RU2361938C1

RU2361938C1 - Method of vacuum treatment of aluminium alloys

Info

Publication number: RU2361938C1
Application number: RU2007141252/02A
Authority: RU
Inventors: Александр Ювенальевич Сухих (RU); Александр Ювенальевич Сухих; Георгий Алексеевич Суслов (RU); Георгий Алексеевич Суслов; Сергей Николаевич Тимохов (RU); Сергей Николаевич Тимохов; Вячеслав Петрович Ефремов (RU); Вячеслав Петрович Ефремов; Андрей Анатольевич Бабинов (RU); Андрей Анатольевич Бабинов; Александр Васильевич Потехин (RU); Александр Васильевич Потехин
Original assignee: ОАО "Корпорация ВСМПО-АВИСМА"
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2009-07-20
Also published as: RU2007141252A

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention can be used for melts refinement from aluminium alloys in preference high-alloy. Method of aluminium alloys vacuum treatment includes pouring of heated melt into furnace, creation of vacuum in furnace, melt isolation in vacuum during 45÷90 minutes in the range of temperatures higher liquidus point for 15÷30°C at residual pressure 1.33×10²÷18.62×10² Pa.

EFFECT: reduction of being duration of molten metal in holding furnace, keeping of modifying agent effect, receiving of uniform fine-grained structure and reduction of hydrogen content in casting ingots, reduction of defects amount in manufactured deformed semi-finished products.

2 cl, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для рафинирования расплавов из алюминиевых сплавов, преимущественно высоколегированных.The invention relates to the metallurgy of non-ferrous metals and can be used for the refining of melts from aluminum alloys, mainly highly alloyed.

Водород и твердые неметаллические включения в алюминиевых сплавах существенно снижают качество материала слитков и изготовленных из них деформированных полуфабрикатов. Поэтому в процессах плавления значительное внимание уделяется разработке методов дегазации расплава. Одним из методов дегазации является вакуумная обработка - вакуумирование алюминиевых расплавов в раздаточных печах - миксерах.Hydrogen and solid non-metallic inclusions in aluminum alloys significantly reduce the quality of the material of the ingots and the deformed semi-finished products made from them. Therefore, in the melting processes, considerable attention is paid to the development of melt degassing methods. One of the methods of degassing is vacuum treatment - evacuation of aluminum melts in distributing furnaces - mixers.

Известен способ рафинирования алюминиевых сплавов, включающий последовательное охлаждение при вакуумировании расплава в направлении снизу вверх до температуры ниже точки ликвидуса (Т_ликв) на 0,01-0,3 интервала кристаллизации, подачу инертного газа, последовательное расплавление в направлении сверху вниз до температуры литья (а.с. №532642, 1975).A known method of refining aluminum alloys, including sequential cooling during evacuation of the melt in the upward direction to a temperature below the liquidus point (T _liquor ) by 0.01-0.3 crystallization intervals, inert gas supply, sequential melting in the downward direction to the casting temperature ( AS No. 532642, 1975).

Недостатками известного способа являются большая продолжительность вакуумирования из-за широкого диапазона температур охлаждения и нагрева расплава в миксере, что существенно снижает экономическую эффективность процесса, кроме того, длительное нахождение расплава в раздаточной печи снижает влияние модифицирующих добавок и способствует получению неоднородной макроструктуры отливаемых слитков.The disadvantages of this method are the long duration of evacuation due to the wide range of cooling and heating temperatures of the melt in the mixer, which significantly reduces the economic efficiency of the process, in addition, the long-term presence of the melt in the transfer furnace reduces the influence of modifying additives and contributes to the production of an inhomogeneous macrostructure of cast ingots.

Известен способ вакуумной обработки при температуре расплава 680÷720°С, равной температуре его литья (Непрерывное литье алюминиевых сплавов: справочник / В.И.Напалков, Г.В.Черепок, С.В.Махов, Ю.М.Черновол. - М.: Интермет Инжиниринг, 2005, с.306, с.390) - прототип.A known method of vacuum treatment at a melt temperature of 680 ÷ 720 ° C, equal to the temperature of its casting (Continuous casting of aluminum alloys: reference book / V.I. Napapkov, G.V. Cherepok, S.V. Makhov, Yu.M. Chernovol. - M .: Intermet Engineering, 2005, p.306, p.390) - prototype.

