一种高温超导Ni5W合金基带用的立式退火炉及应用的制作方法
【专利摘要】一种涂层超导基带用的立式退火炉及应用，属于退火炉【技术领域】。本发明包括收放带机构、真空系统、温度控制系统、电气控制系统。收放带机构主要有放带装置、导向装置、牵引装置、张力控制装置和纸带收带装置。基带在Ar2+4%H2保护气氛下由上密封腔进入炉体，在炉体的均温区进行再结晶退火，退火后的基带冷却后进入下密封腔，经牵引装置导向后收带，全程带材张力由舞蹈器控制。本发明满足涂层超导基带退火使用的要求，易于操作且使涂层超导基带质量更加稳定。
【专利说明】—种高温超导N i 5W合金基带用的立式退火炉及应用
【技术领域】
[0001]本发明属于退火炉【技术领域】，涉及一种立式退火炉，主要用于二代涂层超导基带的退火处理。
【背景技术】
[0002]随着YBa2Cu3Oh (YBCO)高温涂层超导材料在诸多领域的广泛应用，作为外延生长YBCO的韧性Ni5W合金基带，应具有高的织构度、浅晶界和良好的机械性能。基带的退火可以提高立方织构的含量且消除形变强化和残余应力。Ni5W合金基带在高温下退火时张力控制至关重要，张力过大时易断且过小时退火效率低，本发明采用收线张力控制装置(舞蹈器)来控制张力，实现超导基带的安全高效退火。
【发明内容】
[0003]本发明是为了满足涂层超导基带退火使用的要求，提供一种易于操作且质量更加稳定的立式退火炉。
[0004]为了达到以上的目的，本发明采用的方案是:
[0005]一种立式退火 炉，主要包括炉体(1)、真空系统(2)、上密封腔(12)、下密封腔(14)、刚玉管(18)、加热器(15)、放带装置(5)、导向装置(6)、牵引装置(7)、张力控制装置(8)、收带轮(9)和卷纸轮(26)。
[0006]上密封腔(12)通过冷却法兰与正下方退火炉炉体(1)中的刚玉管(18)的上端连接并相通，刚玉管(18)的下端伸出退火炉炉体(1)并通过冷却法兰与炉体(1)正下方的下密封腔(14)连接并相通，上密封腔(12)内设有导向装置和放带装置(5)，下密封腔(14)内设有导向装置、牵引装置(7)、张力控制装置(8)、收带轮(9)和卷纸轮(26);同时下密封腔
(14)还与真空系统(2)连接；炉体(1)中的刚玉管(18)中间部位需加热处在管外径向依次设有加热器(15)、保温材料(16);退火炉炉体(1)中的刚玉管(18)的两头不设有加热器
(15)、保温材料(16);温度控制元件(17)与加热器(15)连接来控制其加热的温度。
[0007]真空系统(2)由机械泵和扩散泵(10)组成；上密封腔(12)还设有进气口用于向系统内充保护气。
[0008]本发明的张力控制装置(8)包括张力控制杆(3)、上限位块(24)、下限位块(25)、下导论(22)，上导论(21)，张力控制杆(3)的一端固定，另一端连接下导论(22)，使得下导论(22)能够与张力控制杆(3) —块摆动，上限位块(24)和下限位块(25)分别位于张力控制杆(3)中间某一位置的上下面用于限制张力控制杆(3)摆动的幅度，上导论(21)固定。张力控制装置(8)的下导论(22)和上导论(21)的导辊外带硅橡胶，上导轮(21)与箱体固定，下导轮(22)自由摆动，下导轮摆动范围由上限位块(24)、下限位块(25)控制。
[0009]收带装置(9)的收带轮由齿轮(19)带动转动，线性电位器(20)与伺服电机(23)连接，伺服电机(23)驱动齿轮(19)转动；张力控制装置(8)的上限位块(24)、下限位块(25)分别与线性电位器(20)连接。[0010]本装置还包括主要由工业计算机与可编程控制器组成的电气控制系统(4)，用来实现全线的同步运行和单机的独立操作运行、生产操作、参数的设定和显示等，采用监控界面(11)来显示，温度控制元件(17)、加热器(15)、上限位块(24)、下限位块(25)、线性电位器(20)、伺服电机(23)与电气控制系统(4)连接。
