Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2% Советский патент 1992 года по МПК C21D1/04 

нала, но и через свод и под термостата, толщина которых постоянна. Неравномерность температурного поля по объему кассеты приводит к неравномерности магнитных свойств готовых магнитов, а 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 следо- вательно, и скорости охлаждения от постоянной величины, снижающее 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 2%, содержащем 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 перем.енной 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 термостат; на фиг.2 - разрез А-А; на фиг.З - 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 водоохлаждаемые направляющие 7 для продвижения кассет с

0 обрабатываемым материалом 8.

Термостат работает следующим образом.

Перед началом термомагнитной обработки для выхода термостата на стационар5 ный режим теплообмена через проходной канал пропускаются нагретые до требуемой температуры термообработки кассеты :с балластной загрузкой. После разогрева термостата начинается собственно процесс

0 термомагнитной обработки. Кассеты с обрабатываемым материалом 8 продвигаются в водоохлаждаемых направляющих 7 по проходному каналу 1, подвергаясь при этом воздействию электромагнитного поля, со5 здаваемого электромагнитами 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 окружа0 ющую 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 об5 рабатываемым 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

0 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 термомагнитная обработ5 ка 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

0 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

5 15°С/мин, Поскольку интервал скоростей охлаждения 25-15°С/мин для магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2% является оптимальным с точки зрения достижения наивысших магнитных свойств, всякий выход из

этого интервала скоростей охлаждения приведет к снижению качества магнитов после термомагнитной обработки.

Тепловой поток от обрабатываемого материала через стенки, свод и под проходного канала может быть определен по формуле 2

1м toe

q

J , 0 , J

«1 1 01

Вт/м2

О)

где IM - температура материала, С;

to.c. - температура окружающей среды, °С;

суммарный коэффициент теплоотдачи от материала к стенке термостата, Вт/(м2К);

д - толщина стенок, свода и пода термостата, м;

Я- коэффициен теплопроводности материала стенок, свода и пода;

аг - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенок, свода и пода в окружающую среду, Вт/(м2 К).

Для получения постоянной скорости охлаждения необходимо соблюдение условия q const в любом сечении термостата. При постоянных коэффициентах теплоотдачи и теплопроводности добиться выполнения этого условия можно путем изменения толщины стенок, свода и пода по ходу продвижения кассет с обрабатываемым материалом.

Решая уравнение (1) относительно толщины стенок, свода и пода 5, получим закон изменения толщины стенок, свода и пода

л / -Л л Я,,

5 - q fr - 1°с) --щ- ац

м

При теоретическом обосновании толщин стен, свода и пода предполагалось, что перетоки тепла, связанные с одновременным нахождением в пределах канала нескольких кассет с различной температурой, отсутствуют. Поскольку на практике указанные перетоки тепла имеют место, тепловой поток, а следовательно, и скорость охлаждения отклоняются от постоянной величины. Это приводит к снижению качества готовых магнитов. Для предотвращения перетоков тепла между зонами в предлагаемой конструкции термостата установлен экран из термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4. Установка такого экрана позволяет достичь большего постоянства теплового потока по сравнению с прототипом и 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 ц отклонении теплового потока от постоянной величины, а следовательно, и к ухудшению качества

10 готовых магнитов. При снижении значения е ниже 0,4 эффективность работы экрана будет повышаться за счет увеличения его отражательной способности, следовательно, нижний предел еопределяетсятехниче15 скими возможностями степени полировки в каждом конкретном случае.

Предлагаемый термостат предназначен для серийной термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов ти20 па алнико с содержанием титана до 2%: ЮНДК18, ЮНДК24, ЮНДК25БА, ЮНДК24Б, ЮНДК25А, ЮНДК25Т2.

Технико-экономические преимущества предлагаемого термостата по сравнению с

25 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

30 термостойкого материала со степенью черноты е не более 0,4 повышается качество готовых магнитов за счет выравнивания температурного поля по объему кассеты с обрабатываемым материалом и снижения

35 перетоков тепла между зонами.

Формула изобретения Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных спяа40 BOB типа алнико с содержанием титана до 2%, содержащий парамагнитный корпус, катушки намагничивания, водоохлаждае- мые направляющие и проходной канал из термоизоляционного материала со стенка45 ми переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном концах канала (2,0-1,6): 1, отличающийся тем, что, с целью повышения качества обработки путем выравнивания температурного поля

50 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

55 сводом и подом переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном концах канала (2,0-1,6):1.

-1 8 5

Фиг.1

Изобретение относится к устройствам для термической обработки изделий, в частности для термической обработки постоянных магнитов в проходны-х печах. Цель изобретения - повышение качества обработки путем выравнивания температурного поля по объему канала и снижения перетоков тепла из одной зоны в другую. Термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов тиИзобретение относится к устройствам для термической обработки изделий, в частности для термообработки постоянных магнитов и может быть использовано в металлургии и машиностроении. Наиболее близким к предлагаемому решению является термостат для термомагнитной обработки магнитотвердых анизотропных сплавов типа алнико с содержанием титана до 2%, содержащий парамагнитныйкорпус.катушки намагничивания, водоохлаждаемые направляющие и проходной канал из теплоизоляционного материала, боковые стенки па алнико с содержанием титана до 2% содержит парамагнитный корпус, катушки на- магничивания, водоохлаждающие направляющие и проходной канал (К) 1 из термоизоляционного .материала со стенка ми переменной толщины с соотношением толщин на входном и на выходном концах канала (2,,6):1, а также со сводом 3 и подом 4 переменной толщины с соотношением толщин (2,0-1,6): 1, при этом К1 разделен на температурные зоны экраном (Э) 5 из теплостойкого материала со степенью черноты ене более 0,4. Выполнение К1 с Э5 из термостойкого материала со степенью чер ноты Е не более 0,4 предотвращает перетоки тепла между зонами, что позволяет достичь постоянства теплового потока в канале, а выполнение пода и свода канала переменной толщины с соотношением толщин на входном и выходном концах канала

Фиг. 2

7

б