Недостатками известного способа являются недостаточная степень дегазации расплава, низкая эффективность очистки расплава от неметаллических включений.The disadvantages of this method are the insufficient degree of degassing of the melt, the low efficiency of cleaning the melt from non-metallic inclusions.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности процесса вакуумной обработки за счет увеличения производительности раздаточной печи и улучшения качества отливаемого металла.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the vacuum treatment process by increasing the productivity of the transfer furnace and improving the quality of the cast metal.

Техническим результатом, достигаемым при осуществлении изобретения, является сокращение продолжительности нахождения расплавленного металла в раздаточной печи, сохранение эффекта модифицирующих добавок, получение однородной мелкозернистой структуры и снижение содержания водорода в отливаемых слитках, а также уменьшение количества дефектов в изготовленных деформированных полуфабрикатах.The technical result achieved by carrying out the invention is to reduce the length of time the molten metal stays in the transfer furnace, maintain the effect of modifying additives, obtain a uniform fine-grained structure and reduce the hydrogen content in the cast ingots, as well as reduce the number of defects in the fabricated deformed semi-finished products.

Указанный технический результат достигается тем, в способе вакуумной обработки алюминиевых сплавов, включающем заливку нагретого расплава в печь, создание в печи вакуума, выдержку расплава в вакууме, вакуумную обработку расплава проводят в течение 45÷90 минут в интервале температур выше точки ликвидуса на 15÷30°С. Вакуумную обработку расплава проводят при остаточном давлении 1,33×10²÷18,62×10² Па.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of vacuum processing of aluminum alloys, including pouring the heated melt into the furnace, creating a vacuum in the furnace, holding the melt in vacuum, vacuum processing of the melt is carried out for 45 ÷ 90 minutes in the temperature range 15 ÷ 30 above the liquidus point ° C. Vacuum processing of the melt is carried out at a residual pressure of 1.33 × 10 ² ÷ 18.62 × 10 ² Pa.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что после заливки расплавленного металла и создания вакуума в миксере расплав охлаждают до температуры выше точки ликвидуса сплава на 15÷30°С, проводят вакуумную обработку в течение 45÷90 минут при остаточном давлении 1,33×10²÷18,62×10² Па, затем в среде инертного газа расплав нагревают до заданной температуры литья.The proposed method differs from the known one in that after pouring the molten metal and creating a vacuum in the mixer, the melt is cooled to a temperature above the liquidus point of the alloy by 15 ÷ 30 ° C, vacuum treatment is carried out for 45 ÷ 90 minutes at a residual pressure of 1.33 × 10 ² ÷ 18.62 × 10 ² Pa, then in an inert gas medium the melt is heated to a predetermined casting temperature.

При проведении вакуумной обработки при температуре, превышающей точку ликвидуса менее чем на 15°С, в расплаве образуются крупные частицы интерметаллидных фаз, не растворяющиеся при последующем нагреве расплава до температуры литья и впоследствии присутствующие в материале отливаемого слитка. Наличие крупных интерметаллидов способствует образованию внутренних дефектов, существенно снижает технологичность металла при деформации и уровень механических свойств изготовленных полуфабрикатов. При превышении температуры вакуумирования точки ликвидуса более чем на 30°С эффективность вакуумирования снижается в связи с резким увеличением растворимости водорода при повышении температуры расплава.When vacuum treatment is carried out at a temperature exceeding the liquidus point by less than 15 ° C, large particles of intermetallic phases are formed in the melt, which do not dissolve upon subsequent heating of the melt to the casting temperature and subsequently present in the material of the cast ingot. The presence of large intermetallic compounds contributes to the formation of internal defects, significantly reduces the processability of the metal during deformation and the level of mechanical properties of the manufactured semi-finished products. When the evacuation temperature of the liquidus point is more than 30 ° C, the vacuum efficiency decreases due to a sharp increase in the solubility of hydrogen with increasing melt temperature.

