Способ гранулирования металлических расплавов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 1) 644599

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 19.09.77 (21) 2525249/22-02 с присоединением заявки № (51) М. Клз

В 22D 23/08 (53) УДК 621,762.224 (088.8) (43) Опубликовано 30.01.79. Бюллетень № 4 по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 30.01.79 (54) СПОСОБ ГРАИУЛИРОВАН14Я МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

РАСПЛАВОВ

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Известен способ гранулирования расплавов, включающий разделение жидкого металла на капли и их охлаждение в жидкой охлаждающей среде (11.

В процессе по известному способу капли металла охлаждают в жидкой охлаждающей среде, именно в воде, которая либо на- 1р ходится в сосуде в спокойном состоянии, либо образует вращающийся столб под действием центробежных сил.

Такой способ не всегда обеспечивает достаточно быстрое охлаждение и измельче- 15 ние структуры капель жидкого металла при гранулировании и приводит к образованию довольно толстых окисных пленок на поверхности гранул.

Цель изобретения — разработка способа гранулирования расплавов, обеспечизающего значительное измельчение литой структуры гранул, связанного с повышением скорости охлаждения капель жидкого металла, а также снижение их окисленности, приводящее к улучшению схватываемости гранул при их обработке давлением и повышению свойств гранулированных сплавов.

Поставленная цель достигается тем, что к жидкой охлаждающей среде прикладыва- 33 ют навстречу движению капель ультразвуковые колебания мощностью 2 — 8 Вт/см, поверхности излучателей.

Использование ультразвуковых колебаний с мощностьто меньшей, чем 2 Вт на 1 см, поверхности излучателей, не обеспечивает полезного зффекта даже при минимальной толщине слоя жидкой охлаждающей среды (100 мм), а использование MQIIIEIocTH большей, чем 8 Вт на 1 см, приводит к коагуляции паровых пузырьков в объеме жидкости и увеличению объема паровых пленок вокруг гранул металла вместо его уменьшения. Одновременно при этом наблюдается укрупнение структуры гранул.

Пример. Осуществляют гранулирование алюминиевого сплава типа АЛ-2 с добавками Мд, Zr u Cr предназначенного для изготовления деталей двигателя. В первой серии опытов гранулы изготавливают путем отливки расплава в воду через вибрирующий стакан с перфорирозанным дном. Два излучателя ультразвука вводят через дно сосуда с водой при помощи уплотнений.

Во второй серии опытов диспергирование жидкого металла производят центробежным способом при помощи вращающегося перфорированного разливочного стакана. Охлаждение капель металла производят в воду, образующую вращающуюся воронку во644599

Формула изобретения

Составитель Н. Науменко

Техред С. Антипенко Корректоры: И, Позняковская и Л. Орлова

Редактор А. Соловьева

Заказ 2468/10 Изд. № 106 Тираж 944 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, >К-35, Раушская наб., д. 4/5

Сапунова, 2

Типография, пр, круг разливочного стакана. Три излучателя ультразвука вводят через стенку обечайки, имеющей форму усеченного конуса, на уровне разливочного стакана, и их продольные оси располагаются по нормали к стенке обечайки и равномерно по ее периметру, а излучающие плоскости приблизительно параллельны касательным к поверхности, образованной вращающейся водой.

В качестве источников колебаний в первой серии опытов используют два серийных генератора УЗГ-10-22, во второй — три таких генератора. Для введения ультразвука используют магнитострикционные преобразователи ПМС-15А-18 с полуволновым волноводом из стали 45 и излучателем из титанового сплава.

Для сравнения одновременно отливают плавки с различным положением излучателей и без введения ультразвука.

Полученные гранулы диаметром 3,0—

1,0 мм при проведении первой серии опытов (вибрационное гранулированпе) и диаметром 1,5 — 2,5 мм — при проведении второй серии опытов (цснтробе>кное гранулирование) исследуют на содержание неметаллических включений и водорода, на шлифах под микроскопом оценивают размер дендритных ячеек и определяют минимальное усилие охватывания при прессовании.

На образцах от брикетов определяют максимальный размер выделений частиц интерметаллов. Ероме того, производят определение механических свойств при растяжении образцов из прессованных и термообработанных прутков диаметром 12 мм, получаемых путем экструдирования брикетов, а также коррозионной стойкости сплава при его выдержке в 3%-ном растворе NBC1 под напряжением.

Наиболее низкпс значения загрязненности гранул окисными неметаллическими включениями и водородом, а также существенно более низкие усилия прессования получены при использовании описываемого способа гранулирования в сравнении с известными н опытными технологическими процессами.

Такие гранулы имеют наиболее мелкую структуру и более дисперсные выделения интерметаллидов вследствие повышения скорости кристаллизации металла в сочетании с воздействием ультразвука, что отвечает повышению прочностных свойств сплава и его коррозионной стойкости.

33

Повышение прочности сплавов, полученных с применением описываемого способа, сопровождается почти во всех случаях повышением пластических характеристик, что может объясниться не только измельчением депдритной структуры, но и снижением толщины прослоек между зернами в связи с повышением чистоты металла.

Продолжительность выдержки образцов до разрушения при испытаниях на коррози1о под напряжением для сплавов, полученных с использованием известных и опытных способов гранулирования, составляет

68 †1 ч, тогда как для сплавов, полученных с применением описываемого способа, 155 †1 ч.

Таким образом, использование предлагаемого способа гранулирования металлических расплавов обеспечивает измельчение структуры вследствие повышения скорости охлаждения капель жидкого металла и действия ультразвука, снижение загрязненности

II улучшение схватываемости гранул при их обработке давлением. В результате достигается повышение механических свойств и коррозионной стойкости сплава.

Применение описываемого способа позволит обеспечить получение крупногабаритных полуфабрикатов теплопрочных и высокопрочных грапулированных сплавов с повышенными свойствами при использовании деформацнонного оборудования сравнительно невысокой мощности и тем самым — выпуск объектов новой техники с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Способ гранулирования металлических расплавов, включающий разделение жидкого металла на капли и их охлаждение в жидкой охлаждающей среде, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью измельчения литой структуры гранул, улучшения их схватываемости при обработке давлением и повышения свойств гранулированных сплавов, к жидкой охлаждающей среде прикладывают навстречу движению капель ультразвуковые колебания мощностью 2 — 8 Вт/см поверхности излучателей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Малиновский P. P. и др. Технология легких сплавов, ВИЛС, 1969, 3, с. 24.