×
07.07.2020
220.018.3084

Установка для модифицирования алюминиевого расплава

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Предлагаемое изобретение относится к области литейного производства, в частности к технологии внепечного модифицирования, и может быть использовано для изготовления слитков из алюминиевых сплавов. Установка для модифицирования расплава, содержащая устройство для подачи модифицирующего прутка в расплав, металлотракт и устройство для ультразвуковой обработки расплава, дополнительно снабжена каналом внутри металлотракта с верхней съемной крышкой, где последовательно расположены устройства для подачи модифицирующего прутка, подачи газа в расплав и ультразвуковой обработки расплава, при этом дополнительный канал имеет переменное поперечное сечение, увеличивающееся по направлению движения расплава, а в зоне ультразвуковой обработки расплава в верхней съемной крышке установлен кожух с трубопроводом для газоотвода. Установка позволяет повысить эффективность процесса модифицирования и повысить качество слитков. 3 ил., 1 табл., 1 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Предлагаемое изобретение относится к области литейного производства, в частности к технологии внепечного модифицирования, и может быть использовано для изготовления слитков из алюминиевых сплавов.

Известны установки для модифицирования алюминиевого расплава, включающие кавитационную обработку расплавленного металла непосредственно в кристаллизаторе или перед ним. (Эскин Г.И. Ультразвуковая обработка расплавленного алюминия. - М.: Металлургия, 1988, С. 201, 202 и 221).

Однако данные установки не позволяют существенно снизить в расплаве размеры агломератов модифицирующих интерметаллических соединений (АМИС), которые малорастворимы в потоке расплава и впоследствии осаждаются на рафинирующих устройствах в литейной линии, что приводит к существенному снижению эффективности модифицирования, получаемых слитков.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, по технической сущности и достигаемому результату является установка для модифицирования алюминиевого расплава (Патент №2486269 С2 Российская Федерация, МПК С22С 1/03, С22С 21/04 - №2011136570/02, Способ внепечного модифицирования алюминиевых сплавов / С.Г. Бочвар, Г.И. Эскин, В.И. Ялфимов; заявл. 05.09.2011; опубл. 27.06.2013 Бюл. №18), содержащие устройство для подачи модифицирующего прутка в расплав, металлотракт и для ультразвуковой обработки (УЗО) расплава, при этом глубина расплава в коробке под источником ультразвука, погруженного в расплав, составляет не более λ/20, где λ - длина волны на частоте источника ультразвука. Кроме того, модифицирующий пруток вводят в расплав непосредственно в эпицентр, образующийся в кавитационной области от действия источника или источников (более одного) ультразвука.

Данная установка позволяет - снизить в расплаве размеры и количество АМИС, но не обеспечивает достаточно эффективного их растворения в расплаве, так как только часть объема растворенного модифицирующего прутка проходит через кавитационную область от УЗО, а тот объем, который попадает туда, не успевает полностью подвергнуться УЗО. Все это снижает эффективность применения модифицирующего прутка.

Основной задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности процесса модифицирования, что приводит к повышению качества слитков.

Для достижения поставленной задачи предлагаемая установка для модифицирования расплава, содержащая устройство для подачи модифицирующего прутка в расплав, металлотракт и устройство для ультразвуковой обработки расплава, установка снабжена дополнительным каналом внутри металлотракта с верхней съемной крышкой, при этом дополнительный канал имеет переменное поперечное сечение, увеличивающееся по направлению движения расплава, а для подачи модифицирующего прутка под требуемым углом наклона, в верхней съемной крышке выполнено отверстие, в которое вставлен индукционный нагреватель с приспособлением для его фиксации, причем, в зоне ультразвуковой обработки расплава установлен кожух с трубопроводом для газоотвода.

Конструктивные особенности заявляемой установки по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют решить поставленную задачу.

По отношению к прототипу у предлагаемой установки имеются следующие отличительные признаки: для более эффективного растворения модифицирующего прутка в предлагаемой установке процесс растворения прутка и последующая его УЗО происходят в дополнительном канале, то есть в меньшем объеме расплава, что позволяет увеличить интенсивность обработки практически всех АМИС. Кроме того, увеличение температуры нагрева прутка индукционным нагревателем и обеспечение более точной подачи данного прутка под требуемым углом наклона, а также уменьшение скорости движения расплава в зоне УЗО за счет увеличения площади поперечного сечения отдельного канала (увеличения времени УЗО расплава), позволит полностью раствориться прутку перед УЗО и более эффективно обработать преобладающее количество АМИС. Дополнительная газовая обработка расплава инертным газом перед УЗО значительно увеличивает интенсивность процесса кавитации во время УЗО, и тем самым повышается эффективность обработки АМИС. Для повышения экологичности процесса при модифицировании дополнительный канал полностью закрыт верхней съемной крышкой, а в зоне УЗО установлен кожух с трубопроводом для газоотвода.

Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует следующая причинно-следственная связь. Выполнение установки для модифицирования расплава, имеющей указанную выше совокупность конструктивных особенностей по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяет повысить эффективность процесса модифицирования, что - приводит к повышению качества слитков.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется графическими материалами. На фиг. 1 показана схема предлагаемой установки. На фиг. 2 показан разрез А-А на фиг. 1 Заявляемая установка для модифицирования алюминиевого расплава содержит металлотракт 1 с расплавом 2, дополнительный канал 3 с фланцами 4 внутри металлотракта 1 с верхней съемной крышкой 5; устройство для подачи 6 модифицирующего прутка 7 через отверстие 8 в расплав 2 с индукционным нагревателем 9 и с приспособлением для фиксации 10; устройство для подачи 6 под требуемым углом наклона а; устройство для подачи инертного газа 11 в расплав 2 через отверстие 12; устройство УЗО 13 расплава 2; кожух 14 с трубопроводом 15 для газоотвода через отверстие 16.

Установка работает следующим образом. Перед началом процесса литья нового типоразмера слитка из алюминиевого сплава в металлотракте 1, соединяющим миксер и кристаллизатор (на рис. не показаны) между дегазатором и металлофильтром (на рис. не показаны) устанавливают дополнительный канал 3, который крепят с помощью фланцев 4. Затем накрывают дополнительный канал 3 верхней съемной крышкой 5 с отверстиями 8, 12 и 16, в которые устанавливают устройство для подачи 6 модифицирующего прутка 7 через отверстие 8 в расплав 2 с индукционным нагревателем 9 и с приспособлением для фиксации 10; устройство для подачи 6 под требуемым углом наклона а; устройство для подачи инертного газа 11 в расплав 2 через отверстие 12; устройство УЗО 13 расплава; кожух 14 с трубопроводом 15 для газоотвода через отверстие 16. В зависимости от расхода модифицирующего прутка 7 на тонну расплава 2 рассчитывают для заданного угла наклона α, начальной температуры нагрева прутка и температуры расплава линейную скорость подачи модифицирующего прутка 7 в расплав. Затем подают расплав 2 из миксера в металлотракт 1, после заполнения расплавом 2 дополнительного канала 3 в расплав 2 подается нагретый с помощью индукционного нагревателя 9 модифицирующий пруток 7 с выбранной линейной скоростью, и через импеллер 17 для подачи инертного газа 11 начинается продувка расплава 2 инертным газом. Источник ультразвука устройства УЗО 13 опускается в расплав 2, и начинается УЗО потока расплава ультразвуком, которая ведет к образованию кавитационной зоны 18, где под действием акустической кавитации происходит активное растворение и диспергирование АМИС, которые попали в расплав 2 из растворенного модифицирующего прутка 7 с образованием большого числа зародышей во время последующей кристаллизации слитков. Следует отметить, что во время УЗО интенсивно происходит дегазация расплава 2. Образующиеся газы собираются с помощью кожуха 14 и удаляются через трубопровод 15. После окончания литья слитков расплав 2 удаляется из дополнительного канала 3. Устройства 6, 11 и 13 вместе с верхней съемной крышкой 5 снимают, и очищают дополнительный канал 3 от остатков закристаллизовавшегося расплава 2. Затем устройства 6, 11 и 13 вместе с верхней съемной крышкой 5 возвращают в исходное состояние, и установка снова готова к работе - литью очередной партии слитков.

Для повышения эффективности внепечного модифицирования расплава в зоне УЗО могут устанавливаться дополнительно один или более источников ультразвука с различным расположением относительно друг друга.

Пример. Опытные плавки сплава алюминиевого сплава 5ХХХ серии проводилась в литейном отделении на миксерах и литейной машине промышленного производства. Отливался слиток размером 600×1750×4700 мм общей массой 14 т. Приготовление и литье слитка производилось с обязательным применением дегазационных установок SNIF; фильтрация производилась через трубчатый металлофильтр PTF (Mitsui) и пенокерамический фильтр ПКФ. Отливка слитка осуществлялась через распределитель металла Combo-Bag. В процессе приготовления расплава производился отбор проб для анализа химического состава готового сплава, на содержание водорода, макро- и микроструктуры.

Технологические и температурно-скоростные режимы литья слитка соответствовали следующим значениям: температура металла в миксере 740±5°С; температура металла в раздаточном желобе 700÷710°С; скорость литья 65 мм/мин.; уровень металла в кристаллизаторе 50 мм; расход воды - 55 м3/час и температура воды на входе в систему охлаждения кристаллизатора 10±1°С.

