Как быстро охладить металл

Обновлено: 28.04.2024

Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here

Чем и как быстро охладить металлическую болванку с 500С до комнатной?

собственно сабж. Что охлаждать - на фото, правда в крышках будет по двум контактам для питания. Надобно выбрать корпус (без очумелых материалов, а быстро и технологично доставаемых), и чем охлаждать.

Внутри болванка нагревается и излучает около 5КВатт - я могу сам регулировать, если охлаждение позволит, то будет больше.

Нужно вначале дождаться, чтоб оно все равномерно нагрелось до 500С, постояло около часа (внутри скорей всего в этот момент будет около 100Ватт рассеиваться), а потом начать сдувать тепло, и вот тут внутри начнет излучаться 5КВатт.

Сама болванка собирается относительно герметичной, то есть я перед сборкой планирую ее поддуть аргоном, иначе внутри магниты (будущие) тут же испортятся. Как будет вести себя корпус при резком или не очень охлаждении - не знаю.

Контакты, что с в крышках будут - очень низковольтные, там около 10-20В всего-то, то есть ничего пробить не должно и до этого с другими моими катушками прекрасно работало.

Вопросов два, скажите, пожалуйста:

1. какой корпус лучше - нержавей, или ротгусс или еще какой (легко и быстро доставаемый),
2. чем охлаждать с 500С до температуры кипения воды?

И чтоб не угрохать кучу денег и за пару дней сделать?

Сам вижу примерно так: вначале обрызгивать водой, через распылитель со сжатого воздуха, потом когда температура упадет - залить водой и дотягивать охлаждение уже большой струей воды. Разумно ли, или еще как, пожалуйста, посоветуйте!

нету там оных, на них магниты не получаются Это я из прошлой жизни про центрифуги рассказывал

намагничивается при сотнях ампер и нескольких вольтах. Просто все предыдущие варианты на английский флаг рвало, и я таки задумался как все-таки сделать это в виде масспродакшена, вот поэтому-то и вопрошаю.

правильно, ведро и испарится, но и корпус тоже испариться. Ведро - черт бы с ним, но вот корпус хочется иметь долговечным, иначе магниты будут золотыми.

Я могу быть неправ поскольку никогда сам такого не делал, но мне не нравится идея с брызгами воды.
А термоудара ваши магниты и вся эта нагретая конструевина не боится? Мне может изменять память но помоему нас учили на технологии ничего не охлаждать быстрее нескольких градусов в минуту а может там и еще меньше цифра была.
Вообщем на мой взгляд вам нужен высокотемпературный теплоноситель, органические до 500 не дотягивают, но так как вам не греть а охлаждать то можно попробовать опускать его в некий сосуд сквозь который будет быстро циркулировать чтото типа предварительно нагретого алотерма или термолана (ну или не нагретого если уж точно вы нестрашитесь что его покорежит). По неорганическим выбор намного больше, начиная с той же селитряной смеси, но ее надо плавить заранее и не давать засывать, что усложняет жизнь технологически плюс дальнейшее охлаждение водой. Из органических не стал бы использовать популярный Dowterm, он кипит чуть выше 250 то есть шансы получить пары дифенила выше. А зачем оно надо?

Возможно еще Syltherm, короче самое высококипящее силиконовое масло какое найдете. Оно конечно будет понемногу полимеризоваться и гавниться, но не с одного прогона и я так понимаю цена такого расходника вас не убьет.

Еще один дисклаймер - выше 315-350 в открытом сосуде я бы всетаки не грел, температура вспышки однако.

внутри все плотненько, и термоудар на фоне сил Лоренца не заметен - распирает катушки (на фото) примерно на 50 бар, знаете сколько у меня в тяге пробитых уже от этого артифактов!

