СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ЛИТЬЕ СЛИТКОВ Российский патент 1994 года по МПК B22D11/10 

Изобретение относится к металлургии, а именно к непрерывному литью слитков преимущественно алюминиевых сплавов, содержащих магний и литий.

Известен способ обработки металла при непрерывном литье слитков алюминиевых сплавов, включающий подачу расплава из миксера в кристаллизатор и рафинирование его в промежуточной емкости путем обработки жидким флюсом, находящимся под воздействием электрического поля [1].

Недостатком известного способа обработки является ухудшение качества металла после операции рафинирования в промежуточной емкости из-за последующего окисления расплава в металлопроводе и кристаллизаторе.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ обработки металла при непрерывном литье слитков преимущественно алюминиевых сплавов, содержащих магний и литий, включающий подачу расплава в кристаллизатор через установленную на кристаллизаторе теплоизоляционную насадку и удаление окислов с поверхности расплава (2).

Недостатком способа является то, что поверхностный слой расплава в теплоизоляционной насадке интенсивно окисляется. При колебании уровня расплава в теплоизоляционной насадке рыхлая окисная плена разрушается, причем тем активнее, чем толще ее слой. Разрушению окислов способствует движение расплава, поступающего из миксера. Продукты разрушения захватываются потоком расплава и вовлекаются в кристаллизующийся слиток. Окисные включения к тому же становятся центрами образования структурной неоднородности (светлых кристаллитов). Низкая чистота металла и структурная неоднородность способствуют снижению механических свойств металла.

Цель изобретения - повышение качества металла путем повышения его чистоты, уменьшения структурной неоднородности и повышения механических свойств.

Сущность изобретения заключается в том, что по способу обработки металла при непрерывном литье слитков преимущественно алюминиевых сплавов, содержащих магний и литий, включающему подачу расплава в кристаллизатор через установленную на кристаллизаторе теплоизоляционную насадку, расплав в теплоизоляционной насадке пропускают через проточный жидкий флюс на основе галогенидов. При этом флюс подогревают до температуры не ниже солидуса расплава. Флюс подогревают посредством погружаемого в него электрода.

На фиг.1 показано устройство для осуществления предложенного способа с наведением электрического поля и подогревом флюса в теплоизоляционной насадке; на фиг.2 - то же, без наведения электрического поля и с подогревом флюса в промежуточной емкости.

Над кристаллизатором 1 размещена теплоизоляционная насадка 2, выполненная из теплоизоляционного материала, например асботермосиликата. Затвердевание жидкого металла (расплава) 3 осуществляется в кристаллизаторе 1, а дальнейшее охлаждение слитка 4 - в зоне вторичного охлаждения путем подачи воды 5 на поверхность слитка 4. Для подачи расплава 3 из миксера в теплоизоляционную насадку 2 и кристаллизатор 1 служит металлопровод 6. В теплоизоляционной насадке 2 выполнены отверстия 7 и 8 для подачи жидкого флюса 9 из промежуточной емкости 10 и отвода его в емкость 11. В теплоизоляционной насадке 2 размещен электрод 12, связанный с источником электрического поля. Электрод 12, обеспечивающий нагрев флюса и наложение электрического поля, может быть вынесен в емкость 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Кристаллизатор 1 после установки в него поддона частично заполняют жидким металлом (расплавом) 3, поверх которого из промежуточной емкости 10 заливают жидкий флюс 9 в количестве, предотвращающем окисление поверхности расплава 3. Включают рабочий ход литейной машины. Постепенно доводят количество расплава 3 в кристаллизаторе 1 и теплоизоляционной насадке 2 до рабочего уровня. Увеличивают подачу флюса 9 из промежуточной емкости 10 через нижнее отверстие 7 в теплоизоляционной насадке 2 до уровня верхнего отверстия 8, обеспечивающего отвод флюса из теплоизоляционной насадки (проточность флюса). Для подогрева флюса путем наведения электрического поля в проточном флюсе 9 перед началом литья в теплоизоляционной насадке 2 размещают электрод 12, подключение которого к источнику электрического тока осуществляют после наполнения теплоизоляционной насадки жидким флюсом 9 до рабочего уровня. Регулирование уровня расплава 3 в теплоизоляционной насадке 2 осуществляют автоматическим регулятором уровня, датчиком которого является поплавок, имеющий плотность материала больше плотности флюса, но меньше плотности расплава отливаемого металла.

