Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1721099 9 5 С 2101/04 ЕНИ стройства лии, в частянных магьзо вано в аемому ре- термомаготвердых ко с содерщий пара- катушки аемые наиз тепловые стенки ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Запорожский индустриальный институти Новочеркасское производственное объединение "Магнит"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1553559, кл. С 21 О 1/04, 1987.(54) ТЕРМОСТАТ ДЛЯ ТЕРМОМАГНИТНОЙОБРАБОТКИ МАГНИТОТВЕРДЫХ АНИЗОТРОПНЫХ СПЛАВОВ ТИПА АЛНИКО ССОДЕРЖАНИЕМ ТИТАНА ДО 20,(57) Изобретение относится к устройствамдля термической обработки иэделий, в частности для термической обработки постоянных магнитов в проходных печах, Цельизобретения - повышение качества обработки путем выравнивания температурногополя по обьему канала и снижения перетоков тепла из одной зоны в другую, Термостат для термомагнитной обработкимагнитотвердых анизотропных сплавов тиИзобретение относится к удля термической обработки иэдености для термообработки постнитов и может быть исполметаллургии и машиностроенииНаиболее близким к предлашению является термастат длянитной обработки магнианизотропных сплавов типа алнжанием титана до 2, содержмагнитный корпус.намагничивания. водоохлаждправляющие и проходной канаизоляционного материала, боко па алнико с содержанием титана до 20 содержит парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждающие направляющие и проходной канал (К) 1 из термоизоляционного .материала со стенками переменной толщины с соотношением толщин на входном и на выходном концах канала (2,0 - 1,6):1, а также со сводом 3 и подом 4 переменной толщины с соотношением толщин (2,0 - 1,6):1, при этом К 1 разделен на температурные зоны экраном (Э) 5 иэ теплостойкого материала со степенью черноты енеболее 0,4. Выполнение К 1 с Э 5 иэ термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4 предотвращает пере- токи тепла между зонами, что позволяет достичь постоянства теплового потока в ка. нале, а выполнение пода и свода канала переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном кон,цах канала (2,0-1.6):1 обеспечивает получение постоянной скорости охлаждения в любом сечении К 1. 3 ил,которого выполнены переменной толщины с соотношением толщин в начале и концеканала (2,0 - 1,6):1 (1),Данная конструкция термостата позволяет обеспечивать скорость охлаждения, близкую к постоянной, Недостатком ее является то, что данная конструкция термостата не обеспечивает равномерность температурного поля по объему кассеты с обрабатываемым материалом, Это связано с тем, что теплообмен между кассетой и материалом проходного канала происходит не только через боковые стенки с заданным соотношением толщин в начале и конце ка10 20 30 35 40 45 50 55 нала, но и через свод и под термостата, толщина которых постоянна, Неравномерность температурного поля по объему кассеты приводит к неравномерности магнитных свойств готовых магнитов, э следовательно, к снижению их качества.Кроме того, при обосновании соотношения толщин стенок в начале и конце канала было принято, что теплообмен происходит только через стенки, а перетоки тепла между зонами, связанные с одновременным нахождением в канале нескольких кассет с различной температурой, отсутствуют. Однако в данной конструкции термостата теплообмен между зонами имеет место, что в свою очередь вызывает отклонения теплового потока с поверхности кассеты, а следовательно, и скорости охлаждения от постоянной величины, снижающИе качество готовых магнитов.Целью изобретения является повышение качества готовых магнитов за счет создания равномерного температурного поля по объему кассеты с обрабатываемым материалом и дальнейшего приближения скорости охлаждения к постоянной.Поставленная цель достигается тем, что в термостате для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2содержащем парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждаемые направляющие и проходной канал из теплоизоляционного материала с соотношением толщин стен в начале и в конце канала (2,0 - 1,6):1, свод и под проходного канала также выполнены переменной толщины с соотношением их толщин в начале и в конце канала (2,0 - 1.6):1, а между зонами установлен экран из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4.Предлагаемая совокупность отличительных признаков позволяет поддерживать тепловой поток от обрабатываемого материала к стенкам, своду и поду. а через них в окружающую среду постоянным, что обеспечивает равномерность температурного поля по объему кассеты с обрабатываемым материалом, а также дальнейшее приближение скорости охлаждения к постоянной. Это способствует повышению качества готовых магнитов,На фиг.1 показан термастат; на фиг,2 - разрез А - А; на фиг,3 - разрез Б - Б на фиг.1,Термостат выполнен в виде проходного канала 1 и стенки 2, свод 3 и под 4 которого выполнены из теплоизоляционного материала переменной толщины с отношением их толщин в начале и в конце канала (2,0-1,6):1, Для предотвращения перетоков тепла, связанных с одновременным нахождением в пределах проходного канала нескольких кассет с различными температурами, между зонами установлен экран 5, выполненный из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4. Термостат установлен в зазор электромагнитов 6. Внутри термостата установлены водоохлаждаемыенаправляющие 7 для продвижения кассет собрабатываемым материалом 8,Термастат работает следующим образом.