс производства композиционного сверхпроводящего провода выглядит следующим образом. В индукционную печь загружают шихтовые материалы, получают из них расплав оловянной бронзы, который затем сливают в стационарную изложницу, где проводят кристаллизацию данного расплава с получением бронзового слитка. После механической обработки слитка, включающей в себя отрезку прибыльной части и обточку по боковой поверхности для удаления литейной корки, которую осуществляют на станках для механической обработки, слиток подвергают горячему выдавливанию на прессе с получением бронзовых трубных или прутковых заготовок. Последующую холодную пластическую деформацию для получения бронзовых труб или прутков различного поперечного сечения (круглого, шестигранного, трапециевидного) осуществляют прокаткой и/или волочением с использованием прокатных или волочильных станов соответственно. Для снятия наклепа, возникающего в процессе деформирования, проводят промежуточные отжиги в печи для проведения промежуточных отжигов. Затем проводят сборку полученных бронзовых труб в композиционную заготовку вместе с ниобиевыми прутками. Полученные композиционные заготовки подвергаются горячему выдавливанию на прессе в композиционный пруток и последующей холодной деформации выдавленного прутка до получения шестигранного прутка с требуемым поперечным сечением на прокатных и/или волочильных станах, с промежуточными отжигами для снятия наклепа. Далее разрезают шестигранные композиционные прутки на заготовки для повторной сборки их в композиционную заготовку. Полученные заготовки направляют на горячее выдавливание на прессе с получением композиционного прутка. Композиционный пруток деформируют на прокатных и/или волочильных станах до получения шестигранного прутка требуемого размера. Для снятия наклепа, возникающего в процессе деформирования, проводят промежуточные отжиги в печи для проведения промежуточных отжигов. В зависимости от конструкции сверхпроводящего провода таких стадий может быть до 3. На последней стадии композиционный пруток деформируют (прокаткой или волочением) до необходимого размера поперечного сечения композиционного провода и подвергают диффузионному отжигу для получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn в композиционном проводе.In this manufacturing method, the manufacturing process of a composite superconducting wire is as follows. Charge materials are loaded into an induction furnace, tin bronze melt is obtained from them, which is then poured into a stationary mold, where this melt is crystallized to obtain a bronze ingot. After machining the ingot, which includes a segment of the profitable part and turning along the side surface to remove the cast peel, which is carried out on machine tools for machining, the ingot is subjected to hot extrusion in a press to obtain bronze tube or rod blanks. Subsequent cold plastic deformation to obtain bronze pipes or rods of different cross-sections (round, hexagonal, trapezoidal) is carried out by rolling and / or drawing using rolling mills or drawing mills, respectively. To remove hardening that occurs during the deformation process, intermediate annealings are carried out in a furnace for intermediate annealing. Then, the obtained bronze pipes are assembled into a composite billet together with niobium rods. The resulting composite billets are hot extruded into a composite bar and subsequently cold deformed by the extruded bar to produce a hexagonal bar with the required cross section on rolling and / or drawing mills, with intermediate annealing to remove hardening. Next, hexagonal composite rods are cut into blanks for reassembling them into a composite blank. The resulting blanks are sent to hot extrusion in a press to obtain a composite bar. The composite bar is deformed on rolling and / or drawing mills until a hexagonal bar of the required size is obtained. To remove hardening that occurs during the deformation process, intermediate annealings are carried out in a furnace for intermediate annealing. Depending on the design of the superconducting wire, such stages can be up to 3. At the last stage, the composite rod is deformed (by rolling or drawing) to the required cross-sectional size of the composite wire and subjected to diffusion annealing to obtain the superconducting Nb 3 Sn compound in the composite wire.

Известна технологическая линия для изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn [Development of (Nb,Та)3Sn multifilamentary superconductors using osprey bronze with high tin content. / IEEE Transactions on applied superconductivity. Vol.11, No 1, March 2001].A well-known production line for the manufacture of composite superconducting wire based on Nb 3 Sn [Development of (Nb, Ta) 3 Sn multifilamentary superconductors using osprey bronze with high tin content. / IEEE Transactions on applied superconductivity. Vol. 11, No. 1, March 2001].

Недостатком данной технологической линии является необходимость приобретения дорогостоящего оборудования, сложность ее эксплуатации, что приводит к увеличению стоимости получаемых композиционных сверхпроводящих проводов на основе соединения Nb3Sn, низкая производительность оборудования и длительность осуществления всего процесса получения композиционного сверхпроводящего провода.The disadvantage of this production line is the need to purchase expensive equipment, the complexity of its operation, which leads to an increase in the cost of the obtained composite superconducting wires based on the Nb 3 Sn compound, low productivity of the equipment and the duration of the entire process for producing a composite superconducting wire.

Технологическая линия включает индукционную печь для получения расплава оловянной бронзы, герметичную камеру, в которой находятся устройство для распыления этого расплава и перемещаемая водоохлаждаемая подложка, для осаждения на нее капель расплава оловянной бронзы с получением слитка. Снаружи камеры размещено устройство для перемещения охлаждаемой подложки с напыляемым на ней слитком. Кроме того, технологическая линия содержит станки для механической обработки слитков, пресс для горячего выдавливания слитков и/или композиционных заготовок с получением трубных или прутковых заготовок, прокатный и/или волочильный стан для холодной пластической деформации бронзовых или композиционных заготовок с получением прутков различного поперечного сечения (круглого, шестигранного, трапециевидного, трубного) и печь для промежуточного отжига для снятия наклепа.The production line includes an induction furnace for producing tin bronze melt, a sealed chamber, in which there is a device for spraying this melt and a movable water-cooled substrate, for depositing drops of tin bronze melt on it to form an ingot. Outside the chamber there is a device for moving a cooled substrate with an ingot sprayed on it. In addition, the production line contains machines for machining ingots, a press for hot extrusion of ingots and / or composite billets to produce tube or bar stocks, a rolling and / or drawing mill for cold plastic deformation of bronze or composite billets to produce rods of various cross sections ( round, hexagonal, trapezoidal, pipe) and an intermediate annealing furnace to remove hardening.

В данной технологической линии кристаллизация расплава бронзы протекает в маленьких объемах жидкого металла - в каплях, поэтому достигаются более высокие скорости кристаллизации расплава и подавляется образование крупных частиц эвтектоида. При использовании описанной технологической линии в индукционную печь загружают шихтовые материалы для получения расплава оловянной бронзы. Получают расплав расплавлением загруженных шихтовых материалов, потом этот расплав с использованием устройства для распыления распыляют в герметичной камере в неокислительной атмосфере, при этом направляют полученный поток капель на охлаждаемую подложку. Капли металла, достигая подложки, кристаллизуются на ней, образуя слиток. Затем эту подложку и нарастающий на ней слиток начинают медленно вытягивать из камеры. Полученный таким образом слиток направляют на механическую обработку, которая включает отрезку прибыльной части и обточку по боковой поверхности для удаления литейной корки. Затем осуществляют механическую обработку на станках для механической обработки. После этого обработанный слиток подвергают горячему выдавливанию на прессе с получением бронзовых трубных заготовок. Последующую холодную пластическую деформацию для получения бронзовых труб, осуществляют прокаткой и/или волочением с использованием прокатных или волочильных станов соответственно. Для снятия наклепа, возникающего в процессе холодного пластического деформирования, проводят промежуточные отжиги в печи для проведения промежуточных отжигов. Затем проводят сборку бронзовых труб в композиционную заготовку вместе с ниобиевыми прутками. Композиционную заготовку выдавливают на прессе с получением композиционного прутка. Полученный композиционный пруток подвергают холодной пластической деформации прокаткой и/или волочением на прокатных и/или волочильных станах до получения композиционного шестигранного прутка требуемого размера. Для снятия наклепа, образующегося в процессе холодной пластической деформации, композиционный пруток подвергают промежуточным отжигам в печи для снятия наклепа. Далее проводят разрезку шестигранного прутка на заготовки для повторной сборки их в композиционную заготовку, сборку этой композиционной заготовки и ее горячее выдавливание на прессе с получением композиционного прутка. Последующую холодную пластическую деформацию выдавленного композиционного прутка до получения шестигранного прутка требуемого размера проводят на прокатных и/или волочильных станах. Промежуточные отжиги прутка для снятия наклепа проводят в печи для отжигов. В зависимости от конструкции сверхпроводящего провода таких стадий может быть до 3. На последней стадии композиционный пруток деформируют до необходимого размера поперечного сечения композиционного провода и подвергают диффузионному отжигу с целью получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn в композиционном проводе.In this production line, the crystallization of the bronze melt occurs in small volumes of liquid metal - in droplets, therefore higher crystallization rates of the melt are achieved and the formation of large eutectoid particles is suppressed. Using the described production line, charge materials are loaded into the induction furnace to obtain a tin bronze melt. A melt is obtained by melting the charged charge materials, then this melt is sprayed in a sealed chamber in a non-oxidizing atmosphere using a spraying device, and the resulting stream of droplets is directed onto a cooled substrate. Drops of metal, reaching the substrate, crystallize on it, forming an ingot. Then this substrate and the ingot growing on it begin to slowly be pulled out of the chamber. The ingot thus obtained is sent for machining, which includes a segment of the profitable part and turning along the side surface to remove the casting crust. Then carry out machining on machines for machining. After that, the treated ingot is subjected to hot extrusion in a press to obtain bronze tube blanks. Subsequent cold plastic deformation to obtain bronze pipes is carried out by rolling and / or drawing using rolling or drawing mills, respectively. To remove hardening that occurs during the process of cold plastic deformation, intermediate annealings are carried out in a furnace for intermediate annealing. Then the bronze tubes are assembled into a composite billet together with niobium rods. The composite billet is extruded on a press to obtain a composite bar. The resulting composite bar is subjected to cold plastic deformation by rolling and / or drawing on rolling and / or drawing mills to obtain a composite hexagonal bar of the required size. To remove hardening formed during cold plastic deformation, the composite bar is subjected to intermediate annealing in a hardening furnace. Next, the hexagonal rod is cut into billets for reassembling them into a composite billet, assembling this composite billet and hot extruding it on a press to obtain a composite rod. Subsequent cold plastic deformation of the extruded composite rod to obtain the hexagonal rod of the required size is carried out on rolling and / or drawing mills. Intermediate annealing of the bar to remove hardening is carried out in an annealing furnace. Depending on the design of the superconducting wire, such stages can be up to 3. At the last stage, the composite rod is deformed to the required cross-sectional size of the composite wire and subjected to diffusion annealing in order to obtain a superconducting Nb 3 Sn compound in the composite wire.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение способа изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn, а также упрощение технологической линии для его изготовления путем сокращения технологического передела, снижения трудоемкости процесса и сокращения количества образующихся отходов в процессе производства, исключение разрушения, как бронзовых элементов, так и самого композиционного проводника в процессе деформирования.The problem to which the invention is directed is to simplify the method of manufacturing a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound, as well as to simplify the production line for its manufacture by reducing process conversion, reducing the complexity of the process and reducing the amount of waste generated during production, eliminating destruction , both bronze elements, and the composite conductor itself in the process of deformation.

Способ изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nn3Sn, включающий получение бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок в печи непрерывного литья оловянной бронзы с содержанием олова 12-17 мас.%, их гомогенизационный отжиг при температуре 500-750°C, формирование первой композиционной заготовки путем размещения в чехле из сплава Cu-Sn, нарезанных на определенные длины и прошедших осветляющее травление прутков из сплава Cu-Sn и ниобиевых прутков, с последующим ее вакуумированием и заваркой, выдавливание первой композиционной заготовки на прессе при температуре нагрева контейнера и матрицы 350-500°C с получением композиционного прутка первой композиционной заготовки, деформацию композиционного прутка первой композиционной заготовки на прокатном и/или волочильном стане со скоростью менее 20 м/мин с промежуточными отжигами в печи при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% с получением композиционных прутков круглого или шестигранного сечения, формирование второй композиционной заготовки путем размещения, нарезанных на определенные длины и прошедших осветляющее травление композиционных прутков в чехле, выполненном из высокочистой меди, внутри которого размещен диффузионный барьер из ниобия с танталовыми вставками с последующим вакуумированием и заваркой, выдавливание второй композиционной заготовки на прессе при температуре нагрева контейнера и матрицы 350-500°C с получением композиционного прутка второй композиционной заготовки, деформацию композиционного прутка второй композиционной заготовки на прокатном и/или волочильном стане со скоростью менее 20 м/мин с промежуточными отжигами в печи при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% с получением композиционного провода требуемого поперечного сечения и его диффузионный отжиг для получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn при 550-700°C в течение 100-600 ч.A method of manufacturing a composite superconducting wire based on the Nn 3 Sn compound, including the production of bronze cast tube and / or rod blanks in a tin bronze continuous casting furnace with a tin content of 12-17 wt.%, Their homogenization annealing at a temperature of 500-750 ° C, forming the first composite billet by placing in a case of Cu-Sn alloy, cut to specific lengths and subjected to brightening etching of bars of Cu-Sn alloy and niobium rods, followed by its evacuation and welding, extrusion of the first a composite billet on a press at a heating temperature of the container and matrix 350-500 ° C to obtain a composite bar of the first composite billet, deformation of the composite bar of the first composite billet on a rolling and / or drawing mill with a speed of less than 20 m / min with intermediate annealing in the furnace at temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% to obtain composite rods of round or hexagonal cross-section, the formation of the second composite billet by p placements cut to specific lengths and subjected to brightening etching of composite rods in a case made of high-purity copper, inside of which there is a diffusion barrier made of niobium with tantalum inserts with subsequent evacuation and welding, extrusion of the second composite billet on the press at a heating temperature of the container and matrix 350- 500 ° C to obtain a composite bar of the second composite billet, deformation of the composite bar of the second composite billet on a rolling and / or drawing ohm mill at a rate of less than 20 m / min with intermediate annealing in a furnace at a temperature of 400-550 ° C in a nonoxidizing atmosphere to remove work hardening after deformation of 5-50% to obtain a composite wire of the desired cross-section and its diffusion annealing for superconducting Nb 3 compounds Sn at 550-700 ° C for 100-600 hours

В частном варианте гомогенизационный отжиг бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок и промежуточный отжиг для снятия наклепа осуществляют в вакууме.In a particular embodiment, homogenizing annealing of bronze cast tube and / or rod stocks and intermediate annealing to remove hardening is carried out in vacuum.

В другом частном варианте гомогенизационный отжиг бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок и промежуточный отжиг для снятия наклепа осуществляют в защитной атмосфере, например, в смеси газов N2+H2, аргоне.In another particular embodiment, the homogenization annealing of bronze cast tube and / or bar stocks and intermediate annealing to remove hardening are carried out in a protective atmosphere, for example, in a mixture of gases N 2 + H 2 , argon.

Для решения поставленной задачи, предложена технологическая линия для изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn, которая включает последовательно расположенные печь непрерывного литья оловянной бронзы для получения бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок, печь для гомогенизационного отжига бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок, пресс для выдавливания композиционных заготовок, прокатный и/или волочильный стан с набором фильер для деформирования бронзовых или композиционных труб или прутков с получением труб круглого поперечного сечения или прутков круглого или шестигранного сечения, печь для промежуточного отжига для снятия наклепа и печь для диффузионного отжига композиционного провода.To solve this problem, a technological line has been proposed for the manufacture of a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound, which includes a sequentially arranged tin bronze continuous casting furnace to produce bronze cast tube and / or rod blanks, a homogenizing annealing furnace for bronze cast pipe and / or bar blanks, a press for extruding composite blanks, a rolling and / or drawing mill with a set of dies for deformation of bronze or composite pipes or rods to produce pipes of circular cross-section or rods of circular or hexagonal cross-section, an intermediate annealing furnace to remove hardening, and a diffusion annealing furnace for the composite wire.

В частном варианте печь непрерывного литья оловянной бронзы снабжена фильерой, выполненной из медного сплава.In a particular embodiment, the tin bronze continuous casting furnace is equipped with a die made of a copper alloy.

В другом частном варианте печь непрерывного литья оловянной бронзы снабжена фильерой, выполненной из графита.In another particular embodiment, the tin bronze continuous casting furnace is equipped with a die made of graphite.

В другом частном варианте печь непрерывного литья оловянной бронзы снабжена электромагнитным индуктором для перемешивания расплава.In another particular embodiment, the tin bronze continuous casting furnace is equipped with an electromagnetic inductor for mixing the melt.

В другом частном варианте в качестве печи непрерывного литья оловянной бронзы, использована печь непрерывного горизонтального литья.In another particular embodiment, a continuous horizontal casting furnace is used as a tin bronze continuous casting furnace.

В другом частном варианте в качестве печи непрерывного литья оловянной бронзы, использована печь непрерывного вертикального литья.In another particular embodiment, a continuous vertical casting furnace is used as a tin bronze continuous casting furnace.

Предлагаемая технологическая линия представлена на фигуре, где:The proposed production line is presented in the figure, where:

1 - печь непрерывного литья сплава Cu-Sn (оловянной бронзы) с содержанием олова 12-17 мас.%, для получения бронзовых литых трубных или прутковых заготовок;1 - a continuous casting furnace of Cu-Sn alloy (tin bronze) with a tin content of 12-17 wt.%, To obtain bronze cast tube or bar stocks;

2 - печь для гомогенизационного отжига бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок;2 - a furnace for homogenizing annealing of bronze cast tube and / or bar stocks;

3 - пресс для выдавливания композиционных заготовок;3 - press for extruding composite billets;

4 - прокатный и/или волочильный стан;4 - rolling and / or drawing mill;

5 - печь для промежуточного отжига для снятия наклепа;5 - furnace for intermediate annealing to remove hardening;

6 - печь для диффузионного отжига для получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn.6 - diffusion annealing furnace to obtain a superconducting compound Nb 3 Sn.

В предложенной технологической линии по изготовлению композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn для получения расплава оловянной бронзы в печь непрерывного литья сплава Cu-Sn (оловянной бронзы) 1 загружают шихту, состоящую из меди и олова. В печи происходит получение расплава и его кристаллизация с получением бронзовой литой заготовки требуемого поперечного сечения (круглого, шестигранного, трапециевидного, трубного), которую непрерывно вытягивают из печи через фильеру, изготовленную из меди в случае легирования бронзы или графита для нелегированной бронзы.In the proposed technological line for manufacturing a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound to obtain a tin bronze melt, a charge consisting of copper and tin is loaded into a continuous casting furnace of a Cu-Sn alloy (tin bronze) 1. In the furnace, melt is obtained and crystallized to produce a bronze cast billet of the required cross section (round, hexagonal, trapezoidal, pipe), which is continuously pulled from the furnace through a die made of copper in the case of alloying bronze or graphite for unalloyed bronze.

При этом для модифицирования структуры и для повышения максимально достижимой плотности критического тока в композиционном сверхпроводнике, возможно, проводить легирование расплава такими элементами как Ti, Zr, Mg, Mn и т.д. В зависимости от направления вытягивания бронзовой литой заготовки могут использоваться печи вертикального или горизонтального литья.Moreover, to modify the structure and increase the maximum achievable critical current density in a composite superconductor, it is possible to alloy the melt with elements such as Ti, Zr, Mg, Mn, etc. Depending on the direction of drawing of the bronze cast billet, vertical or horizontal cast furnaces can be used.

При расчете режимов вытягивания бронзовой литой заготовки следует учитывать несколько взаимосвязанных факторов, которые влияют на качество получаемой заготовки. Это температура расплава перед разливкой, скорость вытягивания заготовки из печи, шаг вытягивания, конструкция печи, интенсивность вторичного охлаждения заготовки, размер и форма поперечного сечения бронзовой литой заготовки, состав атмосферы над зеркалом расплава, состав покровного флюса и т.д. Для оловянной бронзы с содержанием олова 12 мас.% и выше температура расплава перед сливом должна быть в интервале 1000-1300°C. Скорость вытягивания бронзовой литой заготовки определяют исходя из конкретных геометрических размеров литой заготовки и необходимости получения равномерной структуры с выделениями эвтектоида не более 80 мкм. Скорость вытягивания может составлять от 5 до 100 мм/мин. Таким образом, получают бронзовую литую заготовку с размером и формой поперечного сечения, которые требуются для сборки композиционной заготовки.When calculating the drawing modes of a bronze cast billet, several interrelated factors that affect the quality of the obtained billet should be considered. These are the temperature of the melt before casting, the speed of drawing the billet from the furnace, the drawing step, the design of the furnace, the intensity of the secondary cooling of the billet, the size and cross-sectional shape of the bronze cast billet, the composition of the atmosphere above the melt mirror, the composition of the coating flux, etc. For tin bronze with a tin content of 12 wt.% And higher, the melt temperature before discharge should be in the range of 1000-1300 ° C. The drawing speed of the bronze cast billet is determined based on the specific geometric dimensions of the cast billet and the need to obtain a uniform structure with eutectoid emissions of not more than 80 μm. The drawing speed may be from 5 to 100 mm / min. Thus, a bronze cast billet is obtained with the size and cross-sectional shape that are required to assemble the composite billet.

В случае необходимости, полученные бронзовые литые заготовки подвергают гомогенизирующему отжигу в гомогенизационной печи 2, а затем холодной пластической деформации прокаткой и/или волочением на прокатных и/или волочильных станах 4 с промежуточными отжигами для снятия наклепа в печи 5 для получения заготовок требуемого поперечного сечения (круглого, шестигранного, трапециевидного, трубного). Затем осуществляют разрезку полученных заготовок требуемого поперечного сечения на мерные длины. Далее проводят осветляющее травление полученных бронзовых заготовок и ниобиевых прутков. Затем проводят сборку осветленных бронзовых и ниобиевых прутков в бронзовый чехол, который предварительно подвергают осветляющему травлению. Потом осуществляют вакуумирование и заварку изготовленной первой композиционной заготовки. Далее проводят горячее выдавливание, с получением композиционного прутка на прессе 3, а затем холодную пластическую деформацию выдавленного композиционного прутка волочением на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами для снятия наклепа при температуре 400-550°C в печи для промежуточных отжигов 5 до получения шестигранного композиционного прутка требуемого размера. После этого проводят разрезку шестигранного композиционного прутка на заготовки. Полученные композиционные прутки подвергают осветляющему травлению. Затем проводят их сборку путем размещения композиционных прутков в чехле, выполненном из высокочистой меди, внутри которого размещен диффузионный барьер из ниобия с танталовыми вставками. Все компоненты предварительно подвергаются осветляющему травлению. После этого полученную вторую композиционную заготовку подвергают вакуумированию и заварке. Далее проводят горячее выдавливание данной композиционной заготовки на прессе 3 с получением композиционного прутка и последующую холодную деформацию на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами для снятия наклепа при температуре 400-550°C в печи для промежуточных отжигов 5 до получения композиционного провода требуемого размера и формы сечения.If necessary, the obtained bronze cast billets are subjected to homogenizing annealing in a homogenizing furnace 2, and then cold plastic deformation by rolling and / or drawing on rolling and / or drawing mills 4 with intermediate annealing to remove hardening in the furnace 5 to obtain blanks of the required cross section ( round, hexagonal, trapezoidal, pipe). Then carry out the cutting of the obtained blanks of the desired cross-section into measured lengths. Next, a brightening etching of the obtained bronze billets and niobium rods is carried out. Then, the clarified bronze and niobium rods are assembled in a bronze case, which is preliminarily subjected to brightening etching. Then carry out the evacuation and welding of the manufactured first composite billet. Next, hot extrusion is performed to obtain a composite rod on the press 3, and then cold plastic deformation of the extruded composite rod by drawing on drawing mills 4 with intermediate anneals to remove hardening at a temperature of 400-550 ° C in an intermediate annealing furnace 5 to obtain a hexagonal composite rod the required size. After that, the hexagonal composite rod is cut into blanks. The resulting composite rods are subjected to brightening etching. Then they are assembled by placing composite rods in a case made of high-purity copper, inside of which there is a diffusion barrier made of niobium with tantalum inserts. All components are preliminarily subjected to brightening etching. After that, the obtained second composite billet is subjected to vacuum and welding. Next, hot extrusion of this composite billet is carried out on a press 3 to obtain a composite rod and subsequent cold deformation on drawing mills 4 with intermediate anneals to remove hardening at a temperature of 400-550 ° C in an intermediate annealing furnace 5 to obtain a composite wire of the required size and shape of section .

На последней стадии проводят диффузионный отжиг в печи 6 с целью получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn.At the last stage, diffusion annealing is carried out in a furnace 6 in order to obtain a superconducting compound Nb 3 Sn.

Примеры осуществления изобретения.Examples of carrying out the invention.

Пример 1.Example 1

Изготовление композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn с получением бронзовых шестигранных прутков с размером между параллельными гранями 5,45 мм методом полунепрерывного литья. Процесс изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn начинают с получения сплава Cu-Sn заданного состава. Для этого берут чистые шихтовые материалы: медь марки М0б и олово 01 ПЧ. Шихту рассчитывают исходя из содержания по олову равному 14 мас.%. Затем в печь непрерывного горизонтального литья 1 загружают эту шихту. После загрузки шихту нагревают (индукционным способом) до температуры 1200°C и расплавляют. Полученный расплав выдерживают в течение 40 минут. После выдержки расплав разогревают до температуры 1250°C в течение ~10 минут. По истечении этого времени расплав перемешивают с использованием электромагнитного индуктора и начинают вытягивание литой шестигранной прутковой заготовки с размером между параллельными гранями 5,45 мм через фильеру, выполненную из графита. Материалом затравки для начала вытягивания служит пруток бронзы по ГОСТ 613-79. Используют вытягивание с различными скоростями (от 8 мм/мин до 20 мм/мин). Таким образом, получают литую шестигранную прутковую заготовку с размером между параллельными гранями 5,45 мм. Затем ее подвергают 12-ти часовому гомогенизирующему отжигу при температуре 700°C в вакууме в печи для гомогенизации 2. Затем осуществляют разрезку полученной литой бронзовой заготовки на шестигранные прутки требуемой длины. Далее проводят осветляющее травление полученных бронзовых шестигранных прутков и ниобиевых шестигранных прутков того же размера. Затем проводят сборку осветленных бронзовых и ниобиевых прутков в бронзовый чехол, который предварительно подвергают осветляющему травлению. Потом осуществляют вакуумирование и заварку собранной первой композиционной заготовки. Далее проводят горячее выдавливание с получением композиционного прутка на прессе 3, а затем холодную пластическую деформацию выдавленного композиционного прутка волочением на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% в печи для промежуточных отжигов 5 до получения шестигранного композиционного прутка требуемого размера. После этого проводят разрезку шестигранного композиционного прутка на заготовки. Полученные композиционные прутки подвергают осветляющему травлению. Затем проводят их сборку путем размещения композиционных прутков в чехле, выполненном из высокочистой меди, внутри которого размещен диффузионный барьер из ниобия с танталовыми вставками. Все компоненты предварительно подвергаются осветляющему травлению. После этого полученную вторую композиционную заготовку подвергают вакуумированию и заварке. Далее проводят горячее выдавливание данной композиционной заготовки на прессе 3 с получением композиционного прутка и последующую холодную деформацию на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% в печи для промежуточных отжигов 5 до получения композиционного провода требуемого размера и формы сечения. На последней стадии проводят диффузионный отжиг в печи 6 с целью получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn.Fabrication of a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound to obtain bronze hexagonal rods with a size between parallel faces of 5.45 mm by semi-continuous casting. The process of manufacturing a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound begins with the preparation of a Cu-Sn alloy of a given composition. For this, pure charge materials are taken: copper grade M0b and tin 01 FC. The mixture is calculated based on the tin content equal to 14 wt.%. Then in the furnace continuous horizontal casting 1 load this mixture. After loading, the mixture is heated (by induction) to a temperature of 1200 ° C and melted. The resulting melt is maintained for 40 minutes. After exposure, the melt is heated to a temperature of 1250 ° C for ~ 10 minutes. After this time, the melt is mixed using an electromagnetic inductor and the extrusion of a cast hexagonal bar stock with a size between parallel faces of 5.45 mm through a die made of graphite is started. The seed material for the start of drawing is the bronze bar according to GOST 613-79. Use stretching at various speeds (from 8 mm / min to 20 mm / min). Thus, a cast hexagonal bar stock with a size between parallel faces of 5.45 mm is obtained. Then it is subjected to 12-hour homogenizing annealing at a temperature of 700 ° C in vacuum in a homogenization furnace 2. Then, the resulting cast bronze billet is cut into hexagonal bars of the required length. Next, a brightening etching of the obtained bronze hexagonal rods and niobium hexagonal rods of the same size is carried out. Then, the clarified bronze and niobium rods are assembled in a bronze case, which is preliminarily subjected to brightening etching. Then carry out the evacuation and welding of the assembled first composite billet. Next, hot extrusion is carried out to obtain a composite rod on the press 3, and then cold plastic deformation of the extruded composite rod by drawing on drawing mills 4 with intermediate annealing at a temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% in a furnace intermediate annealing 5 to obtain a hexagonal composite bar of the desired size. After that, the hexagonal composite rod is cut into blanks. The resulting composite rods are subjected to brightening etching. Then they are assembled by placing composite rods in a case made of high-purity copper, inside of which there is a diffusion barrier made of niobium with tantalum inserts. All components are preliminarily subjected to brightening etching. After that, the obtained second composite preform is subjected to evacuation and welding. Next, hot extrusion of this composite billet is carried out on a press 3 to obtain a composite rod and subsequent cold deformation on drawing mills 4 with intermediate annealing at a temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% in an intermediate annealing furnace 5 to obtain a composite wire of the required size and shape of the cross section. At the last stage, diffusion annealing is carried out in a furnace 6 in order to obtain a superconducting compound Nb 3 Sn.

Пример 2.Example 2

Изготовление композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn с получением бронзовых прутков диаметром 6,5 мм методом полунепрерывного литья. Процесс изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn начинают с получения сплава Cu-Sn-Ti заданного состава. Для этого берут чистые шихтовые материалы: медь марки М0б, олово 01 ПЧ и сплав титана ВТ 1-00. Шихту рассчитывают исходя из содержания по олову равному 15 мас.% и титана 0,25 мас.%. Затем в печь непрерывного горизонтального литья 1 загружают эту шихту. После загрузки шихту нагревают (индукционным способом) до температуры 1200°C и расплавляют. Полученный расплав выдерживают в течение 40 минут. После выдержки расплав разогревают до температуры 1250°C в течение ~10 минут. По истечению этого времени расплав перемешивают с использованием электромагнитного индуктора и начинают вытягивание литой прутковой заготовки через фильеру, выполненную из медного сплава. Материалом затравки для начала вытягивания служит пруток бронзы по ГОСТ 613-79. Используют вытягивание с различными скоростями (от 8 мм/мин до 20 мм/мин). Таким образом, получают литую прутковую заготовку диаметром 6,5 мм. Затем ее подвергают 12-ти часовому гомогенизирующему отжигу в вакууме при температуре 700°C в печи для гомогенизации 2. Далее эту заготовку подвергают холодной пластической деформации волочением на волочильном стане 4 с получением шестигранника с расстоянием между параллельными гранями 5,45 мм с промежуточными отжигами для снятия наклепа при температуре 400-550°C, проводимыми в печи для промежуточных отжигов 5, проводят разрезку на шестигранные прутки требуемой длины. Далее проводят осветляющее травление полученных бронзовых шестигранных прутков и ниобиевых шестигранных прутков того же размера. Затем проводят сборку осветленных бронзовых и ниобиевых прутков в бронзовый чехол, который предварительно подвергают осветляющему травлению. Потом осуществляют вакуумирование и заварку собранной первой композиционной заготовки. Далее проводят горячее выдавливание с получением композиционного прутка на прессе 3, а затем холодную пластическую деформацию выдавленного композиционного прутка волочением на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% в печи для промежуточных отжигов 5 до получения шестигранного композиционного прутка требуемого размера. После этого проводят разрезку шестигранного композиционного прутка на заготовки. Полученные композиционные прутки подвергают осветляющему травлению. Затем проводят их сборку путем размещения композиционных прутков в чехле, выполненном из высокочистой меди, внутри которого размещен диффузионный барьер из ниобия с танталовыми вставками. Все компоненты предварительно подвергаются осветляющему травлению. После этого полученную вторую композиционную заготовку подвергают вакуумированию и заварке. Далее проводят горячее выдавливание данной композиционной заготовки на прессе 3 с получением композиционного прутка и последующую холодную деформацию на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% в печи для промежуточных отжигов 5 до получения композиционного провода требуемого размера и формы сечения. На последней стадии проводят диффузионный отжиг в печи 6 с целью получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn.Fabrication of a composite superconducting wire based on an Nb 3 Sn compound to produce 6.5 mm diameter bronze rods by semi-continuous casting. The manufacturing process of a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound begins with the preparation of a Cu-Sn-Ti alloy of a given composition. To do this, take pure charge materials: copper grade M0b, tin 01 IF and titanium alloy VT 1-00. The mixture is calculated based on the tin content of 15 wt.% And titanium 0.25 wt.%. Then in the furnace continuous horizontal casting 1 load this mixture. After loading, the mixture is heated (by induction) to a temperature of 1200 ° C and melted. The resulting melt is maintained for 40 minutes. After exposure, the melt is heated to a temperature of 1250 ° C for ~ 10 minutes. After this time, the melt is mixed using an electromagnetic inductor and the extrusion of the cast bar stock through the die made of a copper alloy is started. The seed material for the start of drawing is the bronze bar according to GOST 613-79. Use stretching at various speeds (from 8 mm / min to 20 mm / min). Thus, a cast bar stock with a diameter of 6.5 mm is obtained. Then it is subjected to 12-hour homogenizing annealing in vacuum at a temperature of 700 ° C in a homogenization furnace 2. Next, this preform is subjected to cold plastic deformation by drawing on drawing mill 4 to obtain a hexagon with a distance between parallel faces of 5.45 mm with intermediate annealing for removal of hardening at a temperature of 400-550 ° C, carried out in an intermediate annealing furnace 5, is cut into hexagonal bars of the required length. Next, a brightening etching of the obtained bronze hexagonal rods and niobium hexagonal rods of the same size is carried out. Then, the clarified bronze and niobium rods are assembled in a bronze case, which is preliminarily subjected to brightening etching. Then carry out the evacuation and welding of the assembled first composite billet. Next, hot extrusion is carried out to obtain a composite rod on the press 3, and then cold plastic deformation of the extruded composite rod by drawing on drawing mills 4 with intermediate annealing at a temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% in a furnace intermediate annealing 5 to obtain a hexagonal composite bar of the desired size. After that, the hexagonal composite rod is cut into blanks. The resulting composite rods are subjected to brightening etching. Then they are assembled by placing composite rods in a case made of high-purity copper, inside of which there is a diffusion barrier made of niobium with tantalum inserts. All components are preliminarily subjected to brightening etching. After that, the obtained second composite preform is subjected to evacuation and welding. Next, hot extrusion of this composite billet is carried out on a press 3 to obtain a composite rod and subsequent cold deformation on drawing mills 4 with intermediate annealing at a temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% in an intermediate annealing furnace 5 to obtain a composite wire of the required size and shape of the cross section. At the last stage, diffusion annealing is carried out in a furnace 6 in order to obtain a superconducting compound Nb 3 Sn.

Пример 3Example 3

Изготовление композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn с получением трубной заготовки диаметром 110 мм методом полунепрерывного литья. Процесс изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn начинают с получения сплава Cu-Sn заданного состава. Для этого берут чистые шихтовые материалы: медь марки М0б и олово 01 ПЧ. Шихту рассчитывают исходя из содержания по олову равному 14 мас.%. Затем в печь непрерывного горизонтального литья 1 загружают эту шихту. После загрузки шихту нагревают (индукционным способом) до температуры 1200°C и расплавляют. Полученный расплав выдерживают в течение 40 минут. После выдержки расплав разогревают до температуры 1250°C в течение ~10 минут. По истечению этого времени расплав перемешивают с использованием электромагнитного индуктора и начинают вытягивание литой трубной заготовки через фильеру, выполненную из графита. Используют вытягивание с различными скоростями (от 8 мм/мин до 20 мм/мин). Таким образом, получают литую трубную заготовку диаметром 110 мм. Затем ее подвергают 12-ти часовому гомогенизирующему отжигу при температуре 700°C в защитной атмосфере смеси газов N2+H2 в печи для гомогенизации 2. Далее проводят разрезку на трубы требуемой длины. Далее проводят осветляющее травление полученных бронзовых чехлов, бронзовых шестигранных прутков и ниобиевых шестигранных прутков такой же длины и с размером между параллельными гранями 5,45 мм. Затем проводят сборку осветленных бронзовых и ниобиевых прутков в бронзовый чехол. Потом осуществляют вакуумирование и заварку собранной первой композиционной заготовки. Далее проводят горячее выдавливание с получением композиционного прутка на прессе 3, а затем холодную пластическую деформацию выдавленного композиционного прутка волочением на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% в печи для промежуточных отжигов 5 до получения шестигранного композиционного прутка требуемого размера. После этого проводят разрезку шестигранного композиционного прутка на заготовки. Полученные композиционные прутки подвергают осветляющему травлению. Затем проводят их сборку путем размещения композиционных прутков в чехле, выполненном из стабилизирующей меди, внутри которого размещен диффузионный барьер из ниобия с танталовыми вставками. Все компоненты предварительно подвергаются осветляющему травлению. После этого полученную вторую композиционную заготовку подвергают вакуумированию и заварке. Далее проводят горячее выдавливание данной композиционной заготовки на прессе 3 с получением композиционного прутка и последующую холодную деформацию на волочильных станах 4 с промежуточными отжигами при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% в печи для промежуточных отжигов 5 до получения композиционного провода требуемого размера и формы сечения. На последней стадии проводят диффузионный отжиг в печи 6 с целью получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn.Fabrication of a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound to produce a pipe billet with a diameter of 110 mm by semi-continuous casting. The process of manufacturing a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound begins with the preparation of a Cu-Sn alloy of a given composition. For this, pure charge materials are taken: copper grade M0b and tin 01 FC. The mixture is calculated based on the tin content equal to 14 wt.%. Then in the furnace continuous horizontal casting 1 load this mixture. After loading, the mixture is heated (by induction) to a temperature of 1200 ° C and melted. The resulting melt is maintained for 40 minutes. After exposure, the melt is heated to a temperature of 1250 ° C for ~ 10 minutes. After this time, the melt is mixed using an electromagnetic inductor and the extrusion of the cast tube billet through a die made of graphite is started. Use stretching at various speeds (from 8 mm / min to 20 mm / min). Thus, a cast tubular billet with a diameter of 110 mm is obtained. Then it is subjected to a 12-hour homogenizing annealing at a temperature of 700 ° C in a protective atmosphere of a gas mixture of N 2 + H 2 in a homogenization furnace 2. Next, they are cut into pipes of the required length. Next, a brightening etching of the obtained bronze covers, bronze hex rods and niobium hex rods of the same length and with a size between parallel faces of 5.45 mm is carried out. Then carry out the assembly of clarified bronze and niobium rods in a bronze case. Then carry out the evacuation and welding of the assembled first composite billet. Next, hot extrusion is carried out to obtain a composite rod on the press 3, and then cold plastic deformation of the extruded composite rod by drawing on drawing mills 4 with intermediate annealing at a temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% in a furnace intermediate annealing 5 to obtain a hexagonal composite bar of the desired size. After that, the hexagonal composite rod is cut into blanks. The resulting composite rods are subjected to brightening etching. Then they are assembled by placing composite rods in a case made of stabilizing copper, inside of which there is a diffusion barrier made of niobium with tantalum inserts. All components are preliminarily subjected to brightening etching. After that, the obtained second composite preform is subjected to evacuation and welding. Next, hot extrusion of this composite billet is carried out on a press 3 to obtain a composite rod and subsequent cold deformation on drawing mills 4 with intermediate annealing at a temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% in an intermediate annealing furnace 5 to obtain a composite wire of the required size and shape of the cross section. At the last stage, diffusion annealing is carried out in a furnace 6 in order to obtain a superconducting compound Nb 3 Sn.

Таким образом, при осуществлении данного изобретения существенно сокращается технологическая линия для изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn, снижается трудоемкость процесса производства и исключается необходимость в дорогостоящем оборудовании.Thus, in the implementation of this invention, the production line for manufacturing a composite superconducting wire based on Nb 3 Sn is significantly reduced, the complexity of the manufacturing process is reduced, and the need for expensive equipment is eliminated.

Claims (9)

1. Способ изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn, включающий получение бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок в печи непрерывного литья оловянной бронзы с содержанием олова 12-17 мас.%, их гомогенизационный отжиг при температуре 500-750°C, формирование первой композиционной заготовки путем размещения в чехле из сплава Cu-Sn нарезанных на определенные длины и прошедших осветляющее травление прутков из сплава Cu-Sn и ниобиевых прутков, с последующим ее вакуумированием и заваркой, выдавливание первой композиционной заготовки на прессе при температуре нагрева контейнера и матрицы 350-500°C с получением композиционного прутка первой композиционной заготовки, деформацию композиционного прутка первой композиционной заготовки на прокатном и/или волочильном стане со скоростью менее 20 м/мин с промежуточными отжигами в печи при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% с получением композиционных прутков круглого или шестигранного сечения, формирование второй композиционной заготовки путем размещения нарезанных на определенные длины и прошедших осветляющее травление композиционных прутков в чехле, выполненном из высокочистой меди, внутри которого размещен диффузионный барьер из ниобия с танталовыми вставками, с последующим вакуумированием и заваркой, выдавливание второй композиционной заготовки на прессе при температуре нагрева контейнера и матрицы 350-500°C с получением композиционного прутка второй композиционной заготовки, деформацию композиционного прутка второй композиционной заготовки на прокатном и/или волочильном стане со скоростью менее 20 м/мин с промежуточными отжигами в печи при температуре 400-550°C в неокислительной атмосфере для снятия наклепа после деформации 5-50% с получением композиционного провода требуемого поперечного сечения и его диффузионный отжиг для получения сверхпроводящего соединения Nb3Sn при 550-700°C в течение 100-600 ч.1. A method of manufacturing a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound, comprising obtaining bronze cast tube and / or rod blanks in a tin bronze continuous casting furnace with a tin content of 12-17 wt.%, Their homogenization annealing at a temperature of 500-750 ° C , the formation of the first composite billet by placing in a case made of Cu-Sn alloy cut to specific lengths and subjected to brightening etching of bars of Cu-Sn alloy and niobium rods, followed by its evacuation and welding, extrusion of of a composite billet on a press at a temperature of heating the container and matrix 350-500 ° C to obtain a composite bar of the first composite billet, deformation of the composite bar of the first composite billet on a rolling and / or drawing mill with a speed of less than 20 m / min with intermediate annealing in the furnace at temperature of 400-550 ° C in a non-oxidizing atmosphere to remove hardening after deformation of 5-50% to obtain composite rods of round or hexagonal cross-section, the formation of the second composite preform by placing the composite rods cut to specific lengths and lightening etched in a case made of high-purity copper, inside of which there is a diffusion barrier made of niobium with tantalum inserts, followed by evacuation and welding, extruding the second composite billet on the press at a heating temperature of the container and matrix 350- 500 ° C to obtain a composite bar of the second composite billet, deformation of the composite bar of the second composite billet on the rolling and / or drawing SG mill at a rate of less than 20 m / min with intermediate annealing in a furnace at a temperature of 400-550 ° C in a nonoxidizing atmosphere to remove work hardening after deformation of 5-50% to obtain a composite wire of the desired cross-section and its diffusion annealing for superconducting Nb 3 compounds Sn at 550-700 ° C for 100-600 hours 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гомогенизационный отжиг бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок и промежуточный отжиг для снятия наклепа осуществляют в вакууме.2. The method according to claim 1, characterized in that the homogenization annealing of the bronze cast tube and / or rod blanks and intermediate annealing to remove hardening is carried out in vacuum. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что гомогенизационный отжиг бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок и промежуточный отжиг для снятия наклепа осуществляют в защитной атмосфере, например в смеси газов N2+H2, аргоне.3. The method according to claim 1, characterized in that the homogenization annealing of bronze cast tube and / or rod stocks and intermediate annealing to remove hardening is carried out in a protective atmosphere, for example, in a mixture of gases N 2 + H 2 , argon. 4. Технологическая линия для изготовления композиционного сверхпроводящего провода на основе соединения Nb3Sn, включающая последовательно расположенные печь непрерывного литья оловянной бронзы для получения бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок, печь для гомогенизационного отжига бронзовых литых трубных и/или прутковых заготовок, пресс для выдавливания композиционных заготовок, прокатный и/или волочильный стан с набором фильер для деформирования бронзовых или композиционных труб или прутков с получением труб круглого поперечного сечения или прутков круглого или шестигранного сечения, печь для промежуточного отжига для снятия наклепа и печь для диффузионного отжига композиционного провода.4. Technological line for the manufacture of a composite superconducting wire based on the Nb 3 Sn compound, including successively arranged tin bronze continuous casting furnaces for producing bronze cast tube and / or rod blanks, a homogenizing annealing furnace for bronze cast tube and / or rod blanks, a press for extruding composite billets, a rolling and / or drawing mill with a set of dies for deformation of bronze or composite pipes or rods to produce round tubes cross-section or rods of round or hexagonal cross-section, a furnace for intermediate annealing to remove hardening and a furnace for diffusion annealing of a composite wire. 5. Технологическая линия по п.4, отличающаяся тем, что печь непрерывного литья оловянной бронзы снабжена фильерой, выполненной из медного сплава.5. The production line according to claim 4, characterized in that the tin bronze continuous casting furnace is equipped with a die made of a copper alloy. 6. Технологическая линия по п.4, отличающаяся тем, что печь непрерывного литья оловянной бронзы снабжена фильерой, выполненной из графита.6. The production line according to claim 4, characterized in that the continuous casting tin bronze furnace is equipped with a die made of graphite. 7. Технологическая линия по п.4, отличающаяся тем, что печь непрерывного литья оловянной бронзы снабжена электромагнитным индуктором для перемешивания расплава.7. The production line according to claim 4, characterized in that the tin bronze continuous casting furnace is equipped with an electromagnetic inductor for mixing the melt. 8. Технологическая линия по п.4, отличающаяся тем, что в качестве печи непрерывного литья оловянной бронзы использована печь непрерывного горизонтального литья.8. The production line according to claim 4, characterized in that a continuous horizontal casting furnace is used as a continuous casting furnace of tin bronze. 9. Технологическая линия по п.4, отличающаяся тем, что в качестве печи непрерывного литья оловянной бронзы использована печь непрерывного вертикального литья. 9. The production line according to claim 4, characterized in that the continuous vertical casting furnace is used as the continuous casting furnace of tin bronze.
RU2013151230/07A 2013-11-18 2013-11-18 METHOD FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION RU2559803C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151230/07A RU2559803C2 (en) 2013-11-18 2013-11-18 METHOD FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013151230/07A RU2559803C2 (en) 2013-11-18 2013-11-18 METHOD FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013151230A RU2013151230A (en) 2015-05-27
RU2559803C2 true RU2559803C2 (en) 2015-08-10

Family

ID=53284765

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013151230/07A RU2559803C2 (en) 2013-11-18 2013-11-18 METHOD FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559803C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108393370A (en) * 2018-01-23 2018-08-14 江西广信新材料股份有限公司 A kind of battery plus-negative plate leading-out terminal copper bar material production technology

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2031463C1 (en) * 1990-11-27 1995-03-20 Институт машиноведения Уральского отделения РАН Process of manufacture of superconducting conductor
RU2076363C1 (en) * 1995-01-12 1997-03-27 Государственный научный центр РФ Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара Method for manufacturing of multiple-conductor superconducting wire using nb*003sn compound
RU2134462C1 (en) * 1997-12-16 1999-08-10 Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара PROCESS OF MANUFACTURE OF SUPERCONDUCTOR BASED ON COMPOUND Nb3Sn
US7514634B2 (en) * 2004-07-23 2009-04-07 Bruker Eas Gmbh Reinforced superconductor element

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2031463C1 (en) * 1990-11-27 1995-03-20 Институт машиноведения Уральского отделения РАН Process of manufacture of superconducting conductor
RU2076363C1 (en) * 1995-01-12 1997-03-27 Государственный научный центр РФ Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара Method for manufacturing of multiple-conductor superconducting wire using nb*003sn compound
RU2134462C1 (en) * 1997-12-16 1999-08-10 Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара PROCESS OF MANUFACTURE OF SUPERCONDUCTOR BASED ON COMPOUND Nb3Sn
US7514634B2 (en) * 2004-07-23 2009-04-07 Bruker Eas Gmbh Reinforced superconductor element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108393370A (en) * 2018-01-23 2018-08-14 江西广信新材料股份有限公司 A kind of battery plus-negative plate leading-out terminal copper bar material production technology
CN108393370B (en) * 2018-01-23 2021-06-22 江西广信新材料股份有限公司 Production process of copper bar for positive and negative electrode leading-out terminals of battery

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013151230A (en) 2015-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2729569C2 (en) Materials with a body-centered cubic arrangement based on titanium, aluminum, vanadium and iron and articles made therefrom
EP1705721B1 (en) Method for manufacturing powder-metallurgy processed Nb3Sn superconducting wire and precursor to powder-metallurgy processed Nb3Sn superconducting wire
KR101467152B1 (en) Silver-based cylindrical target and process for manufacturing same
CN103667792B (en) Zinc aluminum based alloy extruded tube for delay element of industrial delay detonator and preparation method of zinc aluminum based alloy extruded tube
TWI617680B (en) Cu-Ga alloy sputtering target and manufacturing method thereof
CN110218981A (en) A kind of copper gallium target and preparation method thereof
CN111471905B (en) Al-Zn-Mg-Sc aluminum alloy wire for 3D printing and preparation method thereof
KR101400140B1 (en) Preparing method for magnesium alloy extrudate and the magnesium alloy extrudate thereby
RU2559803C2 (en) METHOD FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION AND PRODUCTION LINE FOR MANUFACTURING OF COMPOSITE SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON Nb3Sn COMPOSITION
CN115401361B (en) Magnesium-lithium alloy arc additive manufacturing welding wire and preparation and additive manufacturing methods thereof
JP2002317232A (en) Tin based alloy containing tin-titanium based compound, production method therefor and precursory body of triniobium stannide superconducting wire rod using the alloy
CN108118176B (en) Copper-based amorphous alloy for high-speed railway contact line and preparation process thereof
KR100968483B1 (en) Continuous casting method of Sn-based alloy for the precursor of Nb3Sn-based superconducting wire
CN109848409B (en) Liquid metal wire for 3D printing and preparation method thereof
JPH06264233A (en) Sputtering target for producing tft
JPH0995743A (en) Production of smelted metallic material, smelted metallic material and electron beam melting equipment
JP2996378B2 (en) Manufacturing method of copper alloy rod for conductive wire rolled by cold rolling
CN112126817B (en) Preparation method of copper-based multi-element high-temperature hard-to-deform alloy wire for engine
JP2004192972A (en) MANUFACTURING METHOD OF Nb3Sn-BASED SUPERCONDUCTIVE WIRE
RU2285739C2 (en) METHOD OF PRODUCTION OF THIN-WALLED TUBULAR BILLET FROM Nb OR Ta INGOT FOR FORMING DIFFUSION BARRIER IN SUPERCONDUCTORS (VERSIONS)
WO2015084210A1 (en) Method for producing an nb3sn superconductor using the internal tin process
JP2004517439A (en) Superconducting conductor containing aluminum-based low temperature stabilizer
RU2666752C1 (en) High-strength wire and method of its production
CN118237696A (en) Heterogeneous double-wire arc additive manufacturing method based on difficult-to-form multi-element magnesium rare earth alloy
CN118595206A (en) Short-process plate preparation method for TiAl alloy sheath continuous casting and rolling

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant