RU135552U1 - DEVICE FOR PRODUCING AMORPHIC TAPE - Google Patents

Abstract

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.1. A device for the manufacture of an amorphous tape containing a source of molten metal with a nozzle adjacent to the surface of the movable and cooled substrate, and a winding drum, characterized in that the substrate is made in the form of a metal tape placed in the storage drum and transferred from the storage drum to the winding drum while the winding drum is provided with a drive, and the drums are located on different sides relative to the source of molten metal. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a freely rotating metal drum partially immersed in a bath with a liquid cooling and wetting the metal tape, while the metal tape under the nozzle is pressed against the roller. The device according to claim 1, characterized in that the storage drum is located in the refrigerator. The device according to claim 1, characterized in that the metal strip is made wider than the produced amorphous tape and is pressed against the rollers at the edges using spring-loaded rollers.

Description

Полезная модель относится к области металлургии и может быть использована при производстве тонких металлических лент аморфной структуры, применяемых при изготовлении силовых трансформаторов.The utility model relates to the field of metallurgy and can be used in the production of thin metal tapes of an amorphous structure used in the manufacture of power transformers.

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.A device of a similar purpose is known, comprising a cooler disk, from which an amorphous tape (hereinafter referred to as a tape) is wound onto a winding drum with an axis of rotation parallel to the axis of the refrigerator disk (hereinafter referred to as a disk). The winding drum (hereinafter referred to as the drum) is made of electrically conductive material. Its lateral outer surface is covered with an electrical insulator. The drum is located in the magnetic field of a permanent magnet, or in an alternating field of an electromagnet. Moreover, the axis of the drum is parallel to the induction vector B of the magnetic field. From the disk, the amorphous tape can be separated using a tape stripper, for example, in the form of a sharpened knife.

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].Due to the fact that the drum is located in a magnetic field, due to electromagnetic induction, electrostatic charges, for example, negative ones, are induced on its surface. At the end of the tape, due to electrostatic induction, positive charges arise and due to the Coulomb forces the end of the tape moves towards the drum, and after crossing the magnetic lines of force of the magnetic field, they not only attract, but due to the Lorentz forces and their initial speed, they begin to make circular motion (trapping) around drum, snuggling to its surface. Due to the electrical insulation of the side surface of the drum from the tape, the induced charges do not flow from the tape to the drum, which results in tight winding of the coil turns without any noticeable tension of the tape in the zone between the reels [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.The disadvantage of the analogue is the low reliability of the mechanism of capture of the tape, based on electromagnetic induction using the forces of Coulomb and Lorentz, due to the high speed of the tape, which does not allow adequate formation of unlike electrostatic charges simultaneously on the drum and tape. In addition, the design of the synchronization system of linear speeds of the disk and drum is complex and not very reliable.

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].The device adopted as a prototype includes a source of molten metal with a nozzle and a substrate in the form of a cooler disk (hereinafter the disk), on which the formation of an amorphous tape. In addition, the device includes a housing in which there is a winding drum (hereinafter referred to as a drum) with a magnetic base, an endless belt on rollers, the lower tension of which is made with a magnetic surface, a stand, in the groove of which is a spring, spring-loaded supporting the axis of the winding drum [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.Molten metal is poured onto a rotating disk from a furnace. A thin strip of metal that has solidified at high speed (an amorphous tape) is carried away by the disk and is drawn between the endless tape and the disk along an arc of a circle. At the exit from the contact of the endless tape and the disk, the amorphous tape is carried away by the magnetic surface of the lower tension roller through the surface of the aforementioned magnetically neutral endless tape and is pulled into a drum with a magnetic base to which it is attracted and wound onto, forming a roll of amorphous tape. The drum is driven into rotation by an endless tape, which, in turn, moves by the surface of the disk. The axis of the drum is spring-loaded, which creates the necessary interference with the endless belt, ensuring the same speed of the surface of the disk, endless belt, amorphous belt and the base of the drum. Winding onto the base of the drum, an amorphous tape increases its diameter and the spring-loaded drum is wrung out by an endless tape, compressing the spring. In this case, the speeds of the surface of the base of the drum, the endless and amorphous ribbons, as well as the disk remain the same.

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.Despite the obvious advantages of the prototype device in comparison with many well-known, it has insufficient reliability during its operation. The bottom line is that to a large extent the efficiency of the device is determined by the forces of friction between the endless belt and the disk. Considering that the interaction occurs under conditions of elevated and unstable temperatures, varying along the length of the endless belt, the friction forces can vary over a wide range, which can lead to relative sliding between the disk and the endless belt, and hence different speeds of their surfaces. One of the possible consequences of this relative slip can be a rupture of the amorphous tape and the stoppage of the whole process. Another consequence may be crushing into an “accordion” of an amorphous tape in the contact zone of the disk and the endless tape, which also leads to disruption of production. Another factor that reduces the reliability of the prototype device is that it requires fine tuning of the magnetic systems of the base of the drum and the tension roller, which is especially important at very high speeds for the formation of an amorphous tape. Although both of them are located nearby, but still at a certain distance, which does not give a solid guarantee of transferring the end of the amorphous tape from the roller to the drum.

