Патент ссср 368725

368725

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Союэ Соеетсккх

Социалистических Республик

Зависимый от патента №вЂ”

М. Кл. В 22d 11/00

Заявлено 27.1Ч.1969 (№ 1325159/22-2) Приоритет

Комитет по долото иэобретеииЯ и аткрытиЯ ари Совете Министров

СССР

Опубликовано 26Л.1973. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 9.IV.1973

УДК 621.746.047(088.8) Авторы изобретения

Иностранцы

Уилбер Джозеф Прайвот младший и Роберт Эрнст (Соединенные Штаты Америки)

Иностранная фирма

«Моисанто Компани» (Соединенные Штаты Америки) Каннингхэм

Заявитель

СПОСОБ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ СТРУИ

Изобретение касается образования фасонных изделий прямо из текущего низковязкого расплава и в особенности процесса торможения и поддержания текущего продукта, выходящего из расплава низкой вязкости.

При попытках изготовлять профилированные изделия прямо из текущего расплава низкой вязкости возникла проблема гидродинамической стабилизации жидкой фазы .незатвердевшего потока, ранее:подвергались перемещению местные жидкие массы, что прп отсутствии контроля заканчивалось обычно разрывом потока. Этот опосоо состоит в образовании стабилизированного пленкой расплава, причем этот расплав низкой вязкости свободно течет при тщательно контролируемых условиях через выбранную атмосферу, способствующую быстрому образованию пленки над возникающим потоком с целью предотвращения его разрыва из-за начинающегося затвердевания при нормальных явлениях теплолередачи.

Кроме того, что жидкая часть .потока низковязкого расплава, первоначально стабилизируется (либо посредством пленки, либо какимто другим способом), возникает еще одна проблема разрыва потока низкой вязкости, а именно из-за;высокого поверхностного натяжения.

Известен способ изготовления проволочных изделий, фольги и тонкостенных профилей непрерывным литьем расплава через формующую насадку и газовую зону с,последующим охлаждением в газовой зоне над уровнем охл аждаю щей ср еды.

При этом возможны случаи разрыва струи металла в процессе литья.

Целью изобретения является обеспечение

10 условий стабильного протекания процесса.

Предложенный способ отличается от извеcTHbIx тем, что струя расплава проходит зону, где скорость перемещения поддерживающих торможение отклонений в верхней части зоны

15 меньше, чем скорость струи, затем струя непрерывно перемещается в зону, где скорость перемещения поддерживающих торможение отклонений больше скорости струи, в результате чего подерживающие торможение откло

20 пения сгабилизируются относительно точки, разграничивающей указанные зоны.

Кроме того, отличие способа состоит в том, что разграничение между верхней и нижней

25 зонами по струе поддерживают выше той точки, ниже которой растягивающая сила, приложенная к струе, превышает ее прочность на разрыв и ниже той точки, выше которой заранее выбранное торможение струи вызыва30 ет ее разрыв.

368725

В отличие от высоковязких материалов, както стекол и высокомолекулярных тяжелых полимеров, которые легко подвергаются обычным способом .прядения из расплава при наличии жидкой фазы низкой вязкости, поток расплава с высоким. поверхностным натяжением является большей частью хрупким, если даже он был первоначально стабилизирован до момента значительного отвердения. Прочность при растяжении подобной жидкой зоны значительно ниже усилий растяжения, которые встречаются при нормальных операциях прядения из расплавленной ванны, и вследствие недостатка вязкого сопротивления, даже при сравнительно малом уменьшении поперечного сечения при утонении или удлинении подобных зон, это приводит к механизму разрыва потока иа-за поверхностного натяжения— вытягивания нити, если неполное нарушение непрерывности потока позволяет и далее получать непрерывные элементарные изделия, обладающие недопустимо высокой неоднородностью поперечного сечения.

Кроме неспособности потока низкой вязкости противостоять утонению струи в жидкой зоне без возникновения разрыва, подобный поток очень чувствителен к разрыву под действием сил, возникающих при торможении потока для под держания и сбора текущей продукц ии после затвердевания. Подобные деформации могут .произойти от распространения вверх по потоку волны вязкого натяжения — IIOIGTOBHíoãî .изгибания потока — в результате чего будет ли бо полное разделение или кажущееся соединение вследствие застревания последующих порций потока, одной на другую.

На чертеже схематически показана упрощенная прядильная установка для реализации предлагаемого способа.

Установка состоит из плавильного тигля 1 из нержавеющей стали, закрытого сверху и снизу плитами 2 и 8 для выпускното отверстия; обе эти плиты имеют уплотнение относительно тигля 1 для создания тазонепроницаемой плавильной камеры 4. В центр плиты 8 вставлен с герметическим уплотнением камень 5 с размерами, обычно применяемыми в часах, и изготовленный из химически стойкого материала относительно воздействия обрабатываемого расплава; в этом камне просверлено соответствующее прядильное отверстие. На пример, был применен рубиновый камень с диаметром отверстия 100 мк и соотношением длины к диаметру, равном единице.

