RU2477193C2 - Способ получения слитка из сплавов цветных металлов - Google Patents
Способ получения слитка из сплавов цветных металлов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2477193C2 RU2477193C2 RU2011106625/02A RU2011106625A RU2477193C2 RU 2477193 C2 RU2477193 C2 RU 2477193C2 RU 2011106625/02 A RU2011106625/02 A RU 2011106625/02A RU 2011106625 A RU2011106625 A RU 2011106625A RU 2477193 C2 RU2477193 C2 RU 2477193C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- ingot
- electromagnetic field
- radius
- inductor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов. Расплав металла подают в область действия электромагнитного поля индуктора 1, которое удерживает расплав от растекания в области кристаллизации. Непосредственно на расплав подается охлаждающая жидкость 6. В результате воздействия электромагнитных сил расплав приводится в движение по траектории 5, что уравнивает условия охлаждения слитка по всему сечению. Для обеспечения ускоренной кристаллизации расплава радиус сферы, вписанной в отливаемый объем слитка, должен составлять не более 20 мм. Выбор частоты электромагнитного поля производят по зависимости
где γ - электропроводность расплава, rсл - радиус сферы, вписанной в отливаемый объем слитка, µ0 - магнитная постоянная. Обеспечивается повышение качества слитков за счет получения мелкокристаллической структуры с размером зерен менее 20 мкм. 2 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к металлургии цветных металлов и сплавов и может быть использовано при производстве слитков.
Из существующего уровня техники известен способ модифицирования структуры литого металла, включающий ускоренную кристаллизацию на поверхности водоохлаждаемых валков-кристаллизаторов с последующей деформацией закристаллизовавшейся части (RU 2257419 C1, МПК C22F 1/04, 2005 г.).
Кристаллизация на поверхности валков с последующей деформацией позволяет получить высокие скорости охлаждения и, как следствие, измельчение зерненного строения слитка, однако требует сложной системы механических узлов, что приводит к усложнению всего процесса.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ получения слитка, включающий подачу расплава в индуктор, воздействие на расплав и удержание расплава от растекания в области кристаллизации переменным электромагнитным полем заданной частоты, охлаждение жидкости непосредственно на поверхности расплава и кристаллизацию слитка (SU 1375403А1, МПК B22D 11/01, 1988 г.).
Недостатком данного способа является то, что слитки, получаемые в процессе литья, имеют неоднородную структуру в объеме, так как скорость кристаллизации расплава на поверхности и в сердцевине слитка существенно различается (поверхность - 50 мкм, сердцевина 85 мкм).
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение качества сплава, выражаемое в равномерном по сечению измельчении зерненного строения получаемого полуфабриката.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения слитка из сплавов цветных металлов, включающем подачу расплава в индуктор, воздействие на расплав и удержание расплава от растекания в области кристаллизации переменным электромагнитным полем заданной частоты, охлаждение слитка путем подачи охлаждающей жидкости непосредственно на поверхность расплава и кристаллизацию слитка, согласно изобретению, частоту электромагнитного поля выбирают, исходя из выражения
где
γ - электропроводность расплава;
rсл - радиус сферы, вписанной в отливаемый объем слитка, составляющий не более 20 мм;
µ0 - магнитная постоянная.
На фиг.1 схематично представлено устройство для реализации предлагаемого способа получения слитка из сплавов цветных металлов, на фиг.2 - структура сплава 01417М.
Представленное устройство содержит индуктор 1 и охладитель 2.
Способ получения слитка из сплавов цветных металлов осуществляют следующим образом. Индуктор 1, питаемый током заданной частоты, создает переменное электромагнитное поле. Охладитель 2 предназначен для подачи на расплав охлаждающей жидкости. Расплав металла 3 подается в область действия электромагнитного поля индуктора 1. Под действием электромагнитного поля в жидком металле 3 наводятся вихревые токи, взаимодействие которых с магнитным полем приводит к возникновению электромагнитных сил. Потенциальная составляющая электромагнитных сил 4 удерживает расплав металла от растекания и позволяет исключить использование дополнительных форм для удержания, а вихревая составляющая приводит объем металла в движение по траектории 5. Посредством охладителя 2 непосредственно на расплав подается охлаждающая жидкость 6, за счет чего происходит ускоренная кристаллизация расплава металла 3 в зоне 7. Вынужденная конвекция, обеспечиваемая движением расплава металла по траектории 5, уравнивает условия охлаждения по всему сечению слитка. Расплав непрерывно затвердевает, образуя твердую фазу 8 слитка, и отводится из зоны действия электромагнитного поля.
Для обеспечения высокого коэффициента теплоотдачи с поверхности расплава рекомендуется использовать в качестве охладителя 2 спрей-охладитель. Высокий коэффициент теплоотдачи при использовании такой конструкции охладителя объясняется сбиванием паровой пленки, образуемой за счет вскипания охлаждающей жидкости при контакте с расплавом металла.
