Claims (42)
1. Способ литья слитка алюминиевого сплава в практически прямоугольном кристаллизаторе, включающий в себя следующие этапы:1. A method of casting an aluminum alloy ingot in an almost rectangular mold, which includes the following steps:
- приготовление алюминиевого сплава;- preparation of aluminum alloy;
- литье алюминиевого сплава в кристаллизаторе по вертикальной оси литья, причем сплав в ходе литья охлаждается за счет орошения жидким охладителем в контакте с затвердевшим металлом;- casting an aluminum alloy in the mold along the vertical axis of the casting, the alloy being cooled during casting by irrigation with a liquid cooler in contact with the hardened metal;
- в ходе литья приложение магнитного поля, амплитуду (B 0) которого периодически изменяют в соответствии с частотой (f), причем упомянутое магнитное поле создают по меньшей мере одним генератором магнитного поля, расположенным на периферии кристаллизатора, таким образом, чтобы приложить силу Лоренца (F) в различных точках жидкой части сплава в ходе затвердевания;- during casting, the application of a magnetic field whose amplitude ( B 0 ) is periodically changed in accordance with the frequency ( f ), the magnetic field being generated by at least one magnetic field generator located on the periphery of the mold, so as to apply a Lorentz force ( F ) at various points in the liquid part of the alloy during solidification;
- причем приложенное магнитное поле является бегущим магнитным полем, распространяющимся по оси распространения таким образом, что максимальная амплитуда (B 0 max ) магнитного поля распространяется по упомянутой оси распространения, задавая длину волны распространения (λ), причем упомянутое бегущее магнитное поле вызывает распространение по упомянутой оси распространения силы Лоренца максимальной интенсивности (F max );- wherein the applied magnetic field is a traveling magnetic field propagating along the propagation axis such that the maximum amplitude ( B 0 max ) of the magnetic field propagates along said propagation axis, defining a propagation wavelength (λ), wherein said traveling magnetic field causes propagation along said the axis of propagation of the Lorentz force of maximum intensity ( F max );
при этом способ характеризуется тем, что магнитный параметр, называемый параметром силы, определяющим силу Лоренца максимальной интенсивности (F max ), является изменяемым в заданном временном интервале (Δt), причем упомянутый параметр представляет собой:wherein the method is characterized in that the magnetic parameter, called the force parameter, which determines the Lorentz force of maximum intensity ( F max ), is variable in a given time interval (Δt), and the said parameter is:
- упомянутую максимальную амплитуду (B 0 max ) магнитного поля;- the mentioned maximum amplitude ( B 0 max ) of the magnetic field;
- и/или упомянутую частоту (f) магнитного поля;- and / or said frequency ( f ) of the magnetic field;
- и/или длину волны (λ) распространения магнитного поля;- and / or wavelength (λ) of magnetic field propagation;
таким образом, чтобы получить модуляцию в упомянутом временном интервале упомянутой силы Лоренца максимальной интенсивности (F max ), распространяющейся по оси распространения.so as to obtain modulation in said time interval of said Lorentz force of maximum intensity ( F max ) propagating along the axis of propagation.
2. Способ по п. 1, в котором сечение кристаллизатора в горизонтальной плоскости задает толщину (e) и длину (ℓ), причем толщина меньше или равна длине, при этом толщина составляет более 300 мм, а предпочтительно по меньшей мере 400 мм.2. The method according to claim 1, wherein the horizontal section of the mold defines a thickness ( e ) and a length (ℓ), the thickness being less than or equal to the length, the thickness being more than 300 mm, and preferably at least 400 mm.
3. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором частота магнитного поля составляет менее 5 Гц, или 2 Гц, или 1 Гц.3. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the frequency of the magnetic field is less than 5 Hz, or 2 Hz, or 1 Hz.
4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором сила Лоренца максимальной интенсивности (F max ), распространяющаяся по оси распространения, изменяется на по меньшей мере 30 Н·м-3 во временном интервале (Δt) между 20 секундами и 10 минутами.4. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the Lorentz force of maximum intensity ( F max ), propagating along the axis of propagation, changes by at least 30 N · m -3 in the time interval (Δt) between 20 seconds and 10 minutes.
