Способ исследования процесса кристаллизации металлов Советский патент 1982 года по МПК B22D11/00 G01N33/20 

Изобретение относится к черной и цветной металлургии, конкретнее к исследованию процесса кристаллизации металлов.

Известен способ исследования кристаллизации металлов и шлаков, включающий погружение медного образца в расплавленный металл и шлак. По изменению температуры в образце и образовавшейся гарнисажной корочке на его поверхности делают выводы о характере теплопередачи от жидкого шлака к холодной медной стенке. Такой способ можно применить и к изучению кристаллизации металла или сплава, если в жидкий расплав окунать медный образец на короткое время по приведенной методике lJ.

Основным недостатком способа является невозможность изучения начальной стадии кристаллизации. На осуществление погружения твердого элемента в жид.сую фазу, реверса и извлечения его из жидкой фазы требуется время O/5-lc, в противном случае ускорения настолько велики, что изменяют весь процесс кристаллизации, а контакт приобретает характер удара твердой фазы пЬ мениску с его разбрызгиванием. Таким способом изучают кристаллизацию за время свыие 1 с при толщине корки слитка свыше 1 мм.

Цель изобретения - повышение точности замеров параметров кристаллизации, особенно в начальной стадии.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему ввод образца из твердого метал10ла в жидкий металл и последующее исследование теплообмена и размеров твердой фазы на образце, в качестве образца, на который намораживают жидкий металл, берут гибкую беско15нечную ленту и перемещают ее по стационарной траектории с погружением ее в жидкий метатш, после чего по времени погружения в расплав и размерам твердой фазы на ленте изу20чают процесс кристаллизации.

На чертеже показана схема, реализующая пpeдлaгae Iый способ.

Схема состоит из гибкой бесконечной ленты 1, образующей петлю 2,

25 которую вводят в контакт с жидким металлом 3, заливаег/им в емкость 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Первая операция - заправка ленты

30 1 в машину для ее перемещения.

Ьторая операция - заливка жидкого металла в емкость 4.

Третья операция - включение движения ленты 1, стабилизация скорости ленты.

Четвертая операция - погружение петли 2 ленты в жидкий металл 3.

Пятая - изменение скорости движения ленты 1 в заданном диапазоне.

Шестая - извлечение петли 2 из «идкого металла 3 и прекращение движения ленты.

Пример. На стальной ленте из стали 5 исследуют процесс кристаллизации стали 4ОХ, перегретой на выше температуры ликвидус. При этом решаются следующие задачи: выявление формы и размера центров кристаллизации зародьдией, возникающих на поверхности холодной стальной ленты и предшествующих образованию твердой корочки, определение критического времени пребывания контакта жидкого металла с холодной лентой до образования на Hefi сплошной твердой корочки, минимально возможной толщины закристаллизовавшегося металла и характера роста твердой корки металла в момент ее зарождения и полного c лыкaния.

Жидкий металл 3 заливают в емкость 4 до заданной отметки. После прекращения подачи металла на его поверхн9сть опускают движущуюся холодную ленту 1, имеющую петлю 2.

На обращенной к жидкo /ry металлу стороне ленты нарастает .твердая корка. Изменением скорости движения ленты, добиваются, чтобы на ленте н возникало образования твердой корки Другими словами, определяют такую скорость, или такое время пребывани участка ленты в жидком расплаве, когда возникает переходной режим от начала образования твердой фазы в виде зародьлией - центров кристаллизации - до полного их сл1ьжания в цельную корку.

При постоянной скорости движения ленты точно известно время контакта участка гибкой Ленты с жидким металлом, а значит, получена картина кристаллизации именно за это время. Движение ленты по станционарной траектории важно - это обеспечивает отсутствие ускорений (при постоянно скорости ленты) на прямолинейных участках и их малую величину на криволинейных участках за счет боль ших радиусов кривизны.

Время 7. Ч tiJB-.iHiiH in-(-.iifu, участка лсшты в хилном г.илкилiit определяют по юрмучп

7- 4:«

6 г - -

где Ч - угол ЛУГИ, 1то1руженной в

расплап лентгл; вычисляется по формуле

f arccosT/ (R-h)2,

Где R - радиус петли ленты;

h - глубина погружения петли в

жидкий меаалл;

V - скорость движения ленты. При R 20 см, f 0,087; R 1,74 см. Если скорость ленты

равна 10 Г1/С, то время контакта тверт Ь74

дой и жидкой фаз 1000

1,74-10 с. Скорость ленты технически возможно довести до 30 м/с (и это не предел - при прокатке уже достигнуты скорости 50-60 м/с,тогда Г 0,53 -10 с) .

После проведения опытов ленту

просматривают и определяют участки, где имеют место первые зародЕлши центры кристаллизации, увеличение количества этих зародышей на единицу площади, слипание зародышей друг

с другом и, наконец, образование корки. Зная такие участки и время, в течение которого эти участки пребывали в контакте с жидким металлом, можно сделать выводы о кристаллизации металла в самый начальный момент и дать ответы на поставленные задачей исследования вопросы.

Формула изобретения Способ исследования процесса кристаллизации металлов, включающий

ввод образца из твердого металла в жидкий металл и последующее исследование теплообмена и размеров твердой фазы на образце, отличающийся тем, что, с целью повышения точности замеров,особенно в начальной стадии кристаллизации, в качестве образца берут гибкую бесконечную ленту и перемещают ее по стационарной траектории с погружением

в жидкий металл, после чего по времени погружения в расплав и размерам твердой фазы на ленте изучают процесс кристаллизации.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Тепловые процессы при электрошлаковом переплаве. Киев. Наукова думка, 1978, с.90.

Л