Выбор частоты электромагнитного поля производится с учетом электропроводности расплава и требований к геометрическим размерам получаемого слитка из условия
где
γ - электропроводность расплава;
rсл - радиус сферы, вписанной в отливаемый объем слитка;
µ0 - магнитная постоянная.
Экспериментально было определено, что для получения эффекта ускоренной кристаллизации от быстрого охлаждения алюминиевого сплава радиус вписанной в отливаемый слиток сферы не должен быть более 20 мм. При увеличении радиуса больше указанного будет появляться неравномерность структуры в сечении по мере удаления от внешней поверхности, связанная с ухудшением условий охлаждения.
Таким образом, например, для получения слитка радиусом 5 мм из алюминиевого сплава 01417М на него воздействуют переменным электромагнитным полем с частотой
где
γ=22·106 - электропроводность алюминиевого сплава 01417М в жидком состоянии (Ом·м)-1;
rсл=0,005 - радиус сферы, вписанной в отливаемый объем слитка, м;
µ0=4·π·10-7 - магнитная постоянная, Гн/м.
Устойчивое формирование слитка обеспечивается за счет выполнения двух условий:
1. положение зоны кристаллизации 8 должно быть в области наибольшей концентрации электромагнитных сил, например, для цилиндрического индуктора, на половине высоты индуктора;
2. необходимость соблюдения равенства электромагнитного давления (отношение электромагнитной силы к поверхности, на которую эта сила действует), создаваемого индуктором, и гидростатического давления, создаваемого объемом жидкого металла. Управление положением зоны кристаллизации при литье в цилиндрический индуктор возможно путем изменения скорости поступательного движения слитка.
Величина гидростатического давления зависит от высоты столба жидкого металла над зоной фазового перехода. Величина электромагнитного давления зависит от величины тока в индукторе. Следовательно, для обеспечения устойчивого формирования слитка заданной формы необходимо либо поддерживать постоянной высоту столба жидкого металла при постоянной величине тока, либо регулировать величину тока в индукторе при изменении высоты столба жидкого металла.
Данным способом из алюминиевого сплава 01417М были получены образцы радиусом 5 мм для исследования микроструктуры. Образцы имели мелкокристаллическую структуру с размером зерен от 10 до 15 мкм (фиг.2 и таблица 1).
Таблица 1 | ||||
Размеры эвтектической составляющей сплава 01417М | ||||
d, мкм | 5 | 10 | 15 | 20 |
n/N·100% | 20 | 45 | 25 | 5 |
N - общее число замеров, n - количество значений структурной составляющей в определенном интервале размеров |
Предлагаемый способ имеет следующие преимущества:
- позволяет получать отливки с размером зерна менее 20 мкм;
- удержание расплава электромагнитными силами позволяет исключить конструктивные элементы для создания формы полуфабриката;
- отсутствие промежуточного контакта (формы) между охлаждающей жидкостью и расплавом позволяет получить высокий коэффициент теплоотдачи с поверхности слитка и значительно увеличить скорость кристаллизации;
- воздействие на расплав электромагнитным полем позволяет создать профиль движения металла в объеме его жидкой фазы на поверхности зоны кристаллизации, обеспечивающий выравнивание условий охлаждения по сечению получаемого слитка.
Claims (1)
- Способ получения слитка из сплавов цветных металлов, включающий подачу расплава металла в индуктор, воздействие на расплав и удержание расплава от растекания в области кристаллизации переменным электромагнитным полем заданной частоты, охлаждение слитка путем подачи охлаждающей жидкости непосредственно на поверхность расплава и кристаллизацию слитка, отличающийся тем, что частоту электромагнитного поля выбирают, исходя из выражения
где γ - электропроводность расплава;
rсл - радиус сферы, вписанной в отливаемый объем слитка, составляющий не более 20 мм;
µ0 - магнитная постоянная.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011106625/02A RU2477193C2 (ru) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Способ получения слитка из сплавов цветных металлов |
EA201101423A EA020788B1 (ru) | 2011-02-22 | 2011-10-28 | Способ получения слитка из сплавов цветных металлов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011106625/02A RU2477193C2 (ru) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Способ получения слитка из сплавов цветных металлов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011106625A RU2011106625A (ru) | 2012-08-27 |
RU2477193C2 true RU2477193C2 (ru) | 2013-03-10 |
Family
ID=46827017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011106625/02A RU2477193C2 (ru) | 2011-02-22 | 2011-02-22 | Способ получения слитка из сплавов цветных металлов |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA020788B1 (ru) |