Перед началом термомагнитной обработки для выхода термостата на стационарный режим теплообмена через проходной канал пропускаются нагретые до требуемой температуры термообработки кассеты . с балластной загрузкой. После разогрева термостатэ начинается собственно процесс термомагнитной обработки, Кассеты с обрабатываемым материалом 8 продвигаются в водоохлаждаемых направляющих 7 по проходному каналу 1, подвергаясь при этом воздействию электромагнитного поля, создаваемого злектромагнитами 6, При продвижении кассет с обрабатываемым материалом по термостату тепло передается от них к стенкам 2, своду 3 и поду 4 проходного канала и через них - в окружающую среду, Так как толщина стенок, свода и пода проходного канала уменьшается в заданном соотношении по ходу движения кассет с обрабатываемым материалом, то тепловой поток от всех граней кассет с обрабатываемым материалом к стенкам, своду и поду проходного канала, а через них - в окружающую среду будет оставаться постоянным и одинаковым по величине, Приближаться к постоянной будет и скорость охлаждения материала, что приведет к повышению качества готовых магнитов, Соотношение толщин стенок, свода и пода в начале и в конце канала выбрано (2,0-1,6);1 в связи с тем, что термомагнитнэя обработка магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2 проводится в интервале температур 900- 650 С со скоростью охлаждения 25- 15 С/мин (1), При изменении соотношения толщин стенок, свода и пода в начале и в конце зоны больше 2,0 - 1 или меньше 1,6 - 1 соответственно происходит увеличение скорости охлаждения больше 25 С/мин или уменьшение скорости охлаждения меньше 15 С/мин, Поскольку интервал скоростей охлаждения 25 - 15 С/мин для мэгнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2 является оптимальным с точки зрения достижения наивысших магнитных свойств, всякий выход из(1)10 этого интервала скоростей охлаждения при-.ведет к снижению качества магнитов послетермомагнитной обработки,Тепловой поток от обрабатываемого материала через стенки, свод и под проходного канала может быть определен поформуле (2)1 м Сос 2ц ---- ,;, Втlма Х %где 1 м - температура материала, С;1 о,с. - температура окружающей среды,о(а 1 - суммарный коэффициент теплоотдачи от материала к стенке термостата, 15Вт/(м 2 К);д - толщина стенок, свода и пода термостата,м;А - коэффициен теплопроводности материала стенок, свода и пода; 20а 2 - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенок, свода и пода вокружающую среду, Вт/(м К).Для получения постоянной скорости охлаждения необходимо соблюдение условия 25о = сопз 1 в любом сечении термостата. Припостоянных коэффициентах теплоотдачи итеплопроводности добиться выполненияэтого условия можно путем изменения толщины стенок, свода и пода по ходу продви- З 0жения кассет с обрабатываемымматериалом,Решая уравнение (1) относительно толщины стенок, свода и пода д, получим закон изменения толщины стенок, свода и З 5подад = - (м - тос),2, м (2)Л Л, ЛПри теоретическом обосновании толщин стен, свода и пода предполагалось; что 40перетоки тепла, связанные с одновременным нахождением в пределах канала не- .скольких кассет с различной температурой,отсутствуют. Поскольку на практике указанные перетоки тепла имеют место, тепловой 45поток, а следовательно, и скорость охлаждения отклоняются от постоянной величины,Это приводит к снижению качества готовыхмагнитов. Для предотвращения перетоковтепла между зонами в предлагаемой конструкции термостата установлен экран из термостойкого материала со степенью чернотые не более 0,4. Установка такого экрана позволяет достичь большего постоянства теплового потока по сравнению с прототипом 55и тем самым улучшить качество готовых магнитов. Выбор верхнего предела степени черноты экрана объясняется тем, что при большем значении е, как показали эксперименты,материал экрана значительно разогревается и при этом сам экран становится источником теплового излучения. Это приводит к нарушению работы экрана, что выражается в отклонении теплового потока от постоянной величины, а следовательно, и к ухудшению качества готовых магнитов. При снижении значения е ниже 0,4 эффективность работы экрана будет повышаться за счет увеличения его отражательной способности, следовательно, нижний предел е определяется техническими возможностями степени полировки в каждом конкретном случае.Предлагаемый термостат предназначен для серийной термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2 о : ЮНДК 18, ЮНДК 24, ЮНДК 25 БА, ЮНДК 24 Б, ЮНДК 25 А, ЮНДК 25 Т 2.Технико-экономические преимущества предлагаемого термостата по сравнению с известным состоят в том, что при выполнении свода и пода проходного канала переменной толщины с соотношением их толщин в начале и в конце канала (2,0 - 1,6):1 и при установке между зонами экрана из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4 повышается качество готовых магнитов за счет выравнивания температурного поля по обьему кассеты с обрабатываемым материалом и снижения перетоков тепла между зонами. Формула изобретения Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2 о , содержа щи й парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждаемые направляющие и проходной канал из термоизоляционного материала со стенками переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном концах канала (2,0-1,6);1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества обработки путем выравнивания температурного поля по объему канала и снижения перетоков тепла из одной зоны в другую, канал выполнен с разделяющим его на температурные зоны экраном из теплостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4 и со сводом и подом переменной толщины с соотношением толщин на входном и.выходном концах канала (2,0-1,6):1.Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР