СПОСОБ ДЕКОРИРОВАНИЯ ЛУНКИ ПРИ ЛИТЬЕ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2018 года по МПК B22D11/108 B22D27/20 

Описание патента на изобретение RU2671788C2

Изобретение относится к области литейного производства, в частности, к литью слитков из алюминия и алюминиевых деформируемых сплавов полунепрерывным способом, которые в дальнейшем идут на переработку в металлопродукцию (лист, прутки, профили и др.) с применением различных деформационных технологий.

При литье слитков из различных металлов и сплавов полунепрерывным способом одним из факторов, определяющих формирование структуры и качества слитка, является контур лунки жидкого металла в кристаллизаторе (граница между жидким и затвердевшим металлом), в связи с чем возникает необходимость иметь данные о его геометрии, для чего с целью установления этого параметра применятся различные методы и средства.

Известен способ определения контура лунки с применением метода ультразвукового сканирования, который осуществляется путем прямого введения в лунку волновода [Хныкин А.В. Система контроля геометрических параметров лунки в процессе непрерывного литья алюминиевых сплавов: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.11.13. Красноярск, 2006. 19 с. (http://tekhnosfera.com/view/167572/a#?page=18). Садыков Ж.Б. Разработка электромагнитного акустического преобразователя для контроля литья // Сборник научных трудов XIX Всероссийской научно-практич. конф. Томск: Изд-во Томского политехнического унта, 2015. С. 156-160. (http://www.lib.tpu.ru/fulltext/c/2014/С10/С10.pdf.)]

Недостатками способа являются:

1) необходимость наличия сложной ультразвуковой техники;

2) необходимость привлечения к работе оператора высокой квалификации для обслуживания ультразвуковой техники;

3) невозможность получить точный контур лунки за одно лоцирование, т.к. волновод нельзя ввести по центру введения струи металла, заливаемого в кристаллизатор;

4) ненадежность акустического контакта между датчиком (волноводом) и затухание ультразвуковых волн в горячем металле.

Поэтому применятся такая сложная процедура, при которой ультразвуковой датчик равномерно перемещается в лунке, излучая через равные промежутки времени ультразвуковую волну. Находящийся в противоположной стороне второй ультразвуковой датчик, принимает отраженную волну. Зная время прохождения сигнала от первого ко второму датчику, можно определить глубину лунки в месте зондирования. Прозондировав лунку в нескольких местах, можно построить двумерное изображение лунки. Программное обеспечение производит аппроксимацию и получает недостающие точки сечения лунки.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения контура лунки путем заливки в лунку в процессе литья слитка чужеродного материала, такого, например, как свинец, что применялось при литье слитков из рафинированной меди [Спиридонов Д.В., Шутов И.В., Верзилов А.П. Особенности применения огнеупоров при производстве и разливке рафинированной меди // Современные огнеупоры: ресурсосбережение и применение в металлургических технологиях: Сб. научных трудов. Донецк: Ноулидж. 2013. С. 113-121. (http://steeltimes.ru/conferences/conferences/2013/refractories/15/15.php)], а также из медно-никелевого сплава МНЖ 5-1 [Сулицин А.В., Лащенко Д.Д., Мысик Р.К. и др. Изучение процесса затвердевания круглого слитка медно-никелевого сплава МНЖ 5-1 при полунепрерывном литье // Цветные металлы. 2015. №2. С. 71-74.].

Недостатками этого способа являются:

1) из-за большего удельного веса свинца по сравнению с удельным весом основного сплава, а также его высокой жидкотекучести, свинец в процессе его заливки сливается в нижнюю часть лунки, что не обеспечивает точное воспроизводство ее контура;

2) после отрезки части слитка, в котором находится оконтуренная свинцом лунка, эта часть слитка представляет собой опасность попадания в шихту, что может загрязнить последующие плавки;

3) необходимость приобретения свинца, наличия места для его хранения и наличия специального печного агрегата для его расплавления.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа определения контура лунки при литье слитков из алюминия и алюминиевых сплавов, который исключает недостатки указанных выше способов.