RU (1) | RU2477193C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692149C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ получения слитков из деформируемых алюминиевых сплавов |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU437331A1 (ru) * | 1965-10-04 | 1977-02-25 | Способ непрерывной разливки металла | |
JPS5548462A (en) * | 1978-10-03 | 1980-04-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Device for continuous and semicontinuous casting of metal |
SU1269734A3 (ru) * | 1979-07-11 | 1986-10-07 | Олин Корпорейшн (Фирма) | Устройство дл формировани в электромагнитном поле непрерывнолитых слитков пр моугольной формы (его варианты) |
SU1375403A1 (ru) * | 1983-04-08 | 1988-02-23 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Способ разливки металла в электромагнитный кристаллизатор |
JPH091290A (ja) * | 1995-06-14 | 1997-01-07 | Kobe Steel Ltd | Al又はAl合金の電磁界鋳造法 |
RU2230823C2 (ru) * | 2002-08-13 | 2004-06-20 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Способ модифицирования и литья сплавов цветных металлов и устройство для его осуществления |
RU2395364C1 (ru) * | 2008-12-02 | 2010-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Способ непрерывного литья цилиндрического слитка |
-
2011
- 2011-02-22 RU RU2011106625/02A patent/RU2477193C2/ru active IP Right Revival
- 2011-10-28 EA EA201101423A patent/EA020788B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU437331A1 (ru) * | 1965-10-04 | 1977-02-25 | Способ непрерывной разливки металла | |
JPS5548462A (en) * | 1978-10-03 | 1980-04-07 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Device for continuous and semicontinuous casting of metal |
SU1269734A3 (ru) * | 1979-07-11 | 1986-10-07 | Олин Корпорейшн (Фирма) | Устройство дл формировани в электромагнитном поле непрерывнолитых слитков пр моугольной формы (его варианты) |
SU1375403A1 (ru) * | 1983-04-08 | 1988-02-23 | Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе | Способ разливки металла в электромагнитный кристаллизатор |
JPH091290A (ja) * | 1995-06-14 | 1997-01-07 | Kobe Steel Ltd | Al又はAl合金の電磁界鋳造法 |
RU2230823C2 (ru) * | 2002-08-13 | 2004-06-20 | Открытое акционерное общество "АВИСМА титано-магниевый комбинат" | Способ модифицирования и литья сплавов цветных металлов и устройство для его осуществления |
RU2395364C1 (ru) * | 2008-12-02 | 2010-07-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Способ непрерывного литья цилиндрического слитка |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2692149C1 (ru) * | 2018-09-26 | 2019-06-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) | Способ получения слитков из деформируемых алюминиевых сплавов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA020788B1 (ru) | 2015-01-30 |
RU2011106625A (ru) | 2012-08-27 |
EA201101423A1 (ru) | 2012-08-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6625065B2 (ja) | 非接触式の溶融金属流れの制御 | |
CN102728822B (zh) | 制造合金铸件或铸锭的定向凝固方法及定向凝固装置 | |
KR101892771B1 (ko) | 금속 용제용 용해로 | |
JIANG et al. | Microstructural evolution of AZ61 magnesium alloy predeformed by ECAE during semisolid isothermal treatment | |
CN109201982A (zh) | 一种基于真空感应加热的成形装置及成形方法 | |
JP5335767B2 (ja) | アルミニウム合金の鋳造方法 | |
CN113134585A (zh) | 一种外场协同控制作用下的均质化方坯连铸生产方法 | |
RU2477193C2 (ru) | Способ получения слитка из сплавов цветных металлов | |
Song et al. | Semi-solid rolling process of steel strips | |
Lei et al. | Heat transfer behavior of AZ80–1% Y alloy during low-frequency electromagnetic casting | |
Lakshmi et al. | Induction reheating of A356. 2 aluminum alloy and thixocasting as automobile component | |
CN115194111B (zh) | 一种大圆坯至特大圆坯半连铸垂直浇铸工艺与设备 | |
US3354935A (en) | Manufacture of light-metal castings | |
WO2022181286A1 (ja) | 一方向凝固装置及び一方向凝固方法及び一方向凝固鋳物及び一方向凝固インゴット | |
Yan et al. | Study on horizontal electromagnetic continuous casting of CuNi10Fe1Mn alloy hollow billets | |
RU2712683C1 (ru) | Кристаллизатор для непрерывного литья заготовки | |
KR20080102324A (ko) | 미립상의 전기도금용 양극 및 그 제조 방법 | |
CN111440964B (zh) | 一种高强高导Cu-Fe合金短流程制备方法 | |
Hao et al. | Improvement of casting speed and billet quality of direct chill cast aluminum wrought alloy with combination of slit mold and electromagnetic coil | |
CN116377267B (zh) | 梯度Ti-Co-Al合金材料及其快速凝固成形方法 | |
CN110382136A (zh) | 剪切诱导的铸锭的晶粒细化 | |
US20190009328A1 (en) | Device and method for preparing large-sized high-quality aluminium alloy ingot | |
SU900951A1 (ru) | Способ охлаждени слитка при непрерывном литье в электромагнитный кристаллизатор | |
US20230013141A1 (en) | Decreased cracking susceptibility of 7xxx series direct chill (dc) cast ingots | |
JP2009167511A (ja) | エレクトロスラグ再溶解法による鋳塊の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160223 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20170412 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180223 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190607 |