RU2486269C2 - Method for ladle modification of aluminium alloys - Google Patents
Method for ladle modification of aluminium alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486269C2 RU2486269C2 RU2011136570/02A RU2011136570A RU2486269C2 RU 2486269 C2 RU2486269 C2 RU 2486269C2 RU 2011136570/02 A RU2011136570/02 A RU 2011136570/02A RU 2011136570 A RU2011136570 A RU 2011136570A RU 2486269 C2 RU2486269 C2 RU 2486269C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasound
- melt
- source
- casting
- sources
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области металлургии легких сплавов и может быть использовано для получения слитков и отливок из алюминиевых сплавов для изготовления изделий атомной, авиакосмической и автомобильной техники. Использование данного изобретения относится к технологии внепечного модифицирования.The present invention relates to the field of metallurgy of light alloys and can be used to produce ingots and castings from aluminum alloys for the manufacture of nuclear, aerospace and automotive products. The use of this invention relates to the technology of after-furnace modification.
Известен способ получения слитков алюминиевых сплавов, выбранный в качестве аналога, включающий введение в расплав модифицирующих прутков в прилеточную коробку. (Бондарев Б.И., Напалков В.И., Тарарышкин В.И. Модифицирование алюминиевых деформируемых сплавов. - М.; Металлургия, 1979, с 224с).A known method of producing ingots of aluminum alloys, selected as an analogue, including the introduction into the melt of modifying rods in the arrival box. (Bondarev B.I., Napalkov V.I., Tararyshkin V.I. Modification of aluminum wrought alloys. - M .; Metallurgy, 1979, p. 224).
Недостатком этого способа является наличие в структуре прутка большого количества агломератов интерметаллических соединений, плохо растворимых в потоке расплава и впоследствии осаждаемых на рафинирующих устройствах, что приводит к существенному снижению эффективности модифицирования.The disadvantage of this method is the presence in the structure of the bar of a large number of agglomerates of intermetallic compounds that are poorly soluble in the melt stream and subsequently deposited on refining devices, which leads to a significant decrease in the efficiency of modification.
Известен также способ, который можно рассматривать как прототип, получения слитков из алюминиевых сплавов, включающий кавитационную обработку жидкого металла непосредственно в кристаллизаторе или перед ним. (Эскин Г.И. Ультразвуковая обработка расплавленного алюминия. - М.; Металлургия, 1988, с 232).There is also known a method that can be considered as a prototype, the production of ingots from aluminum alloys, including cavitation treatment of liquid metal directly in the mold or in front of it. (Eskin G.I. Ultrasonic processing of molten aluminum. - M .; Metallurgy, 1988, p. 232).
Недостатком этого способа является то, что технологически способ не позволяет осуществление многокристаллизаторного литья, т.к. требует увеличение числа источников ультразвука для кавитационной обработки каждого слитка.The disadvantage of this method is that technologically the method does not allow the implementation of multi-crystalline casting, because requires an increase in the number of ultrasound sources for cavitation treatment of each ingot.
Техническим результатом предлагаемого способа является измельчение зерна вплоть до недендритного, что приводит к повышению технологичности слитков, повышению механических свойств деформированных полуфабрикатов и более эффективному использованию модифицирующего прутка.The technical result of the proposed method is grinding grain up to non-dendritic, which leads to an increase in the manufacturability of ingots, an increase in the mechanical properties of deformed semi-finished products and a more efficient use of a modifying bar.
Предлагаемый способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов предполагает подачу расплавленного металла по литейному желобу из миксера в кристаллизатор через литейную коробку, содержащую источник ультразвука. После заполнения коробки расплавом источник ультразвука опускается в расплав таким образом, чтобы глубина расплава в коробке под источником ультразвука, погруженного в расплав, составляла ≤ λ/20, где λ - длина волны на частоте источника ультразвука. Затем в расплав под источник ультразвука вводится модифицирующий пруток, содержащий переходные металлы (ПМ) или их соединения.The proposed method for out-of-furnace modification of aluminum alloys involves the supply of molten metal through a casting trough from a mixer into the mold through a casting box containing an ultrasound source. After filling the box with the melt, the ultrasound source is lowered into the melt so that the melt depth in the box under the ultrasound source immersed in the melt is ≤ λ / 20, where λ is the wavelength at the frequency of the ultrasound source. Then, a modifying rod containing transition metals (PM) or their compounds is introduced into the melt under the ultrasound source.
Для повышения эффективности внепечного модифицирования расплава, а также для обеспечения возможности многокристаллизаторного литья в желоб после литейной коробки могут устанавливать дополнительно один или более источников ультразвука.To increase the efficiency of out-of-furnace modification of the melt, as well as to enable multi-crystallization casting in the chute, one or more ultrasound sources can be installed after the casting box.