Техническим результатом изобретения является определение контура лунки в результате введения в жидкий металл в кристаллизаторе нанопорошков тугоплавких химических соединений, одной из главных особенностей которых является малый размер частиц, величина которых не превышает 100 нм (1 нанометр = 1×10-9 м), в связи с чем нанопорошки успешно применяются для модифицирования (измельчения структуры) металлических композиций, в частности, нанопорошки карбида бора B4C, нитрида тантала TaN, нитрида бора BN и нитрида титана TiN применяются при литье литейных алюминиевых сплавов [А.с. СССР №№831840, 839680, 1157104 и патент РФ №2475334], нанопорошок гексаборида лантана LaB6, а также смесь нанопорошков нитрида алюминия AlN и нитрида титана TiN применяются при приготовлении алюминиево-титановой лигатуры [А.с. СССР №1168622], нанопорошок оксида алюминия Al2O3 применяется при литье чугуна [Патент РФ №2080961].

Пример. В процессе литья полунепрерывным способом слитка ∅120 мм из алюминиевого деформируемого сплава Д16 в жидкий металл в кристаллизаторе вливали композицию, состоящую из жидкого сплава Д16 и нанопорошка нитрида титана TiN, которую готовили путем отбора порции сплава Д16 из миксера с введением в него нанопорошка нитрида титана TiN в объеме прутка ∅9,5 мм, отпрессованного по технологии, описанной в патенте [А.с. СССР №1168622 Способ модифицирования сплава алюминий-титан и состав для модифицирования сплава алюминий-титан / Г.Г. Крушенко, Б.А. Балашов, Т.Н. Миллер, М.Б. и др. // БИ. - 1985. - №27] из «сечки» (частицы ∅2,0…2,5 мм, высотой 1,5…2,0 мм, получаемых нарезанием алюминиевой проволоки из сплава Д16) и нанопорошка нитрида титана TiN. При этом объем вливаемой в кристаллизатор указанной композиции, соответствовал такому количеству, чтобы содержание нанопорошка нитрида титана TiN в сплаве Д16 не превышало 0,05 масс. %.

Затем отлитый слиток разрезали по центру вдоль оси, и на том его месте, в котором вводили декорирующую композицию, готовили шлиф, изучение которого показало контур лунки (Фиг. 1. Вид лунки на шлифе слитка ∅120 мм, отлитого полунепрерывным способом из сплава Д16. На фиг. 2. контур лунки выделен штриховой линией на шлифе слитка ∅120 мм. На фиг 1 и фиг. 2 ниже контура лунки видна обычная крупнокристаллическая структура слитка, а выше контура - измельченная структура, сформированная в результате введения в металл частиц нанопорошка нитрида титана TiN. Таким образом, при литье полунепрерывным способом слитка ∅120 мм, в результате введения в кристаллизатор нанопорошка нитрида титана TiN происходит декорирование лунки.

Похожие патенты RU2671788C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЛИГАТУРЫ АЛЮМИНИЙ-ТИТАН 2015
  • Крушенко Генрих Гаврилович
RU2599134C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ВОЛОКОН 2005
  • Крушенко Генрих Гаврилович
  • Москвичев Владимир Викторович
  • Буров Андрей Ефимович
RU2348488C2
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ИЗДЕЛИЯ ИЗ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА 2009
  • Крушенко Генрих Гаврилович
RU2430814C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫМ ЛИТЬЕМ 2009
  • Крушенко Генрих Гаврилович
RU2430807C2
СПОСОБ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОГО ЛИТЬЯ ПЛОСКИХ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВЫХ СПЛАВОВ, ЛЕГИРОВАННЫХ СКАНДИЕМ И ЦИРКОНИЕМ 2019
  • Куликов Борис Петрович
  • Баранов Владимир Николаевич
  • Безруких Александр Иннокентьевич
  • Зенкин Евгений Юрьевич
  • Юрьев Павел Олегович
  • Степаненко Никита Андреевич
RU2723578C1
Способ полунепрерывного литья слитков из алюминиевых сплавов 2018
  • Куликов Борис Петрович
  • Баранов Владимир Николаевич
  • Безруких Александр Иннокентьевич
  • Юрьев Павел Олегович
RU2697144C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ПЕНОАЛЮМИНИЯ 1999
  • Романова В.С.
  • Полькин И.С.
  • Пономаренко А.М.
  • Яковенко В.В.
  • Новикова М.Б.
  • Вачьянц С.Г.
  • Король В.К.
RU2180361C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИКАТОРА ДЛЯ ДОЭВТЕКТИЧЕСКИХ АЛЮМИНИЕВО-КРЕМНИЕВЫХ СПЛАВОВ 2011
  • Крушенко Генрих Гаврилович
  • Фильков Михаил Николаевич
RU2475334C2
СПОСОБ ЛИТЬЯ АЛЮМИНИЕВЫХ ПЛОСКИХ СЛИТКОВ 2017
  • Сидоров Александр Юрьевич
  • Фролов Виктор Федорович
  • Костин Игорь Владимирович
  • Крохин Александр Юрьевич
RU2665026C1
Способ получения электродов из сплавов на основе алюминида титана 2016
  • Левашов Евгений Александрович
  • Погожев Юрий Сергеевич
  • Сентюрина Жанна Александровна
  • Зайцев Александр Анатольевич
  • Андреев Дмитрий Евгеньевич
  • Юхвид Владимир Исаакович
  • Санин Владимир Николаевич
  • Икорников Денис Михайлович
RU2630157C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 671 788 C2

Реферат патента 2018 года СПОСОБ ДЕКОРИРОВАНИЯ ЛУНКИ ПРИ ЛИТЬЕ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЯ И АЛЮМИНИЕВЫХ ДЕФОРМИРУЕМЫХ СПЛАВОВ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫМ СПОСОБОМ

Изобретение относится к области литейного производства. Для определения контура лунки слитка из алюминия и алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье в жидкую лунку слитка в кристаллизаторе вливают жидкий сплав того же химического состава, что и отливаемый слиток, причем во вливаемый в жидкую лунку сплав предварительно вводят нанопорошок тугоплавкого химического соединения. Нанопорошок тугоплавкого соединения вызывает кристаллизацию металла, линейное изображение которой разделяет обычную крупнокристаллическую структуру слитка от мелкокристаллической в пределах контура лунки. Обеспечивается точное воспроизведение контура лунки без загрязнения последующих плавок. 2 ил., 1 пр.

Формула изобретения RU 2 671 788 C2

Способ определения контура лунки слитка из алюминия и алюминиевых сплавов при полунепрерывном литье, включающий вливание жидкого сплава в жидкую лунку слитка в кристаллизаторе, отличающийся тем, что в качестве вливаемого в жидкую лунку слитка сплава используют сплав того же химического состава, что и отливаемый слиток, причем во вливаемый в жидкую лунку сплав предварительно вводят нанопорошок тугоплавкого химического соединения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2671788C2

СУЛИЦИН А.В
и др
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1
Цветные металлы, 2015, N2, с
Контрольный стрелочный замок 1920
  • Адамский Н.А.
SU71A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПОЛУНЕПРЕРЫВНЫМ ЛИТЬЕМ 2009
  • Крушенко Генрих Гаврилович
RU2430807C2
ХНЫКИН А.В
Методика ультразвукового зондирования лунки слитка в процессе непрерывного литья
Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 2006, N21
Способ определения границ осевой пористости слитка 1990
  • Дмитриев Александр Михайлович
SU1780918A1

RU 2 671 788 C2

Авторы

Крушенко Генрих Гаврилович

Назаров Владимир Павлович

Даты

2018-11-06Публикация

2016-02-24Подача