Понятно, мог бы сразу Вам сказать, что де приезжай (вроде соседи. ), вместе сделаем, но вроде не правильно, мы ж вроде пиво собирались пить, а не магниты кастить

Честно говоря, хотел понять, прав ли я что все-таки надо забить на нагрев до 500С оболочки, или все-таки пытаться. Магниты, что на фото, имеют диаметр 23.5мм, а корпус этой байды 46мм, то есть как раз почти в 2 раза больше. То есть магниты экранируются аэрогелем или чем-то аналогичным, но система нагрева работает на 1000А, что просто задолбало - ошибка в программе, и пяток сгоревших мосфетов обеспечен и на ведро оных я уже насобирал.

То есть хочется простого теплового лампового звука, то есть я хотел сказать просто резистивно нагреть, а потом начать медленно и печально охлаждать. Благо мой магнит на 450-500С размягчается и с этой температуры каститься.

Я к чему. Может есть какая-то соль кроме селитры (боюсь ее, у меня органики несколько тонн рядом с тягой), что де ее можно добавить в воду и иметь выше температуру охлаждения или, если такого варианта нет, то понять, что корпус из 316 нержавейки выдержит (не выдержит) обычную воду и принять соответствующее решение.

Вот стоит у меня дистиллер. Если мне не изменяет память на 9КВт и емкость его куба ну литров 8 от силы и течет через него протоком вода довольно небольшим расходом порядка литра в минуту и ничего не взрывается не кипит и вообще все хорошо. Медный корпус и" ведро" воды я думаю справятся.

2 часа на машине в одну сторону. По российским меркам наверное соседи. А вы не планировали посещать наше скромное заведение? (всмысле лучше уж вы к нам, пиво с меня).
Таки если нагрев током а охлаждение планируется "медленно и печально" (и это на мой взгляд разумно) то зачем внезапно быстро? Дай ему остыть на воздухе до сотни и потом уже в воду. А с 500 в воду это какая то "закалка" получается со всеми сопутствующими проблемами.

Если смотреть на неорганические теплоносители то не думаю что чтото понравится. Тут основне подходы сплавы металлов или расплавы смешанных солей. Металлы в открытом контуре вообще не в струю, ибо Na-K, Pb/Bi, Hg и самое безобидное галий.
Расплавы солей тоже не фонтан, все что не содержит нитратов содержит легкогидролизующиеся галогениды типа хлорида и бромида алюминия. Есть смесь хлорид одновалентоной меди - хлорид калия 2 к 1, но застывает уже при 150 цельсия, не думаю что ты сильно хочешь держать такой контур постоянно нагретым. Бромиды сурьмы олова и титана непредставляют интереса так как кипят ниже 250.

Вообщем если полисилоксаны не устраивают то разве что воздухом обдувать.

Ничего не испарится .. в литейке докрасна детали раскаляют до 1 кг и в ведро кидают.
И ничего страшного. Немного пузырей и пара.

Через него вода течет непрерывно и на максимальную теплоотдачу он выходит при проточной воде. А если ваш дистиллер раскочегарить пустым и потом пустить в него воду может получиться ой.

(внутри скорей всего в этот момент будет около 100Ватт рассеиваться), а потом начать сдувать тепло, и вот тут внутри начнет излучаться 5КВатт.

Спасибо большое, что отвечаете и поддержали в трудную минуту! Думаю, что у вас таки не слышно было мое бабах, что таки очередной раз случилось, пока мы тут обсуждали, а у меня таки магниты не закастились.

завалялись детальки от георадарного проекта, которым мы много лет до этого занимались, вот и есть степдаун с 50В до 2-50В, при максимально прокачиваемой мощи до 10КВатт. Да понятно, что там не быстро все регулируется, но мне быстро не надо, главное, чтоб магниты свои несколько сотен ампер на несколько сотен витков получили.

У меня реально проблема. Магнит - сокристаллизация Mn-Bi и Co-Fe2 в парамагнитной матрице на основе Bi-In. Если просто магнетизировать, то 1.1 Т получается, а если - как у меня Хальбах, то должно быть больше. а именно раза так в 2.5 - это чтоб всем по 100Мгц отгрузить Но чтоб это получилось, надобно держать магнит в 3 Т во время его кристаллизации, и из-за этого-то все проблемы.

Даже если забить на желание получать 2.5Т, а делать то, сколько иногда получается (1.6Т) то все равно катушки почти одноразовые бывают.