5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором магнитное поле таково, что абсолютное значение изменения плотности максимальной силы Лоренца больше или равно 0,05 Н⋅м-3⋅с-1 в течение упомянутого временного интервала (Δt).5. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the magnetic field is such that the absolute value of the change in the density of the maximum Lorentz force is greater than or equal to 0.05 N⋅m -3 ⋅ s -1 during the mentioned time interval (Δt).
6. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором ось распространения максимальной амплитуды магнитного поля принадлежит плоскости, параллельной направлению литья.6. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the axis of propagation of the maximum amplitude of the magnetic field belongs to a plane parallel to the casting direction.
7. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором в ходе литья изменение параметра силы является периодическим, причем период составляет между 20 с и 20 минутами, или между 1 минутой и 15 минутами, или между 2 минутами и 10 минутами.7. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which during the casting the change in the force parameter is periodic, the period being between 20 s and 20 minutes, or between 1 minute and 15 minutes, or between 2 minutes and 10 minutes.
8. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором генераторы представляют собой электромагнитные индукторы, причем через каждый электромагнитный индуктор пропускают ток, называемый индукционным током, а способ включает в себя в течение упомянутого временного интервала:8. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the generators are electromagnetic inductors, moreover, a current called an induction current is passed through each electromagnetic inductor, and the method includes during the above-mentioned time interval:
- изменение силы индукционного тока;- change in the strength of the induction current;
- и/или изменение частоты индукционного тока;- and / or a change in the frequency of the induction current;
- и/или изменение расстояния между электромагнитным индуктором и кристаллизатором.- and / or a change in the distance between the electromagnetic inductor and the mold.
9. Способ по п. 8, включающий в себя изменение силы или частоты индукционного тока, проходящего через индуктор, причем способ включает в себя:9. The method according to p. 8, which includes changing the strength or frequency of the induction current passing through the inductor, and the method includes:
- предварительный этап задания по меньшей мере одного критического значения силы и частоты индукционного тока, создающего на свободной поверхности (1sup) втекающего в кристаллизатор алюминиевого сплава резонансную волну;- the preliminary stage of setting at least one critical value of the strength and frequency of the induction current, creating a resonant wave flowing into the aluminum alloy mold on the free surface (1 sup );
- определение диапазона изменения силы или частоты индукционного тока в зависимости от упомянутого предварительно заданного критического значения.- determination of the range of variation of the strength or frequency of the induction current, depending on the aforementioned predetermined critical value.
10. Способ по п. 9, включающий в себя в ходе упомянутого предварительного этапа задание множества критических значений силы и частоты индукционного тока таким образом, чтобы задать кривую резонанса (R), представляющую значения силы и частоты, создающие резонанс упомянутой свободной поверхности, причем способ включает в себя определение диапазона изменения силы или частоты индукционного тока в области, ограниченной упомянутой кривой резонанса.10. The method according to p. 9, including during the said preliminary stage setting a set of critical values of the strength and frequency of the induction current in such a way as to set the resonance curve (R) representing the values of the force and frequency that create the resonance of the aforementioned free surface, the method includes determining the range of variation of the strength or frequency of the induction current in the region bounded by said resonance curve.
11. Способ по любому из пп. 1-7, в котором по меньшей мере один генератор представляет собой постоянный магнит, причем способ включает в себя:11. The method according to any one of paragraphs. 1-7, in which at least one generator is a permanent magnet, and the method includes:
- изменение расстояния между постоянным магнитом и кристаллизатором;- change the distance between the permanent magnet and the mold;
- и/или вращение постоянного магнита и изменение скорости вращения магнита;- and / or rotation of a permanent magnet and a change in the speed of rotation of the magnet;
- и/или вращение двух постоянных магнитов.- and / or rotation of two permanent magnets.
12. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором алюминиевый сплав выбран из сплавов серии 2XXX, 5XXX, 6XXX или 7XXX и в котором толщина составляет по меньшей мере 400 мм или 450 мм.12. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the aluminum alloy is selected from alloys of the 2XXX, 5XXX, 6XXX or 7XXX series and in which the thickness is at least 400 mm or 450 mm.
13. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором безразмерное число Гартмана в по меньшей мере одной точке жидкой части сплава изменяется по меньшей мере в 3 раза, или же 5 раз, в упомянутом временном интервале (Δt).13. The method according to any one of the preceding paragraphs, in which the dimensionless Hartmann number at least one point in the liquid part of the alloy varies at least 3 times, or 5 times, in the aforementioned time interval (Δt).
