СПОСОБ ОБРАБОТКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА Российский патент 1996 года по МПК B22D27/00 

Изобретение относится к металлургии, преимущественно к способам внепечной обработки расплава.

Известен способ обработки расплава, в котором продолжительность воздействия определяется временем перелива расплава из различного ковша в приемный сосуд вакуумной камеры. При осуществлении такого способа воздействия на каждый участок струи расплава осуществляется кратковременно, а при времени действия импульса сжатия растяжения приблизительно 0,01 0,09 с, этого явно недостаточно для обеспечения нужной степени рафинирования расплава.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ виброимпульсного воздействия на расплав, включающий электрогидравлическое ударное воздействие, вводимое вглубь расплава с заданной частотой и удельной энергией. Способ предусматривает обработку расплава в широком диапазоне частот и удельных энергий, интенсивность воздействия при этом определяется произведением этих двух величин и находится в пределах 0,15 7,5 Дж/кгс.

Недостатком данного способа является то, что он не устанавливает конкретной продолжительности внепечной обработки расплава, обеспечивающей при заданной интенсивности максимальную эффективность воздействия при минимальных энергозатратах.

Задача изобретения снижение энергозатрат. В результате решения поставленной задачи возможно получение технического результата, заключающегося в оптимизации продолжительности обработки с учетом конкретных условий производства и получении минимальных энергозатрат при эффективной обработке расплава.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе обработки расплавленного металла, включающем электрогидравлическое ударное воздействие на металл, согласно изобретению, перед электрогидравлическим ударным воздействием определяют массу обрабатываемого металла, перегревают его на 80
120^oС выше температуры ликвидус, а продолжительность воздействия определяют по соотношению:
τ = 10^-3(8,4+0,02 Δtнпер

) M^0,5•B_S(m)•Δtнпер ,
где τ продолжительность воздействия, мин;
Δtнпер температура перегрева расплава, ^oC;
B_s(m) интенсивность воздействия, Дж/кгс;
M масса расплава, т.

Способ осуществляется следующим образом. Металл расплавляют, определяют его массу и перегревают на 80 120^oС выше температуры ликвидус, затем из соотношения:
τ = 10^-3(8,4+0,02 Δtнпер

) M^0,5•B_S(m)•Δtнпер ,
где τ продолжительность воздействия, мин;
Δtнпер температура перегрева, ^oС;
B_s(m) интенсивность воздействия, Дж/кгс;
M масса расплава, т,
определяют продолжительность электрогидравлического воздействия, погружают в расплав волновод электроразрядного генератора упругих колебаний и осуществляют электрогидравлическое ударное воздействие с заданной интенсивностью.

Существенным отличием предлагаемого способа является то, что установлено соотношение, связывающее в единое целое режим воздействия и состояние расплава, позволяющее определить оптимальную продолжительность воздействия и обеспечить эффективную обработку расплава при минимальных энергозатратах.

По сравнению с прототипом и известными аналогами предлагаемый способ обладает неоспоримыми преимуществами, т. к. устанавливает конкретную величину продолжительности обработки для любой массы металла, так τ 1,2 1,8 мин для 6-тонного ковша; t 3,9 5,5 мин для 60-тонного ковша (при Δtнпер

80 - 120^oС; B_s(m) 2,5 Дж/с•кг). При этом удается удалить 46 51 газов. Кроме того, оптимизация времени воздействия снижает затраты на внепечную обработку за счет повышения стоимости волновода излучателя электроразрядного вибратора, так как сокращается время пребывания его в расплаве.

Способ был опробован в лабораторных условиях. Эксперименты проводились на водных средах. В табл. 1 показана эффективность электрогидроимпульсной обработки с использованием предлагаемого способа воздействия.

Как видно из табл. 1 при Δtyпер

80^oС τ 1,2 мин (графа 1), а степень дегазации 47,5 При снижении до t 1,1 мин (графа 5) или до t 1,0 (графа 6) эффективность воздействия, оцениваемая по степени дегазации, снижается до 47,3 и 32,2 При возрастании до t 1,3 мин (графа 7) t 1,4 мин (графа 8), t 1,5 мин (графа 9) степень дегазации не изменяется (сравни с графой 1), энергозатраты возрастают с 3 Дж/кг до 3,25 3,75 Дж/кг. Аналогичные результаты получаются и при Δtнпер 120^o (сравни графу 4 табл. 1 с графами 10, 11, 12).

Таким образом, полученная зависимость обеспечивает оптимальное время воздействия и позволяет получить максимальный эффект дегазации при минимальных энергозатратах. Эта зависимость была выведена на основании обобщения экспериментальных данных и дает погрешность ≅ 0,1 мин. Результаты расчета для 6- и 60-тонного ковша приведены в табл. 2. Расчетное время воздействия обеспечивает степень дегазации расплава 46 51 в зависимости от величины Δtyпер

, B_s(m) и М.

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет обеспечить следующие преимущества:
на 20 снизить энергозатраты на реализацию способа;
достичь 50 дегазации расплава при минимальных энергозатратах;
повысить технологичность метода за счет расширения сферы применения.

Сущность изобретения: металл перед обработкой перегревают на 80 - 120^oС над температурой ликвидус, а время воздействия электрогидравлическим ударом определяют по соотношению τ = 10^-3(8,4+0,02 Δtнпер

) M^0,5•B_S(m)•Δtнпер, где τ - продолжительность воздействия; мин; Δtнпер - температура перегрева расплава над температурой ликвидус, ^oС; B_S(m) - интенсивность воздействия, Дж/кгс; М - масса расплава, т. 2 табл.

Способ обработки расплавленного металла, включающий электрогидравлическое ударное воздействие на металл, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, перед электрогидравлическим воздействием определяют массу обрабатываемого металла, перегревают его на 80-120^oC выше температуры ликвидус, а продолжительность воздействия определяют по соотношению
τ = 10^-3(8,4+0,02 Δtнпер

) M^0,5•B_S(m)•Δtнпер
где τ продолжительность воздействия, мин;
Δtнпер температура перегрева, ^oC;
B_s(m) интенсивность воздействия, Дж/кгс;
М масса расплава, т.