SU1731413A1 - Устройство дл непрерывного получени металлической ленты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к устройствам дл  непрерывного получени  металлической ленты, а именно к производству аморфных и мелкокристаллических материалов. Целью изобретени   вл етс  повышение качества получаемой ленты за счет стабильности условий ее охлаждени  и устранени  возмущающего воздействи  набегающего потока воздуха. Устройство содержит стакан 1 дл  подачи расплава и вращающийс  валок-кристаллизатор 2, при этом нижн   задн   часть стакана профилирована эквидистантно поверхности валка-кристаллизатора по длине дуги 17-25°. Кроме того, стакан может быть выполнен с возможностью вертикального перемещени  относительно валка-кристаллизатора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

сл

С

XI CJ

Ј

OJ

Фиъ.1

Изобретение относитс  к области про- извосдтва черных и цветных металлов и может быть использовано дл  получени  тонкой металлической ленты с аморфной и мелкокристаллической структурой при сверхвысоких скорост х охлаждени  расплава ,

Известно устройство непрерывного получени  металлической ленты, содержащее устройство подачи расплава и вращающийс  валок.

Недостатком данного устройство  вл етс  невозможность получени  ленты стабильной ширины и толщины из-за недостатков конструкции, обусловленных тем, что при высоких скорост х разливки (более 20 м/с) движуща с  поверхность, за счет сил молекул рного сцеплени , захватывает близлежащие слои воздуха, которые оказывают дестабилизирующее воздействие на процесс формировани  ленты.

Известен способ получени  быстроза- каленной металлической ленты, включающий подачу металлического расплава струей посто нного сечени  под углом 20- 70° на охлаждающую поверхность вращающегос  ролика.

Недостатком устройства  вл етс  невозможность получени  требуемой точности и воспроизводимости геометрических размеров, наличие дефектов на поверхности и кромках лент, шероховатость поверхности .

Известно устройство дл  непрырывно- го получени  металлической ленты, содержащее валок, стакан с отверстием внизу и камеру с экралами дл  удалени , пограничного сло  газа.

Недостатком данного устройства  вл етс  сложность конструкции и возможность попадани  в расплав графита, которым пропитана войлочна  лента экрана. Последнее обусловлено тем, что при работе валок разогреваетс , что приводит к испарению графита с контактной поверхности Экран- валок. Так как в камере создаетс  разр жение , пары графита попадают в расплав, а соответственно, и в затвердевшую ленту, что резко ухудшает электро-технические свойства изделий, т.е. снижаетс  качество получаемой ленты.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению  вл етс  устройство дл  получени  тонких металлических лент, в котором нижн   часть устройства выполнена по радиусу, составл ющему 40-85% от радиуса вращающегос  валка. Согласно техническому решению профилированна  часть выполнена только на ширину выходного канала, который повернут на некоторый угол относительно образующей.

Недостатком насто щего устройства  вл етс  мала  прот женность профи лированной части (длина дуги не более 5°), что не предотвращает дестабилизирующего действи  набегающего воздушного потока. К тому же, различие в рассто них от концов пр моугольного выходного канала до краев

0 профилированной нижней части не позвол ет стабильно разливать ленту шириной более 100 мм, так как в этом случае это различие составл ет 30 мм, что приводит к по влению неравномерности температур

5 по сечению. Это способствует образованию внутренних напр жений и ухудшению качества ленты.

Цель изобретени  - стабилизаци  процесса получени  ленты и улучшение ее каче0 ства.

Дл  достижени  поставленной цели нижн   задн   часть стакана дл  подачи расплава, составного элемента устройства дл  непрерывного получени  металличе5 ской ленты из расплава выполнена профилированной эквидистантно поверхности валка кристаллизатора, причем на участке длины дуги 17-25° и стакан выполнен с возможностью вертикального перемещени  от0 носительно поверхности валкового кристаллизатора.

При вращении валка с высокой скоростью происходит вращение прилегающего сло  воздуха вследствие сил молекул рного

5 трени  между поверхностью сло  металла и воздуха. В этом случае вращающийс  валок, подобно вентил тору, создает воздушный поток, который дестабилизирует процесс разливки. Кроме того, воздушный поток от0 жимает формирующую ленту от валка, умень- ша  теплопередачу от расплава к поверхности валка и уменьшает скорость охлаждени  жидкого металла, что приводит к снижению возможности достижени 

5 аморфного состо ни . Под воздействием воздушного потока на расплав формирующа с  лента имеет неровные кра  и нестабильную микроструктуру вследствие возникающей нестабильности Марангони.

0 Кроме того, результатом воздействи  воздуха на расплав  вл етс  образование каверн. Толщина возмущенного сло  воздуха, в зависимости от скорости вращени  валка, достигает 100 мм, в котором можно выделить

5 ламинарный приповерхностный слой, турбулентный слой и слой слабого возг. /щени . Наибольшее дестабилизирующее вли ние на процесс лить  металла оказывает турбулентный слой, способствующий развитию нестабильности Марангони и формированию каверн, а также ламинарный слой, отжимающий ленту.

Дл  погашени  негативного вли ни  турбулентного потока воздуха на струю расплава и уменьшение воздействи  ламинарного потока нижн   часть устройства подачи расплава - стакан выполн етс  профилированной и имеет возможность вертикального перемещени  в зависимости от скорости вращени  валка-кристаллизатора.

Из теории газодинамики можно определить распределение продольной скорости воздуха по толщине возмущенного сло : Wx 3 у 1 W где Wx - мгновенное значение скорости.