Таким образом, задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства для изготовления аморфной ленты.Thus, the objective of the utility model is to increase the reliability of the device for the manufacture of amorphous tape.

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.The problem is solved due to the fact that in the device for the manufacture of amorphous tape, including a source of molten metal with a nozzle adjacent to the surface of the movable and cooled substrate, kinematically connected with the winding drum, said substrate is made in the form of a metal tape transferred from the storage drum to the winding a drum equipped with a drive, while the drums are located on different sides relative to the source. In addition, the metal tape under the nozzle rests on a freely rotating metal roller partially immersed in a bath with a liquid cooling and wetting the metal tape, the storage drum is placed in the refrigerator. At the same time, the metal tape is made wider than the amorphous tape produced and at the edges it is pressed against the roller with the help of spring-loaded rollers.

На фиг.1 дано схематическое изображение предлагаемого устройства. На фиг.2 показан вид устройства сверху, в зоне образования аморфной ленты.Figure 1 is a schematic representation of the proposed device. Figure 2 shows a top view of the device in the zone of formation of the amorphous tape.

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.The device includes a source of molten metal in the form of a crucible 1. Opposite the nozzle 2 of the crucible 1 is a substrate in the form of a metal brass strip 3, which is supported by a cooled roller 4 with a structure having a high degree of heat removal from its forming surface. The roller 4 is installed with the possibility of free rotation on the axis 5 and partially immersed in a bath 6 filled with a cooling and wetting metal tape liquid 7. The winding drum 8 is located at a certain distance from the crucible 1 and is a base 9 mounted with the possibility of removal from the axis 10, associated with the electric drive (not shown in the drawing). On the basis of 9, a cylindrical shell 12 is mounted on the radial racks 11, equipped with a tape fastening means 3, made, for example, in the form of a through oblique groove 13. The storage drum 14 is located opposite the winding drum 8 relative to the crucible 1 and contains a roll of metal tape 3, as well as placed in the refrigerator body 15, equipped with a tunnel bell 16, as close as possible to the nozzle 2 of the crucible 1. The metal tape 3 is made wider than the produced amorphous tape 17, shown in the drawings by a dashed line. In this case, the tape 3 is pressed from two sides to the drum 4 with the help of spring-loaded rollers 18 (springs are not shown in the drawing). The roll 19 formed on the winding drum 8 consists of co-wound tapes 3 and 17.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

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 25…40 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.The preparatory operation for producing an amorphous tape is that the last, pre-cooled to a temperature of 8-10 ° C, is wound from the storage drum 14, pulled through the tunnel bell 16 and placed under the crucible 1, resting on the roller 4. Next, the tape 3 is pulled up to of the winding drum 8 and its end is inserted with an interference fit into the hole 13 on the ring 12. The spring-loaded rollers 18 are fixed along the edges of the tape 3, pressing it to the roller 4 After that, the winding drum 8 is given a rotation providing a technological speed of 25 ... 40 m / c and at the same time a melt, for example, of electrical steel 7421, is supplied to the moving belt 3. The melt is applied in a layer 0.02 mm thick and 50 mm wide. Under the action of almost instantaneous cooling, the melt goes into an amorphous state in the form of a tape 17, which freely lies on a metal tape 3 and moves with it, winding together on the shell 12 of the winding drum 8. The tape 3, pressed against the roller 4, rotates it, transferring to the surface of the coolant 7 to the zone of supply of the melt from the crucible 11. In this case, not only the cooling conditions of the belt 3 are improved, but also the contact with the roller 4 is improved, which generally intensifies the process of heat removal from the zone of supply of the melt from the nozzle 2. After the completion of the operation of converting the entire melt contained in the crucible 1 into an amorphous tape 17, a roll 19 is formed on the winding drum 8. Then, the drum 8 is removed from the axis 10 and, on other equipment, the tapes 3 and 17 are separated, forming rolls of each of them, in particular , a roll for subsequent reuse of the tape 3. It should be especially noted that this method allows not to cut off the initial, defective part of the amorphous tape 17 during its production. This operation can be carried out by separating the tapes.

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.The proposed device allows to exclude in the manufacture of amorphous tape such complex technological operations as cutting the defective part at the initial stage of formation of the tape, as well as refueling on the winding drum, which significantly increases the reliability and productivity of the entire technological process for producing amorphous tape. In addition, obtained by the proposed method amorphous tape does not experience external loads, which helps to improve its quality.

Claims (4)

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.1. A device for the manufacture of an amorphous tape containing a source of molten metal with a nozzle adjacent to the surface of the movable and cooled substrate, and a winding drum, characterized in that the substrate is made in the form of a metal tape placed in the storage drum and transferred from the storage drum to the winding drum while the winding drum is provided with a drive, and the drums are located on different sides relative to the source of molten metal. 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.2. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with a freely rotating metal drum, partially immersed in a bath with a liquid cooling and wetting the metal tape, while the metal tape under the nozzle is pressed against the roller. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что накопительный барабан размещен в холодильной камере.3. The device according to claim 1, characterized in that the storage drum is placed in the refrigerator. 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.

4. The device according to claim 1, characterized in that the metal strip is made wider than the produced amorphous tape and is pressed against the rollers at the edges using spring-loaded rollers.

Images