Способ определения чистоты расплава легких сплавов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к металлургии и предназначается для исследования и анализа степени загрязненности легких сплавов твердыми неметаллическими примесями, например включениями окиси алюминия алюминиевых сплавов в процессе их расплавления, рафинирования и разливки.

Существует способ определения включений в расплавах алюминия и других сплавах, основанный на введении в расплав высокочастотных ультразвуковых колебаний и последующей регистрации колебаний, отраженных от частиц примесей. Способ позволяет производить лишь качественную оценку степени загрязненности расплава, так как регистрируемые спектры отраженных колебаний могут указать лишь на относительную разницу в чистоте двух или нескольких контролируемых сплавов и не пригоден для количественного измерения общего содержания примесей.

Известен способ определения содержания неметаллических включений в легких сплавах, включающий ультразвуковую обработку расплава интенсивными ультразвуковыми колебаниями в режиме кавитации и регистрацию параметров колебаний источника ультразвука(колебательной скорости) и амплитудно-частотного спектра кавитаци- онного процесса в расплаве. При заданной и контролируемой степени развития кавитации в пределах 75-100%, измеряемая колебательная скорость источника ультразвука, принята за меру содержания твердых неметаллических включений. Способ позволяет определять общее содержание включений в диапазоне концентраций 0,001-0,1 мас.%. Недостатком известного способа является низкая точность определения содержания включений. Ошибка составляет, как правило, 25% и выше. Основным фактором, обуславливающим снижение точности, является необходимость измерения параметров каXI

Јь

О СЛ

XI

витации непосредственно в зоне развития кавитации, что нарушает ее стабильность. При столь высокой степени развития кавитации возможно осколочное образование кавитационных полостей, что также отрицательно сказывается на показателях точности.

Целью изобретения является повышение точности определения чистоты расплава.

Поставленная цель достигается тем, что обработку расплава ультразвуком проводят до образования стабильной зоны развитой кавитации, а регистрацию ее параметров осуществляют в объеме расплава вне созданной зоны кавитации Способ основан на создании в расплаве более стабильной в сравнении с известным способом зоны развитой кавитации, что достигается тем, что зону создают при степени развития кавитации, равной 30-70%, и при этом регистрацию параметров осуществляют на расстоянии, равном 0,1-1,0 длины волны звука в расплаве от источника излучения.

Пример (осуществление способа). Расплав технически чистого алюминия марки А85 был приготовлен в плавильной печи типа СШОЛ-11, 6/22-МЗ (электропечь сопротивления шахтная лабораторная). От приготовленного расплава отбирали пробу жидкого металла 0,6 кг и заливали в испытательную установку, где нагревали пробу до температуры, равной 750°С, что на 90°С выше температуры ликвидуса алюминия (температура ликвидус равна 660°С). Затем производили обработку пробы расплава ультразвуком частотой 22 кГц с помощью цилиндрического излучателя диаметром 15 мм, создавая развитую кавитацию различной степени ее развития (см. таблицу). При данном режиме ультразвуковой обработки с помощью кавитометра производили измерение энергии колебаний, обусловленных кавитационным процессом в объеме расплава на различных расстояниях от источника ультразвука (длина волны звука в расплаве алюминия равна 240 мм). По среднему значению (из 5-6 измерений) величины энергии колебаний бпределяли содержание окиси алюминия в расплаве технически чистого алюминия, которое составило 0,007 мас.%. Контрольное определение содержания окиси алюминия в расплаве нейтронно-активационным методом показало значение 0,0065 мас.%,

Одновременно с этими измерениями производили определения в пробах расплава содержания окиси алюминия по известному способу и с применением операций с

запредельными значениями степени развития кавитации и места измерения параметров колебаний (см. таблицу),

Результаты этих измерений, а также расчетные значения точности определения

содержания окиси алюминия в алюминии представлены в таблице.

Из представленных результатов видно, что точность определения содержания окиси алюминия в алюминии по предлагаемому

способу более чем в 2 раза выше точности анализа степени загрязненности расплава окислами по известному способу. Формула изобретения 1. Способ определения чистоты расплава легких сплавов, заключающийся в том, что расплав обрабатывают ультразвуком в режиме кавитации и регистрируют ее параметры, по которым судят о чистоте расплава, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности, обработку ультразвуком проводят до образования стабильной зоны развитой кавитации, а регистрацию параметров осуществляют в объеме расплава вне созданной зоны.

2. Способ по п.1,отличающийся тем, что зону создают при степени кавитации, равной 30-70%.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ющийся тем, что регистрацию параметров осуществляют на расстоянии 0,1-1,0 длины волны звука в расплаве от поверхности излучения.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий и может быть использовано для анализа степени загрязненности легких сплавов твердыми неметаллическими примесями в металлургии. Цель изобретения: повышение точности. При обработке расплава ультразвуком в режиме кавитации эту обработку провэдят до образования стабильной зоны развитой кавитации, а регистрацию проводят в объеме расплава вне созданной зоны. Степень кавитации может быть 30-70%, а регистрацию проводят на расстоянии 0,1-1,0 длины волны звука в расплаве от поверхности излучения. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.