RU166581U1

RU166581U1 - INSTALLATION FOR RESEARCH OF THE MODIFIING ABILITY OF LIGATURES

Info

Publication number: RU166581U1
Application number: RU2016114575/15U
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Беляев; Николай Николаевич Довженко; Сергей Борисович Сидельников; Виктор Федорович Фролов; Александр Юрьевич Крохин; Александр Иннокентьевич Безруких; Юрий Васильевич Горохов; Иван Юрьевич Губанов; Игорь Васильевич Усков; Татьяна Юрьевна Горохова; Игорь Владимирович Костин; Елена Михайловна Лесив; Андрей Сергеевич Сидельников; Игорь Лазаревич Константинов; Алексей Игоревич Аникин; Павел Олегович Юрьев
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2016-04-14
Publication date: 2016-12-10

Abstract

1. Установка для исследования модифицирующей способности лигатур, содержащая кристаллизационную ванну со штуцерами для подвода и отвода воды, пробоотборник с возможностью перемещения относительно вертикальной оси, устройство для нагрева, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит контейнер, выполненный с направляющими выступами на внутренней его поверхности и соосно расположенный над кристаллизационной ванной, внутри которого установлена с возможностью перемещения относительно контейнера плита, выполненная с пазами для взаимодействия с направляющими выступами контейнера и снабженная отверстиями для пробоотборника не менее двух и датчиками температуры, подключенными к блоку управления устройства для нагрева контейнера.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что плита закреплена с помощью троса с устройством для вертикального ее перемещения относительно контейнера.3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что контейнер снабжен сверху и снизу раздвижными крышками.1. Installation for studying the modifying ability of ligatures, containing a crystallization bath with fittings for supplying and discharging water, a sampler with the ability to move relative to the vertical axis, a heating device, characterized in that it further comprises a container made with guide protrusions on its inner surface and coaxially located above the crystallization bath, inside of which a plate is made with the possibility of movement relative to the container, made with grooves for mutual odeystviya with guide protrusions of the container and provided with holes for the probe, and at least two temperature sensors connected to the device control unit for heating konteynera.2. Installation according to claim 1, characterized in that the plate is fixed using a cable with a device for its vertical movement relative to the container. 3. Installation according to claim 1, characterized in that the container is equipped with sliding covers at the top and bottom.

Description

Полезная модель относится к области металлургии и предназначена для исследования модифицирующей способности лигатур, используемых в производстве алюминиевых сплавов.The utility model relates to the field of metallurgy and is intended to study the modifying ability of alloys used in the production of aluminum alloys.

Известно устройство для исследования модифицирующей способности лигатур (Standart Test Procedure for Aluminum Alloy Grain Refiners, 1990), включающее кристаллизационную ванну со штуцерами для подвода и отвода воды и пробоотборник с желобком.A device for studying the modifying ability of ligatures (Standard Test Procedure for Aluminum Alloy Grain Refiners, 1990), including a crystallization bath with fittings for supplying and discharging water and a sampler with a groove.

Данное устройство не позволяет с достаточной степенью точности исследовать и анализировать процессы, происходящие при модифицировании алюминиевых сплавов лигатурами, так как во время проведения исследований не регистрируются такие важные параметры процесса модифицирования, как температура перед кристаллизацией, скорость кристаллизации, режим охлаждения расплавленного сплава в пробоотборнике.This device does not allow a sufficient degree of accuracy to study and analyze the processes that occur when aluminum alloys are modified by ligatures, since during the research important parameters of the modification process, such as temperature before crystallization, crystallization rate, and mode of cooling of the molten alloy in the sampler, are not recorded.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков, технической сущности и достигаемому результату является устройство для исследования модифицирующей способности лигатур, содержащее кристаллизационную ванну со штуцерами для подвода и отвода воды, перекладину, на которую навешивается пробоотборник расплавленного сплава с желобком, выполненный с возможностью передвижения по винтовым штангам, расположенным по обе стороны от кристаллизационной ванны, причем с наружной стороны винтовые штанги снабжены термоиндукторами, равномерно расположенными на всем расстоянии от перекладины до кристаллизационной ванны (Патент на полезную модель №104297, МПК F27B 17/02, G01N 33/20. Устройство для исследования модифицирующей способности лигатур от 06.12.2010; опубл. 10.05.2011 Бюл. №13).The closest in combination of essential features, technical nature and the achieved result is a device for studying the modifying ability of ligatures, containing a crystallization bath with fittings for supplying and discharging water, a crossbar on which a molten alloy sampler with a groove is hung, made with the possibility of movement along screw rods, located on both sides of the crystallization bath, and on the outside of the screw rods are equipped with thermal inductors, equal to but located at the entire distance from the crossbar to the crystallization bath (Utility Model Patent No. 104297, IPC F27B 17/02, G01N 33/20. Device for investigating the modifying ability of ligatures from 12/06/2010; publ. 05/10/2011 Bull. No. 13) .