14. Слиток из алюминиевого сплава, полученный способом по любому из пп. 1-13.14. An ingot of aluminum alloy obtained by the method according to any one of paragraphs. 1-13.
15. Слиток из алюминиевого сплава по п. 14, обладающий для элемента сплава, массовое содержание которого составляет более 0,5%, или для суммы двух элементов сплава, индивидуальное массовое содержание которых составляет более 0,5%, критерием дисперсии менее 3,3, предпочтительно менее 3, более предпочтительно менее 2,5, еще более предпочтительно менее 2, а наиболее предпочтительно менее 1,5, причем критерий дисперсии задан согласно следующим выражениям:15. An aluminum alloy ingot according to claim 14, having for an alloy element whose mass content is more than 0.5%, or for the sum of two alloy elements whose individual mass content is more than 0.5%, the dispersion criterion is less than 3.3 preferably less than 3, more preferably less than 2.5, even more preferably less than 2, and most preferably less than 1.5, the dispersion criterion being set according to the following expressions:
= ΔC ZA /ΔC ZR (6)= ΔC Za / ΔC Zr (6)
ΔC ZA = max (CZA) - min (CZA) (4),Δ C ZA = max (C ZA ) - min (C ZA ) (4),
ΔC ZR = max (CZR) - min (CZR) (5),Δ C ZR = max (C ZR ) - min (C ZR ) (5),
где:Where:
- max (CZA) и min (CZA) означают соответственно максимальную и минимальную концентрации рассматриваемого элемента или суммы двух рассматриваемых элементов, измеренные в зоне анализа (ZA), имеющей прерывистые макроликвации, например между T/2,3 и T/3,3;- max (C ZA ) and min (C ZA ) mean respectively the maximum and minimum concentrations of the element in question or the sum of the two elements in question, measured in the analysis zone (ZA) having intermittent macroliquations, for example between T / 2,3 and T / 3, 3;
- max (CZR) и min (CZR) означают соответственно максимальную и минимальную концентрации рассматриваемого элемента или суммы двух рассматриваемых элементов, измеренные в зоне контроля (ZR), считающейся мало подверженной прерывистым макроликвациям, например между T/6 и T/12;- max (C ZR ) and min (C ZR ) mean respectively the maximum and minimum concentrations of the element in question or the sum of the two elements in question, measured in the control zone (ZR), which is considered to be slightly prone to intermittent macroliquations, for example between T / 6 and T / 12;
причем упомянутые концентрации измерены на по меньшей мере одном профиле, установленном на полуширине в вертикальной плоскости L/TC и по направлению TC, причем упомянутый профиль характеризует упомянутые прерывистые макроликвации рассматриваемого элемента по направлению TC.moreover, said concentrations are measured on at least one profile mounted at half width in the vertical plane L / TC and in the direction TC, said profile characterizing said intermittent macroliquations of the element in the direction TC.
16. Слиток из алюминиевого сплава по п. 14 или 15, у которого критерий спектральной интенсивности (ζ) составляет менее 0,01, предпочтительно менее 0,007, а более предпочтительно менее 0,005, причем упомянутый критерий спектральной интенсивности рассчитан путем:16. An aluminum alloy ingot according to claim 14 or 15, wherein the spectral intensity criterion (ζ) is less than 0.01, preferably less than 0.007, and more preferably less than 0.005, said spectral intensity criterion being calculated by:
- определения максимальной амплитуды преобразования Фурье профиля, характерного для прерывистой макроликвации элемента, массовое содержание которого составляет более 0,5%, или суммы двух элементов сплава, индивидуальное содержание которых составляет более 0,5%, причем профиль установлен по упомянутому направлению TC, а упомянутая максимальная амплитуда определена в диапазоне пространственных периодов между 8 и 25 мм,- determining the maximum amplitude of the Fourier transform of the profile characteristic of intermittent macroliquation of an element whose mass content is more than 0.5%, or the sum of two alloy elements whose individual content is more than 0.5%, the profile being installed in the mentioned TC direction, and the maximum amplitude is determined in the range of spatial periods between 8 and 25 mm,
- нормализации упомянутой максимальной амплитуды по номинальной концентрации C0 упомянутого элемента или по сумме номинальных концентраций двух рассматриваемых элементов.- normalization of the mentioned maximum amplitude according to the nominal concentration C 0 of the said element or the sum of the nominal concentrations of the two elements under consideration.