[0011]导向装置(6)安放在炉体上下方各一个，导向装置(6)的导辊外包耐高温硅橡胶，外包硅橡胶，主要防止钢带的磨损，造成钢带表面光洁度的损失。牵引装置(7)是双轮结构，一个主动轮一个被动轮，两轮之间的距离通过丝杆丝母调节，为了满足高温要求，两轮表面均包覆有耐高温的硅橡胶。导向装置和牵引装置安装有带硅橡胶的导辊，全程实现走带过程无磨损和生产效率最大化。
[0012]采用上述立式退火炉进行退火的方法，其特征在于，包括以下步骤:抽真空，充保护气，基带在保护气氛下由上密封腔进入炉体的刚玉管，在均温区进行再结晶退火，退火后的基带进入下密封腔，在离开均温区进入下密封腔的过程中冷却，冷却后经导向装置并由牵引装置牵引后，基带依次经由张力控制装置(8)的上导论(21)和下导论(22)，最后由收带轮和卷纸轮同时收带和卷纸，全程基带张力由张力控制装置(8)控制；当张力控制装置
(8)下摆到下限位块(25)附近时，带子松弛没有张力，线性电位器输出电压变大，收带伺服电机(23)速度加大，收带轮(9)速度加快；舞蹈器上摆到上限位块(24)附近时带子绷紧张力较大，线性电位器输出电压变小，收带伺服电机速度减小，收带轮速度减慢，如此反复保持收带始终有一定的张力。
[0013]本发明采用张力控制装置(8)可以有效地控制退火时基带的表面张力，张力过大会造成拉断现象。同时可以对基带提供预订的退火环境温度、环境气氛和走带速度等条件的控制，实现走带过程无氧化和磨损，及生产效率最大化。采用本发明生产的Ni5W金属基带具有高的织构度和表面质量，能够满足商业化二代涂层超导材料使用的要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是立式退火炉主体的结构示意图；
[0015]图2张力控制装置示意图。
[0016]图中:1、炉体；2、真空系统；3张力控制杆；4、电气控制系统；5、放带装置；6、导向装置；7、牵引装置；8、张力控制装置；9、收带轮；10、机械泵和扩散泵；11、监控界面；12、上密封腔；13、冷却法兰；14、下密封腔；15、加热器；16、保温材料；17、温度控制元件；18、刚玉管；19、齿轮；20、线性电位器；21、上导轮；22、下导轮；23、伺服电机；24、上限位块；25、下限位块；26、卷纸轮；27、基带；28、纸带。
【具体实施方式】
[0017]下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明，但本发明并不限于以下实施例。
[0018]实施例1:
[0019]一种立式退火炉，其结构如图1所示，包括收放带机构、真空系统、温度控制系统、电气控制系统。收放带装置主要有放带装置、导向装置、牵引装置、张力控制装置和收带装置；温度控制系统包括温度控制元件。电气控制系统提供高精度的控制元件。基带置于上密封腔内，上密封腔通过冷却法兰与正下方退火炉炉体的一端连接并相通，退火炉炉体的另一端通过冷却法兰与下密封腔连接并相通，下密封腔内放有牵引装置、张力控制装置和钢带、纸带收带装置。退火炉炉体的外围设有保护退火炉炉体的保温材料和加热控制元件，对退火炉炉体中的刚玉管进行加热，温度控制元件与加热控制元件连接来控制其加热的温度。
[0020]工作原理:基带在Ar2+4%H2保护气氛下由上密封腔进入炉体，在炉体的均温区进行再结晶退火，退火后的基带冷却到100°c以下进入下密封腔，经牵引装置导向后，同时收带和卷纸，全程基带张力由舞蹈器控制。当舞蹈器下摆到下限位附近时，带子松弛没有张力，线性电位器输出电压变大，伺服电机速度加大，收带轮速度加快；舞蹈器上摆到上限附近时带子绷紧张力较大，线性电位器输出电压变小，收带伺服电机速度减小，收带轮速度减慢，如此反复保持收带始终有一定的张力。最终基带缠绕在收带轮上，在卷带时使用卷纸保护表面。
[0021] 退火后的基带表面光洁度为5-20nm，厚度为60-80 μ m。电气控制系统可以调节产品工艺的设定温度曲线和过程中当前各个温区的温度曲线，此外还可以选择保存曲线的路径、导出曲线、打印曲线、是否显示曲线等操作，实现可视化操作。
【权利要求】