В процессе обработки остаточное давление в миксере необходимо поддерживать в диапазоне значений 1,33×10²÷18,62×10² Па, исходя из следующих условий: при остаточном давлении менее 1,33×10² Па возможны потери наиболее летучих компонентов сплавов, при величине остаточного давления более 18,62×10² Па степень дегазации расплава резко уменьшается, что приводит к получению повышенного газосодержания в сплаве.During processing, the residual pressure in the mixer must be maintained in the range of 1.33 × 10 ² ÷ 18.62 × 10 ² Pa, based on the following conditions: at a residual pressure of less than 1.33 × 10 ² Pa, the most volatile alloy components may be lost, when the residual pressure is more than 18.62 × 10 ² Pa, the degree of degassing of the melt sharply decreases, which leads to an increased gas content in the alloy.

Выдержка расплава под вакуумом менее 45 минут не обеспечивает достаточной степени очистки расплава от газовых примесей и неметаллических включений. Выдержка расплава под вакуумом свыше 90 минут не повышает степень дегазации расплава. Кроме того, передержка расплава свыше указанной величины значительно увеличивает длительность процесса вакуумирования, при этом возможно охлаждение расплава до температуры ниже необходимого диапазона вакуумирования, что требует дополнительных затрат на разогрев и поддержание температуры расплава в заданных пределах.Exposure of the melt under vacuum for less than 45 minutes does not provide a sufficient degree of purification of the melt from gas impurities and non-metallic inclusions. Exposure of the melt under vacuum for more than 90 minutes does not increase the degree of degassing of the melt. In addition, overexposure of the melt above the specified value significantly increases the duration of the evacuation process, while it is possible to cool the melt to a temperature below the required vacuum range, which requires additional costs for heating and maintaining the temperature of the melt within specified limits.

Промышленная применимость заявленного способа подтверждается следующими примерами конкретного выполнения.The industrial applicability of the claimed method is confirmed by the following examples of specific performance.

Пример 1. Предлагаемый способ вакуумирования опробован при отливке крупногабаритных слитков ⌀845 мм из сплава В95оч. Температура точки ликвидуса сплава В95оч - 640°С. Вакуумирование сплава проводили в вакуумном миксере емкостью 12 тонн при температурах 655°С-(Т_ликв+15°С); 663°С-(Т_ликв+23°С);Example 1. The proposed method of evacuation tested in the casting of large ingots ⌀845 mm alloy V95och. The temperature of the liquidus point of the V95och alloy is 640 ° C. The alloy was evacuated in a vacuum mixer with a capacity of 12 tons at temperatures of 655 ° C- (T _liquor + 15 ° C); 663 ° C - (T _liquor + 23 ° C);

670°С-(Т_ликв+30°С); выдержке 90; 60; 45 минут и остаточном давлении 13,33×10²; 17,69×10²; 18,62×10² Па. Отлитые слитки были гомогенизированы и механически обработаны. Из обточенных слитков изготовлены крупногабаритные профили авиационного назначения. Технологические режимы осуществления способа и полученные результаты исследования слитков и профилей приведены в таблице. Предлагаемый способ - №1-3, известный №4 (см. табл.).670 ° C - (T _liquor + 30 ° C); shutter speed 90; 60; 45 minutes and a residual pressure of 13.33 × 10 ² ; 17.69 x 10 ² ; 18.62 × 10 ² Pa. Cast ingots were homogenized and machined. Large-sized profiles for aviation purposes are made from turned ingots. Technological modes of the method and the results of the study of ingots and profiles are shown in the table. The proposed method is No. 1-3, known No. 4 (see table.).

