Устройство для изготовления аморфной ленты

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована при производстве тонких металлических лент аморфной структуры, применяемых при изготовлении силовых трансформаторов. Сущность полезной модели состоит в том, что в устройстве для изготовления аморфной ленты, включающем источник расплавленного металла с соплом, примыкающим к поверхности подвижной и охлаждаемой подложки, кинематически связанной с наматывающим барабаном, упомянутая подложка выполнена в виде металлической ленты, перемещаемой с накопительного барабана на наматывающий барабан, снабженный приводом, при этом барабаны расположены по разные стороны относительно источника. Кроме этого, металлическая лента под соплом опирается на свободно вращающийся металлический валец, частично погруженный в ванну с охлаждающей и смачивающей металлическую ленту жидкостью, а накопительный барабан помещен в холодильную камеру. При этом металлическая лента выполнена шире производимой аморфной ленты и по краям она поджимается к вальцу с помощью подпружиненных роликов. Предлагаемое устройство позволяет исключить при изготовлении аморфной ленты такие сложные технологические операции как резка дефектной части на начальной стадии формирования ленты, а также заправка на наматывающий барабан, что значительно повышает надежность и производительность всего технологического процесса получения аморфной ленты. Кроме того, полученная предлагаемым способом аморфная лента не испытывает внешних нагрузок, что способствует улучшению ее качества. 3 зав. п. пат. ф-лы; 2 илл.

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована при производстве тонких металлических лент аморфной структуры, применяемых при изготовлении силовых трансформаторов.

Известно устройство аналогичного назначения, содержащее диск-холодильник, с которого сматывается аморфная лента (далее лента) на наматывающий барабан с осью вращения параллельной оси диска-холодильника (далее диска). Наматывающий барабан (далее барабан) выполнен из электропроводного материала. Его боковая наружная поверхность покрыта электроизолятором. Расположен барабан в магнитном поле постоянного магнита, либо в переменном поле электромагнита. Причем ось барабана параллельна вектору индукции В магнитного поля. С диска аморфная лента может быть отделена с помощью лентосъемника, например, в виде острозаточенного ножа.

Благодаря тому, что барабан располагается в магнитном поле, за счет электромагнитной индукции на его поверхности наводятся электростатические заряды, например, отрицательные. На конце ленты за счет электростатической индукции возникают положительные заряды и благодаря силам Кулона конец ленты движется навстречу барабану, а после пересечения им силовых магнитных линий магнитного поля не только притягиваются, но за счет сил Лоренца и своей начальной скорости начинает совершать круговое движение (захлестывание) вокруг барабана, прижимаясь к его поверхности. Благодаря электроизоляции боковой поверхности барабана от ленты, перетекание индуцированных зарядов с ленты на барабан не происходит из-за чего осуществляется плотная намотка витков рулона без заметного натяжения ленты в зоне между барабанами [RU 1740126].

Недостатком аналога является низкая надежность механизма захвата ленты, основанного на электромагнитной индукции с использованием сил Кулона и Лоренца, из-за высокой скорости движения ленты, не позволяющей адекватное образование разноименных электростатических зарядов одновременно на барабане и ленте. Кроме того, сложна и мало надежна конструкция системы синхронизации линейных скоростей диска и барабана.

Устройство, принятое в качестве прототипа, включает источник расплавленного металла с соплом и подложку в виде диска-холодильника (далее диск), на котором осуществляется формирование аморфной ленты. Кроме того, устройство включает корпус, в котором размещены наматывающий барабан (далее барабан) с магнитным основанием, бесконечная лента на роликах, нижний натяжной из которых выполнен с магнитной поверхностью, стойка, в пазу которой расположена пружина, подпружинивающая опору оси наматывающего барабана [RU 2116159].

На вращающийся диск из печи льется расплавленный металл. Застывшая с большой скоростью тонкая полоса металла (аморфная лента) увлекается диском и втягивается между бесконечной лентой и диском по дуге окружности. На выходе из контакта бесконечной ленты и диска аморфная лента увлекается магнитной поверхностью нижнего натяжного ролика через поверхность вышеупомянутой магнитонейтральной бесконечной ленты и втягивается в барабан с магнитным основанием, к которому притягивается и на который наматывается, образуя рулон из аморфной ленты. Барабан приводится во вращение бесконечной лентой, которая, в свою очередь, перемещается поверхностью диска. Ось барабана подпружинена, что создает необходимый натяг бесконечной ленте, обеспечивающий одинаковую скорость поверхности диска, бесконечной ленты, аморфной ленты и основания барабана. Наматываясь на основание барабана аморфная лента увеличивает его диаметр и подпружиненный барабан отжимается бесконечной лентой, сжимая пружину. При этом скорости поверхности основания барабана, бесконечной и аморфной лент, а также диска остаются одинаковыми.

Несмотря на очевидные достоинства устройства-прототипа в сравнении со многими известными, оно обладает недостаточной надежностью в процессе его эксплуатации. Суть в том, что в значительной мере эффективность работы устройства определяется силами трения между бесконечной лентой и диском. Учитывая, что взаимодействие происходит в условиях повышенных и нестабильных температур, меняющихся по длине бесконечной ленты, силы трения могут изменяться в широком диапазоне, что способно привести к относительному скольжению между диском и бесконечной лентой, а значит и различной скорости перемещения их поверхностей. Одним из возможных последствий такого относительного скольжения может быть разрыв аморфной ленты и остановка всего процесса. Другим последствием может быть смятие в «гармошку» аморфной ленты в зоне контакта диска и бесконечной ленты, что также ведет к срыву производства. Другим фактором, снижающим надежность устройства-прототипа является то, что требуется точная настройка магнитных систем основания барабана и натяжного ролика, что особенно важно при весьма высоких скоростях формирования аморфной ленты. Хотя оба они располагаются рядом, но все же на некотором расстоянии, что не дает твердой гарантии передачи конца аморфной ленты с ролика на барабан.