Для более эффективного растворения модифицирующего прутка в литейную коробку помещают, по меньшей мере, два источника ультразвука, наклоненных навстречу друг другу, а модифицирующий пруток вводят в эпицентр, образующийся в кавитационной области.For more efficient dissolution of the modifying rod, at least two ultrasound sources are placed in the casting box, tilted towards each other, and the modifying rod is introduced into the epicenter formed in the cavitation region.
Предлагаемый способ получения слитков из алюминиевых сплавов отличается от прототипа тем, что за счет кавитационной обработки при введении в расплав модифицирующего прутка перед устройствами рафинирования и фильтрования расплава происходит интенсивное разрушение агломератов активных инокуляторов, находящихся в структуре прутка. Такая комплексная обработка расплава позволяет увеличить количество зародышей кристаллизации и повысить эффективность модифицирования. Повышение эффективности модифицирования приводит к существенному измельчению зеренной структуры слитков, вплоть до формирования предельно измельченной недендритной структуры.The proposed method for producing ingots from aluminum alloys differs from the prototype in that due to cavitation treatment, when a modifying rod is introduced into the melt in front of the melt refining and filtering devices, agglomerates of active inoculators located in the structure of the rod are intensively destroyed. Such complex melt processing allows increasing the number of crystallization nuclei and increasing the efficiency of modification. An increase in the modification efficiency leads to a substantial refinement of the grain structure of the ingots, up to the formation of an extremely finely ground non-dendritic structure.
Таким образом, при том же количестве вводимого в расплав модифицирующего прутка, в значительно большей степени, чем в случае аналога, повышается технологическая пластичность слитков и уровень механических свойств деформируемых полуфабрикатов из алюминиевых сплавов.Thus, with the same amount of the modifying rod introduced into the melt, to a much greater extent than in the case of the analogue, the technological plasticity of ingots and the level of mechanical properties of deformable semi-finished products from aluminum alloys increase.
Пример №1. Литье с вертикально установленным источником (или источниками) ультразвука в литейной коробке.Example No. 1. Casting with a vertically mounted source (or sources) of ultrasound in a casting box.
При литье алюминиевых сплавов (фиг.1) расплавленный металл после миксера (1) попадает в литейную коробку с установленными в ней источником (или источниками) ультразвука (2). После заполнения коробки расплавом в расплав опускают источник (источники) ультразвука и на глубине расплава ≤ λ/20 (≤ 17 мм), где λ - длина волны ультразвука на частоте источника ультразвука (18÷22·103 Гц), под излучатель вводят лигатурный пруток.When casting aluminum alloys (Fig. 1), the molten metal after the mixer (1) enters the casting box with the source (or sources) of ultrasound installed in it (2). After filling the box with the melt, the ultrasound source (s) is lowered into the melt and at the melt depth ≤ λ / 20 (≤ 17 mm), where λ is the ultrasound wavelength at the frequency of the ultrasound source (18 ÷ 22 · 10 3 Hz), a ligature is introduced under the emitter bar.
λ=c/f,λ = c / f,
где с - скорость звука 6000 м/с для алюминия;where c is the speed of sound of 6000 m / s for aluminum;
f - частота, Гц.f is the frequency, Hz.
Пруток подают с заданной скоростью, определенной из расчета введения необходимого количества активных инокуляторов ПМ или их соединений. Далее расплав, проходя перед этим через устройства дегазации и фильтрования расплава (3), попадает в кристаллизатор (4).The bar is fed at a given speed, determined from the calculation of introducing the required number of active PM inoculators or their compounds. Further, the melt, passing before this through the degassing and filtering devices of the melt (3), enters the mold (4).
Сравнительные результаты изменения зеренной структуры в зависимости от концентрации вводимого лигатурным прутком переходного металла в алюминиевый сплав типа 1960, не содержащим в шихтовом составе ПМ, и от количества источников ультразвука представлены в таблице 1.Comparative results of changes in the grain structure depending on the concentration of the transition metal introduced into the aluminum alloy of the 1960 type, which does not contain PM in the charge composition, and the number of ultrasound sources are presented in Table 1.
Влияние комплексной обработки потока расплава на размер зерна и тип структуры слитка сплава 1960, содержащего в шихтовом составе ПМ, представлены в таблице 2.The effect of complex processing of the melt flow on the grain size and structure type of the ingot of the 1960 alloy containing PM in the charge composition are presented in Table 2.