Наличие термоиндукторов не позволяет остывать расплавленному сплаву в пробоотборнике во время движения по винтовой штанге и закристаллизоваться ему раньше, чем пробоотборник опуститься в кристаллизационную ванну. Однако, в данном устройстве, во время проведения исследований также не регистрируются такие важные параметры процесса модифицирования как начальная температура перед кристаллизацией и скорость кристаллизации расплавленного сплава в пробоотборнике, режим охлаждения расплавленного сплава в пробоотборнике. Все это в конечном итоге не позволяет в достаточной мере оценить модифицирующую способность лигатуры, установить рациональные режимы модифицирования и выбрать оптимальный химический состав модификатора.The presence of thermal inductors does not allow the molten alloy to cool down in the sampler while moving along the helical rod and crystallize it earlier than the sampler descends into the crystallization bath. However, in this device, during research, such important parameters of the modification process as the initial temperature before crystallization and the crystallization rate of the molten alloy in the sampler, the cooling mode of the molten alloy in the sampler are also not recorded. All this ultimately does not allow to sufficiently assess the modifying ability of the ligature, to establish rational modes of modification and to choose the optimal chemical composition of the modifier.

Основной задачей полезной модели является повышение точности при исследовании и анализе модифицирующей способности лигатур и повышение производительности установки.The main objective of the utility model is to increase accuracy in the study and analysis of the modifying ability of ligatures and to increase the productivity of the installation.

Достигается это тем, что установка для исследования модифицирующей способности лигатур, содержащая кристаллизационную ванну со штуцерами для подвода и отвода воды, пробоотборник с возможностью перемещения относительно вертикальной оси, устройство для нагрева, она дополнительно содержит контейнер, выполненный с направляющими выступами на внутренней его поверхности и соосно расположенный над кристаллизационной ванной, внутри которого установлена с возможностью перемещения относительно контейнера плита, выполненная с пазами для взаимодействия с направляющими выступами контейнера и снабженная отверстиями для пробоотборника не менее двух и датчиками температуры, подключенными к блоку управления устройства для нагрева контейнера.This is achieved by the fact that the installation for studying the modifying ability of ligatures, containing a crystallization bath with fittings for supplying and discharging water, a sampler with the ability to move relative to the vertical axis, a heating device, it additionally contains a container made with guide protrusions on its inner surface and coaxially located above the crystallization bath, inside of which a plate is made with the possibility of movement relative to the container, made with grooves for -interaction with guide protrusions of the container and provided with holes for the probe, and at least two temperature sensors connected to the device control unit for heating the container.

Кроме того плита закреплена с помощью троса с устройством для вертикального ее перемещения относительно контейнера, а контейнер снабжен сверху и снизу раздвижными крышками.In addition, the plate is fixed with a cable with a device for its vertical movement relative to the container, and the container is equipped with sliding covers on top and bottom.

Конструктивные особенности заявляемой установки по сравнению с прототипом, характеризующиеся отличительными признаками, позволяют повысить точность при исследовании и анализа модифицирующей способности лигатур.The design features of the claimed installation compared with the prototype, characterized by distinctive features, can improve the accuracy in the study and analysis of the modifying ability of the ligatures.