Пример 2. Предлагаемый способ вакуумирования опробован при отливке плоских слитков сечением 245×940 мм из сплава 1163. Температура точки ликвидуса сплава - 640°С. Вакуумирование сплава проводили в вакуумном миксере емкостью 12 тонн при температурах 655°С-(Т_ликв+15); Example 2. The proposed method of evacuation was tested when casting flat ingots with a cross section of 245 × 940 mm from alloy 1163. The temperature of the liquidus point of the alloy is 640 ° C. The alloy was evacuated in a vacuum mixer with a capacity of 12 tons at temperatures of 655 ° C- (T _liquor +15);

665°С-(Т_ликв+25); 670°С-(Т_ликв+30); выдержке 90; 60; 45 минут и остаточном давлении 1,33×10²; 1,99×10²; 2,66×10² Па. Отлитые слитки были отгомогенизированы и механически обработаны. Из слитков были изготовлены панели. Технологические режимы осуществления способа и полученные результаты исследования слитков и панелей приведены в таблице. Предлагаемый способ - №5-7, известный №8 (см. табл.).665 ° C - (T _liquor +25); 670 ° C- (T _liquor +30); shutter speed 90; 60; 45 minutes and a residual pressure of 1.33 × 10 ² ; 1.99 × 10 ² ; 2.66 × 10 ² Pa. Cast ingots were homogenized and machined. Panels were made of ingots. Technological modes of the method and the results of the study of ingots and panels are shown in the table. The proposed method is No. 5-7, known No. 8 (see table.).

Таким образом, использование предлагаемого изобретения позволяет ускорить процесс вакуумной обработки, улучшить качество металла за счет сокращения времени нахождения расплава в раздаточной печи, уменьшения газосодержания и количества неметаллических включений.Thus, the use of the invention allows to accelerate the vacuum treatment process, to improve the quality of the metal by reducing the residence time of the melt in the transfer furnace, reducing gas content and the amount of non-metallic inclusions.

Способ рекомендуется применять для производства слитков деформируемых сплавов ответственного назначения, к которым предъявляются повышенные требования по чистоте.The method is recommended to be used for the production of ingots of wrought alloys for critical purposes, which are subject to increased purity requirements.

ТаблицаTable № п/пNo. p / p СплавAlloy Температура
вакуумиро-
вания, °СTemperature
vacuum
vania, ° С Остаточное давление в миксере, ПаThe residual pressure in the mixer, Pa Время
выдерж-
ки, минTime
withstand
ki min Содержание водорода,
см³/100 гHydrogen content
cm ^3/100 g Загрязнен-
ность,
мм²/см² Dirty
nost
mm ² / cm ² Коэффиц. затухания, дБ/смKoeffits. attenuation, dB / cm Размер зерна слитка, мкмThe grain size of the ingot, microns Количество дефектов УЗК в профилях (панелях), шт./погон.мThe number of defects of ultrasonic testing in profiles (panels), pcs / linear m 1one В95очV95och 655 (Т_ликв+15)655 (T _liquor +15) 13,33×10² 13.33 × 10 ² 9090 0,100.10 0,070,07 1,231.23 381381 00 22 В95очV95och 663 (Т_ликв+23)663 (T _liquor +23) 17,69×10² 17.69 × 10 ² 6060 0,100.10 0,080.08 1,251.25 372372 00 33 В95очV95och 670 (Т_ликв+30)670 (T _liquor +30) 18,62×10² 18.62 × 10 ² 4545 0,120.12 0,090.09 1,241.24 360360 0,160.16 4four В95очV95och известный способknown method 0,140.14 0,120.12 1,331.33 417417 1,31.3 55 11631163 655 (Т_ликв+15)655 (T _liquor +15) 1,33×10² 1.33 × 10 ² 9090 0,080.08 0,0080.008 1,301.30 378378 00 66 11631163 665 (Т_ликв+25)665 (T _liquor +25) 1,99×10² 1.99 × 10 ² 6060 0,090.09 0,0120.012 1,381.38 376376 00 77 11631163 670 (Т_ликв+30)670 (T _liquor +30) 2,66×10² 2.66 × 10 ² 4545 0,110.11 0,0250,025 1,351.35 365365 0,110.11 88 11631163 известный способknown method 0,140.14 0,100.10 1,501,50 405405 1,11,1

Claims

1. The method of vacuum processing of aluminum alloys, including pouring the heated melt into the furnace, creating a vacuum in the furnace, holding the melt in vacuum, characterized in that the heating of the heated melt in vacuum is carried out for 45 ÷ 90 min in the temperature range 15 ÷ above the liquidus point 30 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that the exposure of the heated melt in vacuum is carried out at a residual pressure of 1.33 × 10 ² ÷ 18.62 × 10 ² Pa.