Таким образом, задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства для изготовления аморфной ленты.

Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для изготовления аморфной ленты, включающем источник расплавленного металла с соплом, примыкающим к поверхности подвижной и охлаждаемой подложки, кинематически связанной с наматывающим барабаном, упомянутая подложка выполнена в виде металлической ленты, перемещаемой с накопительного барабана на наматывающий барабан, снабженный приводом, при этом барабаны расположены по разные стороны относительно источника. Кроме этого, металлическая лента под соплом опирается на свободно вращающийся металлический валец, частично погруженный в ванну с охлаждающей и смачивающей металлическую ленту жидкостью, накопительный барабан помещен в холодильную камеру. При этом металлическая лента выполнен шире производимой аморфной ленты и по краям она поджимается к вальцу с помощью подпружиненных роликов.

На фиг.1 дано схематическое изображение предлагаемого устройства. На фиг.2 показан вид устройства сверху, в зоне образования аморфной ленты.

Устройство включает источник расплавленного металла в виде тигля 1. Напротив сопла 2 тигля 1 располагается подложка в виде металлической латунной ленты 3, которая опирается на охлаждаемый валец 4 с конструкцией, обладающей высокой степенью теплоотвода с его образующей поверхности. Валец 4 установлен с возможностью свободного вращения на оси 5 и частично погружен в ванну 6, наполненную охлаждающей и смачивающей металлическую ленту жидкостью 7. Наматывающий барабан 8 располагается на некотором расстоянии от тигля 1 и представляет собой основу 9, установленную с возможностью съема с оси 10, связанной с электроприводом (на чертеже не показан). На основе 9 на радиальных стойках 11 смонтирована цилиндрическая обечайка 12, снабженная средством крепления ленты 3, выполненным, например, в виде сквозного косого паза 13. Накопительный барабан 14 расположен противоположно наматывающему барабану 8 относительно тигля 1 и содержит рулон металлической ленты 3, а также он помещен в корпус-холодильник 15, снабженный тоннельным раструбом 16, максимально приближенным к соплу 2 тигля 1. Металлическая лента 3 выполнена шире производимой аморфной ленты 17, изображенной на чертежах пунктирной линией. При этом лента 3 поджимается с двух сторон к вальцу 4 с помощью подпружиненных роликов 18 (пружины на чертеже не показаны). Рулон 19, образующийся на наматывающем барабане 8 состоит из совместно намотанных лент 3 и 17.

Работает устройство следующим образом.

Подготовительная операция получения аморфной ленты состоит в том, что последнюю, предварительно охлажденную до температуры 8-10°C, сматывают с накопительного барабана 14, протаскивают через тоннельный раструб 16 и располагают под тиглем 1, опирая на валец 4. Далее, ленту 3 протягивают до наматывающего барабана 8 и ее конец вставляют с натягом в отверстие 13 на обечайке 12. Подпружиненные ролики 18 фиксируют по краям ленты 3, прижимая ее к вальцу 4 После этого, наматывающему барабану 8 придают вращение, обеспечивающее технологическую скорость в 2540 м/с и одновременно на движущуюся ленту 3 подают расплав, например, электротехнической стали 7421. Расплав наносят слоем толщиной 0,02 мм и шириной 50 мм. Под действием практически мгновенного охлаждения расплав переходит в аморфное состояние в виде ленты 17, которая свободно лежит на металлической ленте 3 и движется вместе с нею, наматываясь совместно на обечайку 12 наматывающего барабана 8. Лента 3, прижатая к вальцу 4, вращает его, перенося на его поверхности охлаждающую жидкость 7 к зоне подачи расплава из тигля 11. При этом не только улучшаются условия охлаждения ленты 3, но также улучшается контакт с вальцом 4, что в целом интенсифицирует процесс теплоотвода из зоны подачи расплава из сопла 2. После завершения операции превращения всего расплава, содержавшегося в тигле 1, в аморфную ленту 17 на наматывающем барабане 8 образуется рулон 19. Затем барабан 8 снимают с оси 10 и на другом оборудовании осуществляют разделение лент 3 и 17, образуя рулоны каждой из них, в частности, рулон для последующего многократного использования ленты 3. Следует особо отметить, что данный способ позволяет не отрезать начальную, дефектную часть аморфной ленты 17 в процессе ее производства. Эта операция может быть осуществлена при разделении лент.

Предлагаемое устройство позволяет исключить при изготовлении аморфной ленты такие сложные технологические операции как резка дефектной части на начальной стадии формирования ленты, а также заправка на наматывающий барабан, что значительно повышает надежность и производительность всего технологического процесса получения аморфной ленты. Кроме того, полученная предлагаемым способом аморфная лента не испытывает внешних нагрузок, что способствует улучшению ее качества.

1. Устройство для изготовления аморфной ленты, содержащее источник расплавленного металла с соплом, примыкающим к поверхности подвижной и охлаждаемой подложки, и наматывающий барабан, отличающееся тем, что подложка выполнена в виде металлической ленты, размещенной в накопительном барабане и перемещаемой с накопительного барабана на наматывающий барабан, при этом наматывающий барабан снабжен приводом, а барабаны расположены по разные стороны относительно источника расплавленного металла.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено свободно вращающимся металлическим вальцем, частично погруженным в ванну с охлаждающей и смачивающей металлическую ленту жидкостью, при этом металлическая лента под соплом прижата к вальцу.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопительный барабан размещен в холодильной камере.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что металлическая лента выполнена шире производимой аморфной ленты и по краям поджата к вальцу с помощью подпружиненных роликов.