1.一种立式退火炉，主要包括炉体(1)、真空系统(2)、上密封腔(12)、下密封腔(14)、刚玉管(18)、加热器(15)、放带装置(5)、导向装置(6)、牵引装置(7)、张力控制装置(8)、收带轮(9)和卷纸轮(26)； 上密封腔(12)通过冷却法兰与正下方退火炉炉体(1)中的刚玉管(18)的上端连接并相通，刚玉管(18)的下端伸出退火炉炉体(1)并通过冷却法兰与炉体(1)正下方的下密封腔(14)连接并相通，上密封腔(12)内设有导向装置和放带装置(5)，下密封腔(14)内设有导向装置、牵引装置(7)、张力控制装置(8)、收带轮(9)和卷纸轮(26);同时下密封腔(14)还与真空系统(2)连接；炉体(1)中的刚玉管(18)中间部位需加热处在管外径向依次设有加热器(15)、保温材料(16);退火炉炉体(1)中的刚玉管(18)的两头不设有加热器(15)、保温材料(16);温度控制元件(17)与加热器(15)连接来控制其加热的温度； 张力控制装置(8)包括张力控制杆(3)、上限位块(24)、下限位块(25)、下导论(22)，上导论(21)，张力控制杆(3)的一端固定，另一端连接下导论(22)，使得下导论(22)能够与张力控制杆(3) —块摆动，上限位块(24)和下限位块(25)分别位于张力控制杆(3)中间某一位置的上下面用于限制张力控制杆(3)摆动的幅度，上导论(21)固定。
2.权利要求1的一种立式退火炉，其特征在于，真空系统(2)由机械泵和扩散泵(10)组成；上密封腔(12)还设有进气口用于向系统内充保护气。
3.权利要求1的一种立式退火炉，其特征在于，张力控制装置(8)的下导论(22)和上导论(21)的导辊外带硅橡胶，上导轮(21)与箱体固定，下导轮(22)自由摆动，下导轮摆动范围由上限位块(24)、下限位块(25)控制。
4.权利要求1的一种立式退火炉，其特征在于，收带装置(9)的收带轮由齿轮(19)带动转动，线性电位器(20)与伺服电机(23)连接，伺`服电机(23)驱动齿轮(19)转动；张力控制装置(8)的上限位块(24)、下限位块(25)分别与线性电位器(20)连接。
5.权利要求1的一种立式退火炉，其特征在于，还包括主要由工业计算机与可编程控制器组成的电气控制系统(4)，用来实现全线的同步运行和单机的独立操作运行、生产操作、参数的设定和显示，采用监控界面(11)来显示，温度控制元件(17)、加热器(15)、上限位块(24)、下限位块(25)、线性电位器(20)、伺服电机(23)与电气控制系统(4)连接。
6.权利要求1的一种立式退火炉，其特征在于，导向装置(6)的导辊外包耐高温硅橡胶。
7.权利要求1的一种立式退火炉，其特征在于，牵引装置(7)是双轮结构，一个主动轮一个被动轮，两轮之间的距离通过丝杆丝母调节，两轮表面均包覆有耐高温的硅橡胶。
8.采用权利要求1的立式退火炉进行退火的方法，其特征在于，包括以下步骤:抽真空，充保护气，基带在保护气氛下由上密封腔进入炉体的刚玉管，在均温区进行再结晶退火，退火后的基带进入下密封腔，在离开均温区进入下密封腔的过程中冷却，冷却后经导向装置并由牵引装置牵引后，基带依次经由张力控制装置(8)的上导论(21)和下导论(22)，最后由收带轮和卷纸轮同时收带和卷纸，全程基带张力由张力控制装置(8)控制；当张力控制装置(8)下摆到下限位块(25)附近时，带子松弛没有张力，线性电位器输出电压变大，收带伺服电机(23)速度加大，收带轮(9)速度加快；舞蹈器上摆到上限位块(24)附近时带子绷紧张力较大，线性电位器输出电压变小，收带伺服电机速度减小，收带轮速度减慢，如此反复保持收带始终有一定的张力。
【文档编号】C21D9/68GK103695626SQ201410008479
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月8日 优先权日:2014年1月8日
【发明者】索红莉, 王毅, 王盼, 马麟, 田辉, 孟易辰, 梁雅儒, 彭发学 申请人:北京工业大学