Похоже все придется делать по старинке, нагревая индуктивно, и постоянно охлаждая проточной водой, чтоб бабаха не было.

Огромное спасибо всем, что отговорили не пользовать всякую всячину типа MgCl2.

Я так понял, чтобы осталась намагниченность охлаждать надо под током, а при этом выделяется много тепла.

Да, верно, примерно надобно до 450-500С нагреть, а потом медленно охлаждать, но в постоянном магнитном поле. Профиль примерно несколько градусов в минуту, другое дело, что ток нужен по максимуму, и резистивно там киловатты рассеиваются. В этот момент домены встают как надо и замерзают.

Далее следует вторая стадия - один раз бахнуть со всей дури, чтоб медь не испарилась, но и скин эффект не ограничил проникновение магнитного поля внутрь проводящей болванки.

Раньше делал без внешнего корпуса, но часто до магнита доходил водяной пар, и, сами понимаете, этот состав тут же портился - марганец реагируя окислялся, а висмут в избытке плыл и все. нет там больше магнита. Ну и силы Лоренца все тоже портили, подрывая витки.

В результате получалось магнитить (первая стадия) на 0.1Т, и окончательно бахнуть на 1.4-1.6Т. Пробно анизотропно этот материал дает около 1Т, то есть я со своим Хальбахом должен получить 2.5Т или около этого, если смогу туда подать на первой и на второй стадиях больше поля.

Катушки стоят по краям, сам будущий магнит сидит в аэрогельной рубашке (спасибо всем, кто обсуждал прошлой осенью эту тему и советовал. ) То есть если с дури начать охлаждать, то магнит быстро не замерзнет, а по небольшим колебаниям магнитного поля я могу оценить (плюс-минус лапоть) примерно его температуру. Температура катушек очень хорошо оценивается, так как медь имеет хорошо известную зависимость от температуры.

Понятно, что хочется охлаждать в первую очередь катушки, а не магнит, чтоб повышать магнитное поле, поэтому такой дикий режим.

Ранее у меня там были индуктивные катушки для нагрева магнита, но сейчас хочется от них отказаться, поэтому надо медленно греть, чтоб тепло таки смогло проникнуть сквозь аэрогель, а только потом начинать охлаждение.

Форум химиков

Продаются ли балончики, чтоб остудить металл?

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы писать комментарии, задавать вопросы и участвовать в обсуждении.

смотря что за деталь. в КВД бородавки прижигают жидким азотом, за копеечку я думаю не откажут что нибудь мелкое остудить.

Да дофига их — у ликви моли только вчера видел — охладитель, есть в баллонах побольше другой фирмы, в чип и дипе видел бризер на нём написано, мне когда резко охладить нужно, если деталь мелкая — баллон с газом от горелок (от 40 рублей), больше — углекислотным огнетушителем. Совсем бюджетно — сухой лёд.

лькью моли ккупил уже

Ну я думаю эффект нужный!

А что, вода уже не катит? Бери тады углекислотный огнетушитель, дальше только сжиженный азот… а нафига?

У фирмы ликви моли есть такие -40.название точно к сожалению не помню.

уже закказал))нашел их)500р блин

купи жидкого азота и охлади- не вижу проблемы
ато балончики какие то ещё

на ютубе поройся — там чел купил баллончик с каким-то барахлом, перевернул его (чтоб жижа не лилась которая внутри) и охладил цепь из него до такой степени, что разбилась молотком.

В чип-дипе продавались такого рода "охладители" в баллончиках

Балончик называется "Углекислотный огнетушитель". Стоит рублей 300-400. Заправка рублей 100. Пользуйтесь баллончиком.

Я делаю так, обычный пропановый балончик для горелок, одеваешь распылитель от краски аэрозоля и поливаешь жидким газом деталь.

до сих пор горячий?)))

На радио рынке ищи, используют при пайке радиодеталей температура до -70

Если нужно резко охладить, то вода имеет самую высокую удельную теплоёмкость, т.е. для нагрева воды на 1 градус требуется больше тепла, чем для любого другого охладителя.