В процессе литья расплав 3 проходит под слоем покровного флюса 13 по металлопроводу 6 или подается закрытым методом по трубопроводу, затем через выпускные отверстия 14 в металлопроводе 6 и слой флюса 9 в теплоизоляционной насадке 2. Жидкий флюс 9 поступает из промежуточной емкости 10 через нижнее отверстие 7 в теплоизоляционной насадке 2 и самотеком удаляется через верхнее отверстие 8. Таким образом, регулирование уровня флюса 9 в теплоизоляционной насадке 2 обеспечивают автоматическим сливом избытка его через верхнее отверстие 8 в ней. По окончании литья подачу расплава 3 из миксера прекращают. Прекращают подачу флюса 9 и электрического напряжения к электроду 12, удаляют флюс 9 с поверхности слитка 4, а затем и слиток 4. После очистки флюс из емкости 10 повторно загружают в емкость 11. Таким образом, флюс многократно используют для рафинирования в замкнутом цикле.

П р и м е р. Предложенный способ обработки металла был опробован при отливке слитков диаметром 305 мм из сплава марки 1420 (системы алюминий-магний-литий). В теплоизоляционной насадке использован жидкий флюс, содержащий 80% хлорида лития и 20% фторида лития, в металлопроводе - флюс, содержащий хлорид лития и карналлит. Как показало опробование, кроме указанного в теплоизоляционной насадке, возможно использование флюсов иных составов, основу которых составляют галогениды (хлориды лития, калия, фториды лития, калия и др.), обладающие способностью адсорбировать шлак и растворять окислы, тем самым рафинируя расплав. Сохранение рафинирующей способности флюса обеспечивают проточностью его в теплоизоляционной насадке. Для подогрева флюса путем наложения на жидкий флюс электрического поля во флюс помещен электрод, соединенный с источником электрического тока. Величина электрического тока, подаваемого на электрод, 500...900А, напряжение 7... 12В. Ток переменный. Частота промышленная. Температура расплава в миксере во время литья 740...730^оС. Перед началом литья рабочую поверхность кристаллизатора обрабатывали смазкой "Алюминол". Уровень расплава в теплоизоляционной насадке регулировали автоматическим поплавковым регулятором. Опробовалась отливка слитков с обработкой расплава по способу-прототипу изобретения, а также отливка слитков с использованием теплоизоляционной насадки и электрофлюсовым рафинированием расплава в промежуточной емкости.

Результаты исследования слитков, отлитых предложенным способом и согласно способу-прототипу изобретения, аналогу и базовому (с защитой расплава в кристаллизаторе и металлопроводе жидким флюсом, содержащим карналлит и хлорид лития в соотношении 1:1, наносимым на поверхность расплава в кристаллизаторе и металлопроводе в количестве, образующем тонкий слой флюса), приведены в таблице.

Загрязненность металла неметаллическими включениями (шлаком, окислами), указанная в таблице, определялась как отношение суммарной площади включений, обнаруженных в изломе образца - темплета слитка, к площади этого излома. Замена флюса (кг на тонну расплава) определялась соотношением масс флюса (кг), вытекшего из верхнего отверстия, и отлитого металла (т) за единицу времени.

Как видно из приведенной таблицы, предложенный способ обработки металла позволяет в 5-6 раз уменьшить загрязненность неметаллическими включениями (окислами, шлаком) слитков алюминиевых сплавов, содержащих магний и литий, по сравнению с известными, в частности с прототипом и базовым способами, тем самым повысить качество металла. Предложенный способ позволяет также повысить механические свойства и уменьшить структурную неоднородность отлитого металла.

Сущность изобретения: подачу расплава в кристаллизатор осуществляют через теплоизоляционную насадку, установленную на кристаллизаторе, при этом расплав пропускают через проточный жидкий флюс на основе галогенидов путем подачи флюса из промежуточной емкости и отвода его через отверстия в теплоизоляционной насадке. Флюс подогревают до температуры не ниже солидуса отливаемого металла. Расплав пропускают через жидкий флюс с наведенным электрическим полем, создаваемым размещением во флюсе электрода, связанного с источником тока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

1. СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ ЛИТЬЕ СЛИТКОВ преимущественно алюминиевых сплавов, содержащих магний и литий, включающий подачу расплава в кристаллизатор через установленную на кристаллизаторе теплоизоляционную насадку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла путем повышения его чистоты, уменьшения структурной неоднородности и повышения механических свойств, расплав в теплоизоляционной насадке пропускают через проточный жидкий флюс на основе галогенидов, при этом флюс подогревают до температуры не ниже солидуса расплава. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что флюс подогревают посредством погружаемого в него электрода.