По отношению к прототипу у предлагаемой установки имеются следующие отличительные признаки:In relation to the prototype of the proposed installation has the following distinctive features:

- контейнер, соосно расположенный над кристаллизационной ванной, внутри которого установлена плита, снабженная отверстиями для пробоотборника не менее двух, позволяет одновременно исследовать модифицирующую способность для нескольких проб при одинаковых условиях во время кристаллизации, что позволяет повысить производительность установки;- the container, coaxially located above the crystallization bath, inside which a plate is installed, equipped with holes for a sampler of at least two, allows you to simultaneously study the modifying ability for several samples under the same conditions during crystallization, which improves the productivity of the installation;

- контейнер выполненный с направляющими выступами на внутренней его поверхности, а плита выполненная с пазами для взаимодействия с направляющими выступами контейнера, обеспечивает плавное и без перекоса перемещение плиты с пробоотборником расплавленного сплава относительно контейнера по направляющим выступам контейнера и последующее погружение пробоотборником расплавленного сплава в кристаллизационную ванну;- the container is made with guiding protrusions on its inner surface, and the plate is made with grooves for interacting with the guiding protrusions of the container, provides a smooth and skewed movement of the plate with the sampler of molten alloy relative to the container along the guiding protrusions of the container and subsequent immersion of the molten alloy by the sampler in the crystallization bath;

- наличие блока управления устройства для нагрева контейнера и снабжение плиты датчиками температуры, подключенными к блоку управления устройства для нагрева контейнера, позволяет точно регулировать температуру нагрева расплавленного сплава перед кристаллизацией;- the presence of the control unit of the device for heating the container and the supply of the plate with temperature sensors connected to the control unit of the device for heating the container, allows you to accurately control the heating temperature of the molten alloy before crystallization;

- крепление плиты с помощью троса с устройством для вертикального ее перемещения относительно контейнера позволит более точно управлять скоростью перемещение плиты с пробоотборником расплавленного сплава относительно контейнера;- fastening the plate using a cable with a device for its vertical movement relative to the container will more accurately control the speed of movement of the plate with the sampler of molten alloy relative to the container;

- снабжение контейнера сверху и снизу раздвижными крышками позволяет поддерживать требуемую температуру внутри контейнера.- supplying the top and bottom of the container with sliding covers allows you to maintain the desired temperature inside the container.

Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Выполнение установки для исследования модифицирующей способности лигатур, имеющей указанную выше совокупность отличительных признаков, позволяет повысить точность исследований при анализе модифицирующей способности лигатур и производительности установки.Thus, there is a causal relationship between the hallmarks and the task at hand. The installation for the study of the modifying ability of ligatures, having the above set of distinctive features, allows to increase the accuracy of research in the analysis of the modifying ability of the ligatures and the performance of the installation.

Сущность полезной модели поясняется графическими материалами. На фигуре 1 показан общий вид установки, на фигуре 2 - разрез А-А.The essence of the utility model is illustrated by graphic materials. Figure 1 shows a General view of the installation, figure 2 is a section aa.

Установка для исследования модифицирующей способности лигатур содержит кристаллизационную ванну 1, включающую штуцеры для подвода 2 и отвода 3 воды, на каждом из которых установлен регулировочный вентиль 4; пробоотборники 5; устройство для нагрева 6 с нагревательными элементами 7; контейнер 8 с направляющими выступами 9 на внутренней поверхности контейнера 8, который расположен соосно над кристаллизационной ванной 1 и закрытый сверху и снизу раздвижными крышками 10 и 11; плиту 12 с направляющими пазами 13 и с отверстиями 14 для размещения пробоотборников 5, при этом плита закреплена с помощью троса 15, перекинутого через шкив 16 и соединенного с устройством 17 для вертикального перемещения плиты 12 относительно контейнера 8. Плита 1 снабжена датчиками температуры 18, подключенными к блоку управления устройства 6 для нагрева контейнера 8. На штуцерах для подвода 2 и отвода 3 воды установлены датчики контроля температуры воды 19, соединенные с КИП 20, а на штуцере для подвода 2 воды смонтирован расходомер 21, при этом штуцеры для отвода 3 воды установлены рядом с каждым отверстием 14 для установки проотборников 5.Installation for studying the modifying ability of the ligatures contains a crystallization bath 1, including fittings for supplying 2 and drainage 3 of water, each of which has an adjustment valve 4; samplers 5; a device for heating 6 with heating elements 7; a container 8 with guide projections 9 on the inner surface of the container 8, which is located coaxially above the crystallization bath 1 and is closed at the top and bottom with sliding covers 10 and 11; plate 12 with guide grooves 13 and with holes 14 for accommodating samplers 5, while the plate is fixed using a cable 15 thrown over a pulley 16 and connected to a device 17 for vertical movement of the plate 12 relative to the container 8. The plate 1 is equipped with temperature sensors 18 connected to the control unit of the device 6 for heating the container 8. On the fittings for the inlet 2 and the outlet 3 of water installed sensors for monitoring the temperature of the water 19 connected to the instrumentation 20, and on the fitting for the supply of water 2 mounted flow meter 21, while the fitting Water outlet 3 is installed next to each hole 14 for installing the samplers 5.