С целью определения влияния эффективности внепечного модифицирования расплава в зоне УЗО на формирование структуры слитков сплава 5052 серии была проведена серия экспериментов. Для исследований применяли систему УЗО (магнитострикционный преобразователь ПМС-4-180С), в которую входит: погружной ультразвуковой излучатель с частотой 20 кГц; ультразвуковой генератор мощностью 5 кВт. Дополнительный канал имел начальное поперечное сечение 100×100 мм2, а на выходе из зоны УЗО - 120×120 мм2. Глубина погружения ультразвукового излучателя в расплав составила 50 мм, а протяженность кавитационной области под ним в расплаве составляла 60 мм.

В ходе исследований были проведены три опытных плавки с использованием модифицирующей лигатуры AlTi5B1. Первая плавка производилась по штатной технологии с расходом лигатурного прутка 1,2 кг/т; вторая плавка - с применением УЗО без дополнительного канала и расходом лигатуры 1,2 кг/т; третья плавка - с расходом лигатуры 0,6 кг/т с использованием предлагаемой установки.

Макроструктуру образцов изучали с применением стереоскопического микроскопа Stemi 2000-С, Carl Zeiss. При анализе макроструктуры слитка из сплава 5ХХХ серии с каждой плавки отбиралось по 8 проб согласно схеме (фиг. 3) для контроля внутренних и поверхностных дефектов.

Результаты сравнительного анализа зеренной структуры представлены в таблице 1.

В результате проведенных сравнительных исследований во всех образцах не обнаружено каких-либо внутренних и поверхностных дефектов. Установлено, что применение предлагаемой установки позволяет повысить эффективность внепечного модифицирования расплава даже при снижении расхода модификатора AlTi5B1 в два раза (0,6 кг/т вместо 1,2 кг/т), и при этом удалось снизить средний размера зерна на 12%.

Такая комплексная обработка расплава с помощью предлагаемой установки позволяет увеличить количество зародышей кристаллизации и повысить эффективность модифицирования по сравнению с прототипом, обеспечивая при снижении расхода модификатора в два раза измельчение зеренной структуры слитков на 12%., т.е. повысить качество слитков из алюминиевых сплавов.

Установка для модифицирования расплава, содержащая устройство для подачи модифицирующего прутка в расплав, металлотракт и устройство для ультразвуковой обработки расплава, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным каналом внутри металлотракта с верхней съемной крышкой, при этом дополнительный канал имеет переменное поперечное сечение, увеличивающееся по направлению движения расплава, в верхней съемной крышке выполнены отверстия для подачи модифицирующего прутка под требуемым углом наклона, устройство для нагрева прутка в виде индукционного нагревателя с приспособлением для его фиксации и устройство для подачи инертного газа в расплав, а в зоне ультразвуковой обработки расплава установлен кожух с трубопроводом для газоотвода.
Установка для модифицирования алюминиевого расплава
Установка для модифицирования алюминиевого расплава
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 324.
27.03.2016
№216.014.c5b2

Станок шарошечного бурения

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения. Станок включает мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578684
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.0515

Композиция для получения сорбента на основе карбамидоформальдегидной смолы

Изобретение относится к композиции для получения сорбента для очистки загрязненных объектов от нефтепродуктов. Композиция содержит следующие компоненты в масс. %: карбамидоформальдегидная смола 25-30; шлам газоочистки производства алюминия 8-12; магнетит 5-7; пенообразователь, содержащий ПАВ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587440
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.053a

Способ измерения расстояния между бортовой и наземной приёмопередающими станциями

Изобретение относится к способам измерения расстояния и может быть использовано в радионавигации и радиолокации. Достигаемый технический результат изобретения - сокращение времени и повышение точности измерения расстояния между бортовой и наземной приемопередающими станциями. Указанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587471
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2c21

Способ получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов

Изобретение относится к способу получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов и может найти применение в электротехнической промышленности. Способ включает сплавление металлического серебра, олова и висмута в инертной атмосфере при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579846
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2d16

Кормоприготовитель

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для приготовления комбикормов. Кормоприготовитель содержит корпус в виде стоек на опорной плите, цилиндрическую рабочую камеру с торцевыми крышками, в которой расположены ведущий и ведомый элементы с измельчающими зубьями....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579773
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.30da

Устройство для бурения скважин

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения взрывных скважин на карьерах и шахтах, а также для проходки технологических скважин, в том числе при бурении сложноструктурных пород. Устройство для бурения скважин содержит корпус, вращательно-подающий механизм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580118
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.367a

Способ вентиляции глубоких карьеров

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при искусственном проветривании застойных зон глубоких карьеров. Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности регулирования вентиляционных потоков и их распределения между застойными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581644
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3692

Способ возведения свайного фундамента

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений на свайных ростверках. Способ возведения свайного фундамента включает устройство ростверка на подготовленном грунтовом основании, поэтапное задавливание свай домкратами по мере возведения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581853
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36ef

Способ определения температуры застывания нефтепродуктов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры застывания нефти и нефтепродуктов. Согласно заявленному решению изменение температуры испытуемого нефтепродукта, помещенного в цилиндрический стакан, выполненный с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581383
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36f6

Устройство для уплотнения снега

Изобретение относится к машине для уплотнения снега при строительстве снеголедовых дорог и грунтовых аэродромов в зимнее время. Устройство для уплотнения снега включает рабочий орган, агрегатированный с тягачом, и вибровозбудитель колебаний. Рабочий орган выполнен в виде уплотняющей плиты (1) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581667
Дата охранного документа: 20.04.2016
Показаны записи 1-10 из 94.
10.01.2013
№216.012.18f5

Механоактивированный спеченный железографитовый композит для пресс-матриц совмещенного литья и прокатки прессования

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным антифрикционным материалам на основе железа. Может использоваться для изготовления деталей, используемых в узлах трения, а также для изготовления антифрикционных вставок в пресс-матрицы совмещенного литья и прокатки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471881
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.01.2013
№216.012.19b9

Способ расширения температурного диапазона работы компрессионного холодильника

Изобретение относится к холодильной технике, а именно к компрессионным холодильникам с конденсаторами принудительного воздушного охлаждения, используемым на предприятиях химической, нефтегазовой, пищевой и других отраслей промышленности, а также в кондиционерах промышленного и бытового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002472077
Дата охранного документа: 10.01.2013
20.04.2013
№216.012.3716

Сплав на основе палладия 500 пробы

Настоящее изобретение относится к области металлургии сплавов на основе палладия, предназначенных для изготовления ювелирных изделий преимущественно из сплава палладия 500 пробы. Сплав на основе палладия 500 пробы содержит, в мас.%: палладий - 50,0-50,5; серебро - 38-40; кремний - 0,1-0,2; медь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479655
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3717

Литейный ювелирный сплав белого цвета на основе палладия

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к сплавам на основе палладия, используемых преимущественно для изготовления ювелирных изделий 900 и 950 проб методами литья. Сплав белого цвета содержит, мас.%: палладий - 90,0-95,5; кремний - 0,1-0,3; серебро - остальное....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479656
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.04.2013
№216.012.3bbb

Катанка из алюминиевого сплава

Изобретение относится к электротехнической промышленности, а именно к катанке из алюминиевого сплава, изготавливаемой методом непрерывного литья и прокатки или методом прессования и предназначенной для изготовления проволоки для производства неизолированных проводов. Технический результат,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480852
Дата охранного документа: 27.04.2013
20.05.2013
№216.012.41ba

Термоэлектрическая система климат-контроля

Изобретение относится к термоэлектрическим системам климат-контроля ограниченного объема воздуха. Система содержит блок управления и термоэлектрический агрегат, содержащий основание с термоизолирующей прокладкой с одним или несколькими сквозными отверстиями для установки одной или нескольких...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482396
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.05.2013
№216.012.41c1

Теплообменник термоэлектрических устройств нагрева-охлаждения

Теплообменник предназначен для нагрева-охлаждения термоэлектрическими батареями циркулирующих потоков жидкости или газа и может найти применение в энергетической, химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности. Теплообменник выполнен в виде прямоточной трубы из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002482403
Дата охранного документа: 20.05.2013
27.06.2013
№216.012.4fd2

Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки

Изобретение относится к металлургии, в частности к непрерывному литью металлов с одновременным их прессованием. Устройство содержит печь-миксер, валки с ручьем и с выступом, образующие рабочий калибр. На выходе из калибра установлена матрица с охлаждающими каналами на наружной поверхности....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486027
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.07.2013
№216.012.5699

Устройство для непрерывного литья, прокатки и прессования катанки

Устройство относится к металлургии и может быть использовано для получения прутков, профилей, преимущественно, из алюминиевых сплавов методом непрерывного совмещенного литья, прокатки и прессования. Устройство содержит печь-миксер 1, валок 3 с ручьем и валок 4 с выступом, имеющие охлаждаемые...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487777
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.10.2013
№216.012.78f3

Припой на основе серебра

Изобретение может быть использовано для пайки и лужения деталей в ювелирной промышленности, электронике, электротехнике и приборостроении. Припой содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: серебро 64,5-65,5; медь 19,5-20,5; индий 3-5; цинк остальное. Дополнительное введение индия в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496625
Дата охранного документа: 27.10.2013
+ добавить свой РИД