В камере 4 производится плавка загруженной шихты материала для прядения с помощью электрических нагревательных элементов 6, причем температура шихты регулируется с помощью термопары 7. Преимущественно плавку шихты материала для прядения производят первоначально под вакуумом, а непосредственно перед операцией выдавливания — под давлением инертного газа, например аргона.

Эту операцию осуществляют двухходовым краном 8. В результате в плавильной камере

4 может быть попеременно создан вакуум или давление с целью получения требуемой ско5 рости выдавливания. Для локализации примененных различных смесей реагирующих и охлаждающих газов тазовая колонка 9 из .пирекса расположена концентрически относительно потока, выпускаемого через отверстие

10 10. Газовая смесь подается потрубе11 с планным распределением iso поперечному сечению тазовой колонки посредством газораспределительного кольца 12, снабженного равноотстоящим и,газовыми отверстиями 18; преимущест15 венно эти отверстия ориентированы в сторону выпуска под небольшим углом вниз по потоку, чтобы обеспечить эффективную циркуляцию таза. Газовая колонка 9, определяющая зону А, имеет внутренний диаметр 152,4 мм, 20 длину, измеренную от плиты 8, приблизительно равную 912 мм. Газовая колонна, расположенная непосредственно по потоку, представляет собой колонну 14 для подпирающего газа, которая снабжена парой выступающих

25 штуцеров 15, 16, по которым подается подпирающий газ или отводится таким образом, чтобы создать циркуляцию в виде параллельното встречного потоков или действительно неподвижной газовой среды. На правление и

30 величина скорости газа определяется соответственно степени вязкого растяжения, которое желательно создать в потоке в пределах зоны Б. В описываемых здесь примерах газовая колон(на 14 имеет внутренний диаметр

35 101,6 мм и длину пр иблизительно 1216 мм, она изготовлена .из пирекса. Нижн ий конец газовой колонны 14 конически суживается до центральното отверстия 17, через которое вытягивается затвердевшая струя. Смесь реаги40 рующего и охлаждающего газов обычно вводится в верхнюю часть газовой колонки 9 таким образом, чтобы поток был слегка закручен, хотя в зависимости в первую очередь от плотности расплавленного материала, диамет45 ра струи и скорости прядения может оказаться желательным ввести тазовый поток для прядения с определенной скоростью навстречу потоку или по потоку. Факультативно можно предусмотреть отклоняющую

50 пластину 18, расположенную на границе раздела между зонами А и Б для создания желательного начального отклонения потока при его входе в зону. При многих операциях, однако, было найдено желательным установить

55 достаточную разницу силовых систем, действующих в зонах А и Б таким образам, чтобы поток был действительно изогнут с образованием спиральной формы при переходе в зону Б без помощи отклоняющих пластинок.

60 Раньше было описано, что это может быть осуществлено путем создания растягивающей силы в зоне Б, достаточной для образования угла,предельного отклонения настолько малого, что он может быть превышен случайным отклонением потока.

368725

Как показано на чертеже, поток при входе в зону Б с более высоким растяжением подвергается аэродинамическому изгибанию с оо разованием в основном спир альной формы, чем определяется накопление, поддерживаемое растяжением в пределах Б, из которой можно вытягивать струю без. разрывов. Там, где желательно вытягивать нить неопределенной длины демаркация между зонами Л и Б должна быть сохранена в точке и промежутке между точками торможения прп разрыве от удара и растяжения. Следует подчеркнуть, что вышеописанная прядильная установка представляет только упрощенное выполнение описываемого изобретения и не ограничивает применения различных деталей аппаратуры.

Длина колонн 9 и 14 соответственно для прядильного газа и под пирающего газа, которые определяют зоны А и Б могут изменяться в широких пределах путем соответствующего изменения параметров процесса, как было описано раньше. Таким образом колонна 14 для подпирающего таза с уменьшенным диаметром относительно колонны 9 для прядильного газа представляет только один из способов регулирования вязкого растяжения с помощью регулирования скорости прядильного и подпирающего газа. Часто легче применить одну непрерывную колонну длиною зоны Б или нижней зоны, в которой будет содержаться, например, более плотный газ пли газ может перемещаться с более низкой скоростью параллельного потока или с более высокой скоростью встречного потока, 5

-Предмет изобретения

1. Спосоо гидродинамической стабилизации

10 .струи, образованной из низковязкого расплава, от.гичающийся тем, что, с целью обеспечения условий стабильного протекания процесса, струя расплава проходит зону, тде скорость перемещения поддерживающих тормо15 жение отклонений в верхней части зоны меньше, чем скорость струи, затем струя непрерывно перемещается в зону, где скорость перемещения подерживающих торможение отклонений больше скорости струи, в результате

20 чего поддерживающие торможение отклонения стабилизируются относительно точки, разграничивающей указанные зоны.

2. Спосоо по и. 1, отличающийся тем, что разграничение между верхней:и нижней зона25 ми по струе поддерживают выше той точки, ниже которой растягивающая сила, приложенная к струе, превышает ее прочность на разрыв и ниже той точки, выше которой заранее выбранное торможение струи вызывает ее

30 раз,рыв.

368725

Составитель Е. Васильев

Редактор Е. Братчикова Техред Л. Грачева Корректор В. Жолудева

Заказ 742/17 Изд. № 190 Тираж 755 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2