Наряду с этим отметим, что предложенная схема комплексного внепечного модифицирования (фиг.1) также позволяет при литье алюминиевых сплавов (фиг.2) в блок кристаллизаторов (5) (многокристаллизаторное литье) проводить эффективное модифицирование за счет введения лигатурного прутка перед устройством дегазации и фильтрования расплава (3) в литейную коробку (2) с установленными в ней источником (или источниками) ультразвука.Along with this, we note that the proposed scheme of complex out-of-furnace modification (Fig. 1) also allows casting aluminum alloys (Fig. 2) to the crystallizer block (5) (multicrystallization casting) to carry out effective modification by introducing a ligature rod in front of the degassing and filtering device melt (3) into the casting box (2) with the ultrasound source (or sources) installed in it.
Пример №2. Литье с двумя наклоненными друг к другу источниками ультразвука в литейной коробке сплавов.Example No. 2. Casting with two sources of ultrasound tilted to each other in a casting box of alloys.
При литье алюминиевых сплавов по предложенной схеме (фиг.1) с внепечным модифицированием потока расплава для повышения эффективности модифицирования в литейной коробке использовали два источника ультразвука, наклоненных навстречу друг другу, а модифицирующий пруток вводили в эпицентр, образующийся в кавитационной области.When casting aluminum alloys according to the proposed scheme (Fig. 1) with out-of-furnace modification of the melt flow, two sources of ultrasound tilted towards each other were used in the casting box to increase the efficiency of the modification, and the modifying rod was introduced into the epicenter formed in the cavitation region.
Влияние комплексной обработки потока расплава на измельчение размера зерна сплава типа 1960, содержащим в шихтовом составе ПМ, с одним источником ультразвука, установленным вертикально, и двумя наклоненными, представлены в таблице 3. Установлено повышение эффективности модифицирования ~ в 2 раза.The effect of complex processing of the melt flow on grinding grain size of a 1960 type alloy containing PM in the charge composition, with one ultrasound source mounted vertically and two tilted, is presented in Table 3. The modification efficiency was increased by a factor of ~ 2.
Таким образом, предлагаемый способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов позволяет получить больший эффект модифицирования структуры по сравнению с ранее известными, а также при более экономном расходе лигатурного прутка. Например, для сплавов системы Al-Mg-Sc-Zr, как правило, для получения в слитках недендритной структуры требуется повышенное содержание ПМ, такого как скандий (≈0,3% вес.) Предлагаемый способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов позволяет получить недендритную структуру при пониженном содержании скандия за счет повышения эффективности использования скандиевой лигатуры. При этом достигается максимальное измельчение зеренной структуры слитков, вплоть до формирования предельно измельченной недендритной структуры при экономном расходовании дорогостоящего скандия.Thus, the proposed method for out-of-furnace modification of aluminum alloys allows to obtain a greater effect of structural modification in comparison with previously known, as well as at a more economical consumption of ligature rods. For example, for alloys of the Al-Mg-Sc-Zr system, as a rule, to obtain ingots of a non-dendritic structure, an increased content of PM, such as scandium (≈0.3 wt%), is required. The proposed method of out-of-furnace modification of aluminum alloys allows to obtain a non-dendritic structure at reduced scandium content by increasing the efficiency of using scandium ligature. In this case, maximum grinding of the grain structure of the ingots is achieved, up to the formation of an extremely finely ground non-dendritic structure with the economical use of expensive scandium.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136570/02A RU2486269C2 (en) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | Method for ladle modification of aluminium alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011136570/02A RU2486269C2 (en) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | Method for ladle modification of aluminium alloys |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011136570A RU2011136570A (en) | 2013-03-10 |
RU2486269C2 true RU2486269C2 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=48702511
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011136570/02A RU2486269C2 (en) | 2011-09-05 | 2011-09-05 | Method for ladle modification of aluminium alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486269C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2639105C1 (en) * | 2016-11-24 | 2017-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of casting products of aluminium alloys |
RU2696163C1 (en) * | 2013-11-18 | 2019-07-31 | САУСВАЙР КОМПАНИ, ЭлЭлСи | Ultrasonic sensors with gas outlet holes for degassing of molten metals |
RU2725820C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-07-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Installation for aluminum melt modification |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2610579C1 (en) * | 2015-09-29 | 2017-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет) (ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Method for modification of magnesium alloys |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111065C1 (en) * | 1994-03-14 | 1998-05-20 | Поворин Анатолий Дмитриевич | Apparatus for applying powder materials onto articles |
CN1201833A (en) * | 1998-05-05 | 1998-12-16 | 宝山钢铁(集团)公司 | Low alkaline composite slag for steel liquid improvement out of furnace |