Предлагаемая установка работает следующим образом.The proposed installation works as follows.

Непосредственно перед исследованиями открывают регулировочные вентили 4 и начинают подачу воды в кристаллизационную ванну 1. С помощью расходомера 20 устанавливают требуемый расход воды, при котором вода не должна переливаться через края кристаллизационной ванны 1. Включают КИП 20 и регистрируют температуру входной и выходной воды. Далее с помощью нагревательных элементов 7 и с помощью датчиков температуры 18 плиты 12 нагревают контейнер 8 до заданной температуры, при этом сверху и снизу раздвижные крышки 10 и 11 должны быть закрыты, а плита 12 должна находиться внутри контейнера 8. При достижении заданной температуры нагрева контейнера 8 установка готова для проведения исследований. После отбора проб, пробоотборники с расплавленным металлом помещают в отверстия 14, предварительно открыв верхнюю раздвижную крышку 10. Затем верхнюю крышку 10 закрывают и нагревают контейнер 8 вместе с плитой 12 до заданной температуры с помощью устройства для нагрева 6 с нагревательными элементами 7. Далее нагревательное устройство 6 отключают. После чего раскрывают нижнюю раздвижную крышку 11 и плиту 12 с пробоотборниками 5 опускают с помощью устройства 17 в кристаллизационную ванну 1. Затем раскрывают нижнюю раздвижную крышку 11. Изменение тепловых условий и режим охлаждения во время кристаллизации расплава определяют с помощью датчиков контроля температуры воды 19, КИП 20 и датчиков контроля температуры плиты 12. При достижении температуры плиты 12, равной комнатной, отключают воду, раскрывают верхнюю и нижнюю раздвижные крышки 10 и 11 и плиту 12 с проотборниками 5 вынимают из контейнера 8. Пробоотборники 5 вынимают из плиты 12, и извлекают из них полученные слитки, которые используют для проведения металлографических исследований модифицирующей способности лигатур. Следует отметить, что плита 12 с направляющими пазами 13 при движении вниз и вверх двигается плавно и без перекоса с помощью троса 15, перекинутого через шкив 16 и соединенного с устройством 17 для вертикального перемещения плиты 12 относительно контейнера 8 по направляющим выступам 9.Right before the studies, adjusting valves 4 are opened and water is supplied to the crystallization bath 1. Using a flow meter 20, the required water flow rate is established at which water should not overflow over the edges of the crystallization bath 1. Turn on the instrument 20 and record the temperature of the inlet and outlet water. Further, using the heating elements 7 and using the temperature sensors 18 of the plate 12, the container 8 is heated to a predetermined temperature, while the top and bottom sliding covers 10 and 11 must be closed, and the plate 12 must be inside the container 8. When the specified heating temperature of the container is reached 8 installation is ready for research. After sampling, the samplers with molten metal are placed in the holes 14, after opening the upper sliding cover 10. Then the upper cover 10 is closed and the container 8 is heated together with the stove 12 to a predetermined temperature using a heating device 6 with heating elements 7. Next, a heating device 6 disconnect. After that, the lower sliding cover 11 is opened and the plate 12 with samplers 5 is lowered by means of the device 17 into the crystallization bath 1. Then the lower sliding cover 11 is opened. The change in thermal conditions and the cooling mode during melt crystallization are determined using water temperature control sensors 19, instrumentation 20 and sensors for monitoring the temperature of the plate 12. When the temperature of the plate 12 reaches room temperature, the water is turned off, the upper and lower sliding covers 10 and 11 are opened, and the plate 12 with the samplers 5 is removed from the container 8. Samplers 5 are removed from the plate 12, and the ingots obtained are extracted from them, which are used for metallographic studies of the modifying ability of the ligatures. It should be noted that the plate 12 with the guide grooves 13 moves smoothly and without distortion when moving down and up with the help of a cable 15 thrown over the pulley 16 and connected to the device 17 for vertical movement of the plate 12 relative to the container 8 along the guide projections 9.

