Способ контроля процесса кристаллизации

 

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

II 11 634846

Са1оз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.07.77 (21) 2505602/22-02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.

В 22D 11/16

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.11.78. Бюллетень ¹ 44 (53) УДК 621.746.27 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.11.78 (72) Авторы изобретения

Ю. К. Павлов, С. Н. Пронских, В. А. Белдовский, А, E. Магер и А. Х. Уразгильдеев (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛ ИЗАЦИ И

Изобретение относится к области металлургии, а точнее к производству слитков и отливок из металлов и сплавов.

Известен пассивный метод (метод прослушивания) изучения процессов, происхо- 5 дящих при кипении стали и се затвердевании, путем измерения излучаемой элсрпш контролируемым объемом слитка на одной из частот в диапазоне 0 — 100 кГц, при котором прием ультразвуковой энергии осу- 10 ществляется из всего об.ьема затвердевающего слитка, в то время как разлп шыс участки (зоны) его находятся в разных состояниях и излучают, очевидно, ультразвуковые колебания (сигналы), характерпзу- 15 ющиеся различным спектром этого диапазона (1).

Таким образом, при таком способе существует возможность контролировать во времели некоторое усредненное состояние и 20 при этом невозможно следить за продвижением внутрь слитка определенной фазы (твердой или жидко-твердой) .

Целью изобретения является получение информации о состоянии (геометрии) и ки- 25 нетике изменения (продвижения, роста) твердой фазы кристаллизующегося металла или сплава, двухфазной области его, а в итоге — о процессе формирования физической структуры слитка (отливки), обес- З0 печения на этой основе управления процессом структурообразованпя, направленного на улучшение качества затвердевшего металла.

Цель достигается тем, ITo по предлагаемому способу контроля процесса криста7лпзацпп металлических расплавов, вкгночающему прием и Iiçìåðåíèå испускаемой энергии застывающим объемом в ультразьуковом диапазоне и сравнения полученных данных с принятыми за эталон, прием испускаемой энсрп;и осуществляют несколькими приемниками пз простраствепноограничиваемых диаграммами направленности непересекающихся, равномерно расположенных объемов контролируемого расплава.

Если применить приемники ультразвукового диапазона достаточно острой направленности и расположенные определенным образом вокруг застывающего слитка, то появится возможность контролировать характер принимаемого сигнала в ограниченном пространственном объеме, а следовательно, возможно контролировать состояние застывающего металла и этик объемах и следить за продвижением жидкой и жидко-твердой фазы в глубь слитка.

Прием ультразвуковой энерпш должен осуществляться приемниками, имеющими

634846 весьма острую направленность, причем сами приемники должны быть расположены так, чтобы их диаграммы направленности в обьеме слитка не пересекались.

Последовательное (в определенном порядке) подключение к приемникам анализирующей и регистрирующей аппаратуры позволяет контролировать состояние металла в прослушиваемых ограниченных непересекающихся объемах и, следовательно, Ip судить о продвижении в глубь застывающего слитка определенной фазы.

Если диаграммы направленности хотя бы двух приемников в пространстве пересекаются, то происходит прием одинаковых по характеру принимаемых сигналов и, следовательно, возникает неопределенность в оценке фазового состояшгя отдельных объемов слитка. Г1ри предлагаемом пространственном распределении контролируемых объемов (отсутствие пересечения их) идентичность характера сигналов свидетельствует об одинаковом состоянии металла в этих объемах.

Получение информации о продвижении твердой и жидко-твердой фазы является в металлургическом аспекте условием разработки методов управления структурой слитка, выбора времени ввода раскислителей и других химических или механических воз- Зо действий на слиток и его структуру в ходе кристаллизации.

На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа.

Контролируемый объем слитка 1 окру- зя жеп ультразвуковыми приемниками 2, имеющими в требуемой полосе частот весьма острые диаграммы 3 направленности. Приемники располагаются так, чтобы была возможность принимать энергию излучае- 4р мых слитком колебаний из большей части объема, но при этом диаграмма направленности их (двух любых приемников) не должна пересекаться, От приемников звуковая энергия через коммутатор 4 поступает в анализатор 5 спектра, а затем в регистрирующее устройство б.

Путем коммутации приемников просмотра записи и сравнения спектрограмм осуществляется контроль состояния металла в ограниченных объемах и на этом основании принимаешься решение о регулировании процесса кристаллизации.

На основе сравнения спектрограмм определяются оптимальные технологические параметры разливки, обеспечивающие стабильные значения скорости продвижения твердой <разы.

Установленное развитие двухфазной зоны связывается с неоднородностью готового слитка по высоте, при необходимости оперативно воздействуют скоростью разливки и температурой стали па двухфазную зону, что определяет технологию разливки для каждой марки стали и вида оснастки отдельно.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет контролировать процесс в отдельных участках всего кристаллизующегося объема. Кроме того, изучение всего процесса кристаллизации в динамике дает во можность управлять им с целью улучшения качества слитка (отливки).

Формула изобретения

Способ контроля процесса кристаллизации металлических расплавов путем приема и измерения испускаемой энергии застывающим объемом в ультразвуковом диапазоне, а также сравнения полученных данных с принятыми за эталон, отличаюшийся тем, что, с целью получения информации о кинетике структурообразования, в частности продвижении твердой и жидко-твердой фазы, прием испускаемой затвердевающим металлом ультразвуковой энергии осуществляют несколькими приемпиками из пространственно-ограничиваемых диаграммами направленности непересекающихся, равномерно расположенных объемов контролируемого расплава, а в качестве эталонного принимают энергию, исп у с ка е мую ж идк ой ф а з ой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CILIA М 3875989, кл. 164/4, 1975. т ю /

1 едактор 3. Ходакова

Заказ 1917/11 Изд. № 723 Тираж 922 Подписное

11ПО Государственного комитета СССР по делам изобретенш1 и открытий

113035, Москва Ж,-35, Раугиская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапмнова, 2

I

Составитель A. Лбросимов

Текред Л. Камы1нникова

Корректоры: Л. Орлова и Л. Брахнина