Способ декорирования лунки при литье слитков из алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов полунепрерывным способом

Изобретение относится к области литейного производства. Для определения контура лунки слитка из алюминия и алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье в жидкую лунку слитка в кристаллизаторе вливают жидкий сплав того же химического состава, что и отливаемый слиток, причем во вливаемый в жидкую лунку сплав предварительно вводят нанопорошок тугоплавкого химического соединения. Нанопорошок тугоплавкого соединения вызывает кристаллизацию металла, линейное изображение которой разделяет обычную крупнокристаллическую структуру слитка от мелкокристаллической в пределах контура лунки. Обеспечивается точное воспроизведение контура лунки без загрязнения последующих плавок. 2 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к литью слитков из алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов полунепрерывным способом, которые в дальнейшем идут на переработку в металлопродукцию (лист, прутки, профили и др.) с применением различных деформационных технологий.

При литье слитков из различных металлов и сплавов полунепрерывным способом одним из факторов, определяющих формирование структуры и качества слитка, является контур лунки жидкого металла в кристаллизаторе (граница между жидким и затвердевшим металлом), в связи с чем возникает необходимость иметь данные о его геометрии, для чего с целью установления этого параметра применятся различные методы и средства.

Известен способ определения контура лунки с применением метода ультразвукового сканирования, который осуществляется путем прямого введения в лунку волновода [Хныкин А.В. Система контроля геометрических параметров лунки в процессе непрерывного литья алюминиевых сплавов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.11.13. Красноярск, 2006. 19 с. (http://tekhnosfera.com/view/167572/a#?page=18). Садыков Ж.Б. Разработка электромагнитного акустического преобразователя для контроля литья // Сборник научных трудов XIX Всероссийской научно-практич. конф. Томск: Изд-во Томского политехнического унта, 2015. С. 156-160. (http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2014/С10/С10.pdf.)]

Недостатками способа являются:

1) необходимость наличия сложной ультразвуковой техники;

2) необходимость привлечения к работе оператора высокой квалификации для обслуживания ультразвуковой техники;

3) невозможность получить точный контур лунки за одно лоцирование, т.к. волновод нельзя ввести по центру введения струи металла, заливаемого в кристаллизатор;

4) ненадежность акустического контакта между датчиком (волноводом) и затухание ультразвуковых волн в горячем металле.

Поэтому применятся такая сложная процедура, при которой ультразвуковой датчик равномерно перемещается в лунке, излучая через равные промежутки времени ультразвуковую волну. Находящийся в противоположной стороне второй ультразвуковой датчик, принимает отраженную волну. Зная время прохождения сигнала от первого ко второму датчику, можно определить глубину лунки в месте зондирования. Прозондировав лунку в нескольких местах, можно построить двумерное изображение лунки. Программное обеспечение производит аппроксимацию и получает недостающие точки сечения лунки.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения контура лунки путем заливки в лунку в процессе литья слитка чужеродного материала, такого, например, как свинец, что применялось при литье слитков из рафинированной меди [Спиридонов Д.В., Шутов И.В., Верзилов А.П. Особенности применения огнеупоров при производстве и разливке рафинированной меди // Современные огнеупоры: ресурсосбережение и применение в металлургических технологиях: Сб. научных трудов. Донецк: Ноулидж. 2013. С. 113-121. (http://steeltimes.ru/conferences/conferences/2013/refractories/15/15.php)], а также из медно-никелевого сплава МНЖ 5-1 [Сулицин А.В., Лащенко Д.Д., Мысик Р.К. и др. Изучение процесса затвердевания круглого слитка медно-никелевого сплава МНЖ 5-1 при полунепрерывном литье // Цветные металлы. 2015. №2. С. 71-74.].

Недостатками этого способа являются:

1) из-за большего удельного веса свинца по сравнению с удельным весом основного сплава, а также его высокой жидкотекучести, свинец в процессе его заливки сливается в нижнюю часть лунки, что не обеспечивает точное воспроизводство ее контура;

2) после отрезки части слитка, в котором находится оконтуренная свинцом лунка, эта часть слитка представляет собой опасность попадания в шихту, что может загрязнить последующие плавки;

3) необходимость приобретения свинца, наличия места для его хранения и наличия специального печного агрегата для его расплавления.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения контура лунки при литье слитков из алюминия и алюминиевых сплавов, который исключает недостатки указанных выше способов.