огнетушитель, что пытаетесь "варить" там где нельзя или вмятины исправлять ?

есть, я видел в автозапчастях. Но цена ад. Проще найти или сделать сухой лёд

А для чего?
вода не.

У ликви молли есть спецовый баллон. Kalt spray.

код для заказа 8916

нашел спасибо большое!

сам остынет, а так тряпка и вода. не полный вопрос, для чего все это?

Можно даже углекислоту сварщиков, из которой газировну делают)))

а для каких целей?можно углекислотным огнетушителем, фрионом, хладагент, газ.

Металл при охлаждении сжимается, это в соединениях где используется плотная посадка с натягом.
"Папу" брызнули спреем — он охладился до -40 и ниже и сжался (сей процесс каждый мальчик может наблюдать когда купается в речке )))) ), его быстро "всунули" в отверстие в "маме", "папа" нагрелся и расширился )))

Для этих целей рекомендую азот жидкий =)))

ну оно конечно верно и эфективно, но очень не безопасно. ну и надо знать где покупать и иметь в чем хранить.

Любопытно- а что в нем "очень не безопасно"? Покупать на кислородном заводе, хранить в сосуде дьюара или обыкновенном термосе.

пролей случайно на руку или ногу — расскажешь чем закончилось. -196 градусов оно как бы печально при малейшей небрежности.
хотя для тех, кто работает каждый день с таким уже вроде и не страшно, легко и просто.

Легко могу рассказать как это, пролить случайно на руку или ногу: если на кожу попадет, то испаряясь, между кожей и каплей азота образуется "газовая подушка", из-за которой ты не только не почувствуешь температуры, но и вообще не поймешь что это было. Ощущение такое, будто трогаешь сухую жидкость =)))
А вот если прольешь на одежду, плотно прилегающую к телу- это плохо. Азот впитается в ткань, и оттуда уже будет переохлаждать кожу до самого ожога. Но чаще всего достаточно убрать ткань от тела и все. Как-то так =)))

как-то так. (иногда запускаю в эксплуатацию установки воздухоразделения, настраиваю, обслуживаю и запускаю насосы для жидких газов, собираю цистерны для перевозки жидких газов).
жидкий азот в постоянном использовании требует очень большого внимания и аккуратности (ТБ изучить и повторять регулярно).
углекислотный огнетушитель на литров 10 будет полезен в гараже/мастерской и по прямому назначению тоже ;)

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Быстрое охлаждение металла при закалке всегда вызывает внутренние напряжения, которые могут повести к короблению и даже трещинам в детали, и сообщает металлу хрупкость. Для устранения этих дефектов производят отпуск. [1]

Применяют обычное, замедленное, ускоренное и быстрое охлаждение металла после прокатки. [2]

Ввиду быстрого охлаждения металла в металлической форме литниковые системы делаются с большим сечением каналов. Длина каналов берется возможно меньшей и в них не допускаются острые углы, повороты или резкие изменения сечений. [3]

При очень быстром охлаждении металла скорость диффузии углерода из 7 -фазы оказывается недостаточной для удаления из нее лишнего углерода, в результате чего аустенит стали превращается в феррит с избыточным ( против естественного предела растворимости) содержанием углерода. Пересыщенный твердый раствор углерода в я-железе называется мартенситом. Таким образом, при быстром охлаждении стали, нагретой до аустенитного состояния, в ней происходит мартенситное превращение аустенита. [4]

Эти условия иногда осуществляются при быстром охлаждении металлов , что приводит к появлению ячеек правильной гексагональной формы. Подобные же процессы, как полагают, имеют место при затвердевании ряда полимеров, например полиэтилена. При достаточно высокой степени конституционного переохлаждения возможен дендритный рост кристаллов. [5]

Для предотвращения сквозняков в трубе и быстрого охлаждения металла шва торцы свариваемых звеньев или секции следует закрывать инвентарными заглушками или иными приспособлениями. Запрещается опускать в снег стыки газопровода после сварки. [6]