RU2247156C2 (en) * | 2002-02-05 | 2005-02-27 | Сергей Николаевич Чепель | Method of treatment of metal melt in ladle and device for realization of this method |
RU2318026C2 (en) * | 2006-02-20 | 2008-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Универсальное Оборудование" | Wire for the out-of-furnace treatment of the metallurgical melts |
UA38219U (en) * | 2008-08-04 | 2008-12-25 | Национальный Технический Университет Украины "Киевский Политехнический Институт" | Method for modification of aluminium alloys |
CN101805851A (en) * | 2009-09-18 | 2010-08-18 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | W-RE high-strength heat-resisting aluminium alloy material and preparation method thereof |
-
2011
- 2011-09-05 RU RU2011136570/02A patent/RU2486269C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2111065C1 (en) * | 1994-03-14 | 1998-05-20 | Поворин Анатолий Дмитриевич | Apparatus for applying powder materials onto articles |
CN1201833A (en) * | 1998-05-05 | 1998-12-16 | 宝山钢铁(集团)公司 | Low alkaline composite slag for steel liquid improvement out of furnace |
RU2247156C2 (en) * | 2002-02-05 | 2005-02-27 | Сергей Николаевич Чепель | Method of treatment of metal melt in ladle and device for realization of this method |
RU2318026C2 (en) * | 2006-02-20 | 2008-02-27 | Открытое Акционерное Общество "Завод "Универсальное Оборудование" | Wire for the out-of-furnace treatment of the metallurgical melts |
UA38219U (en) * | 2008-08-04 | 2008-12-25 | Национальный Технический Университет Украины "Киевский Политехнический Институт" | Method for modification of aluminium alloys |
CN101805851A (en) * | 2009-09-18 | 2010-08-18 | 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 | W-RE high-strength heat-resisting aluminium alloy material and preparation method thereof |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2696163C1 (en) * | 2013-11-18 | 2019-07-31 | САУСВАЙР КОМПАНИ, ЭлЭлСи | Ultrasonic sensors with gas outlet holes for degassing of molten metals |
RU2639105C1 (en) * | 2016-11-24 | 2017-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method of casting products of aluminium alloys |
WO2018097753A1 (en) | 2016-11-24 | 2018-05-31 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for casting articles from aluminium alloys |
US11345979B2 (en) | 2016-11-24 | 2022-05-31 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennost'Yu “Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenerno-Tekhnologicheskiy Tsentr” | Method of casting articles from aluminum alloys |
RU2725820C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-07-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Installation for aluminum melt modification |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011136570A (en) | 2013-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wang et al. | A synchrotron X-radiography study of the fragmentation and refinement of primary intermetallic particles in an Al-35 Cu alloy induced by ultrasonic melt processing | |
Nafisi et al. | Semi-solid processing of aluminum alloys | |
Kocatepe | Effect of low frequency vibration on porosity of LM25 and LM6 alloys | |
RU2486269C2 (en) | Method for ladle modification of aluminium alloys | |
Zhang et al. | Microstructure and mechanical properties of rheo-squeeze casting AZ91-Ca magnesium alloy prepared by gas bubbling process | |
JP2008272819A (en) | Casting method and casting machine used in the method | |
Patel et al. | Melt conditioned direct chill casting (MC-DC) process for production of high quality Aluminium alloy billets | |
Eskin | Ultrasonic melt processing: Achievements and challenges | |
Balasubramani et al. | A review of the origin of equiaxed grains during solidification under mechanical stirring, vibration, electromagnetic, electric-current, and ultrasonic treatments | |
Xia et al. | Solidification mechanisms in melt conditioned direct chill (MC-DC) cast AZ31 billets | |
US20160160320A1 (en) | Method of producing aluminium alloys containing lithium | |
Singh et al. | Review of the latest developments in grain refinement | |
RU2639105C1 (en) | Method of casting products of aluminium alloys | |
RU2455380C1 (en) | Method to produce ligature material for complex modification of light alloys ingot structure | |
Moradjoy‐Hamedani et al. | The microstructure evolution of a high Zr‐containing WE magnesium alloy through isothermal semi‐solid treatment | |
Dybowski et al. | The microstructure of elektron21 and WE43 magnesium casting alloys after subsequent melting process operations | |
Sulitsin et al. | Modification of copper | |
Asmael et al. | Effect of elements cerium and lanthanum on eutectic solidification of al-si-cu near eutectic cast alloy | |
Wagstaff et al. | Modification of macrosegregation patterns in rolling slab ingots by bulk grain migration | |
RU2725820C1 (en) | Installation for aluminum melt modification | |
Kotadia et al. | Microstructure evolution in melt conditioned direct chill (MC-DC) casting of Fe-Rich Al-Alloy | |
Zollinger et al. | Influence of minor additions on Icosahedral Short-Range Order (ISRO) and its consequences on nucleation and solidification growth kinetics in fcc alloys | |
Zuo et al. | Grain refinement of direct chill cast 7050 aluminium alloy with low frequency electromagnetic field | |
Wagstaff | Experimental observations and analysis of macrosegregation in rolling slab ingots | |
JP2017060975A (en) | Manufacturing method for aluminum-based hypoeutectic alloy ingot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160906 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190827 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200906 |