Пример. В действующем литейном цехе одного из предприятий ОАО «ОК РУСАЛ» использовали предлагаемую установку для исследования модифицирующей способности лигатурных прутков марки AlTiB1 различных производителей: КВМ, Aleastur, LSM и др., используемых в производстве плоских слитков из алюминиевых сплавов серии 5ХХХ. Предлагаемая установка была установлена стационарно недалеко от кристаллизатора плоских слитков. Для повышения эффективности исследований в плите 12 было выполнено четыре отверстия 14, то есть устанавливалось сразу четыре пробоотборника 5 с расплавленным металлом, которые были жестко закреплены в плите 12, а на их стенках были установлены дополнительные температурные датчики. Расплавленный металл заливался сразу в пробоотборники 5, когда плита 12 находилась в контейнере 8, нагретом до требуемой температуры, которая изменялась в интервале 740÷780°С и точно регулировалась с помощью датчиков температуры 18, подключенными к блоку управления устройства 6 для нагрева контейнера 8. Предлагаемая установка работала в непрерывном режиме, то есть устройство для нагрева 6 и подача воды не отключалось на все время проведения экспериментов. Окончанием кристаллизации каждой партии образцов считалось охлаждение их в кристаллизационной ванне 1 до температуры 20°С. Затем их извлекали из пробоотборников 5 и проводили затем металлографические исследования. Всего было получено 60 образцов, а в результате проведенных для исследования модифицирующей способности лигатурных прутков марки AlTiB1 были выбраны лучший производитель и определены рациональные режимы модифицирования, гарантирующие высокое качество плоских слитков из алюминиевых сплавов серии 5ХХХ.Example. In the existing foundry of one of the enterprises of OK RUSAL OJSC, we used the proposed installation to study the modifying ability of AlTiB1 alloy ligature rods of various manufacturers: KVM, Aleastur, LSM, etc., used in the production of flat ingots from aluminum alloys of the 5XXX series. The proposed installation was installed stationary near the mold of flat ingots. To increase the research efficiency, four holes 14 were made in plate 12, i.e., four samplers 5 with molten metal were installed at once, which were rigidly fixed in plate 12, and additional temperature sensors were installed on their walls. The molten metal was poured directly into the samplers 5, when the plate 12 was in the container 8, heated to the required temperature, which varied in the range 740-780 ° C and was precisely controlled using temperature sensors 18 connected to the control unit of the device 6 for heating the container 8. The proposed installation worked in continuous mode, that is, the device for heating 6 and the water supply was not turned off for the entire duration of the experiments. The end of the crystallization of each batch of samples was considered to be their cooling in the crystallization bath 1 to a temperature of 20 ° C. Then they were removed from samplers 5 and then metallographic studies were carried out. A total of 60 samples were obtained, and as a result of the AlTiB1 brand ligature rods being studied to study the modifying ability, the best manufacturer was selected and rational modifying modes were determined that guarantee high quality of flat ingots from aluminum alloys of the 5XXX series.

Таким образом, использование заявляемой установки для исследования модифицирующей способности лигатур, используемых в производстве алюминиевых сплавов, обладающей указанной выше совокупностью отличительных признаков, позволило повысить точность при проведении исследований и анализе модифицирующей способности лигатур.Thus, the use of the inventive installation for the study of the modifying ability of the ligatures used in the production of aluminum alloys having the above set of distinctive features, allowed to increase the accuracy when conducting research and analysis of the modifying ability of the ligatures.

Claims

1. Installation for studying the modifying ability of ligatures, containing a crystallization bath with fittings for supplying and discharging water, a sampler with the ability to move relative to the vertical axis, a heating device, characterized in that it further comprises a container made with guide protrusions on its inner surface and coaxially located above the crystallization bath, inside of which a plate is made with the possibility of movement relative to the container, made with grooves for mutual odeystviya with guide protrusions of the container and provided with holes for the probe, and at least two temperature sensors connected to the device control unit for heating the container.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the plate is fixed using a cable with a device for its vertical movement relative to the container.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the container is equipped with sliding covers at the top and bottom.