Явление переохлаждения особенно часто происходит при быстром охлаждении металлов и органических веществ. [8]

В условиях сварки гидридное превращение смещается в сторону комнатной температуры из-за очень быстрого охлаждения металла . При комнатной температуре релаксация внутренних напряжений затруднена, и по этой причине гидридное превращение, происходящее в условиях сварки, сильнее способствует возникновению трещин, чем при охлаждении титановых изделий после отжига. [9]

Физическая идея закалочных методов [24] состоит в том, что при быстром охлаждении металлов можно зафиксировать в решетке высокотемпературную равновесную концентрацию вакансий. Избыточные вакансии вызывают изменение некоторых физических свойств закаленных металлов. Эти изменения обычно пропорциональны концентрации вакансий, а скорость восстановления свойств в процессе отжига избыточных вакансий характеризует подвижность вакансий. [10]

Алюминиевые сплавы в расплавленном состоянии активно растворяют водород, который при быстром охлаждении металла не успевает покинуть сварочную ванну и образует в наплавленном металле поры и раковины. Основным источником появления водорода в наплавленном металле является влага, поэтому перед сваркой детали рекомендуется прогреть, а гигроскопичный флюс просушить. [11]

Старение после закалки является результатом фиксирования в состоянии пересыщенного твердого раствора при быстром охлаждении металла от температуры 720 С до комнатной температуры примесей ( углерода и азота) в количествах, соответствующих их максимальной растворимости при температуре 720 С. В процессе последующего вылеживания происходит распад пересыщенного твердого раствора и выделение избыточного количества углерода и азота в виде тонкодисперсных карбидов и нитридов, скапливающихся вокруг участков решетки. [14]

Сварка чугуна сопровождается отбеливанием материала, что объясняется большим содержанием углерода, выгоранием кремния и быстрым охлаждением металла . Из-за усадки материала возникают значительные внутренние напряжения. [15]

Охлаждение материалов газами, жидким азотом и сухим льдом

Регулирование температуры - это необходимый фактор обеспечения качества продукции в пищевой промышленности, металлообработке и некоторых других отраслях промышленности. В последнем случае, тепло воздействует на металл на многих стадиях производственного процесса - при этом, тепло может влиять на размеры металлических деталей, а также и на структуру металла. Для охлаждения металла, всегда требуется определенное время; в некоторых случаях, время некритично, и могут использоваться пассивные способы охлаждения или охлаждение циклическим хладагентом. Однако, в определенных случаях требуется максимальное уменьшение времени, затрачиваемого на охлаждение - и тогда помочь быстро охладить металл могут жидкий азот или сухой лед (отвержденный диоксид углерода CO₂).

Жидкий азот

Для того, чтобы понизить температуру 1 кг металла с +20°C до -196°C, требуется от 0,5 до 1 литров жидкого азота. При использовании жидкого азота следует обращаться с ним так же осторожно, как, например, с кипятком, принимая во внимание опасность холодного ожога.

Сухой лед

Для того, чтобы понизить температуру 1 кг металла на 98°C, потребуется около 0,2 кг сухого льда, который можно, в том числе, распылять в виде «снега» или засыпать вокруг охлаждаемой детали в виде зерен.

Охлаждение бетона жидким азотом

Одним из способов предотвратить образование трещин в бетоне в процессе его затвердевания является охлаждение жидким азотом, которое обходится относительно недорого и уже успело на практике доказать свою эффективность. Охлаждать жидким азотом можно цемент, песок и гравий, воду, используемую для приготовления смеси, а также бетономешалку. Кроме высокой эффективности и дешевизны, к преимуществам использования жидкого азота можно отнести гибкость и простоту регулирования охлаждения.

Охлаждение шлангов жидким азотом

Гидравлические шланги, или рукава низкого, среднего и высокого давления, состоят из внутренней трубки из того или иного сорта натуральной или синтетической резины (каучука), слоя армирования из прочных текстильных или металлических нитей и внешней трубки. Армирование шлангов требуется для усиления прочности шлангов и предотвращения их разрыва - и в некоторых, даже во многих, шлангах имеется несколько слоев армирования, разделенных относительно тонкими промежуточными прослойками.

В процессе производства гидравлических шлангов возникает необходимость намотать на внутреннюю трубку армирующие нити (разумеется, делается это автоматически, а не вручную). Усилие, требующееся для качественной, точной и плотной намотки нитей армирования, без принятия дополнительных контрмер приводит к деформации внутренней трубки. Разумеется, производители шлангов знакомы с этой потенциальной проблемой, и традиционно решают ее помещением внтуренней трубки на специальный поддерживающий механизм, что сильно усложняет технологический процесс.

Альтернативным способом предотвращения деформации шлангов при намотке слоя армирования является охлаждение внутренней трубки жидком азотом. Для этого, перед попаданием в установку намотки нити, шланг пропускается через камеру-азотный охладитель, обычно примерно двухметровой длины. В камере, на внутреннюю трубку дозированно разбпызгивается жидкий азот, имеющий температуру -196°C. На выходе из камеры, внутренняя трубка шланга имеет твердость, достаточную для намотки на нее слоя армирования без применения дополнительных поддерживающих механизмов. Камера позволяет регулировать количество подаваемого в сопла-разбрызгиватели азота, проста как в эксплуатации, так и в обслуживании. На данное время подобные камеры-охладители предлагаются как уже стандартное, проверенное решение такими компаниями-поставщиками промышленных газов, как Linde Gas, которая предлагает производителям шлангов стандартные жидкостноазотные охладители для рукавов диаметром до 2 дюймов (50 мм).

Охлаждение алюминиевого шлака аргоном

Алюминиевый шлак

При любом процессе производства расплавленного алюминия в печи образуется алюминиевый шлак, который может содержать до 80% (по массе) алюминия. Для начала процесса извлечения алюминия из шлака требуется, прежде всего, охладить шлак - иначе, содержащийся в нем алюминий окислится (алюминий легко и очень быстро окисляется при температуре выше 400°C), сделав дальнейшую работу со шлаком сложной и экономически неоправданной. Охлаждать алюминиевый шлак воздухом нельзя, водой - опасно (из-за возможной диссоциации воды на водород и кислород при высоких температурах) и сильно усложняет конструкцию охладителя. Существующие механические агрегаты (вибростолы, роторные барабаны, перевернутый колокол с гидрозапором) используют в конструкции множество движущихся частей, сложны, ненадежны, дороги в обслуживании и, наконец, не могут охлаждать все типы алюминиевого шлака.

Решением, лежащим, в-общем-то, на поверхности, является медленное охлаждение алюминиевого шлака в герметичном контейнере, заполненном инертным газом. Подобные охладители, например, разрабатывает и производит базирующаяся в канадской провинции Квебек компания STAS: охладители алюминиевого шлака, предлагаемые STAS, это, по сути, просто герметичные контейнеры с полкой для шлака. Охладитель продувается аргоном; азот, как правило, использовать нельзя из-за образования нитридов. Шлак забирается из печи специальным ковшом, и как можно быстрее перемещается на полку (каждая минута промедления может обойтись примерно в 1% окисленного алюминия). Контейнер герметично закрывается, и в него начинает подаваться аргон - сначала с довольно большой скоростью, а затем, когда внутри контейнера образовалась защитная аргоновая атмосфера, лишь в малых, поддерживающих количествах. Обычно, с большинством типов алюминиевого шлака, время цикла охлаждения от 700-800 до 400°C составляет порядка 6 часов. Из преимуществ аргонового охлаждения алюминиевого шлака можно выделить:
- низкие начальные капиталовложения и низкие затраты на обслуживание
- самый высокий процент выделения алюминия из охлажденного шлака
- для охлаждения не используется вода → безопасность
- нет пыли, как при использовании механических охладителей → не нужен пылеуловитель
- может охлаждать любой шлак, в том числе и высоко химически активный
- компактность и гибкость в установке
- не нужна инфраструктура (подразумевается, что аргон закупается на стороне)

Читайте также: