Получение аморфной ленты
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при производстве тонких металлических лент аморфной структуры, применяемых при изготовлении силовых трансформаторов. Ресурс силовых трансформаторов с сердечниками из традиционных электротехнических сталей составляет 30-40 лет. Применение аморфной ленты для их изготовления увеличивает этот ресурс до 80-85 лет и обеспечивает существенную экономию электроэнергии. Так, потери в сердечнике из аморфной стали трансформатора мощностью 100кВА в 4-5 раз меньше по сравнению с сердечником из электротехнической стали. В подавляющем большинстве современных машин аморфная лента изготавливается способом спиннингования расплава на полированную поверхность охлаждаемого водой валка (диска-холодильника), движущегося с линейной скоростью 25-40 м/с. Скорость охлаждения расплава на поверхности валка составляет 106С в секунду. Однако значительному увеличению объемов производства аморфной ленты и удовлетворению ежегодно растущего на нее спроса препятствует ряд проблем технологического характера. Так, например, высокие скорости литья, малая площадь поперечного сечения ленты, явное отсутствие зон разливки и съема ленты с диска-холодильника, большая (как правило, более 5000 м) длина ленты затрудняют смотку ленты во время процесса литья на намоточное устройство. В настоящее время в России и ряде других стран на практике эта заключительная операция производства аморфной ленты осуществляется вручную. После того как вся полученная за один цикл тонкая лента (толщиной 0,020…0,035 мм и шириной обычно до 50 мм) - это около 5 км ленты, сбрасывается с формующего валка литейного комплекса, она собирается на специально подготовленный пол или перемещаемый брезент. Такая технология существенно сдерживает наращивание объемов производства аморфной ленты и приводит к значительному браку из-за перегибов, заломов и обрывов ленты, что влечет за собой и ухудшение потребительских качеств такой ленты. Известен способ изготовления аморфной ленты, сущность которого состоит в том, что с диска-холодильника ленту отделяют с помощью специального съемника. Вращающийся в противоположную сторону наматывающий барабан, покрытый электроизоляцией, располагают в магнитном поле магнита с вектором индукции B, параллельным оси барабана. Благодаря этому, 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 притягивается, 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 диском-холодильником и барабаном. Недостатком аналога является низкая надежность процесса захвата ленты, основанного на электромагнитной индукции с использованием сил Кулона и Лоренца, из-за высокой скорости движения ленты, не обеспечивающей адекватное образование разноименных электростатических зарядов одновременно на барабане и ленте. Кроме того, сложна и мало надежна конструкция системы синхронизации линейных скоростей диска-холодильника и наматывающего барабана. Несмотря на очевидные достоинства предложенного способа, в сравнении со многими известными, он обладает недостаточной надежностью в процессе его реализации. Суть в том, что в значительной мере эффективность работы устройства, реализующего способ, 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 способа-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.