Техническим результатом изобретения является определение контура лунки в результате введения в жидкий металл в кристаллизаторе нанопорошков тугоплавких химических соединений, одной из главных особенностей которых является малый размер частиц, величина которых не превышает 100 нм (1 нанометр = 1×10-9 м), в связи с чем нанопорошки успешно применяются для модифицирования (измельчения структуры) металлических композиций, в частности, нанопорошки карбида бора B4C, нитрида тантала TaN, нитрида бора BN и нитрида титана TiN применяются при литье литейных алюминиевых сплавов [А.с. СССР №№831840, 839680, 1157104 и патент РФ №2475334], нанопорошок гексаборида лантана LaB6, а также смесь нанопорошков нитрида алюминия AlN и нитрида титана TiN применяются при приготовлении алюминиево-титановой лигатуры [А.с. СССР №1168622], нанопорошок оксида алюминия Al2O3 применяется при литье чугуна [Патент РФ №2080961].

Пример. В процессе литья полунепрерывным способом слитка ∅120 мм из алюминиевого деформируемого сплава Д16 в жидкий металл в кристаллизаторе вливали композицию, состоящую из жидкого сплава Д16 и нанопорошка нитрида титана TiN, которую готовили путем отбора порции сплава Д16 из миксера с введением в него нанопорошка нитрида титана TiN в объеме прутка ∅9,5 мм, отпрессованного по технологии, описанной в патенте [А.с. СССР №1168622 Способ модифицирования сплава алюминий-титан и состав для модифицирования сплава алюминий-титан / Г.Г. Крушенко, Б.А. Балашов, Т.Н. Миллер, М.Б. и др. // БИ. - 1985. - №27] из «сечки» (частицы ∅2,0…2,5 мм, высотой 1,5…2,0 мм, получаемых нарезанием алюминиевой проволоки из сплава Д16) и нанопорошка нитрида титана TiN. При этом объем вливаемой в кристаллизатор указанной композиции, соответствовал такому количеству, чтобы содержание нанопорошка нитрида титана TiN в сплаве Д16 не превышало 0,05 масс. %.

Затем отлитый слиток разрезали по центру вдоль оси, и на том его месте, в котором вводили декорирующую композицию, готовили шлиф, изучение которого показало контур лунки (Фиг. 1. Вид лунки на шлифе слитка ∅120 мм, отлитого полунепрерывным способом из сплава Д16. На фиг. 2. контур лунки выделен штриховой линией на шлифе слитка ∅120 мм. На фиг 1 и фиг. 2 ниже контура лунки видна обычная крупнокристаллическая структура слитка, а выше контура - измельченная структура, сформированная в результате введения в металл частиц нанопорошка нитрида титана TiN. Таким образом, при литье полунепрерывным способом слитка ∅120 мм, в результате введения в кристаллизатор нанопорошка нитрида титана TiN происходит декорирование лунки.

Способ определения контура лунки слитка из алюминия и алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье, включающий вливание жидкого сплава в жидкую лунку слитка в кристаллизаторе, отличающийся тем, что в качестве вливаемого в жидкую лунку слитка сплава используют сплав того же химического состава, что и отливаемый слиток, причем во вливаемый в жидкую лунку сплав предварительно вводят нанопорошок тугоплавкого химического соединения.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к литейному производству. Приготавливают шихту из алюминия и железа, плавят и нагревают расплав выше линии ликвидус.

Изобретение относится к литейному производству. Сфероидизирующее модифицирование производится одновременно в нескольких заливочных ковшах: в заливочном ковше, установленном на стенде у заливочной чаши, заливкой металла из нескольких промежуточных ковшей, в других - выпуском металла из печей.
Изобретение относится к металлургии, а именно к легированию металлических отливок, получаемых методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) в условиях избыточного давления газовой среды на стадии их формообразования.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для получения отливок из чугунов, обладающих высокой абразивной стойкостью и жаростойкостью. В способе осуществляют нагрев расплава до температуры 1500°С, выдержку его при этой температуре в течение 5 мин, а затем охлаждают расплав до температуры 1350°С, при которой проводят электромагнитную обработку расплава наносекундными электромагнитными импульсами.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано в авиационной технике и автомобилестроении. Способ литья включает сборку газифицируемых моделей отливки и элементов литниковой системы, при этом в газифицируемой модели литниковой системы создают полость, в которую засыпают наноструктурированный алмазный порошок (НАП), предварительно обработанный в поле электрического разряда напряженностью 800…1200 В/м.

Изобретение относится к металлургии. Поверхность рабочей полости литейной формы и стержня покрывают сплошным слоем водного раствора жидкого стекла в соотношении 1:3, на который наносят хромитовый песок крупной фракций (1-0,4 мм) с остроугольной формой зерен.
Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из серого чугуна с пластинчатой формой графита.

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для изготовления корпусов контейнеров для транспортировки отработавшего ядерного топлива и других радиоактивных отходов.
Изобретение относится к области металлургии, в частности к химическому составу и технологии получения лигатурных прутков для модифицирования зеренной структуры слитков из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием.

Изобретение относится к литейному производству и предназначено для защиты поверхности расплавленного металла. Устройство для распределения сыпучего материала по круговой поверхности содержит центральный вал (14), вращающуюся вокруг него распределительную плиту (12) с радиальной прорезью (16), скребковое устройство (24) для распределения сыпучего материала по всей длине прорези (16), прямоугольный распределительный желоб (22), установленный на плите (12), и питающую трубу (30) для подачи сыпучего материала в желоб (22).

Изобретение относится к непрерывной разливке металла и может быть использовано при подаче сыпучих смесей в кристаллизатор МНЛЗ. Устройство содержит бункер (1) для расходуемой смеси (2) с приемной камерой (4), связанной гибким металлическим трубопроводом (5) с подающим носком (6), установленным на каретке (13), первый вертикальный вал (9), нижний хвостовик которого расположен в приемной камере и соединен со спиралью (10), размещенной в трубопроводе (5) по всей длине.

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при непрерывном литье полой трубной заготовки. Способ включает заливку металлического расплава в полость кристаллизатора через центровую литниковой системы, подачу в центровую тугоплавких модифицирующих частиц и вытягивание полой трубной заготовки из кристаллизатора вверх.

Изобретение относится к непрерывной разливке. Шлакообразующая смесь содержит (мас.%): углерод (5-8), фтор (6-9), окислы кальция (30-40), алюминия (10-18), кремния (5-9), натрия (9-12), лития (3-5), бора (6-10), марганца (1-2) и неизбежные примеси (остальное).

Изобретение относится к металлургии. Способ включает этап литья с использованием сопла для кольцевой струи, расположенного между разливочным устройством и литейной формой.
Изобретение относится к области металлургии. В наполненный сталью до рабочего уровня промежуточный ковш подают на зеркало металла теплоизолирующую смесь, шлакообразующую смесь и магнезиально-кальциевый ожелезненный флюс с максимальным размером зерна не более 8 мм.

Изобретение относится к металлургии. Дозированное количество насыпного материала из бункера подают на площадки лотка, переходящие в приямки, представляющие собой открытые пеналы, разделенные продольными параллельными перегородками.

Изобретение относится к металлургии. .

Изобретение относится к металлургии, в частности к литью заготовок на установке непрерывного литья криволинейного типа. .

Изобретение относится к области литейного производства. Для определения контура лунки слитка из алюминия и алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье в жидкую лунку слитка в кристаллизаторе вливают жидкий сплав того же химического состава, что и отливаемый слиток, причем во вливаемый в жидкую лунку сплав предварительно вводят нанопорошок тугоплавкого химического соединения. Нанопорошок тугоплавкого соединения вызывает кристаллизацию металла, линейное изображение которой разделяет обычную крупнокристаллическую структуру слитка от мелкокристаллической в пределах контура лунки. Обеспечивается точное воспроизведение контура лунки без загрязнения последующих плавок. 2 ил., 1 пр.

Наверх