368725

О П И С А Н И Е 368725ИЗОБРЕТЕН Ия Союэ Саеетсккх Социалистических РеспубликК ПАТЕНТУ Зависимый от патента-1. Кл, В 22 д 11/00 явлено 27.1 Ч.969 ( 1325159/22-2) Приорите Комитет па деламиэобретениЯ и аткрытиври Совете МинистраСССР Опубликовано 26.1.1973, Бюллетень9 Дата опубликования описания 9.17.1973 ДК 621.746.047(0 Авторы зобретени Иностранць жозеф Прайвот младший и(Соединенные Штаты Иностранная фи Монсанто КомпРоберт Эрнст КаннингхАмерики) Уил Заявитель аниАмерики ОСОБ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОИ СТА ЗАЦИИ СТРУИ 2 Известен способ изготовления проволочныхизделий, фольги и тонкостенных профилей непрерывным литьем расплава через формующую насадку и газовую зону с,последующим5 охлаждением в газовой зоне над уровнемохл аждаю щей ср еды.При этом возможны случаи разрыва струиметалла в процессе литья,Целью изобретения является обеспечениео условий стабильного протекания процесса.Предложенный способ отличается от известных тем, что струя расплава проходит зону,где скорость перемещения поддерживающихторможение отклонений в верхней части зоны15 меньше, чем скорость струи, затем струя непрерывно перемещается в зону, где скоростьперемещения поддерживающих торможениеотклонений больше скорости струи, в результате чего подерживающие торможение откло20 пения сгабилизируются относительно точки,разграничивающей указанные зоны. образования фасонкущего низковязкого и процесса торможещего продукта, выхоой вязкости. Изооретение касаетс ных изделий прямо из расплава и в особеннос ния и поддержания тек дящего из расплава ниКроче т что разгра 5 зонами по ки, ниже ложенная на разрыв заранее вь 0 ет ее разрПри попытках изготовлять профилированные изделия прямо из текущего расплава низкой вязкости возникла проблема гидродинамической стабилизации жидкой фазы .незатвердевшего потока, ранее,подвергались переиещению местные жидкие массы, что прп отсутствии контроля заканчивалось обычно разрывом потока. Этот способ 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 низко- вязкого 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. ого, отличие способа состоит в том, ничение между верхней и нижней струе поддерживают выше той точоторой растягивающая сила, прик струе, превышает ее прочность и ниже той точки, выше которой бранное торможение струи вызываыв.3В 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 поддержания и сбора текущей продукции после затвердевания. Подобные деформации могут произойти от распространения вверх по потоку волны вязкого натяжения - постоянного изгибания потока - в результате чего будет либо 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 тигляиз нержавеющей стали, закрытого сверху и снизу плитами 2 и 3 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. Например, 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 о, 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,4Эту операцию осуществляют двухходовым краном 8. В результате в плавильной камере 4 может быть попеременно создан вакуум или давление с целью получения требуемой ско 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 подаетсяпотрубе 11 с плавным распределением по поперечному сечению тазовой колонки посредством газораспределительного кольца 12, снабженного равноотстоящими,газовыми отверстиями 13; преимущест венно эти отверстия ориентированы в сторонувыпуска 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 3, 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 параллель- ното встречного потоков или действительно неподвижной газовой среды. Направление 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 приблизительно 1216 мм,она изготовлена из пирекса. Нижний конец газовой колонны 14 конически суживается до центрального отверстия 17, через которое вытягивается затвердевшая струя, Смесь реаги 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, диамет 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 образом, 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 бытьосуществлено путем создания растягивающей силы в зоне Б, достаточной для образования угла ,предельного отклонения настолько малого, что он может быть превышенслучайным отклонением потока, 368725Как показано на чертеже, поток при входе в зону Б с более высоким растяжением подвергается аэродинамическому изгибанию с образованием 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 А 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 подпирающего 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,5Предмет изобретения1. Способ гидродинамической стабилизации 10 .струи, образованнои из низковязкого расплава, от,гичающийся тем, что, с целью обеспече.ния условий стабильного протекания процесса, струя расплава проходит зону, тде скорость перемещения поддерживающих тормо 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. Способ по и. 1, отличающийся тем, чторазграсничение между верхней:и нижней зона 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.Составитель Е. Васильев едактор Е. Братчикова Техред Л. Грачева Корректор В. Жолудев аказ 742/17 Изд.190 Тираж 755 ПодписноеНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5ипография, пр. Сапунова