Фактические толщины воздушных слоев находим из:

а) ламинарный слой дп 4,64 х VRO

1НФ3

(1)

(2)

где х - определ ющий размер; Re - число Рейнольдса; дп толщина ламинарного сло ; б) турбулентного из соотношени :

5л 194п,

Re

0,7

где (Зт - толщина турбулентного сло .

Критическое число Рейнольдса, характеризующее переход ламинарного течени  в турбулентный, дл  воздуха равно 105. Анализ существующих устройств получени  аморфной и мелкокристаллической ленты методом сверхбыстрого охлаждени  расплава показывает, что дл  них число Рей ,9  Pi 01 (Т2 - Тв) -р Mb (Ci ATi + Ci ATi ) + 0.92   Dap (T2 - Tc) 9л D а2 (Т2 - Тв) + on (Ti - Т2)

где а, (%2, &с коэфициент теплоотдачи от расплава к валку, от валка к воде и от расплава к воздуху соответственно;

Т2, Ть, Тс - температура валка, охлаждающей воды и воздуха соответственно, К;

Ci1, Ci - теплоемкость материала ленты в жидком состо нии и твердом соответственно , Дж/кг, К;

L-теплота кристаллизации, Дж/кг;

ATi Тзал-Ткр; ATi TKp-TiK;

Тзал, Ткр, Т-|к-температуры заливаемого расплава кристаллизации и ленты в момент съема, К;

р- плотность материала ленты, кг/м;

b - толщина ленты, м.

Подставл   действительные значени  параметров и теплофизических свойств разливаемого металла, например, сплава на основе алюмини , получаем максимальное

нольдса лежит в пределах 1,15 10 - 1,35 10б.

Причем, с увеличением числа Рейнольдса (т.е. скорости вращени  валка),

относительна  и абсолютна  толщина ламинарного сло  уменьшаетс , Так, при Re 1-10 толщина ламинарного сло  составл ет 6,2% от турбулентного, а дл  Re 1,3 10 -10. Т.е. стакан дл  подачи расплава

должен обладать возможностью вертикального перемещени  относительно поверхности валкового кристаллизатора, чтобы максимально устранить вли ние ламинарного сло  в зависимости от величины чисел

Рейнольдса.

Минимальна  прот женность профилированной части устройства (величина угла а)

с Л

определ етс  дл  Re 10 : 360

амин

rflev- коэффициент кинематической в зкости , м2/с;

W-линейна  скорость вращени  валка, м/с;

D - диаметр валка, м. Подстановка действительных значений дл  воздуха дает а 17°.

Из решени  уравнени  теплового ба- ланса системы получаем выражение, св зы- вающее между собой максимальное значение длины профилированной части стакана дл  подачи расплава и основных геометрических и тепловых параметров процессов лить , обеспечивающих стабильность разливки

(5)

значение длины профильной части, равной длине дуги с центральным углом 25°.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство; на фиг.2 - схема возмущенного сло  воздуха.

Устройство дл  получени  металлической ленты включает стакан дл  подачи расплава 1 с отверстием и профилированным участком А, вращающийс  валок 2, и отливаемую ленту.

Устройство дл  непрерывного получени  металлической ленты работает следующим образом.

В устройство подачи расплава 1 подаетс  жидкий металл, который под действием силы т жести вытекает через отверстие в данной части на поверхности быстровращающегос  валка 2, где он формируетс  в виде

тонкой ленты 3. Профилированный участок А предотвращает попадание воздушного потока, образованного вращающимс  валком , в зону выхода металла, что исключает предварительное охлаждение металла до момента контакта с валком, позвол ет стабилизировать процесс лить  и улучшить качество ленты.

Исключение подвода воздуха позвол ет уменьшить нестабильность ширины на 15% и толщины формируемой ленты на 5%.

Пример. Диаметр вращающегос  валка 200 мм и скорость его вращени  30 м/с. Длина профилированной части стакана дл  расплава, изготовленного из асботер- мосиликата М 800, по дуге составл ет 20° (или 35 мм) и отстоит от поверхности вращающегос  валка на рассто ние 0,5 мм. Эксперименты показали, что разнотолщинность ленты по ширине и длине не превышает 3% (при толщине ленты 80 мкм ± 1,5 мкм). Это на 5% меньше разнотолщинности ленты, полученной при литье с использованием устройства без профилированной части (85 ± ±1,5 мкм), Это на 5% меньше разнотолщин- ности ленты, полученной при литье с исСлой слабого Ј0змущени 

пользованием устройства без профилиро4 ванной части (85 ±ц мкм). Нестабильность

ширины при использовании устройства не превышает 5%, что на 15% меньше, чем при использовании устройства без профилированной части.

Claims (2)

1.Устройство дл  непрерывного получени  металлической ленты преимущественно с аморфной и мелкокристаллической структурой , содержащее валок-кристаллизатор и стакан дл  подачи расплава, нижн   задн   часть которого выполнена профилированной , отличающеес  тем, что, с целью повышени  качества отливаемой ленты за счет стабильности условий ее охлаждени  и устранени  возмущающего воздействи  набегающего потока воздуха, нижн   задн   часть стакана профилирована эквидистантно поверхности валка-кристаллизатора на длине дуги 17-25°.

2.Устройство поп.1,отличающее- с   тем, что стакан выполнен с возможностью вертикального перемещени  относительно валка-кристаллизатора.

7ур5у/ ен/т7нь/ц