RU2469815C2 - Method of heating metallic ingot, method of continuous or semi continuous casting with direct cooling, and method of ingot rolling - Google Patents

Method of heating metallic ingot, method of continuous or semi continuous casting with direct cooling, and method of ingot rolling Download PDF

Info

Publication number
RU2469815C2
RU2469815C2 RU2011102834/02A RU2011102834A RU2469815C2 RU 2469815 C2 RU2469815 C2 RU 2469815C2 RU 2011102834/02 A RU2011102834/02 A RU 2011102834/02A RU 2011102834 A RU2011102834 A RU 2011102834A RU 2469815 C2 RU2469815 C2 RU 2469815C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ingot
temperature
casting
metal
hot rolling
Prior art date
Application number
RU2011102834/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011102834A (en
Inventor
Роберт Брюс ВАГСТАФФ
Уэйн Дж. ФЕНТОН
Original Assignee
Новелис Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новелис Инк. filed Critical Новелис Инк.
Publication of RU2011102834A publication Critical patent/RU2011102834A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2469815C2 publication Critical patent/RU2469815C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method comprises stage (a) of ingot preheating to temperature of crystallisation center formation lower than hot processing temperature, step (b) of additional ingot heating to temperature of the growth of isolated phase, and step (c). In step (c), given ingot temperature after step (b) does not equal hot processing preset temperature, additional ingot heating is performed to preset hot processing temperature.
EFFECT: ingots that may be rolled without hot treatment or additional homogenisation.
18 cl, 46 dwg, 11 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способам литья металлов, в частности сплавов металлов, а также способам обработки металлических слитков, предусматривающим их двухэтапный нагрев.The present invention relates to methods for casting metals, in particular metal alloys, as well as methods for processing metal ingots, providing for their two-stage heating.

Уровень техникиState of the art

Металлические сплавы, и в частности алюминиевые сплавы, часто подвергаются литью из жидкого состояния с целью получения чушек или слитков, которые впоследствии повергают прокатке, горячей обработке и подобным операциям для получения листовых и толстолистовых изделий, которые используются для изготовления многочисленных видов продукции. Слитки часто получают способом литья с прямым охлаждением (непрерывным литьем), однако существуют и эквивалентные способы литья, такие как электромагнитное литье (рассмотренное, например, в патентах США 3985179 и 4004631), которые также находят применение. Дальнейшее рассмотрение касается в основном непрерывного литья, но точно такие же принципы применимы ко всем литейным процессам, при которых создаются те же самые или эквивалентные свойства микроструктуры литого металла.Metal alloys, and in particular aluminum alloys, are often cast from a liquid state in order to obtain ingots or ingots, which are subsequently rolled, hot worked and similar operations to produce sheet and plate products, which are used for the manufacture of numerous types of products. Ingots are often obtained by direct cooling (continuous casting) casting, however, there are equivalent casting methods, such as electromagnetic casting (discussed, for example, in US patents 3985179 and 4004631), which also find application. Further consideration relates mainly to continuous casting, but exactly the same principles apply to all foundry processes in which the same or equivalent properties of the cast metal microstructure are created.

Литье металлов с прямым охлаждением (например, алюминия и алюминиевых сплавов, которые далее в целом именуются «алюминием») с целью получения слитков обычно выполняют в неглубокие формы (кристаллизаторы) с вертикально расположенной осью и открытыми концами. Причем в исходном положении нижний конец кристаллизатора закрыт перемещаемой вниз платформой (которую часто называют днищем). Кристаллизатор окружен охлаждающей рубашкой, в которой постоянно циркулирует охлаждающая жидкость, такая как вода, создавая внешнее охлаждение стенки кристаллизатора. Расплавленный алюминий (или иной металл) вводят в верхний конец охлаждаемого кристаллизатора, и, по мере того, как расплавленный металл затвердевает в области, прилегающей к внутренней периферической поверхности кристаллизатора, платформу опускают. При непрерывном перемещении платформы и соответствующей непрерывной подаче в кристаллизатор расплавленного алюминия можно получить слиток любой требуемой длины, которая ограничивается только располагаемым свободным пространством под кристаллизатором. Дополнительную подробную информацию по непрерывному литью можно получить из патента США 2301027 (содержание которого включено в настоящее описание посредством ссылки) и из других патентов.Direct cooling cooling of metals (for example, aluminum and aluminum alloys, which are hereinafter generally referred to as "aluminum") in order to obtain ingots is usually performed in shallow forms (molds) with a vertically arranged axis and open ends. Moreover, in the initial position, the lower end of the mold is closed by a moving down platform (which is often called the bottom). The mold is surrounded by a cooling jacket in which coolant such as water is constantly circulating, creating external cooling of the mold wall. The molten aluminum (or other metal) is introduced into the upper end of the cooled mold, and as the molten metal solidifies in a region adjacent to the inner peripheral surface of the mold, the platform is lowered. With continuous movement of the platform and the corresponding continuous supply of molten aluminum into the mold, you can get an ingot of any desired length, which is limited only by the available free space under the mold. Further detailed information on continuous casting can be obtained from US Pat. No. 2,301,027 (the contents of which are incorporated herein by reference) and from other patents.

При некоторой модификации оборудования непрерывное литье можно также выполнять горизонтально, т.е. при ориентации кристаллизатора, отличающейся от вертикальной, и в этих случаях процесс литья может быть по сути непрерывным. В последующем изложении рассматривается вертикальное непрерывное литье, но те же самые принципы применимы и к горизонтальному непрерывному литью.With some equipment modifications, continuous casting can also be performed horizontally, i.e. with an orientation of the mold different from vertical, and in these cases, the casting process can be essentially continuous. In the following discussion, vertical continuous casting is considered, but the same principles apply to horizontal continuous casting.

При вертикальном непрерывном литье слиток, появляющийся из нижнего (выходного) конца кристаллизатора, снаружи является твердым, но его сердцевина по-прежнему находится в расплавленном состоянии. Другими словами, лунка расплавленного металла внутри кристаллизатора тянется вниз, в сердцевину движущегося вниз слитка, на некоторое расстояние под кристаллизатор в виде резервуара расплавленного металла. В направлении вниз указанный резервуар имеет постепенно сужающееся поперечное сечение, по мере того как происходит кристаллизация металла слитка внутрь от наружной поверхности, до тех пор, пока сердцевина не станет совершенно твердой. Участок изделия из отливаемого металла, наружная оболочка (корка) которого является твердой, а сердцевина расплавленной, в дальнейшем именуется «зародышем» слитка, который после полного затвердевания становится готовым слитком.In vertical continuous casting, the ingot emerging from the lower (output) end of the mold is solid outside, but its core is still in a molten state. In other words, the hole of molten metal inside the mold is pulled down into the core of the downward moving ingot, some distance below the mold in the form of a reservoir of molten metal. In the downward direction, the indicated reservoir has a gradually narrowing cross-section, as the ingot metal crystallizes inward from the outer surface, until the core becomes completely solid. The section of the product made of cast metal, the outer shell (crust) of which is solid and the core is molten, is hereinafter referred to as the "nucleus" of the ingot, which after complete solidification becomes a finished ingot.

Важной особенностью процесса непрерывного литья является непрерывная подача охлаждающей жидкости, например воды, и приведение ее в прямой контакт с наружной поверхностью растущего зародыша слитка непосредственно под кристаллизатором, и, тем самым, осуществление прямого охлаждения поверхности металла. Такое прямое охлаждение поверхности слитка поддерживает периферийную часть слитка в твердом состоянии и одновременно способствует внутреннему охлаждению и кристаллизации металла слитка.An important feature of the continuous casting process is the continuous supply of cooling fluid, for example water, and bringing it into direct contact with the outer surface of the growing ingot nucleus directly below the mold, and thereby direct cooling of the metal surface. This direct cooling of the surface of the ingot maintains the peripheral part of the ingot in the solid state and at the same time promotes internal cooling and crystallization of the ingot metal.

Традиционно, под кристаллизатором создают одну зону охлаждения. В типичном варианте охлаждающее действие в указанной зоне получают, направляя по существу непрерывный поток воды равномерным образом на периферическую поверхность слитка непосредственно под кристаллизатором, при этом воду выпускают, например, из нижнего конца охлаждающей рубашки кристаллизатора. В процессе этого вода под большим углом и со значительной силой (импульсом) ударяет в поверхность слитка и стекает вниз по его поверхности. При этом вода продолжает охлаждать слиток, но ее охлаждающее действие снижается до тех пор, пока температура поверхности слитка приблизительно не сравняется с температурой воды.Traditionally, under the mold create one cooling zone. Typically, a cooling effect in said zone is obtained by directing a substantially continuous stream of water uniformly to the peripheral surface of the ingot directly below the mold, with water being released, for example, from the lower end of the mold cooling jacket. In the process, water at a large angle and with a significant force (impulse) hits the surface of the ingot and flows down along its surface. At the same time, the water continues to cool the ingot, but its cooling effect decreases until the surface temperature of the ingot is approximately equal to the temperature of the water.

Обычно, при соприкосновении охлаждающей воды с горячим металлом возникают два явления, связанные с кипением. В области замедления движения струи воды и непосредственно рядом с этой областью (непосредственно ниже и выше струи) под жидкостью образуется пленка, преимущественно состоящая из водяного пара - возникает классическое пузырьковое кипение. По мере того как слиток охлаждается и эффекты парообразования и пузырькового смешения ослабевают, условия течения жидкости и пограничного теплового слоя изменяются и переходят в принудительную конвекцию в объеме материала слитка, пока, в конце концов, в самой нижней крайней зоне слитка гидродинамическое состояние не превратится в простое свободное спадание пленки со всей поверхности слитка.Usually, when cooling water comes into contact with hot metal, two boiling phenomena occur. In the area of slowing down the movement of a stream of water and immediately adjacent to this area (directly below and above the stream) a film is formed under the liquid, mainly consisting of water vapor - a classic bubble boiling occurs. As the ingot cools and the effects of vaporization and bubble mixing weaken, the flow conditions of the liquid and the boundary thermal layer change and undergo forced convection in the bulk of the ingot material until, finally, the hydrodynamic state in the lowest extreme zone of the ingot turns into a simple free falling of the film from the entire surface of the ingot.

Слитки, полученные непрерывным литьем, обычно подвергают операциям горячей и холодной прокатки или другим процессам горячей обработки с целью получения изделий в виде листового и толстолистового проката различной толщины и ширины. Однако, в большинстве случаев, перед прокаткой или другими операциями горячей обработки требуется проведение процесса гомогенизации с целью превращения металла в более пригодную к использованию форму и/или с целью улучшения конечных свойств изделий проката. Гомогенизацию выполняют для выравнивания градиентов концентрации на микроскопическом уровне. Этап гомогенизации включает в себя нагревание слитка до повышенной температуры (в общем случае, до температуры выше температуры фазового перехода, например, температуры растворения легирующего элемента, часто выше 450°С, а обычно (для нескольких легирующих элементов) в диапазоне 500-630°С) в течение значительного интервала времени, например нескольких часов, а в общем случае, вплоть до 30 часов.Ingots obtained by continuous casting are usually subjected to hot and cold rolling operations or other hot processing processes to obtain products in the form of sheet and plate products of various thicknesses and widths. However, in most cases, before rolling or other hot processing operations, a homogenization process is required to transform the metal into a more usable form and / or to improve the final properties of the rolled products. Homogenization is performed to even out concentration gradients at the microscopic level. The homogenization step involves heating the ingot to an elevated temperature (in general, to a temperature above the phase transition temperature, for example, the dissolution temperature of the alloying element, often above 450 ° C, and usually (for several alloying elements) in the range of 500-630 ° C ) for a significant time interval, for example several hours, and in the general case, up to 30 hours.

Необходимость в такой операции гомогенизации возникает по причине дефектов микроструктуры, которые можно обнаружить в литом изделии и которые возникают на ранних стадиях или конечных стадиях кристаллизации. На микроскопическом уровне кристаллизация сплавов, получаемых непрерывным литьем, характеризуется пятью явлениями: (1) образованием центров кристаллизации первичной фазы (частотность которых может быть связана, а может и не быть связана с присутствием добавки, измельчающей зерно сплава); (2) образованием сетчатых, дендритных или комбинированных сетчатых и дендритных микроструктур, которые определяют зерно; (3) вытеснением раствора из сетчатой/дендритной структуры вследствие преобладания условий неравновесной кристаллизации; (4) движением вытесненного раствора, которое усиливается за счет изменения объема кристаллизующейся первичной фазы; и (5) концентрацией вытесненного раствора и его кристаллизацией при конечной температуре реакции (например, эвтектической температуре).The need for such a homogenization operation arises due to microstructure defects that can be detected in the molded product and which arise in the early stages or final stages of crystallization. At the microscopic level, the crystallization of alloys obtained by continuous casting is characterized by five phenomena: (1) the formation of crystallization centers of the primary phase (the frequency of which may or may not be associated with the presence of an additive grinding the grain of the alloy); (2) the formation of mesh, dendritic or combined mesh and dendritic microstructures that define the grain; (3) displacement of the solution from the network / dendritic structure due to the prevalence of nonequilibrium crystallization conditions; (4) the movement of the displaced solution, which is enhanced by changing the volume of the crystallizing primary phase; and (5) the concentration of the displaced solution and its crystallization at the final reaction temperature (for example, eutectic temperature).

Поэтому окончательная структура металла является весьма сложной и характеризуется вариацией состава не только в пределах зерна, но также и в областях, соседних с интерметаллическими фазами, где в структуре сосуществуют сравнительно мягкие и твердые области, которые, если их не модифицировать или не преобразовать, создадут конечные вариации расчетных свойств, неприемлемые для конечного продукта.Therefore, the final metal structure is very complex and is characterized by a variation in composition not only within the grain, but also in areas adjacent to intermetallic phases, where relatively soft and hard areas coexist in the structure, which, if not modified or transformed, will create final variations in design properties that are unacceptable for the final product.

Понятие гомогенизации носит общий характер и в целом используется для описания термообработки, предназначенной для коррекции микроскопических дефектов распределения растворенных элементов и для (одновременной) модификации интерметаллических структур, присутствующих на межфазных границах. Общепризнано, что в результате процесса гомогенизации имеет место следующее:The concept of homogenization is of a general nature and is generally used to describe heat treatment designed to correct microscopic defects in the distribution of dissolved elements and to (simultaneously) modify intermetallic structures present at interfaces. It is generally accepted that as a result of the homogenization process, the following occurs:

1. Распределение элементов в пределах зерна становится более равномерным.1. The distribution of elements within the grain becomes more uniform.

2. Любые составляющие частицы с низкой температурой плавления (например, эвтектики), которые в процессе литья образовались на границах зерен и стыках трех зерен, растворяются обратно в зерна.2. Any constituent particles with a low melting point (for example, eutectics) that formed during the molding process at the grain boundaries and junctions of three grains are dissolved back into the grains.

3. Определенные интерметаллические частицы (например, перитектики) подвергаются химическим и структурным превращениям.3. Certain intermetallic particles (for example, peritectics) undergo chemical and structural transformations.

4. Крупные интерметаллические частицы (например, перитектики), которые образуются во время литья, могут быть разрушены и округлены в процессе нагрева.4. Large intermetallic particles (such as peritectics) that are formed during casting can be destroyed and rounded during heating.

5. Происходит выделение фаз (например, таких, какие могут быть в дальнейшем использованы для упрочнения материала), которые при нагревании растворяются, а затем (после растворения и перераспределения) выделяются равномерно по зерну, когда слиток вновь подвергают охлаждению ниже температуры растворения, и, либо выдерживают при постоянной температуре, давая возможность образования центров кристаллизации и роста зерен, либо охлаждают до комнатной температуры и предварительно нагревают до высоких рабочих температур.5. There is a separation of phases (for example, those that can be further used to harden the material), which dissolve when heated, and then (after dissolution and redistribution) are evenly distributed over the grain, when the ingot is again subjected to cooling below the dissolution temperature, and, either kept at a constant temperature, allowing the formation of centers of crystallization and grain growth, or cooled to room temperature and preheated to high operating temperatures.

В некоторых случаях необходимо применить термообработку слитков фактически в процессе непрерывного литья, чтобы скорректировать возникающие при литье дифференциальные поля напряжений. Специалисты в данной области техники подразделяют сплавы на сплавы, в которых в ответ на указанные напряжения образуются посткристаллизационные трещины, и на сплавы, в которых образуются предкристаллизационные трещины.In some cases, it is necessary to apply heat treatment of the ingots in fact during the continuous casting process in order to correct the differential stress fields arising during casting. Specialists in the art divide alloys into alloys in which, in response to these stresses, post-crystallization cracks form, and into alloys in which precrystallization cracks form.

Посткристаллизационные трещины вызываются макроскопическими напряжениями, которые развиваются в процессе литья и которые после завершения кристаллизации приводят к образованию транскристаллитных трещин. Это явление обычно устраняют, поддерживая температуру поверхности слитка в процессе литья на повышенном уровне (таким образом, снижая градиент температуры в слитке - а следовательно, и напряжения) и перенося слитки, полученные традиционным способом, в печь для снятия напряжений немедленно после литья.Post-crystallization cracks are caused by macroscopic stresses that develop during the casting process and which, upon completion of crystallization, lead to the formation of transcrystalline cracks. This phenomenon is usually eliminated by maintaining the surface temperature of the ingot during the casting process at an elevated level (thus reducing the temperature gradient in the ingot - and hence the stress) and transferring the ingots obtained in the traditional way to the stress relieving furnace immediately after casting.

Предкристаллизационные трещины также вызываются макроскопическими напряжениями, которые развиваются в процессе литья. Однако в этом случае макроскопические напряжения, возникающие во время кристаллизации, ослабляются за счет межзернового разрыва и среза структуры, по сетке эвтектики с низкой температурой плавления (связанного с выделением растворенного компонента при кристаллизации). Установлено, что путем выравнивания линейного градиента температуры от центра к поверхности (то есть, производной температуры от поверхности к центру растущего слитка) можно с успехом ослаблять такое растрескивание.Pre-crystallization cracks are also caused by macroscopic stresses that develop during the casting process. However, in this case, macroscopic stresses arising during crystallization are attenuated due to intergranular fracture and shear structure along the eutectic network with a low melting point (associated with the release of the dissolved component during crystallization). It has been found that by smoothing the linear temperature gradient from the center to the surface (i.e., the derivative of the temperature from the surface to the center of the growing ingot), such cracking can be successfully reduced.

Такие дефекты делают слиток непригодным для множества задач применения. Предпринимались многочисленные попытки преодолеть указанную проблему путем управления скоростью охлаждения поверхности слитка во время литья. Например, для сплавов, склонных к посткристаллизационному растрескиванию, в патенте США 2705353 использован очиститель для удаления хладагента с поверхности слитка на некотором расстоянии снизу от формы, так чтобы внутреннее тепло слитка могло подогревать охлаждаемую поверхность. Идея заключалась в том, чтобы поддерживать температуру поверхности на некотором уровне выше 300°F (149°C), а, желательно, в пределах типичного интервала температур отжига, приблизительно от 400°F до 650°F (от 204°С до 344°С).Such defects make the ingot unsuitable for many applications. Numerous attempts have been made to overcome this problem by controlling the cooling rate of the surface of the ingot during casting. For example, for alloys prone to post-crystallization cracking, US Pat. No. 2,705,353 uses a cleaner to remove refrigerant from the surface of the ingot at a distance below the mold so that the internal heat of the ingot can heat the surface to be cooled. The idea was to keep the surface temperature at a level above 300 ° F (149 ° C), and preferably within a typical annealing temperature range, from about 400 ° F to 650 ° F (from 204 ° C to 344 ° FROM).

В патенте США 4237961 представлена другая система литья с прямым охлаждением, в которой очиститель для удаления хладагента выполнен в виде надувного воротника из эластомера. Основное назначение указанного очистителя такое же, что и в вышеупомянутом патенте - поддержание температуры поверхности слитка на уровне, достаточном для ослабления внутренних напряжений. В данном патенте температура поверхности слитка поддерживается на уровне приблизительно 500°F (260°С), что также соответствует интервалу температур отжига. Назначением данного процесса являлась возможность получения слитков очень большого сечения. При этом предотвращалось развитие избыточных температурных напряжений внутри слитка.US Pat. No. 4,237,961 discloses another direct cooling casting system in which the refrigerant purifier is in the form of an inflatable elastomer collar. The main purpose of this cleaner is the same as in the aforementioned patent - maintaining the surface temperature of the ingot at a level sufficient to reduce internal stresses. In this patent, the surface temperature of the ingot is maintained at approximately 500 ° F (260 ° C), which also corresponds to the annealing temperature range. The purpose of this process was the possibility of producing ingots of very large cross section. In this case, the development of excess temperature stresses inside the ingot was prevented.

Для сплавов, склонных к предкристаллизационному растрескиванию, в патенте США 3713479 использовано охлаждение разбрызгиванием воды двух уровней, с понижением интенсивности, с целью снижения скорости охлаждения, и продления охлаждения на большее расстояние вниз по слитку, по мере опускания последнего, и в результате этого продемонстрирована возможность общего увеличения скорости литья, реализуемой в данном процессе.For alloys prone to precrystallization cracking, US Pat. the overall increase in casting speed, implemented in this process.

Еще одна конструкция устройства для литья с прямым охлаждением и очистителем для удаления охлаждающей воды представлена в патенте Канады 2095085. В данной конструкции применены основная и вспомогательная струи охлаждающей воды, за которыми следует очиститель для удаления воды, после которого работает третья струя охлаждающей воды.Another design of a direct cooling casting apparatus and a purifier for removing cooling water is presented in Canadian Patent 2095085. The main and auxiliary jets of cooling water are used in this design, followed by a cleaner to remove water, followed by a third jet of cooling water.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Варианты осуществления или аспекты настоящего изобретения основываются на наблюдении, что металлургические свойства, эквивалентные или идентичные свойствам, получаемым в процессе стандартной гомогенизации слитков металла (процедуры, требующей нескольких часов нагрева при повышенной температуре), можно придать такому слитку, если дать возможность температуре охлажденной корки сблизиться с температурой все еще расплавленной сердцевины зародыша слитка на значении, которое равно или выше температуры фазовых превращений металла, при которой происходит гомогенизация металла in-situ (т.е. гомогенизация непосредственно на месте осуществления литья), и которое для большинства алюминиевых сплавов составляет, как правило, по меньшей мере, 425°С, а также желательно оставить слиток при этой или близкой к ней температуре на надлежащее время, чтобы произошли требуемые превращения, по меньшей мере, частично.Embodiments or aspects of the present invention are based on the observation that metallurgical properties equivalent or identical to those obtained during the standard homogenization of metal ingots (a procedure requiring several hours of heating at elevated temperature) can be imparted to such an ingot if the temperature of the cooled crust is allowed to approach with the temperature of the still molten core of the ingot nucleus at a value equal to or higher than the temperature of the phase transformations of the metal, at In-situ homogenization of the metal takes place (i.e., homogenization directly at the place of casting), and which for most aluminum alloys is usually at least 425 ° C, and it is also desirable to leave the ingot at this or close to it temperature at the appropriate time so that the required transformations occur, at least in part.

Интересно, что необходимые металлургические изменения можно таким способом часто создавать за сравнительно короткое время (например, 10-30 мин), а процедуру для получения такого результата можно встроить в саму литейную операцию, тем самым исключая необходимость в неудобной и затратной операции гомогенизации. Не привязываясь ни к какой конкретной теории, можно предположить, что такое возможно, потому что желаемые металлургические изменения создаются или поддерживаются, когда сплав находится в процессе литья, за счет значительного эффекта обратной диффузии (при любом из состояний: твердом, жидком, а также при их смешанной «кашеобразной» форме) в течение короткого промежутка времени, в отличие от сплава, который обладает нежелательными металлургическими свойствами, сформировавшимися во время стандартного охлаждения, которые затем требуют значительного времени для их исправления в процессе стандартной процедуры гомогенизации.Interestingly, the necessary metallurgical changes in this way can often be created in a relatively short time (for example, 10-30 minutes), and the procedure for obtaining such a result can be integrated into the foundry operation itself, thereby eliminating the need for an inconvenient and costly homogenization operation. Without being attached to any particular theory, it can be assumed that this is possible because the desired metallurgical changes are created or maintained when the alloy is in the process of casting, due to the significant effect of back diffusion (in any of the states: solid, liquid, as well as their mixed "porridge" form) for a short period of time, in contrast to the alloy, which has undesirable metallurgical properties formed during standard cooling, which then require itelnogo time to correct them in the process of standard homogenization procedure.

Даже в тех случаях, когда гомогенизация стандартно полученного слитка технологией не предусмотрена, можно получить выигрыш в свойствах, который облегчит обработку слитка или придаст изделию улучшенные свойства.Even in cases where homogenization of a standardly obtained ingot by the technology is not provided, it is possible to obtain a gain in properties that will facilitate the processing of the ingot or give the product improved properties.

Способ литья, включающий гомогенизацию in-situ, как изложено выше, может далее быть при желании дополнен операцией быстрого охлаждения, прежде чем слиток будет извлечен из литейной машины, например, путем погружения передней части растущего слитка в ванну с охлаждающей жидкостью. Это производится после удаления той охлаждающей жидкости, которая подавалась на поверхность зародыша слитка, и по прошествии достаточного времени для того, чтобы совершились все надлежащие металлургические превращения.The casting method, including in-situ homogenization, as described above, can then be optionally supplemented with a quick cooling operation before the ingot is removed from the casting machine, for example, by immersing the front of the growing ingot in a bath of coolant. This is done after removal of the cooling liquid that was supplied to the surface of the ingot nucleus and after sufficient time has passed for all the proper metallurgical transformations to take place.

Термин «гомогенизация in-situ» был введен для описания данного явления, при котором получение микроструктурных изменений осуществляется во время самого процесса литья, при этом упомянутые изменения эквивалентны тем изменениям, которые получают путем традиционной гомогенизации, выполняемой после литья и охлаждения. Аналогично, термин «быстрое охлаждение in-situ» введен для описания операции быстрого охлаждения, выполняемой во время самого процесса литья, после гомогенизации in-situ.The term “in situ homogenization” was introduced to describe this phenomenon, in which microstructural changes are obtained during the casting process itself, the changes being mentioned being equivalent to those obtained by traditional homogenization performed after casting and cooling. Similarly, the term “in-situ rapid cooling” is introduced to describe the quick-cooling operation performed during the casting process itself after in-situ homogenization.

Следует отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть применимы и к литью составных слитков (слитков с залитыми вставками), состоящих из двух или более металлов (или из одного и того же металла из двух разных источников), например, как описано в патентной публикации США 2005-0011630, опубликованной 20 января 2005 года, или в патенте США 6705384, выданном 16 марта 2004 года. Составные слитки такого рода отливают во многом тем же самым способом, что и монолитные слитки, выполняемые из одного металла, но литейный кристаллизатор или подобное устройство имеет два или более впускных отверстий, разделенных внутренней стенкой кристаллизатора, либо постоянно подаваемой полосой твердого металла, которая встраивается в получаемый слиток. После выхода из кристаллизатора через одно или несколько выпускных отверстий составной слиток подвергается жидкостному охлаждению, при этом охлаждающую жидкость можно удалять таким же способом, что и для монолитного слитка, с таким же или равносильным эффектом.It should be noted that embodiments of the present invention can be applied to the casting of composite ingots (ingots with filled inserts) consisting of two or more metals (or from the same metal from two different sources), for example, as described in the patent publication US 2005-0011630, published January 20, 2005, or in US patent 6705384, issued March 16, 2004. Composite ingots of this kind are cast in much the same way as monolithic ingots made of one metal, but a casting mold or similar device has two or more inlets separated by an inner wall of the mold or by a continuously supplied strip of solid metal that is embedded in the resulting ingot. After leaving the crystallizer through one or more outlet openings, the composite ingot is subjected to liquid cooling, while the cooling liquid can be removed in the same way as for a monolithic ingot, with the same or equivalent effect.

В первом аспекте изобретения предлагается способ нагрева металлического слитка для подготовки слитка к горячей обработке при заранее заданной температуре, в котором на этапе (а) предварительно нагревают указанный слиток до температуры образования зародышей кристаллизации, более низкой, чем заданная температура горячей обработки, при которой в металле происходит зарождение выделений вторичных фаз, для обеспечения зарождения центров кристаллизации; на этапе (b) дополнительно нагревают слиток до температуры роста выделившихся фаз, при которой происходит указанный рост, для обеспечения роста выделившихся фаз в металле; и на этапе (с), если после этапа (b) температура слитка еще не равна заранее заданной температуре горячей обработки, то дополнительно нагревают слиток до заранее заданной температуры горячей обработки, именно, до состояния готовности к горячей обработке.In a first aspect of the invention, there is provided a method of heating a metal ingot to prepare the ingot for hot processing at a predetermined temperature, in which at step (a) the said ingot is preheated to the temperature of formation of crystallization nuclei lower than the specified temperature of hot processing at which the metal Secondary phase precipitation nucleates to provide nucleation of crystallization centers; in step (b), the ingot is additionally heated to the growth temperature of the precipitated phases, at which the specified growth occurs, to ensure the growth of the precipitated phases in the metal; and in step (c), if after step (b) the temperature of the ingot is still not equal to a predetermined hot working temperature, the ingot is additionally heated to a predetermined hot processing temperature, namely, to the state of readiness for hot processing.

Понятие «горячая обработка» может включать в себя, например, такие процессы, как горячая прокатка, экструзия и штамповка.The term “hot working” may include, for example, processes such as hot rolling, extrusion and stamping.

В соответствии с данным способом диспергированные фазы, обычно формируемые во время гомогенизации и горячей прокатки, получаются таким образом, что при предварительном двухэтапном нагревании слитка до температуры горячей прокатки и выдерживании в течение некоторого промежутка времени степень заполнения диспергированными фазами и их распределение в слитке становятся подобными тем, которые обычно встречаются после полного процесса гомогенизации или более удачными, но достигаются указанные свойства за существенно более короткий промежуток времени.In accordance with this method, the dispersed phases, usually formed during homogenization and hot rolling, are obtained in such a way that upon preliminary two-stage heating of the ingot to the hot rolling temperature and holding for some time, the degree of filling of the dispersed phases and their distribution in the ingot become similar to those which are usually found after the complete homogenization process or more successful, but these properties are achieved for a significantly shorter industrial a little time.

В предпочтительном варианте способа на этапе (а) температуру слитка постепенно увеличивают в пределах диапазона температур зарождения центров кристаллизации. Температура слитка может увеличиваться со скоростью менее 25°С в час.In a preferred embodiment of the method, in step (a), the temperature of the ingot is gradually increased within the temperature range of the nucleation of crystallization centers. The temperature of the ingot may increase at a rate of less than 25 ° C per hour.

Металл в общем случае представляет собой алюминиевый сплав, который имеет характеристики, пригодные для глубокой вытяжки. Этот сплав может быть выбран из группы, состоящей из сплавов АА3003 и АА3104.The metal in the General case is an aluminum alloy, which has the characteristics suitable for deep drawing. This alloy can be selected from the group consisting of alloys AA3003 and AA3104.

Температура, при которой начинается образование зародышей кристаллизации, предпочтительно находится в интервале 380-450°С, причем слиток выдерживают при указанной температуре в течение 2-4 часов.The temperature at which the formation of crystallization nuclei begins is preferably in the range of 380-450 ° C, and the ingot is kept at this temperature for 2-4 hours.

Температура, при которой начинается рост выделений вторичных фаз, может также находиться в интервале 480-550°С. В этом случае слиток выдерживают при указанной температуре в течение, по меньшей мере, 10 часов.The temperature at which the growth of precipitation of the secondary phases begins may also be in the range of 480-550 ° C. In this case, the ingot is maintained at the indicated temperature for at least 10 hours.

Слиток предпочтительно получен способом литья, в котором на этапе (а) подают расплавленный металл, по меньшей мере, из одного источника в область периферийного ограничения расплавленного металла, тем самым создавая периферический участок для расплавленного металла; на этапе (b) охлаждают периферический участок металла, тем самым формируя зародыш слитка, имеющий наружную твердую корку и внутреннюю расплавленную сердцевину; на этапе (с) продвигают зародыш слитка в направлении роста, наружу из области периферийного ограничения расплавленного металла, и одновременно дополнительно подают расплавленный металл в указанную область, тем самым продлевая расплавленную сердцевину, содержащуюся внутри твердой корки, за пределы указанной области; и на этапе (d) охлаждают наружную поверхность зародыша слитка, появляющегося из области периферийного ограничения расплавленного металла, путем направления охлаждающей жидкости на указанную наружную поверхность, при этом удаляют эффективное количество охлаждающей жидкости с наружной поверхности зародыша слитка в области наружной поверхности слитка, где поперечное сечение слитка, перпендикулярное направлению роста, пересекает участок расплавленной сердцевины, так что после отвода указанного эффективного количества охлаждающей жидкости внутренняя теплота расплавленной сердцевины вновь нагревает твердую корку, примыкающую к расплавленной сердцевине, тем самым заставляет температуры сердцевины и корки приближаться к температуре совмещения 425°С или более высокой температуре.The ingot is preferably obtained by a casting method in which, in step (a), molten metal is supplied from at least one source to the peripheral region of the molten metal, thereby creating a peripheral region for the molten metal; in step (b), the peripheral portion of the metal is cooled, thereby forming an ingot nucleus having an outer hard crust and an inner molten core; in step (c), the ingot nucleus is advanced in the growth direction, outward from the peripheral region of the molten metal, and at the same time, molten metal is additionally supplied to said region, thereby extending the molten core contained within the hard crust beyond said region; and in step (d), the outer surface of the ingot nucleus emerging from the peripheral region of the molten metal is cooled by directing coolant to said outer surface, while an effective amount of coolant is removed from the outer surface of the ingot nucleus in the region of the outer surface of the ingot, where the cross section an ingot perpendicular to the direction of growth crosses the area of the molten core, so that after the removal of the specified effective amount of coolant On the other hand, the internal heat of the molten core reheats the hard crust adjacent to the molten core, thereby causing the core and crust temperatures to approach a combination temperature of 425 ° C or higher.

Во втором аспекте изобретения предлагается способ непрерывного или полунепрерывного литья с прямым охлаждением слитков из литейного металла, в котором на этапе (а) обеспечивают литейный кристаллизатор с прямым охлаждением, содержащий одно или более впускных отверстий и одно или более выпускных отверстий; на этапе (b) подают расплавленный металл, по меньшей мере, в одно впускное отверстие литейного кристаллизатора; на этапе (с) охлаждают кристаллизатор для кристаллизации периферического участка металла, тем самым формируя зародыш слитка, имеющий наружную твердую корку и внутреннюю расплавленную сердцевину; на этапе (а) непрерывно продвигают зародыш слитка за пределы, по меньшей мере, одного выпускного отверстия кристаллизатора, тем самым продлевая расплавленную сердцевину, находящуюся внутри твердой корки, за пределы указанного, по меньшей мере, одного выпускного отверстия кристаллизатора; на этапе (е) охлаждают появляющийся из кристаллизатора зародыш слитка, для продолжения его кристаллизации, путем направления охлаждающей жидкости на наружную поверхность зародыша слитка; на этапе (f) удаляют охлаждающую жидкость с поверхности зародыша слитка до момента перехода слитка в полностью твердое состояние, так что внутренняя теплота от расплавленной сердцевины снова нагревает твердую корку, прилегающую к сердцевине, тем самым уравновешивая температуры сердцевины и корки при значении температуры совмещения, при этом отвод охлаждающей жидкости от поверхности производят на таком расстоянии от указанного, по меньшей мере, одного выпускного отверстия кристаллизатора, что температура совмещения оказывается больше температуры фазовых превращений, при которой металл подвергается гомогенизации in-situ; на этапе (g) охлаждают слиток или обеспечивают возможность остывания слитка; на этапе (h) предварительно нагревают слиток до температуры, эффективной для горячей прокатки, без нарушения процесса гомогенизации; и на этапе (i) подвергают указанный слиток горячей прокатке; отличающийся тем, что этап (h) предварительного нагрева выполняют за две стадии, причем на первой стадии нагревают слиток до температуры образования центров кристаллизации, ниже температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре образования центров кристаллизации в течение интервала времени, эффективного для образования зародышей кристаллизации в слитке, а на второй стадии нагревают слиток от температуры образования центров кристаллизации до температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре, эффективной для горячей прокатки, в течение интервала времени, достаточного для обеспечения роста кристаллов, до выполнения этапа (i) горячей прокатки.In a second aspect of the invention, there is provided a process for continuous or semi-continuous casting with direct cooling of cast metal ingots, wherein in step (a) a direct cooling casting mold is provided, comprising one or more inlets and one or more outlets; in step (b), molten metal is fed into at least one inlet of the casting mold; in step (c), the mold is cooled to crystallize the peripheral portion of the metal, thereby forming an ingot nucleus having an outer hard crust and an inner molten core; in step (a), the ingot nucleus is continuously advanced beyond the boundaries of the at least one outlet of the mold, thereby extending the molten core inside the solid crust beyond the specified at least one outlet of the mold; in step (e), the ingot nucleus emerging from the crystallizer is cooled in order to continue its crystallization by directing coolant to the outer surface of the ingot nucleus; in step (f), coolant is removed from the surface of the ingot nucleus until the ingot transitions to a completely solid state, so that the internal heat from the molten core again heats the hard crust adjacent to the core, thereby balancing the temperature of the core and the crust at the combination temperature, at this coolant is removed from the surface at such a distance from the specified at least one outlet of the mold that the temperature of combination is greater the temperature of phase transformations at which the metal undergoes in-situ homogenization; in step (g) the ingot is cooled or the ingot is allowed to cool; in step (h), the ingot is preheated to a temperature effective for hot rolling without disrupting the homogenization process; and in step (i), said ingot is hot rolled; characterized in that the preheating step (h) is carried out in two stages, the ingot being heated in the first stage to the temperature of formation of crystallization centers below the temperature effective for hot rolling, and the ingot is held at the temperature of formation of crystallization centers for a time interval effective for formation of crystallization nuclei in the ingot, and in the second stage, the ingot is heated from the temperature of formation of crystallization centers to a temperature effective for hot rolling, and I withstand ingot at a temperature effective for hot rolling for a time interval sufficient to allow crystal growth before performing step (i) hot rolling.

Температура фазовых превращений обычно составляет 425°С или более.The phase transformation temperature is usually 425 ° C. or more.

В третьем аспекте изобретения предлагается способ горячей прокатки слитка, полученного литьем с прямым охлаждением, в котором на этапе (а) быстро охлаждают слиток, полученный литьем с прямым охлаждением, от повышенной температуры отливки; на этапе (b) предварительно нагревают слиток до температуры, эффективной для горячей прокатки; и на этапе (с) выполняют горячую прокатку слитка при указанной температуре, эффективной для горячей прокатки, отличающийся тем, что этап (b) предварительного нагрева выполняют за две стадии, причем на первой стадии нагревают слиток до температуры образования центров кристаллизации, ниже температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре образования центров кристаллизации в течение интервала времени, эффективного для образования зародышей кристаллизации в слитке, а на второй стадии нагревают слиток от температуры образования центров кристаллизации до температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре, эффективной для горячей прокатки, в течение интервала времени, достаточного для обеспечения роста кристаллов, до выполнения этапа (с) горячей прокатки.In a third aspect of the invention, there is provided a method for hot rolling an ingot obtained by direct cooling casting, in which, in step (a), the ingot obtained by direct cooling is rapidly cooled from an elevated temperature of the casting; in step (b), the ingot is preheated to a temperature effective for hot rolling; and in step (c), the ingot is hot rolled at a specified temperature effective for hot rolling, characterized in that the preheating step (b) is performed in two stages, and in the first stage, the ingot is heated to the temperature of formation of crystallization centers, below the temperature effective for hot rolling, and the ingot is held at the temperature of formation of crystallization centers for a time interval effective for the formation of crystallization nuclei in the ingot, and in the second stage the ingot is heated from perature nucleating to a temperature effective for hot rolling, and the ingot is maintained at a temperature effective for hot rolling for a time interval sufficient to allow crystal growth before performing step (c) hot rolling.

На указанной первой стадии слиток предпочтительно нагревают до температуры, находящейся в интервале 380-450°С, а температуру выдерживают в течение 2-4 часов.In this first stage, the ingot is preferably heated to a temperature in the range of 380-450 ° C, and the temperature is maintained for 2-4 hours.

Слиток может нагреваться до температуры образования центров кристаллизации со средней скоростью порядка 50°С в час.The ingot can be heated to the temperature of formation of crystallization centers at an average rate of about 50 ° C per hour.

На указанной второй стадии слиток предпочтительно нагревают до температуры, находящейся в интервале 480-550°С, а температуру выдерживают в течение интервала времени, выбранного из условия увеличения протяженности всего этапа предварительного нагрева до 10-24 часов.In this second stage, the ingot is preferably heated to a temperature in the range of 480-550 ° C, and the temperature is maintained for a time interval selected from the condition of increasing the length of the entire pre-heating stage to 10-24 hours.

Слиток может нагреваться от температуры образования центров кристаллизации до температуры, эффективной для горячей прокатки, со скоростью порядка 50°С в час.The ingot can be heated from the temperature of formation of crystallization centers to a temperature effective for hot rolling at a rate of about 50 ° C per hour.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг.1 представляет собой вертикальное поперечное сечение кристаллизатора для литья с прямым охлаждением, который соответствует предпочтительному варианту осуществления процесса, и иллюстрирует случай, когда слиток остается горячим во время всего процесса литья.Figure 1 is a vertical cross section of a mold for direct cooling, which corresponds to a preferred embodiment of the process, and illustrates the case when the ingot remains hot during the entire casting process.

Фиг.2 представляет собой поперечное сечение, аналогичное фиг.1, и демонстрирующее видоизмененный предпочтительный вариант, при котором положение очистителя в процессе литья можно изменять.Figure 2 is a cross-section similar to Figure 1, and showing a modified preferred embodiment, in which the position of the cleaner during the casting process can be changed.

Фиг.3 представляет собой поперечное сечение, аналогичное фиг.1, и иллюстрирующее случай, при котором слиток в процессе литья дополнительно охлаждают (быстрое охлаждение) с его нижней стороны.Figure 3 is a cross-section similar to Figure 1, and illustrating the case in which the ingot is additionally cooled (quick cooling) from the bottom side during casting.

Фиг.4 представляет собой вид сверху литейного кристаллизатора J-образной формы, иллюстрирующий предпочтительный вариант осуществления изобретения.4 is a top view of a J-shaped casting mold illustrating a preferred embodiment of the invention.

Фиг.5 представляет собой график изменения расстояния Х фиг.1 для кристаллизатора фиг.4, причем значения X, соответствующие точкам периметра кристаллизатора, измерены в направлении часовой стрелки от точки S на фиг.4.FIG. 5 is a graph of the distance X of FIG. 1 for the mold of FIG. 4, wherein X values corresponding to the points of the mold perimeter are measured clockwise from point S in FIG. 4.

Фиг.6 представляет собой перспективную проекцию очистителя, предназначенного для литейного кристаллизатора фиг.4.FIG. 6 is a perspective view of a cleaner for the mold of FIG. 4.

Фиг.7 представляет собой график, иллюстрирующий литейный процесс, который соответствует варианту осуществления настоящего изобретения, и показывает зависимость температуры поверхности и температуры сердцевины слитка от времени для сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, причем слиток был получен литьем с прямым охлаждением, подвергнут водяному охлаждению с последующим удалением охлаждающей воды. Термическая предыстория в области, где имеет место кристаллизация и повторное нагревание сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, аналогична предыстории, приведенной в патенте США 6019939, для случая, когда слиток не подвергался принудительному охлаждению в своем объеме (нижний график представляет температуру поверхности, а верхний график (прерывистая линия) представляет температуру в центре слитка).7 is a graph illustrating a casting process that corresponds to an embodiment of the present invention, and shows the surface temperature and core temperature of the ingot versus time for an Al-1.5% Mn-0.6% Cu alloy, the ingot being obtained by casting with direct cooling, subjected to water cooling, followed by removal of cooling water. The thermal background in the region where crystallization and reheating of the Al-1.5% Mn-0.6% Cu alloy takes place is similar to the background given in US Pat. No. 6,019,939 for the case where the ingot was not forcedly cooled in its volume (lower the graph represents the surface temperature, and the upper graph (dashed line) represents the temperature in the center of the ingot).

Фиг.8 представляет собой график, иллюстрирующий тот же литейный процесс, что и фиг.7, но продолженный во времени, и в частности показывающий период охлаждения, после достижения температуры совмещения или температуры восстановления.Fig. 8 is a graph illustrating the same casting process as in Fig. 7, but continued in time, and in particular showing a cooling period, after reaching a combination temperature or a reduction temperature.

Фиг.9 представляет собой график, аналогичный фиг.7, но показывающий данные измерения температур одной и той же отливки, взятые в три несколько различающиеся промежутка времени (данные для трех различных значений длины слитка). На трех графиках сплошными линиями показаны температуры поверхности, в то время как прерывистыми линиями показаны температуры сердцевины. Из каждой кривой можно определить интервалы времени, в течение которых температуры поверхности остаются выше 400°С и 500°С, причем в каждом случае они превышают 15 минут. Для каждого случая показаны температуры восстановления 563, 581 и 604°С.Fig.9 is a graph similar to Fig.7, but showing the temperature measurement data of the same casting taken in three slightly different time intervals (data for three different values of the length of the ingot). In the three plots, solid lines show surface temperatures, while dashed lines show core temperatures. From each curve, you can determine the time intervals during which surface temperatures remain above 400 ° C and 500 ° C, and in each case they exceed 15 minutes. For each case, the recovery temperatures of 563, 581 and 604 ° C are shown.

На фиг.10а представлены электронные микрофотографии в проходящем свете сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, аналогичного приведенному в патенте США 6019939 с кристаллизацией и предысторией охлаждения, соответствующей коммерческому литейному процессу с прямым охлаждением, и термической и механической обработкой, соответствующей образцу А приведенного примера. На микрофотографиях показано типичное распределение выделяющихся фаз в образце толщиной 6 мм, взятом в зоне 25 мм от поверхности и от центра слитка.Fig. 10a shows electron micrographs in transmitted light of an Al-1.5% Mn-0.6% Cu alloy similar to that shown in US Pat. corresponding to sample A of the above example. The microphotographs show a typical distribution of precipitated phases in a 6 mm thick sample taken in an area of 25 mm from the surface and from the center of the ingot.

На фиг.10b приведена микрофотография той же самой области, что и фиг.10а, но выполненная в поляризованном свете, чтобы показать размер рекристаллизованных зерен.Figure 10b is a micrograph of the same region as Figure 10a, but made in polarized light to show the size of the recrystallized grains.

На фиг. 11а представлены электронные микрофотографии в проходящем свете сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, аналогичного приведенному в патенте США 6019939 с кристаллизацией и предысторией охлаждения, соответствующей коммерческому литейному процессу с прямым охлаждением, и термической и механической обработкой, соответствующей образцу В приведенного примера. На микрофотографиях показано типичное распределение выделяющихся фаз в образце толщиной 6 мм, взятом в зоне 25 мм от поверхности и от центра слитка.In FIG. 11a shows electron micrographs in transmitted light of an Al-1.5% Mn-0.6% Cu alloy similar to that shown in US Pat. No. 6,019,939 with crystallization and a cooling history corresponding to a commercial direct cooling foundry process and heat and mechanical treatment corresponding to the sample In the given example. The microphotographs show a typical distribution of precipitated phases in a 6 mm thick sample taken in an area of 25 mm from the surface and from the center of the ingot.

На фиг.11b приведена микрофотография той же самой области, что и фиг.11а, но выполненная в поляризованном свете, чтобы показать размер рекристаллизованных зерен.Fig. 11b is a micrograph of the same region as Fig. 11a, but made in polarized light to show the size of the recrystallized grains.

На фиг.12а представлены электронные микрофотографии в проходящем свете сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, аналогичного приведенному в патенте США 6019939 с кристаллизацией и предысторией охлаждения, соответствующей фиг.7 и фиг.8, и термической и механической обработкой, соответствующей образцу С приведенного примера. На микрофотографиях показано типичное распределение выделяющихся фаз в образце толщиной 6 мм, взятом в зоне 25 мм от поверхности и от центра слитка.On figa presents electron micrographs in transmitted light alloy Al-1.5% Mn-0.6% Cu, similar to that shown in US patent 6019939 with crystallization and a cooling history corresponding to Fig.7 and Fig.8, and thermal and mechanical processing corresponding to sample C of the example. The microphotographs show a typical distribution of precipitated phases in a 6 mm thick sample taken in an area of 25 mm from the surface and from the center of the ingot.

На фиг.12b приведена микрофотография той же самой области, что и фиг.12а, но выполненная в поляризованном свете, чтобы показать размер рекристаллизованных зерен.Fig. 12b shows a micrograph of the same region as Fig. 12a, but made in polarized light to show the size of the recrystallized grains.

На фиг.13а представлены электронные микрофотографии в проходящем свете сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, аналогичного приведенному в патенте США 6019939 с кристаллизацией и предысторией охлаждения, соответствующей фиг.9, и термической и механической обработкой, соответствующей образцу D приведенного примера. На микрофотографиях показано типичное распределение выделяющихся фаз в образце толщиной 6 мм, взятом в зоне 25 мм от поверхности и от центра слитка.On figa presents electron micrographs in transmitted light alloy Al-1.5% Mn-0.6% Cu, similar to that shown in US patent 6019939 with crystallization and a cooling history corresponding to Fig.9, and thermal and mechanical processing corresponding to the sample D of the given example. The microphotographs show a typical distribution of precipitated phases in a 6 mm thick sample taken in an area of 25 mm from the surface and from the center of the ingot.

На фиг.13b приведена микрофотография той же самой области, что и фиг.13а, но выполненная в поляризованном свете, чтобы показать размер рекристаллизованных зерен.On fig.13b shows a micrograph of the same area as figa, but made in polarized light to show the size of the recrystallized grains.

На фиг.14а представлены электронные микрофотографии в проходящем свете сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, аналогичного приведенному в патенте США 6019939 с кристаллизацией и предысторией охлаждения, соответствующей коммерческому литейному процессу с прямым охлаждением, и термической и механической обработкой, соответствующей образцу Е приведенного примера. На микрофотографиях показано типичное распределение выделяющихся фаз в образце толщиной 6 мм, взятом в зоне 25 мм от поверхности и от центра слитка.On figa presents electron micrographs in transmitted light alloy Al-1.5% Mn-0.6% Cu, similar to that shown in US patent 6019939 with crystallization and a history of cooling, corresponding to a commercial casting process with direct cooling, and heat and machining corresponding to sample E of the above example. The microphotographs show a typical distribution of precipitated phases in a 6 mm thick sample taken in an area of 25 mm from the surface and from the center of the ingot.

На фиг.14b приведена микрофотография той же самой области, что и фиг.14а, но выполненная в поляризованном свете, чтобы показать размер рекристаллизованных зерен.Fig.14b is a micrograph of the same region as Fig.14a, but made in polarized light to show the size of the recrystallized grains.

На фиг.15а представлены электронные микрофотографии в проходящем свете сплава Al-1,5%Mn-0,6%Cu, аналогичного приведенному в патенте США 6019939 с кристаллизацией и предысторией охлаждения, соответствующей коммерческому литейному процессу с прямым охлаждением, и термической и механической обработкой, соответствующей образцу F приведенного примера. На микрофотографиях показано типичное распределение выделяющихся фаз в образце толщиной 6 мм, взятом в зоне 25 мм от поверхности и от центра слитка.On figa presents electron micrographs in transmitted light alloy Al-1.5% Mn-0.6% Cu, similar to that shown in US patent 6019939 with crystallization and a history of cooling, corresponding to a commercial casting process with direct cooling, and heat and mechanical processing corresponding to sample F of the given example. The microphotographs show a typical distribution of precipitated phases in a 6 mm thick sample taken in an area of 25 mm from the surface and from the center of the ingot.

На фиг.15b приведена микрофотография той же самой области, что и фиг.15а, но выполненная в поляризованном свете, чтобы показать размер рекристаллизованных зерен.Fig. 15b is a micrograph of the same region as Fig. 15a, but made in polarized light to show the size of the recrystallized grains.

На фиг.16 представлена растрово-электронная микрофотография (РЭМ) сплава Al-4,5%Cu с кривой линейного сканирования меди (Cu) через центр структуры кристаллизовавшихся зерен, на которой показана типичная микроликвация, свойственная традиционному литейному процессу с прямым охлаждением.On Fig presents a raster electron micrograph (SEM) of an Al-4,5% Cu alloy with a linear scan curve of copper (Cu) through the center of the structure of crystallized grains, which shows a typical microliquation typical of a traditional direct cooling casting process.

На фиг.17 представлена РЭМ сплава Al-4,5%Cu с кривой линейного сканирования меди (Cu) для случая использования очистителя и температуры (300°С) восстановления/совмещения согласно рекомендациям патентов 2705353 или 4237961.On Fig presents SEM alloy Al-4,5% Cu with a linear curve of the scan of copper (Cu) for the case of using a cleaner and temperature (300 ° C) recovery / combination according to the recommendations of patents 2705353 or 4237961.

На фиг.18 представлена РЭМ сплава Al-4,5%Cu с кривой линейного сканирования меди (Cu), соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения, когда слиток в своем объеме не подвергается принудительному охлаждению (см. фиг.19).On Fig presents SEM of the Al-4,5% Cu alloy with a linear scan curve of copper (Cu), corresponding to a variant implementation of the present invention, when the ingot in its volume is not subjected to forced cooling (see Fig.19).

На фиг.19 приведен график, иллюстрирующий термическую предысторию сплава Al-4,5%Cu для области, где имеют место кристаллизация и повторный нагрев, в случае, когда слиток в своем объеме не подвергается принудительному охлаждению (см. фиг.18).Fig. 19 is a graph illustrating the thermal history of the Al-4.5% Cu alloy for the region where crystallization and reheating take place when the ingot in its volume is not subjected to forced cooling (see Fig. 18).

На фиг.20 представлена РЭМ сплава Al-4,5%Cu с кривой линейного сканирования меди (Cu), соответствующая варианту осуществления настоящего изобретения, для случая, когда слиток подвергается принудительному охлаждению в своем объеме после преднамеренной задержки (см. фиг.21).On Fig presents SEM of an Al-4,5% Cu alloy with a linear scan curve of copper (Cu), corresponding to a variant implementation of the present invention, for the case when the ingot is subjected to forced cooling in its volume after a deliberate delay (see Fig.21) .

На фиг.21 приведен график, иллюстрирующий термическую предысторию сплава Al-4,5%Cu для области, где имеют место кристаллизация и повторный нагрев, в случае, когда слиток подвергается принудительному охлаждению в своем объеме после преднамеренной задержки (см. фиг.20).On Fig is a graph illustrating the thermal history of the Al-4,5% Cu alloy for the region where crystallization and reheating take place, in the case when the ingot is subjected to forced cooling in its volume after an intentional delay (see Fig. 20) .

На фиг.22 графически представлены репрезентативные доли площади интерметаллических фаз при литье, в сравнении для трех различных технологических схем.On Fig graphically presents a representative fraction of the area of the intermetallic phases during casting, in comparison with three different technological schemes.

На фиг.23 приведен график, иллюстрирующий термическую предысторию сплава (АА6063) Al-0,5%Mg-0,45%Si для области, где имеет место кристаллизация и повторный нагрев, в случае, когда слиток в своем объеме не подвергается принудительному охлаждению.Fig. 23 is a graph illustrating the thermal background of the alloy (AA6063) Al-0.5% Mg-0.45% Si for the region where crystallization and reheating take place, when the ingot is not subjected to forced cooling in its volume .

На фиг.24 приведен график, иллюстрирующий термическую предысторию сплава (АА6063) Al-0,5%Mg-0,45%Si для области, где имеет место кристаллизация и повторный нагрев, в случае, когда слиток подвергается принудительному охлаждению в своем объеме после преднамеренной задержки.24 is a graph illustrating the thermal history of the alloy (AA6063) Al-0.5% Mg-0.45% Si for the region where crystallization and reheating takes place when the ingot is forcedly cooled in its volume after deliberate delay.

На фиг.25а, 25b и 25с представлены рентгенограммы сплава, обработанного согласно фиг.23 и фиг.24, выявляющие фазовый состав сплава.On figa, 25b and 25C presents x-ray alloys processed according to Fig.23 and Fig.24, revealing the phase composition of the alloy.

Фиг.26а, 26b и 26с графически изображают методики FDC, осуществленные на слитках, полученных традиционным способом литья, и на слитках, обработанных согласно процедурам фиг.23 и 24.Figures 26a, 26b, and 26c graphically depict FDC techniques performed on ingots obtained by the traditional casting method and on ingots processed according to the procedures of Figures 23 and 24.

На фиг.27а и 27b представлены оптические микрофотографии интерметаллических структур в отливке из сплава Al-1,3%Mn (AA3003), обработанной в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения; на интерметаллических структурах видны изломы.27a and 27b are optical micrographs of intermetallic structures in an Al-1.3% Mn alloy casting (AA3003) processed in accordance with an embodiment of the present invention; intermetallic structures show kinks.

Фиг.28 представляет собой оптическую микрофотографию модифицированных интерметаллических структур в отливке из сплава Al-1,3%Mn, обработанной в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.28 is an optical micrograph of modified intermetallic structures in an Al-1.3% Mn alloy casting processed in accordance with an embodiment of the present invention.

Фиг.29 представляет собой выполненную в проходящем свете электронную микрофотографию интерметаллической фазы в отливке, полученной согласно варианту осуществления настоящего изобретения; интерметаллическая фаза модифицирована диффузией кремния в частицу; видна обедненная зона.Fig. 29 is a transmitted electron micrograph of an intermetallic phase in a casting obtained according to an embodiment of the present invention; the intermetallic phase is modified by diffusion of silicon into a particle; visible depleted area.

На фиг.30 приведен график, иллюстрирующий термическую предысторию сплава Al-7%Mg, обработанного традиционным способом.On Fig is a graph illustrating the thermal background of the alloy Al-7% Mg, processed in the traditional way.

На фиг.31 приведен график, иллюстрирующий термическую предысторию сплава Al-7%Mg для области, где имеют место кристаллизация и повторный нагрев, в случае, когда слиток в своем объеме не подвергается принудительному охлаждению с температурой восстановления ниже температуры растворения бета (β)-фазы.On Fig is a graph illustrating the thermal history of the Al-7% Mg alloy for the region where crystallization and reheating take place, in the case when the ingot in its volume is not subjected to forced cooling with a reduction temperature below the dissolution temperature of beta (β) - phase.

На фиг.32 приведен график, иллюстрирующий термическую предысторию сплава Al-7%Mg для области, где имеют место кристаллизация и повторный нагрев, в случае, когда слиток в своем объеме не подвергается принудительному охлаждению с температурой восстановления выше температуры растворения бета (β)-фазы.Fig. 32 is a graph illustrating the thermal history of the Al-7% Mg alloy for the region where crystallization and reheating take place when the ingot in its bulk is not subjected to forced cooling with a reduction temperature above the dissolution temperature of beta (β) - phase.

На фиг.33 представлена кривая, полученная на дифференциальном сканирующем калориметре (ДСК), и демонстрирующая присутствие бета (β)-фазы в диапазоне 451-453°С в сплаве, который получен традиционным литьем с прямым охлаждением (фиг.30).On Fig presents a curve obtained on a differential scanning calorimeter (DSC), and showing the presence of beta (β) -phase in the range of 451-453 ° C in the alloy, which is obtained by traditional casting with direct cooling (Fig.30).

На фиг.34 представлена кривая, полученная на дифференциальном сканирующем калориметре (ДСК) и демонстрирующая отсутствие бета (β)-фазы (фиг.31).On Fig presents a curve obtained on a differential scanning calorimeter (DSC) and showing the absence of beta (β) -phase (Fig.31).

На фиг.35 представлена кривая, полученная на дифференциальном сканирующем калориметре (ДСК) и демонстрирующая отсутствие бета (β)-фазы (фиг.32).On Fig presents a curve obtained on a differential scanning calorimeter (DSC) and showing the absence of beta (β) -phase (Fig.32).

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Последующее описание касается литья алюминиевых сплавов с прямым охлаждением (непрерывного литья), но только лишь в качестве примера. Данный пример осуществления изобретения применим к различным способам литья металлических слитков, к литью большинства сплавов, в частности сплавов легких металлов, а в особенности тех сплавов, температура фазовых превращений которых превышает 450°С, и для которых требуется гомогенизация после литья и перед горячей обработкой, например прокаткой. Помимо сплавов на основе алюминия примерами других металлов, которые можно подвергать литью, являются сплавы на основе магния, меди, цинка, свинца, олова и железа. Данный пример осуществления может быть также применим к литью чистого алюминия и других металлов, при котором может быть получен один из пяти результатов процедуры гомогенизации (см. вышеприведенное описание).The following description relates to casting aluminum alloys with direct cooling (continuous casting), but only as an example. This embodiment of the invention is applicable to various methods of casting metal ingots, to casting most alloys, in particular alloys of light metals, and in particular those alloys whose phase transformation temperature exceeds 450 ° C, and which require homogenization after casting and before hot working, for example by rolling. In addition to aluminum-based alloys, examples of other metals that can be cast are alloys based on magnesium, copper, zinc, lead, tin and iron. This embodiment can also be applied to casting pure aluminum and other metals, in which one of the five results of the homogenization procedure can be obtained (see the description above).

На фиг.1 в упрощенном виде показано поперечное сечение вертикальной литейной машины 10 непрерывного литья, которая может быть использована для осуществления, по меньшей мере, части процесса, в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения. Для специалистов в данной области техники должно быть понятно, что такая литейная машина может быть частью более крупной группы литейных машин, работающих одновременно и аналогичным образом, например, частью стола для литья в несколько форм.1 is a simplified cross-sectional view of a vertical continuous casting machine 10 that can be used to implement at least part of a process in accordance with one embodiment of the present invention. For specialists in this field of technology it should be clear that such a foundry machine can be part of a larger group of foundry machines that work simultaneously and in a similar way, for example, part of a casting table in several forms.

Расплавленный металл 12 поступает в вертикально расположенный кристаллизатор 14 с водяным охлаждением через впускное отверстие 15 кристаллизатора и выходит из выпускного отверстия 17 в виде зародыша 16 слитка. У зародыша слитка имеется жидкая металлическая сердцевина 24 внутри твердой наружной корки 26, которая утолщается по мере остывания слитка (что показано линией 19), пока не будет получен полностью твердый слиток. Следует понимать, что кристаллизатор 14 с наружной стороны ограничивает и охлаждает расплавленный металл так, чтобы началось образование твердой корки 26, при этом остывающий металл выходит из кристаллизатора, двигаясь наружу в направлении, указанном стрелкой А на фиг.1. Когда слиток появляется на выходе кристаллизатора, струи 18 охлаждающей жидкости направляются на наружную поверхность слитка, чтобы сделать охлаждение интенсивнее и поддерживать процесс кристаллизации. Охлаждающей жидкостью обычно является вода, но для особых сплавов, таких как алюминиево-литиевые сплавы, возможно использование и другой жидкости, например этиленгликоля. Типичная подача охлаждающей жидкости для литья с прямым охлаждением составляет, например, от 1,04 л/мин/см (литров в минуту на сантиметр окружности слитка) до 1,78 л/мин/см.The molten metal 12 enters the vertically located mold 14 with water cooling through the mold inlet 15 and exits the outlet 17 in the form of an ingot nucleus 16. The nucleus of the ingot has a liquid metal core 24 inside the solid outer crust 26, which thickens as the ingot cools (as shown by line 19) until a completely solid ingot is obtained. It should be understood that the mold 14 externally restricts and cools the molten metal so that the formation of hard crust 26 begins, while the cooling metal exits the mold, moving outward in the direction indicated by arrow A in FIG. 1. When an ingot appears at the exit of the mold, the coolant jets 18 are directed to the outer surface of the ingot to intensify cooling and support the crystallization process. The coolant is usually water, but for special alloys, such as aluminum-lithium alloys, another liquid, such as ethylene glycol, can also be used. A typical supply of cooling fluid for direct cooling castings is, for example, from 1.04 l / min / cm (liters per minute per centimeter of the circumference of the ingot) to 1.78 l / min / cm.

Предусмотрен кольцевой очиститель 20, который соприкасается с наружной поверхностью слитка и располагается на некотором расстоянии Х ниже выпускного отверстия 17 кристаллизатора с целью удаления охлаждающей жидкости (показана в виде струй 22) с поверхности слитка, так чтобы поверхность части слитка ниже очистителя оставалась свободной от охлаждающей жидкости, когда происходит дальнейшее опускание слитка. Показано, что струи 22 охлаждающей жидкости стекают с очистителя 20, но отстоят от поверхности слитка 16 на некотором расстоянии и не создают эффекта охлаждения.An annular cleaner 20 is provided, which is in contact with the outer surface of the ingot and is located at a distance X below the outlet 17 of the mold in order to remove coolant (shown in the form of jets 22) from the surface of the ingot, so that the surface of the part of the ingot below the cleaner remains free of coolant when further lowering of the ingot occurs. It is shown that the coolant jets 22 flow down from the cleaner 20, but are separated from the surface of the ingot 16 at a certain distance and do not create a cooling effect.

Расстояние Х выбирают так, чтобы отвод охлаждающей жидкости от слитка происходил, пока слиток еще находится в зародышевом состоянии (т.е. пока в нем еще имеется жидкая сердцевина 24 внутри твердой корки 26). Другими словами, очиститель 20 располагают в таком месте, где поперечное сечение слитка, взятое перпендикулярно направлению А движения, пересекает часть жидкой металлической сердцевины 24 зародыша слитка. В местах, расположенных ниже верхней поверхности очистителя 20, продолжающиеся охлаждение и кристаллизация расплавленного металла сердцевины слитка высвобождают скрытую теплоту кристаллизации и направляют физическую теплоту в твердую корку 26. Такое превращение скрытой теплоты в физическую, при отсутствии продолжаемого принудительного (жидкостного) охлаждения, приводит к тому, что температура твердой корки 26 (ниже точки, где очиститель 20 убирает охлаждающую жидкость) возрастает (по сравнению с температурой непосредственно над очистителем) и сближается (совмещается) с температурой расплавленной сердцевины; причем это происходит при значении, которое выбирают выше температуры фазового превращения, при котором металл подвергается гомогенизации in-situ. По крайней мере, для алюминиевых сплавов температуру совмещения ("convergence temperature") обычно выбирают равной 425°С или более, а лучше выбирать ее равной 450°С или более. Из практических соображений измерения температур «температуру совмещения» (общую температуру, которую первый раз приобретают расплавленная сердцевина и твердая корка) берут равной «температуре восстановления» ("rebound temperature"), которая представляет собой максимальную температуру, которую в рассматриваемом процессе приобретает твердая корка, после того как происходит удаление охлаждающей жидкости.The distance X is chosen so that the coolant is removed from the ingot while the ingot is still in its germinal state (i.e., while it still has a liquid core 24 inside the solid crust 26). In other words, the purifier 20 is positioned where the cross section of the ingot, taken perpendicular to the direction of motion A, intersects a portion of the liquid metal core 24 of the ingot nucleus. In places located below the upper surface of the cleaner 20, continued cooling and crystallization of the molten metal of the core of the ingot release latent heat of crystallization and direct physical heat to the hard crust 26. This conversion of latent heat into physical heat, in the absence of continued forced (liquid) cooling, leads to that the temperature of the hard crust 26 (below the point where the cleaner 20 removes the coolant) increases (compared with the temperature immediately above the clean Lemma) and approaches (combined) with the temperature of the molten core; moreover, this occurs at a value which is chosen above the phase transformation temperature at which the metal undergoes in-situ homogenization. At least for aluminum alloys, the "convergence temperature" is usually chosen to be 425 ° C or more, and it is better to choose it equal to 450 ° C or more. For practical reasons of temperature measurement, the “matching temperature" (the total temperature that the molten core and the hard crust acquire for the first time) is taken to be the "rebound temperature", which is the maximum temperature that the hard crust acquires in the process under consideration, after the coolant is removed.

Температуру восстановления допустимо поднимать выше 425°С насколько это возможно, и, в общем случае, чем выше указанная температура, тем лучше результат гомогенизации in-situ, однако, естественно, температуру восстановления нельзя повышать до точки начала плавления металла, поскольку охлажденная и кристаллизовавшаяся наружная корка 26 поглощает тепло из сердцевины и устанавливает потолок для температуры восстановления. Попутно стоит упомянуть, что температура восстановления, обычно равная, по меньшей мере, 425°С, будет выше температуры отжига рассматриваемого металла (температуры отжига алюминиевых сплавов обычно находятся в интервале 343-415°С).It is permissible to raise the reduction temperature above 425 ° C as much as possible, and, in general, the higher the indicated temperature, the better the in-situ homogenization result, however, naturally, the reduction temperature cannot be raised to the point at which the metal melts, since the cooled and crystallized outer crust 26 absorbs heat from the core and sets a ceiling for the recovery temperature. In passing, it is worth mentioning that the reduction temperature, usually equal to at least 425 ° C, will be higher than the annealing temperature of the metal in question (the annealing temperatures of aluminum alloys are usually in the range 343-415 ° C).

Температура 425°С является критической температурой для большинства сплавов, поскольку при более низких температурах скорости диффузии элементов металла внутри кристаллизовавшейся структуры слишком малы для нормализации или выравнивания химического состава сплава по зерну. При указанной или более высокой температуре, а в частности, при температуре 450°С и более, скорости диффузии являются подходящими для получения требуемого выравнивания, чтобы добиться желаемого эффекта гомогенизации металла in-situ.The temperature of 425 ° C is a critical temperature for most alloys, since at lower temperatures the diffusion rates of metal elements inside the crystallized structure are too low to normalize or equalize the chemical composition of the alloy with grain. At the indicated or higher temperature, and in particular at a temperature of 450 ° C. or more, diffusion rates are suitable to obtain the desired alignment in order to achieve the desired in situ homogenization effect of the metal.

Фактически, часто требуется обеспечить, чтобы температура совмещения доходила до определенной минимальной температуры выше 425°С. Для любого конкретного сплава обычно существует некоторая переходная температура между 425°С и точкой плавления данного сплава, например температура растворения избыточной фазы или температура фазового превращения, выше которой имеют место микроструктурные изменения сплава, например переход от β-фазы к α-фазе или интерметаллической структуре. Если температуру совмещения выбирать выше температур таких фазовых превращений, то в структуру сплава можно вводить необходимые изменения.In fact, it is often required to ensure that the combination temperature reaches a certain minimum temperature above 425 ° C. For any particular alloy, usually there is some transition temperature between 425 ° C and the melting point of the alloy, for example, the dissolution temperature of the excess phase or the phase transformation temperature, above which microstructural changes of the alloy take place, for example, the transition from β-phase to α-phase or intermetallic structure . If the combination temperature is chosen above the temperatures of such phase transformations, then necessary changes can be introduced into the alloy structure.

Температура восстановления и температура совмещения определяются параметрами литейного процесса, а, в частности, установкой очистителя 20 под кристаллизатором (то есть расстоянием Х на фиг.1). Расстояние Х желательно выбирать таким образом, чтобы: (а) после удаления охлаждающей жидкости в сердцевине оставалось достаточно жидкого металла, сердцевина имела достаточную температуру перегрева, и было достаточно скрытой теплоты расплавленного металла, чтобы дать возможность температурам сердцевины и корки слитка дойти до желаемой температуры совмещения, о которой говорилось выше; (b) после удаления охлаждающей жидкости металл подвергался действию температуры свыше 425°С в течение времени, достаточного, чтобы необходимые микроструктурные изменения могли проходить при нормальных скоростях охлаждения в воздухе, и при нормальных скоростях литья; и (с) слиток подвергался действию охлаждающей жидкости (т.е. пока охлаждающая жидкость не будет убрана) в течение времени, достаточного для кристаллизации корки в той мере, при которой слиток стабилизируется, и корка будет препятствовать прорыву расплавленного металла изнутри слитка и его истечению.The recovery temperature and the combination temperature are determined by the parameters of the casting process, and, in particular, by installing a cleaner 20 under the mold (i.e., distance X in FIG. 1). It is desirable to choose the distance X in such a way that: (a) after removal of the cooling liquid, sufficient liquid metal remains in the core, the core has a sufficient superheat temperature, and the latent heat of the molten metal is sufficient to allow the temperature of the core and core of the ingot to reach the desired combination temperature referred to above; (b) after removal of the coolant, the metal was exposed to a temperature above 425 ° C for a time sufficient to allow the necessary microstructural changes to occur at normal cooling rates in air and at normal casting speeds; and (c) the ingot has been exposed to coolant (i.e. until the coolant has been removed) for a time sufficient to crystallize the crust to the extent that the ingot is stabilized and the crust will prevent molten metal from breaking inside the ingot and its outflow .

Обычно бывает трудно расположить очиститель 20 под выпускным отверстием 17 кристаллизатора на расстоянии ближе 50 мм и обеспечить при этом достаточное пространство для жидкостного охлаждения и кристаллизации корки, поэтому указанное значение обычно является практическим нижним пределом для расстояния Х (минимальным расстоянием). Установлено, что для получения требуемых температур восстановления верхний практический предел (максимальное расстояние) составляет приблизительно 150 мм, независимо от размера слитка, причем интервал предпочтительных расстояний Х обычно составляет от 50 мм до 100 мм. Оптимальное положение очистителя может меняться от сплава к сплаву и от одной литейной машины к другой (поскольку литье слитков разного размера может происходить при различной скорости литья), но это положение всегда находится выше того места, где сердцевина слитка полностью затвердевает. Подходящее положение (или интервал положений) может быть определено для каждого случая путем расчета (из уравнений теплообразования и тепловых потерь), или путем измерений температур поверхности (например, используя стандартные термопары, внедренные в поверхность, или контактные или бесконтактные приемники температуры), или же путем экспериментальных испытаний. В кристаллизаторах с прямым охлаждением нормальной производительности, формирующих слитки диаметром от 10 см до 60 см, обычно используется скорость литья, по меньшей мере, 40 мм/мин; причем более предпочтительными являются скорости 50-75 мм/мин (или 9,0×10-4-4,0×10-3 м/с).It is usually difficult to position the cleaner 20 below the mold outlet 17 at a distance closer than 50 mm and provide sufficient space for liquid cooling and crystallization of the crust, so this value is usually a practical lower limit for distance X (minimum distance). It has been found that in order to obtain the required reduction temperatures, the upper practical limit (maximum distance) is approximately 150 mm, irrespective of the size of the ingot, and the interval of preferred distances X is usually from 50 mm to 100 mm. The optimal position of the cleaner can vary from alloy to alloy and from one casting machine to another (since casting ingots of different sizes can occur at different casting speeds), but this position is always above the place where the core of the ingot completely hardens. A suitable position (or range of positions) can be determined for each case by calculation (from the equations of heat generation and heat loss), or by measuring surface temperatures (for example, using standard thermocouples embedded in the surface, or contact or non-contact temperature sensors), or through experimental tests. In molds with direct cooling of normal productivity, forming ingots with a diameter of 10 cm to 60 cm, a casting speed of at least 40 mm / min is usually used; more preferred are speeds of 50-75 mm / min (or 9.0 × 10 −4 −4.0 × 10 −3 m / s).

В некоторых случаях желательно расстояние Х устанавливать различным в разные моменты времени в процессе литья, например, либо придвигая очиститель 20 ближе к кристаллизатору 14, либо отодвигая дальше от кристаллизатора. Это необходимо для учета различных тепловых условий, которые встречаются в переходных фазах, в начале и в конце процесса литья.In some cases, it is desirable to set the distance X different at different points in time during the casting process, for example, either by moving the cleaner 20 closer to the mold 14, or by moving further away from the mold. This is necessary to take into account the various thermal conditions that occur in transition phases, at the beginning and at the end of the casting process.

В начале литейного процесса нижний блок закрывает выпускное отверстие кристаллизатора и постепенно опускается, чтобы началось формирование слитка. Тепло отводится от слитка в нижний блок (который обычно выполняют из теплопроводного металла), а также тепло слитка уходит от наружной поверхности растущего слитка. Однако по мере того, как процесс литья продолжается, и вновь появляющийся участок слитка отдаляется от нижнего блока все на большее расстояние, потеря тепла слитком происходит только с его наружной поверхности. В конце процесса литья, прямо перед его прекращением, может оказаться желательным сделать наружную корку более холодной, по сравнению с ее нормальным состоянием. Это может потребоваться, потому что последний участок слитка, который должен выйти из кристаллизатора, обычно захватывается подъемным механизмом, так чтобы можно было поднять весь слиток. Если корка более холодная и толстая, то меньше вероятность того, что подъемный механизм вызовет деформацию слитка или разрыв, что могло бы создать опасность при операции подъема. Чтобы добиться этого, можно увеличить скорость подачи охлаждающей жидкости в конечной фазе процесса литья.At the beginning of the casting process, the lower block closes the outlet of the mold and gradually lowers to start the formation of the ingot. Heat is removed from the ingot to the lower block (which is usually made of heat-conducting metal), and the heat of the ingot leaves the outer surface of the growing ingot. However, as the casting process continues, and the newly appearing portion of the ingot moves farther away from the lower block, the heat is lost to the ingot only from its outer surface. At the end of the casting process, just before it is terminated, it may be desirable to make the outer crust colder compared to its normal state. This may be necessary because the last portion of the ingot that is to exit the mold is usually gripped by a lifting mechanism so that the entire ingot can be lifted. If the crust is colder and thicker, there is less likelihood that the lifting mechanism will cause the ingot to deform or rupture, which could create a hazard during the lifting operation. To achieve this, it is possible to increase the feed rate of the coolant in the final phase of the casting process.

В начальной фазе от слитка отбирается больше тепла, чем в фазе нормального литейного процесса, из-за отбора тепла в нижнем блоке. В этом случае, очиститель можно на время передвинуть ближе к кристаллизатору, чтобы сократить промежуток времени, в течение которого поверхность слитка подвержена действию охлаждающей воды, и тем самым снизить отбор тепла. Через определенное время очиститель можно переставить в нормальное положение на период фазы нормального литейного процесса. На практике установлено, что в конечной фазе литейного процесса никакого перемещения очистителя может и не потребоваться, однако, если необходимо, очиститель можно поднять для компенсации дополнительного тепла, которое отводится за счет увеличения скорости подачи охлаждающей жидкости.In the initial phase, more heat is taken from the ingot than in the phase of the normal casting process, due to heat extraction in the lower block. In this case, the cleaner can be temporarily moved closer to the mold in order to shorten the period of time during which the surface of the ingot is exposed to cooling water, and thereby reduce heat removal. After a certain time, the cleaner can be rearranged to the normal position for the period of the phase of the normal foundry process. In practice, it was found that in the final phase of the casting process no movement of the cleaner may be required, however, if necessary, the cleaner can be raised to compensate for additional heat, which is removed by increasing the flow rate of the coolant.

Расстояние, на которое следует перемещать очиститель (изменение X, т.е. ΔХ), и моменты времени, в которые эти перемещения следует выполнять, можно рассчитать из уравнений тепловых потерь, оценить на основе данных экспериментальных испытаний или (что более желательно) их можно определить, исходя из значений температуры поверхности слитка выше (или, если возможно, то и ниже) очистителя, определяемых по соответствующему датчику. В последнем случае, аномально низкая температура поверхности может указывать на необходимость сокращения расстояния Х (чтобы слиток охлаждать в меньшей степени), а необычно высокая температура поверхности может указывать на необходимость увеличения расстояния Х (чтобы слиток охлаждать в большей степени). Датчик, пригодный для такой цели, описан в патенте США 6012507, который выдан 11 января 2000 г., и содержание которого включено в настоящее изобретение посредством ссылки.The distance over which the cleaner should be moved (change X, i.e., ΔX), and the times at which these movements should be performed, can be calculated from the heat loss equations, estimated based on experimental data, or (more preferably) they can be determine, based on the values of the surface temperature of the ingot above (or, if possible, below) the cleaner, determined by the corresponding sensor. In the latter case, an abnormally low surface temperature may indicate the need to reduce the distance X (in order to cool the ingot to a lesser extent), and an unusually high surface temperature may indicate the need to increase the distance X (in order to cool the ingot to a greater extent). A sensor suitable for such a purpose is described in US Pat. No. 6,012,507, issued January 11, 2000, and the contents of which are incorporated herein by reference.

В начале литейного процесса, на первых 50-60 сантиметрах длины слитка, обычно требуется регулировка положения очистителя. Изменение положения может быть совершено в несколько приемов небольшими ступенями, например, по 25 мм в каждом случае. Для слитка толщиной 68,5 см первое изменение положения может быть сделано в интервале 150-300 мм от начала слитка, а затем аналогичные изменения можно проделать при длине слитка 30 см и 50-60 см. Для слитка толщиной 50 см регулировка положения может быть проделана при длинах 15 см, 30 см, 50 см и 80 см. Окончательным положением очистителя является то положение, которое требуется для процесса нормального литья, таким образом, очиститель начинает свою работу в точке, ближайшей к кристаллизатору, а затем сдвигается вниз по мере продолжения литья. Данная процедура аппроксимирует снижение потерь тепла, по мере того как вновь появляющаяся часть слитка все более отдаляется от нижнего блока в ходе процесса литья. А расстояние X, таким образом, начинается с более короткого, чем требуется для фазы нормального литейного процесса, и постепенно увеличивается до значения, необходимого для фазы нормального литейного процесса.At the beginning of the casting process, on the first 50-60 centimeters of the length of the ingot, adjustment of the position of the cleaner is usually required. The change of position can be made in several stages in small steps, for example, 25 mm in each case. For an ingot with a thickness of 68.5 cm, the first change in position can be made in the range of 150-300 mm from the beginning of the ingot, and then similar changes can be made with an ingot length of 30 cm and 50-60 cm. For an ingot 50 cm thick, position adjustment can be done at lengths of 15 cm, 30 cm, 50 cm and 80 cm. The final position of the cleaner is the position that is required for the normal casting process, so the cleaner starts its work at the point closest to the mold and then moves downward as the casting continues . This procedure approximates the reduction in heat loss as the newly emerging portion of the ingot moves more and more away from the lower block during the casting process. And the distance X, thus, begins with a shorter than required for the phase of the normal foundry process, and gradually increases to the value necessary for the phase of the normal foundry process.

В конце литейного процесса, если вообще требуется хоть какая-то регулировка положения очистителя, эта регулировка может быть сделана в пределах последних 25 см отливки, причем обычно требуется всего одна регулировка на один или два сантиметра.At the end of the casting process, if at least some adjustment of the position of the cleaner is required, this adjustment can be made within the last 25 cm of the casting, and usually only one adjustment per one or two centimeters is required.

Регулировку положения очистителя можно осуществлять вручную (например, если очиститель поддерживать цепями, у которых имеются звенья или проушины, в которые входят выступы (например, крючья), установленные на очистителе, при этом имеется возможность подпирать и поднимать очиститель, так что указанные выступы можно вставлять в различные звенья или проушины). С другой стороны (и это более предпочтительно), очиститель можно поддерживать и перемещать электрическими, пневматическими или гидравлическими подъемниками, которые (как вариант) можно связать посредством компьютера (или подобного устройства) с температурно-чувствительным устройством вышеупомянутого типа, так чтобы очиститель можно было перемещать при участии контура обратной связи со встроенной логикой. Устройство такого типа показано в упрощенном виде на фиг.2.The position of the cleaner can be adjusted manually (for example, if the cleaner is supported by chains that have links or eyes that include protrusions (for example, hooks) mounted on the cleaner, it is possible to support and raise the cleaner so that these protrusions can be inserted to various links or eyes). On the other hand (and this is more preferred), the cleaner can be supported and moved by electric, pneumatic or hydraulic lifts, which (as an option) can be connected via a computer (or similar device) to a temperature-sensitive device of the aforementioned type, so that the cleaner can be moved with the participation of the feedback loop with integrated logic. A device of this type is shown in a simplified form in figure 2.

Аппарат, показанный на фиг.2, аналогичен аппарату фиг.1, за исключением того, что очиститель 20 можно регулировать по высоте, например, от верхнего положения, показанного сплошными линиями, до нижнего положения, показанного прерывистыми линиями. Таким образом, расстояние Х от выпускного отверстия кристаллизатора 14 можно изменять на величину ΔХ (либо вверх, либо вниз). Такая регулировка возможна благодаря тому, что очиститель 20 поддерживается на регулируемых опорах 21, которые представляют собой гидроцилиндры с поршнями, которые приводятся в действие от гидравлической машины 23. Гидравлической машиной 23 управляет компьютер 25 в зависимости от информации о температуре, выдаваемой температурным датчиком 27, который контролирует температуру поверхности слитка 16 непосредственно под выпускным отверстием 17 кристаллизатора 14. Как отмечалось выше, если температура, зарегистрированная датчиком 27, ниже заранее установленного значения, очиститель 20 может быть поднят, а если указанная температура выше, чем заранее установленное значение, то очиститель может быть опущен.The apparatus shown in FIG. 2 is similar to that of FIG. 1, except that the cleaner 20 can be adjusted in height, for example, from an upper position shown by solid lines to a lower position shown by dashed lines. Thus, the distance X from the outlet of the mold 14 can be changed by ΔX (either up or down). This adjustment is possible due to the fact that the cleaner 20 is supported on adjustable supports 21, which are hydraulic cylinders with pistons, which are driven by a hydraulic machine 23. The hydraulic machine 23 is controlled by a computer 25 depending on the temperature information provided by the temperature sensor 27, which controls the surface temperature of the ingot 16 immediately below the outlet 17 of the mold 14. As noted above, if the temperature detected by the sensor 27 is lower in advance of the set value, the cleaner 20 can be raised, and if the indicated temperature is higher than a predetermined value, the cleaner can be omitted.

Желательно, чтобы во всех формах вариантов осуществления изобретения температура совмещения для слитка в точке под очистителем 20 оставалась выше температуры фазовых превращений для гомогенизации in-situ (в общем случае, выше 425°С) на протяжении достаточного времени, чтобы могли произойти требуемые микроструктурные изменения. Точное время будет зависеть от сплава, но желательно, чтобы оно находилось в интервале от 10 мин до 4 ч, в зависимости от скоростей диффузии элементов и величины, до которой температура восстановления поднимается выше 425°С. Обычно, желаемые изменения происходят не медленнее, чем за 30 мин, а часто в пределах от 10 до 15 мин. Это резко отличается от времени, требуемого для традиционной гомогенизации сплава, которая обычно занимает интервал от 46 до 48 ч при температуре выше температуры фазовых превращений (например, температуры растворения избыточной фазы) металла (часто 550-625°С). Несмотря на значительное сокращение времени процесса в примерах осуществления изобретения по сравнению с традиционной гомогенизацией, конечная микроструктура металла по существу одинакова в обоих случаях, т.е. литые изделия, в соответствии с вариантами осуществления изобретения, имеют микроструктуру гомогенизированного металла, и при этом отсутствует необходимость подвергать изделия традиционной гомогенизации. Они могут быть подвергнуты прокатке и горячей обработке без дополнительной гомогенизации. Поэтому процесс в рассматриваемых вариантах осуществления изобретения именуется «гомогенизацией in-situ», т.е. гомогенизацией, осуществляемой в процессе литья, а не после.In all forms of embodiments of the invention, it is desirable that the alignment temperature for the ingot at a point below the purifier 20 remains above the phase transformation temperature for in-situ homogenization (generally above 425 ° C) for a sufficient time so that the required microstructural changes can occur. The exact time will depend on the alloy, but it is desirable that it be in the range from 10 minutes to 4 hours, depending on the diffusion rates of the elements and the value to which the reduction temperature rises above 425 ° C. Usually, the desired changes do not occur more slowly than in 30 minutes, and often in the range of 10 to 15 minutes. This differs sharply from the time required for traditional alloy homogenization, which usually takes from 46 to 48 hours at a temperature above the temperature of phase transformations (for example, the temperature of dissolution of the excess phase) of the metal (often 550-625 ° С). Despite the significant reduction in process time in the embodiments of the invention compared to traditional homogenization, the final microstructure of the metal is essentially the same in both cases, i.e. cast products, in accordance with embodiments of the invention, have a microstructure of a homogenized metal, and there is no need to subject the products to traditional homogenization. They can be rolled and hot worked without additional homogenization. Therefore, the process in the present embodiments is referred to as “in situ homogenization”, i.e. homogenization carried out during the casting process, and not after.

В результате нанесения охлаждающей жидкости и последующего ее удаления, вновь появляющаяся поверхность слитка вначале подвергается быстрому охлаждению, характерному для режимов кипения пленки и пузырькового кипения пленки, в силу чего обеспечивается быстрое снижение температуры поверхности до низкого уровня (например, до 150°С-300°С), но затем производится удаление охлаждающей жидкости, и тем самым избыточная температура и скрытая теплота расплавленной сердцевины слитка (а также физическая теплота твердого металла) имеют возможность повторно нагреть поверхность твердой корки. Этим обеспечивается получение температур, необходимых для желаемых микроструктурных изменений.As a result of applying the coolant and its subsequent removal, the newly appearing surface of the ingot is first subjected to rapid cooling, which is typical for the film boiling and bubble boiling modes of the film, which ensures a rapid decrease in the surface temperature to a low level (for example, to 150 ° С-300 ° C), but then the coolant is removed, and thus the excess temperature and latent heat of the molten core of the ingot (as well as the physical heat of the solid metal) are possible secondly heat the surface of the hard crust. This ensures that the temperatures necessary for the desired microstructural changes are obtained.

Следует отметить, что, если охлаждающей жидкости до ее удаления с поверхности слитка дать возможность контактировать со слитком дольше, чем это требуется (или вообще ее не удалять), то далее окажется невозможным использовать перегрев расплавленной сердцевины и скрытую теплоту кристаллизации для повторного разогрева корки слитка, достаточного для получения требуемых металлургических изменений. Хотя в процессе этого и получится некоторое температурное выравнивание по слитку, и даже возможно это приведет к полезному снижению напряжений и растрескивания, требуемые металлургические изменения не будут получены, и потребуется стандартный дополнительный процесс гомогенизации, прежде чем выполнять прокатку слитков до калиброванной или требуемой толщины. Такая же проблема может возникнуть, если охлаждающую жидкость требуемым образом удалить с поверхности слитка, а затем охлаждающую жидкость дополнительно ввести в соприкосновение со слитком, прежде чем успеет произойти выравнивание температуры по объему слитка и произойдут необходимые микроструктурные изменения в металле.It should be noted that, if the coolant is allowed to come into contact with the ingot for longer than it is required (or not removed at all) before it is removed from the surface of the ingot, then it will not be possible to use overheating of the molten core and latent heat of crystallization to reheat the ingot crust, sufficient to obtain the required metallurgical changes. Although this will result in some temperature alignment of the ingot, and even possibly this will lead to a beneficial reduction in stress and cracking, the required metallurgical changes will not be obtained, and a standard additional homogenization process will be required before rolling the ingots to a calibrated or required thickness. The same problem can occur if the coolant is removed from the surface of the ingot in the required manner, and then the coolant is additionally brought into contact with the ingot before the temperature is equalized to the volume of the ingot and the necessary microstructural changes in the metal occur.

В некоторых случаях, охлаждающая жидкость (в частности, охлаждающая жидкость на водной основе) может на время или, по меньшей мере, частично уходить с поверхности слитка за счет естественного пузырькового кипения пленки, поскольку пар, который образуется на поверхности металла, сбрасывает жидкий хладагент со слитка. Однако обычно жидкость возвращается на поверхность, когда происходит дальнейшее охлаждение. Если такой временный сброс охлаждающей жидкости имеет место перед очистителем, используемым в данном варианте осуществления изобретения, на поверхности слитка может возникнуть двойной провал температурного профиля. Охлаждающая жидкость охлаждает поверхность до тех пор, пока на какое-то время не будет сброшена за счет пузырькового кипения пленки, после чего температура в некоторой степени поднимется; затем поверхность слитка проходит через слой охлаждающей жидкости, задержанный на верхней поверхности очистителя (поверхность очистителя может иметь уклон внутрь в сторону слитка, способствующий образованию слоя охлаждающей жидкости), и температура поверхности слитка снова упадет, чтобы опять вырасти, когда очиститель снимет всю охлаждающую жидкость с поверхности слитка. За счет этого кривая охлаждения поверхности слитка приобретает W-образный профиль (что видно на фиг.23 и 24).In some cases, the cooling liquid (in particular, water-based cooling liquid) may temporarily or at least partially leave the surface of the ingot due to the natural bubble boiling of the film, since the vapor that forms on the surface of the metal discharges the liquid refrigerant with ingot. However, usually the liquid returns to the surface when further cooling occurs. If such a temporary discharge of coolant occurs in front of the cleaner used in this embodiment, a double dip in the temperature profile may occur on the surface of the ingot. The cooling liquid cools the surface until it is discarded for some time due to bubble boiling of the film, after which the temperature rises to some extent; then the surface of the ingot passes through a layer of coolant trapped on the upper surface of the cleaner (the surface of the cleaner may tilt inward to the side of the ingot to form a layer of coolant), and the surface temperature of the ingot will drop again to rise again when the cleaner removes all coolant from surface of the ingot. Due to this, the cooling curve of the surface of the ingot acquires a W-shaped profile (as can be seen in Figs. 23 and 24).

Очиститель 20 фиг.1 может быть выполнен в виде кольца из мягкого, термостойкого эластомерного материала 30 (например, термостойкой силиконовой резины), удерживаемой внутри окружающего ее жесткого несущего корпуса 32 (выполненного, например, из металла).The cleaner 20 of FIG. 1 can be made in the form of a ring of soft, heat-resistant elastomeric material 30 (for example, heat-resistant silicone rubber) held inside the surrounding rigid support body 32 (made, for example, of metal).

Хотя на фиг.1 показан очиститель 20, который напрямую, физически прекращает доступ охлаждающей жидкости, если необходимо, можно использовать и другие средства удаления охлаждающей жидкости. Действительно, часто может быть выгодным обеспечить бесконтактный способ удаления охлаждающей жидкости. Например, для прекращения течения охлаждающей жидкости по слитку в нужное место могут быть направлены струи газа или другой жидкости. С другой стороны, может быть использовано пузырьковое кипение пленки, о котором говорилось выше, т.е. можно препятствовать возвращению охлаждающей жидкости на поверхность слитка после того, как жидкость уйдет с поверхности вследствие пузырькового кипения пленки. Примеры бесконтактных способов удаления охлаждающей жидкости приведены, например, в патенте США 2705353, патенте Германии DE1289957, а также в патентах США 2871529 и 3763921, содержание которых включено в настоящее изобретение посредством ссылки. Пузырьковому кипению пленки может способствовать добавление растворенного или сжатого газа, например, углекислого газа или воздуха, в охлаждающую жидкость, как это описано в патенте США 4474225, а также патентах США 4693298 и 5040595, содержание которых включено в настоящее изобретение посредством ссылки.Although figure 1 shows the cleaner 20, which directly physically stops the access of the coolant, if necessary, you can use other means of removing coolant. Indeed, it can often be beneficial to provide a non-contact method for removing coolant. For example, to stop the flow of coolant along an ingot, jets of gas or other liquid can be directed to the desired location. On the other hand, bubble boiling of the film mentioned above can be used, i.e. it is possible to prevent the return of coolant to the surface of the ingot after the liquid has left the surface due to bubble boiling of the film. Examples of non-contact methods for removing coolant are given, for example, in US Pat. No. 2,705,353, German Patent DE1289957, as well as in US Pat. The bubbling boiling of the film can be facilitated by the addition of dissolved or compressed gas, for example carbon dioxide or air, to the coolant, as described in US Pat. No. 4,474,225, as well as US Pat.

С другой стороны, скоростью подачи охлаждающей жидкости в струях 18 можно управлять вплоть до такого состояния, когда вся охлаждающая жидкость испаряется с поверхности слитка, прежде чем слиток достигает критической точки (расстояния X) под кристаллизатором, или прежде чем поверхность слитка остынет до температуры, меньшей критической температуры поверхности. Это может быть сделано, если использовать подачу охлаждающей жидкости, как описано в патенте США 5582230, который выдан 10 декабря 1996 года, и содержание которого включено в настоящее изобретение посредством ссылки. В этой конструкции подача охлаждающей жидкости осуществляется через два ряда форсунок, подключенных к разным источникам охлаждающей жидкости, что позволяет простым образом изменять количество охлаждающей жидкости, подаваемой на поверхность слитка, и обеспечивать испарение жидкости в требуемой точке (на расстоянии X). В качестве варианта или дополнительно, можно производить тепловые расчеты способами, аналогичными описанным в патенте США 6546995, которые основаны на учете последовательных кольцевых участков кристаллизатора и обеспечивают подачу такого объема воды, который будет испаряться так, как требуется.On the other hand, the feed rate of the coolant in the jets 18 can be controlled up to the point where all the coolant evaporates from the surface of the ingot before the ingot reaches a critical point (distance X) under the mold, or before the surface of the ingot cools to a temperature lower critical surface temperature. This can be done by using a coolant supply as described in US Pat. No. 5,582,230, issued December 10, 1996, and the contents of which are incorporated herein by reference. In this design, the coolant is supplied through two rows of nozzles connected to different sources of coolant, which allows a simple way to change the amount of coolant supplied to the surface of the ingot, and to provide evaporation of the fluid at the desired point (at a distance of X). Alternatively or additionally, it is possible to perform thermal calculations by methods similar to those described in US Pat. No. 6,546,995, which are based on taking into account successive annular sections of the mold and supply such a volume of water that will evaporate as required.

Алюминиевые сплавы, которые можно отливать в соответствии с рассматриваемыми вариантами осуществления изобретения, включают в себя термически необрабатываемые сплавы (например, серий АА 1000, 3000, 4000 и 5000) и термически обрабатываемые сплавы (например, серий АА 2000, 6000 и 7000). В случае термически обрабатываемых сплавов, литье которых производится известным способом, то согласно патентной публикации PCT/JP02/02900 этап гомогенизации, за которым следует быстрое охлаждение до температуры ниже 300°С (желательно до комнатной температуры) перед выполнением нагрева и горячей прокатки, при последующей гомогенизации и вылеживании, дают исключительно высокие показатели материала (сопротивление вдавливанию, улучшенные показатели формуемых заготовок, а также высокие показатели твердости) по сравнению с материалами, подвергнутыми традиционной обработке. Неожиданный факт заключается в том, что, если необходимо, указанные характеристики могут быть повторены в рассматриваемых вариантах осуществления изобретения в процессе изготовления слитка, если слиток (т.е. участок слитка, который только что прошел гомогенизацию in-situ) подвергнуть операции быстрого охлаждения (quenching) после того, как пройдет достаточный отрезок времени (например, 10-15 мин) после уборки охлаждающей жидкости, чтобы позволить осуществиться гомогенизации сплава, но до того, как будет произведено дополнительное глубокое охлаждение слитка. Такое окончательное быстрое охлаждение (быстрое охлаждение in-situ) показано на фиг.3, где выполняется операция литья с прямым охлаждением (по существу такая же, что и на фиг.1), но слиток погружается в водяную ванну 34 (которую иначе можно назвать водяным колодцем) на надлежащем расстоянии Y снизу от точки, в которой производится удаление охлаждающей жидкости со слитка. Как уже говорилось, расстояние Y должно быть достаточным, чтобы в течение эффективного промежутка времени могла пройти необходимая гомогенизация in-situ, но недостаточным, чтобы позволить дальнейшее существенное охлаждение слитка. Например, желательно, чтобы температура наружной поверхности слитка непосредственно перед погружением в ванну 34 была выше 425°С, а лучше, чтобы находилась в интервале от 450°С до 500°С. Последующее погружение приводит к быстрому охлаждению слитка в воде и падению его температуры до значения (например, 350°С), ниже которого превращения в твердой структуре не происходят с заметной скоростью. Далее, слиток может быть отрезан с целью получения стандартного отрезка, используемого для прокатки или дальнейшей обработки.Aluminum alloys that can be cast in accordance with the considered embodiments of the invention include thermally untreated alloys (for example, AA 1000, 3000, 4000 and 5000 series) and heat-treated alloys (for example AA 2000, 6000 and 7000 series). In the case of heat-treated alloys, the casting of which is carried out in a known manner, according to patent publication PCT / JP02 / 02900, the homogenization step is followed by rapid cooling to a temperature below 300 ° C (preferably to room temperature) before performing heating and hot rolling, followed by homogenization and curing, give extremely high rates of material (indentation resistance, improved rates of moldable workpieces, as well as high hardness) compared with materials subjected to washed by traditional processing. The unexpected fact is that, if necessary, these characteristics can be repeated in the considered embodiments of the invention during the manufacture of the ingot, if the ingot (i.e., the portion of the ingot that has just undergone in-situ homogenization) is subjected to rapid cooling ( quenching) after a sufficient period of time has passed (for example, 10-15 minutes) after cleaning the coolant to allow homogenization of the alloy, but before additional deep cooling is performed ingot. This final rapid cooling (rapid in-situ cooling) is shown in FIG. 3, where a direct cooling casting operation is performed (essentially the same as in FIG. 1), but the ingot is immersed in a water bath 34 (which may be otherwise called water well) at an appropriate distance Y from the bottom of the point at which the coolant is removed from the ingot. As already mentioned, the distance Y must be sufficient so that the necessary in-situ homogenization can take place over an effective period of time, but not enough to allow further substantial cooling of the ingot. For example, it is desirable that the temperature of the outer surface of the ingot immediately before immersion in the bath 34 be higher than 425 ° C, and it is better to be in the range from 450 ° C to 500 ° C. Subsequent immersion leads to rapid cooling of the ingot in water and its temperature drops to a value (for example, 350 ° C), below which the transformations in the solid structure do not occur at a noticeable rate. Further, the ingot may be cut in order to obtain a standard cut used for rolling or further processing.

Кстати, для того чтобы слиток мог быть подвергнут быстрому водяному охлаждению на всей своей длине, литейный колодец (колодец, в который опускается слиток, после того, как он выходит из кристаллизатора) должен быть глубже, чем длина самого слитка, так чтобы, когда не производится дальнейшее добавление расплавленного металла в кристаллизатор, слиток мог продолжать опускаться в колодец и в ванну 34 до тех пор, пока полностью не окажется погруженным. С другой стороны, слиток можно частично погрузить на максимальную глубину ванны 34, а затем в литейный колодец дополнительно подавать воду и поднимать уровень ее поверхности в ванне до тех пор, пока слиток не окажется полностью погруженным.By the way, in order for the ingot to be subjected to rapid water cooling along its entire length, the foundry well (the well into which the ingot is lowered after it leaves the mold) must be deeper than the length of the ingot, so that when further molten metal is added to the mold; the ingot could continue to sink into the well and into the bath 34 until it is completely submerged. On the other hand, the ingot can be partially immersed to the maximum depth of the bath 34, and then additionally supply water to the casting well and raise the level of its surface in the bath until the ingot is completely submerged.

Следует отметить, что рассматриваемые варианты осуществления изобретения не ограничиваются литьем цилиндрических слитков и могут быть применены к получению слитков иной формы, например слитков с прямоугольным сечением или сечением, которое получается путем фасонного литья с прямым охлаждением в кристаллизаторе, и представлено на фиг.9 или фиг.10 патента США 6546995, который выдан 15 апреля 2003 года, и содержание которого включено в настоящее изобретение посредством ссылки. Фиг.10 указанного патента продублирована в настоящей заявке в качестве фиг.4, которая представляет собой вид сверху кристаллизатора литейной машины. Видно, что кристаллизатор имеет приблизительно J-образную форму и предназначен для получения слитков, имеющих поперечное сечение соответствующей формы. У зародыша слитка, получаемого из такого кристаллизатора, расплавленная сердцевина, в различных точках периметра сечения, отстояла бы от наружной поверхности на различные расстояния, и таким образом, при одновременном прекращении охлаждения слитка на одинаковом для всех точек периметра расстоянии X, различные участки корки слитка получали бы различные количества тепла от перегрева и скрытой теплоты кристаллизации.It should be noted that the considered embodiments of the invention are not limited to casting cylindrical ingots and can be applied to obtain ingots of a different shape, for example, ingots with a rectangular cross section or a cross section, which is obtained by direct cooling in a mold, and is shown in FIG. 9 or FIG. .10 of U.S. Patent 6,546,995, issued April 15, 2003, and the contents of which are incorporated herein by reference. Figure 10 of this patent is duplicated in this application as figure 4, which is a top view of the mold of a casting machine. It is seen that the mold has an approximately J-shape and is intended to produce ingots having a cross section of the corresponding shape. At the nucleus of an ingot obtained from such a crystallizer, the molten core at different points of the perimeter of the cross section would be at different distances from the outer surface, and thus, while cooling the ingot at the same distance X for all points of the perimeter, different sections of the ingot crust were obtained would have different amounts of heat from overheating and latent heat of crystallization.

В действительности желательно, чтобы все участки корки по периметру слитка имели одинаковую температуру совмещения. В патенте США 6546995 единообразие литейных характеристик по периметру кристаллизатора обеспечивается подгонкой геометрии литейных поверхностей кристаллизатора под форму отливаемого слитка. В рассматриваемых вариантах осуществления настоящего изобретения предусмотрена возможность, чтобы каждый участок корки зародыша слитка (после прекращения охлаждения) подвергался одинаковой величине теплового воздействия со стороны расплавленной сердцевины и имел одну и ту же температуру совмещения за счет разбиения периметра слитка на условные сегменты в соответствии с формой слитка и удаления охлаждающей жидкости в разных сегментах на разных расстояниях от выпускного отверстия кристаллизатора. На некоторые сегменты (те, которые будут подвергаться более интенсивному тепловому воздействию со стороны сердцевины) охлаждающая жидкость будет воздействовать в течение более продолжительного отрезка времени, нежели на другие сегменты (те, которые подвергаются меньшему тепловому воздействию). Поэтому после удаления охлаждающей жидкости некоторые сегменты корки будут иметь температуру, меньшую, чем другие сегменты, и эта пониженная температура скомпенсирует более интенсивное поступление тепла к этим сегментам от сердцевины, так что температура совмещения будет выровнена по периметру слитка.In fact, it is desirable that all sections of the crust along the perimeter of the ingot have the same temperature combination. In US Pat. No. 6,546,995, uniformity of casting characteristics around the mold perimeter is provided by adjusting the geometry of the mold surfaces of the mold to the shape of the cast ingot. In the considered embodiments of the present invention, it is possible that each portion of the crust of the ingot embryo (after cessation of cooling) is subjected to the same amount of heat from the side of the molten core and has the same temperature of combination due to the division of the perimeter of the ingot into conditional segments in accordance with the shape of the ingot and removing coolant in different segments at different distances from the outlet of the mold. For some segments (those that will be subjected to more intense thermal effects from the core), the coolant will be exposed for a longer period of time than other segments (those that are less exposed to heat). Therefore, after removal of the coolant, some segments of the crust will have a temperature lower than other segments, and this lower temperature will compensate for the more intensive heat input to these segments from the core, so that the temperature of alignment will be aligned around the perimeter of the ingot.

Этого можно добиться, например, если очиститель выполнить такой конструкции, чтобы (а) он имел форму, обеспечивающую его плотное прилегание к фасонному слитку по периметру слитка, и чтобы (b) на стороне очистителя, обращенной к кристаллизатору, имелись различные плоскости или присутствовал фасонный контур, причем указанные различные плоскости или участки контура отстояли от выпускного отверстия кристаллизатора на различных расстояниях. На фиг.5 представлен график, иллюстрирующий изменение расстояния Х по периметру кристаллизатора фиг.4, конструкция которого предназначена для получения одинаковых температур совмещения по периметру слитка (график начинается в точке S фиг.4 и следует в направлении часовой стрелки). Затем для получения требуемого равенства температур совмещения по периметру слитка используется очиститель, имеющий соответствующую форму по своему периметру.This can be achieved, for example, if the cleaner is designed so that (a) it has a shape that fits snugly against the shaped ingot along the perimeter of the ingot, and (b) there are different planes on the side of the cleaner facing the mold, or the shaped circuit, and these various planes or sections of the circuit were separated from the outlet of the mold at various distances. Fig. 5 is a graph illustrating the change in distance X along the perimeter of the mold of Fig. 4, the design of which is designed to obtain the same alignment temperatures along the perimeter of the ingot (the graph starts at point S of Fig. 4 and follows in a clockwise direction). Then, to obtain the required equality of the temperature of registration along the perimeter of the ingot, a cleaner having a corresponding shape along its perimeter is used.

На фиг.6 показан очиститель 20', который был бы пригоден для изготовления слитка, имеющего форму, подобную приведенной на фиг.4. Видно, что очиститель 20' имеет сложную форму, с участками, которые подняты относительно других участков, чем обеспечивается удаление охлаждающей жидкости с наружной поверхности появляющегося слитка в данных местах, и что согласно расчету должно обеспечить равенство температур совмещения по периметру слитка на участках, находящихся ниже очистителя 20'.Figure 6 shows a cleaner 20 'that would be suitable for the manufacture of an ingot having a shape similar to that shown in figure 4. It can be seen that the cleaner 20 'has a complex shape, with areas that are raised relative to other areas, which ensures the removal of coolant from the outer surface of the ingot appearing in these places, and that, according to the calculation, it is necessary to ensure equal temperatures of coincidence along the perimeter of the ingot in the areas below purifier 20 '.

Точки, в которых должно происходить удаление охлаждающей жидкости с различных сегментов, и ширину самих сегментов можно определить путем компьютерного моделирования теплового потока внутри отлитого слитка или простым экспериментальным испытанием для каждого слитка отличающейся формы. И снова, задача состоит в том, чтобы добиться одинаковости или высокого подобия температур совмещения по периметру корки слитка.The points at which coolant must be removed from different segments and the width of the segments themselves can be determined by computer simulation of the heat flux inside the cast ingot or by simple experimental testing for each ingot of a different shape. And again, the task is to achieve the same or high similarity of the temperatures of the combination along the perimeter of the ingot crust.

Как уже подробно обсуждалось, примеры осуществления изобретения, по меньшей мере, в их предпочтительных вариантах обеспечивают получение слитка, имеющего микрокристаллическую структуру, напоминающую или идентичную структуре отливки из такого же металла, полученной традиционным способом (без удаления охлаждающей жидкости) и впоследствии подвергнутой стандартной гомогенизации. Следовательно, слитки, полученные в соответствии с рассматриваемыми вариантами осуществления изобретения, можно подвергать прокатке или горячей обработке, не прибегая к дополнительной гомогенизации. Обычно слитки вначале подвергают горячей прокатке, а это требует, чтобы они были предварительно нагреты до надлежащей температуры, как правило, минимум до 500°С, а более предпочтительно минимум до 520°С. После горячей прокатки полученные листы промежуточной толщины обычно подвергаются холодной прокатке до окончательной калиброванной толщины.As already discussed in detail, embodiments of the invention, at least in their preferred embodiments, provide an ingot having a microcrystalline structure resembling or identical to the structure of a casting of the same metal obtained in the traditional way (without removing coolant) and subsequently subjected to standard homogenization. Therefore, the ingots obtained in accordance with the considered variants of the invention, can be subjected to rolling or hot processing, without resorting to additional homogenization. Typically, the ingots are first subjected to hot rolling, and this requires that they be preheated to the proper temperature, typically at least 500 ° C, and more preferably at least 520 ° C. After hot rolling, the resulting sheets of intermediate thickness are usually cold rolled to the final calibrated thickness.

Что касается еще одного аспекта рассматриваемых вариантов осуществления изобретения, то установлено, что, по меньшей мере, некоторые металлы и сплавы выигрывают от применения двухстадийного процесса предварительного нагрева после формирования слитка и перед горячей прокаткой. Для изготовления таких слитков идеально подходит вышеописанный процесс с «гомогенизацией in-situ», но как вариант они могут быть получены и посредством традиционного литейного процесса, причем в этом случае все полезные свойства все равно будут получены. Такой двухстадийный процесс предварительного нагрева, в частности, подходит для сплавов с характеристиками, пригодными для глубокой вытяжки, например алюминиевых сплавов, содержащих Mn и Cu (например, алюминиевого сплава АА3003, содержащего 1,5%вес. Mn и 0,6%вес. Cu). Такие сплавы основываются на дисперсионном упрочнении. При двухстадийном процессе предварительного нагрева со слитков, полученных литьем с прямым охлаждением, обычно снимают поверхностный слой, после чего помещают в печь предварительного нагрева для осуществления двухстадийного процесса нагрева, включающего в себя: (1) медленное нагревание до промежуточной температуры образования центров кристаллизации, меньшей, чем стандартная температура горячей прокатки для рассматриваемого сплава, и (2) продолжение медленного нагревания слитка до нормальной температуры предварительного нагрева для горячей прокатки или до более низкой температуры и выдерживание сплава при этой температуре в течение некоторого числа часов. Промежуточная температура создает возможность для зарождения центров кристаллизации металла и для обратного поглощения или разрушения нестабильных центров и их замещения стабильными центрами кристаллизации, которые образуют центры для более устойчивого роста выделяющейся фазы. Период выдерживания при повышенной температуре дает время для роста выделяющейся фазы из стабильных центров кристаллизации, прежде чем будет начата прокатка.As regards another aspect of the considered embodiments, it has been found that at least some metals and alloys benefit from the use of a two-stage preheating process after forming the ingot and before hot rolling. For the manufacture of such ingots, the above-described process with “in-situ homogenization” is ideally suited, but as an option they can also be obtained through a traditional casting process, in which case all useful properties will still be obtained. Such a two-stage preheating process is particularly suitable for alloys with characteristics suitable for deep drawing, for example aluminum alloys containing Mn and Cu (for example, aluminum alloy AA3003 containing 1.5% by weight. Mn and 0.6% by weight. Cu). Such alloys are based on dispersion hardening. In the two-stage preheating process, the surface layer is usually removed from the ingots obtained by direct cooling casting, after which they are placed in the preheating furnace to carry out the two-stage heating process, which includes: (1) slow heating to an intermediate temperature of formation of crystallization centers, less than the standard hot rolling temperature for the alloy in question, and (2) continued slow heating of the ingot to normal preheating temperature for oryachey rolling or to a lower temperature and maintaining the alloy at this temperature for a certain number of hours. The intermediate temperature creates the opportunity for the nucleation of crystallization centers of the metal and for the reverse absorption or destruction of unstable centers and their replacement with stable crystallization centers, which form centers for more stable growth of the precipitated phase. The holding period at elevated temperature gives time for the evolution of the precipitated phase from stable crystallization centers before rolling begins.

Этап (1) нагревания может включать в себя выдерживание температуры на уровне температуры образования центров кристаллизации (самой низкой температуры, при которой начинается образование центров) или, что более желательно, включает в себя постепенное наращивание температуры до более высокого значения, соответствующего этапу (2). На этом этапе температура может составлять 380-450°С, а лучше 400-420°С, и данную температуру можно поддерживать постоянной или медленно увеличивать в пределах указанного диапазона. Желательно, чтобы скорость увеличения температуры была меньше 25°С/ч, а лучше - менее 20°С/ч, и чтобы процесс увеличения продолжался в течение 2-4 ч. Скорость нагревания до температуры образования центров кристаллизации может быть и более высокой, например, в среднем приблизительно 50°С/ч (хотя скорость подъема температуры примерно в первые полчаса может быть и выше, например, 100-120°С/ч, а затем должна снижаться по мере приближения к температуре образования центров кристаллизации).The heating step (1) may include maintaining the temperature at the temperature of the formation of crystallization centers (the lowest temperature at which the formation of centers begins) or, more preferably, includes gradually increasing the temperature to a higher value corresponding to step (2) . At this stage, the temperature can be 380-450 ° C, and preferably 400-420 ° C, and this temperature can be maintained constant or slowly increased within the specified range. It is desirable that the rate of increase in temperature be less than 25 ° C / h, and preferably less than 20 ° C / h, and that the increase process lasts for 2-4 hours. The rate of heating to the temperature of formation of crystallization centers can be higher, for example , on average, approximately 50 ° C / h (although the rate of temperature rise in the first half hour may be higher, for example, 100-120 ° C / h, and then it should decrease as it approaches the temperature of formation of crystallization centers).

После этапа (1) температуру слитка продолжают увеличивать (если это необходимо) либо до температуры горячей прокатки, либо до более низкой температуры, при которой может происходить рост выделяющейся фазы, обычно в интервале 480-550°С, а лучше 500-520°С. Затем эту температуру выдерживают постоянной или продолжают медленно поднимать (например, до температуры горячей прокатки) в течение некоторого периода времени, желательно не менее 10 ч и не более 24 ч в целом для всего двухстадийного процесса нагрева.After step (1), the temperature of the ingot continues to increase (if necessary) either to the temperature of hot rolling, or to a lower temperature at which the evolution of the precipitated phase can occur, usually in the range of 480-550 ° C, and preferably 500-520 ° C . Then this temperature is kept constant or it is slowly raised (for example, to the temperature of hot rolling) for a certain period of time, preferably not less than 10 hours and not more than 24 hours as a whole for the entire two-stage heating process.

Хотя нагревание слитка напрямую до температуры горячей прокатки (например, 520°С) создает высокую населенность вторичных кристаллов или выделяющейся фазы, кристаллы конечной выделившейся фазы обычно малы по размеру. Предварительное нагревание с промежуточной температурой приводит к образованию центров кристаллизации, а продолжение нагревания до температуры прокатки (например, 520°С) или более низкой температуры приводит к росту размера кристаллов вторичной выделяющейся фазы, например, большее количество Mn и Cu выходит из раствора и продолжается рост кристаллов выделяющейся фазы.Although heating the ingot directly to hot rolling temperature (for example, 520 ° C) creates a high population of secondary crystals or a precipitated phase, crystals of the final precipitated phase are usually small in size. Preheating with an intermediate temperature leads to the formation of crystallization centers, and continued heating to a rolling temperature (for example, 520 ° C) or lower temperature leads to an increase in the size of crystals of the secondary precipitating phase, for example, a larger amount of Mn and Cu leaves the solution and continues to grow crystals of the precipitated phase.

После нагревания до температуры горячей прокатки стандартный процесс горячей прокатки обычно осуществляют без задержки.After heating to a hot rolling temperature, a standard hot rolling process is usually carried out without delay.

Рассмотренный процесс, включающий в себя гомогенизацию in-situ, может быть также применен для составных слитков (с залитыми вставками), как это описано в патентной заявке США 10/875978, поданной 23 июня 2004 года и опубликованной 20 января 2005 года под номером 2005-0011630, а также как описано в патенте США 6705384, который выдан 16 марта 2004 года, и содержание которого включено в настоящее изобретение посредством данной ссылки.The above process, including in situ homogenization, can also be applied to composite ingots (with filled inserts), as described in US patent application 10/875978, filed June 23, 2004 and published January 20, 2005 under the number 2005- 0011630, as well as as described in US Pat. No. 6,705,384, issued March 16, 2004, the contents of which are incorporated herein by reference.

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно на примерах и сопоставительных примерах, которые служат только целям иллюстрации и которые не следует рассматривать как ограничивающие идею изобретения.The present invention will now be described in more detail by way of examples and comparative examples, which serve only the purposes of illustration and which should not be construed as limiting the idea of the invention.

Пример 1Example 1

Три слитка были получены способом литья с прямым охлаждением в кристаллизаторе для непрерывного литья плоских заготовок для прокатки листа размером 530 мм и 1500 мм, при окончательной длине более 3 м. Слитки имели идентичный состав Al-1,5%Mn-6%Cu в соответствии с патентом США 6019939 (содержание которого включено в настоящее изобретение посредством ссылки). Первый слиток был получен литьем с прямым охлаждением в соответствии с традиционной технологией, второй слиток был получен литьем с прямым охлаждением и гомогенизацией in-situ в соответствии с процедурой, представленной на фиг 7 и 8, при которой производилось удаление охлаждающей жидкости, а слитку была предоставлена возможность остывать до комнатной температуры после его извлечения из литейного колодца, а третий слиток был получен литьем с прямым охлаждением и гомогенизацией и быстрым охлаждением in-situ в соответствии с процедурой фиг.9, при которой производилось удаление охлаждающей жидкости с поверхности слитка, а слитку была предоставлена возможность повторного нагрева, а затем быстрого охлаждения в водяном колодце, расположенном приблизительно в одном метре снизу от кристаллизатора.Three ingots were obtained by direct cooling casting in a mold for continuous casting of flat billets for sheet rolling with dimensions of 530 mm and 1500 mm, with a final length of more than 3 m. The ingots had the identical composition Al-1.5% Mn-6% Cu in accordance with US patent 6019939 (the contents of which are incorporated into the present invention by reference). The first ingot was obtained by direct cooling casting in accordance with traditional technology, the second ingot was obtained by direct cooling and in situ homogenization in accordance with the procedure shown in Figs. 7 and 8, in which the cooling liquid was removed and the ingot was provided the ability to cool to room temperature after removing it from the casting well, and the third ingot was obtained by direct cooling and homogenization casting and rapid in-situ cooling in accordance with the procedure of Fig. 9, with which removed the coolant from the surface of the ingot, and the ingot was given the opportunity to reheat, and then quickly cool in a water well, located about one meter below the mold.

На фиг.7 более подробно показано изменение во времени температуры поверхности и температуры сердцевины слитка из сплава Al-Mn-Cu в процессе литья, последующего водяного охлаждения и удаления охлаждающей жидкости. На графике температуры поверхности показан глубокий провал температуры непосредственно после литья, когда слиток входит в контакт с охлаждающей жидкостью, но температура в сердцевине изменяется мало. Температура поверхности падает до низкого значения, приблизительно 255°С непосредственно перед удалением охлаждающей жидкости. Затем температура поверхности нарастает и сближается с температурой сердцевины при значении температуры совмещения или восстановления 576°С. После совмещения температур (когда слиток является целиком твердым) температура медленно спадает и соответствует охлаждению на воздухе.Figure 7 shows in more detail the change in time between the surface temperature and the core temperature of an Al-Mn-Cu alloy ingot during casting, subsequent water cooling, and the removal of coolant. The surface temperature graph shows a deep temperature drop immediately after casting, when the ingot comes into contact with the coolant, but the temperature in the core does not change much. The surface temperature drops to a low value, approximately 255 ° C immediately before removal of the coolant. Then, the surface temperature rises and approaches the core temperature at a temperature of combination or reduction of 576 ° C. After combining temperatures (when the ingot is completely solid), the temperature slowly drops and corresponds to cooling in air.

На фиг.8 показана та же самая литейная операция, что и на фиг 7, но за более длительный отрезок времени, и в частности на фигуре показан интервал охлаждения, следующий за моментом совмещения температур или моментом начала восстановления. Из графика видно, что температура кристаллизовавшегося слитка остается выше 425°С в течение более 1,5 ч, чего с избытком хватает, чтобы получить требуемую гомогенизацию слитка in-situ.On Fig shows the same casting operation as in Fig 7, but for a longer period of time, and in particular, the figure shows the cooling interval following the moment of combining temperatures or the moment the start of recovery. The graph shows that the temperature of the crystallized ingot remains above 425 ° C for more than 1.5 hours, which is enough in excess to obtain the required in situ homogenization of the ingot.

Фиг.9 подобна фиг.7, но изображает данные температурных измерений одного и того же литейного процесса, но взятые в три несколько отличающиеся момента времени (при различных длинах слитка, как показано на графике). На трех графиках сплошными линиями показаны температуры поверхности, а прерывистыми линиями - температуры в центре толщины слитка. Интервалы времени, в течение которых температуры поверхности остаются выше 400°С и 500°С, можно определить из каждого графика, и в каждом случае они превышают 15 мин. Температуры восстановления 563, 581 и 604°С показаны для каждого случая.Fig.9 is similar to Fig.7, but depicts the temperature measurements of the same foundry process, but taken at three slightly different points in time (at different lengths of the ingot, as shown in the graph). In three graphs, solid lines show surface temperatures, and dashed lines show temperatures at the center of the ingot thickness. The time intervals during which surface temperatures remain above 400 ° C and 500 ° C can be determined from each graph, and in each case they exceed 15 minutes. Reduction temperatures of 563, 581 and 604 ° C are shown for each case.

Образцы указанных слитков были затем подвергнуты прокатке, либо со стандартным предварительным нагревом до температуры горячей прокатки, либо с разным предварительным нагревом, чтобы продемонстрировать природу вариантов осуществления изобретения.Samples of these ingots were then rolled, either with standard preheating to hot rolling temperature, or with different preheating to demonstrate the nature of the embodiments of the invention.

Процессы литья осуществлялись при типовых промышленных условиях охлаждения, и, например, при скорости 60 мм/мин, расходе охлаждающей жидкости 1,5 л/мин/см, и температуре металла 705°С.Casting processes were carried out under typical industrial cooling conditions, and, for example, at a speed of 60 mm / min, a coolant flow rate of 1.5 l / min / cm, and a metal temperature of 705 ° C.

Каждый слиток был разрезан по осевой линии (по среднему сечению), и из каждого слитка получено две части по 250 мм шириной, затем, при сохранении термической предыстории (данных изменения температуры образца во времени) в центре и на поверхности, каждый кусок шириной 250 мм был разрезан на несколько слитков для прокатки толщиной 75 мм и шириной 250 мм (половина толщины исходного слитка) и длиной 150 мм (в направлении литья).Each ingot was cut along the axial line (in the middle section), and two parts of 250 mm wide were obtained from each ingot, then, while maintaining the thermal background (data of the sample temperature over time) in the center and on the surface, each piece was 250 mm wide was cut into several ingots for rolling with a thickness of 75 mm and a width of 250 mm (half the thickness of the original ingot) and a length of 150 mm (in the casting direction).

Затем слитки для прокатки были обработаны следующими способами.Then the ingots for rolling were processed in the following ways.

Образец А (получен литьем с прямым охлаждением со стандартной термической предысторией и гомогенизацией, видоизмененной по сравнению со стандартной) был помещен в печь 615°С, где приблизительно через два с половиной (2,5) часа температура металла стабилизировалась, и образец выдерживался при температуре 615°С дополнительные 8 ч. Образец прошел охлаждение в печи за три часа до 480°С и затем выдерживался в печи при 480°С в течение 15 ч, после чего был извлечен и подвергнут горячей прокатке до толщины 6 мм. Часть этого контрольного образца толщиной 6 мм была затем подвергнута холодной прокатке до толщины 1 мм, нагрета до температуры отжига 400°С со скоростью 50°С/ч, выдержана в течение двух часов, после чего печь остудили.Sample A (obtained by direct cooling casting with standard thermal history and homogenization, modified compared to the standard one) was placed in a 615 ° С furnace, where after about two and a half (2.5) hours the metal temperature stabilized and the sample was kept at a temperature 615 ° C for an additional 8 hours. The sample was cooled in a furnace for three hours to 480 ° C and then kept in a furnace at 480 ° C for 15 hours, after which it was removed and subjected to hot rolling to a thickness of 6 mm. A part of this control sample with a thickness of 6 mm was then cold rolled to a thickness of 1 mm, heated to an annealing temperature of 400 ° C at a rate of 50 ° C / h, aged for two hours, after which the furnace was cooled.

Электронные микрофотографии в проходящем свете, показывающие распределение вторичной выделяющейся фазы, были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 6 мм образца (фиг.10а). Изображения структур рекристаллизованных зерен были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 1 мм образца (фиг.10b).Electron micrographs in transmitted light, showing the distribution of the secreted secondary phase, were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 6 mm sample (Fig. 10a). Images of the structures of recrystallized grains were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 1 mm sample (Fig. 10b).

Данный образец представляет литье и гомогенизацию традиционным способом, за исключением того, что операция гомогенизации была сокращена в целом до 26 ч, в то время как стандартная гомогенизация осуществляется за 48 ч.This sample represents casting and homogenization in the traditional way, except that the homogenization operation was reduced to a total of 26 hours, while standard homogenization was carried out in 48 hours.

Образец В (получен литьем с прямым охлаждением со стандартной термической предысторией и видоизмененным двухстадийным предварительным нагревом) был помещен в печь с температурой 440°С, где приблизительно через два (2) часа температура металла стабилизировалась, и образец выдерживался при температуре 440°С дополнительные 2 ч. Температура печи была поднята, чтобы дать металлу возможность нагреться до 520°С за два (2) часа, затем образец в течение 20 ч выдерживался, после чего был извлечен и подвергнут горячей прокатке до толщины 6 мм. Часть этого контрольного образца толщиной 6 мм была затем подвергнута холодной прокатке до толщины 1 мм, нагрета до температуры отжига 400°С со скоростью 50°С/ч, выдержана в течение двух часов, после чего печь остудили.Sample B (obtained by direct cooling casting with standard thermal history and a modified two-stage preheating) was placed in a furnace with a temperature of 440 ° C, where after about two (2) hours the metal temperature stabilized and the sample was kept at 440 ° C for an additional 2 h. The temperature of the furnace was raised to allow the metal to heat up to 520 ° C in two (2) hours, then the sample was kept for 20 hours, after which it was removed and subjected to hot rolling to a thickness of 6 mm. A part of this control sample with a thickness of 6 mm was then cold rolled to a thickness of 1 mm, heated to an annealing temperature of 400 ° C at a rate of 50 ° C / h, aged for two hours, after which the furnace was cooled.

Электронные микрофотографии в проходящем свете, показывающие распределение вторичной выделяющейся фазы, были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 6 мм образца (фиг.11а). Изображения структур рекристаллизованных зерен были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 1 мм образца (фиг.11b).Electron micrographs in transmitted light, showing the distribution of the secondary precipitating phase, were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 6 mm sample (Fig. 11a). Images of the structures of recrystallized grains were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 1 mm sample (Fig. 11b).

Образец С (получен литьем с прямым охлаждением с гомогенизацией in-situ (с термической предысторией согласно фиг.7 и 8) и видоизмененным двухстадийным предварительным нагревом) был помещен в печь с температурой 440°С, где приблизительно через два (2) часа температура металла стабилизировалась, и образец выдерживался при температуре 440°С дополнительные 2 ч. Температура печи была поднята, чтобы дать металлу возможность нагреться до 520°С за два (2) часа, затем образец в течение 20 ч выдерживался, после чего был извлечен и подвергнут горячей прокатке до толщины 6 мм. Часть этого контрольного образца толщиной 6 мм была затем подвергнута холодной прокатке до толщины 1 мм, нагрета до температуры отжига 400°С со скоростью 50°С/ч, выдержана в течение двух часов, после чего печь остудили.Sample C (obtained by direct cooling casting with in-situ homogenization (with thermal history according to Figs. 7 and 8) and a modified two-stage preheating) was placed in a furnace with a temperature of 440 ° C, where after about two (2) hours the metal temperature stabilized and the sample was kept at 440 ° С for an additional 2 hours. The furnace temperature was raised to allow the metal to heat up to 520 ° С in two (2) hours, then the sample was kept for 20 hours, after which it was removed and subjected to hot rolling up thickness 6 mm. A part of this control sample with a thickness of 6 mm was then cold rolled to a thickness of 1 mm, heated to an annealing temperature of 400 ° C at a rate of 50 ° C / h, aged for two hours, after which the furnace was cooled.

Электронные микрофотографии в проходящем свете, показывающие распределение вторичной выделяющейся фазы, были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 6 мм образца (фиг.12а). Изображения структур рекристаллизованных зерен были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 1 мм образца (фиг.12b).Electron micrographs in transmitted light, showing the distribution of the secreted secondary phase, were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 6 mm sample (Fig. 12a). Images of the structures of recrystallized grains were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 1 mm sample (Fig. 12b).

Образец D (получен литьем с прямым охлаждением с гомогенизацией in-situ и быстрым охлаждением (фиг.9) с двухстадийным предварительным нагревом) был помещен в печь с температурой 440°С, где через два (2) часа температура металла стабилизировалась, и образец выдерживался при температуре 440°С дополнительные 2 ч. Температура печи была поднята, чтобы дать металлу возможность нагреться до 520°С за два (2) часа, затем образец в течение 20 ч выдерживался, после чего был извлечен и подвергнут горячей прокатке до толщины 6 мм. Часть этого контрольного образца толщиной 6 мм была затем подвергнута холодной прокатке до толщины 1 мм, нагрета до температуры отжига 400°С со скоростью 50°С/ч, выдержана в течение двух часов, после чего печь остудили.Sample D (obtained by direct cooling casting with in-situ homogenization and rapid cooling (Fig. 9) with two-stage preliminary heating) was placed in a furnace with a temperature of 440 ° C, where after two (2) hours the metal temperature was stabilized and the sample was kept at a temperature of 440 ° C for an additional 2 hours. The furnace temperature was raised to allow the metal to heat up to 520 ° C in two (2) hours, then the sample was aged for 20 hours, after which it was removed and subjected to hot rolling to a thickness of 6 mm . A part of this control sample with a thickness of 6 mm was then cold rolled to a thickness of 1 mm, heated to an annealing temperature of 400 ° C at a rate of 50 ° C / h, aged for two hours, after which the furnace was cooled.

Электронные микрофотографии в проходящем свете, показывающие распределение вторичной выделяющейся фазы, были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 6 мм образца (фиг.13а). Изображения структур рекристаллизованных зерен были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 1 мм образца (фиг.13b).Electron micrographs in transmitted light, showing the distribution of the secondary precipitating phase, were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 6 mm sample (Fig. 13a). Images of the structures of recrystallized grains were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of 1 mm of the sample (Fig.13b).

Образец F (получен литьем с прямым охлаждением со стандартной термической предысторией и гомогенизацией, видоизмененной по сравнению со стандартной) был помещен в печь 615°С, где приблизительно через два с половиной (2,5) часа температура металла стабилизировалась, и образец выдерживался при температуре 615°С дополнительные 8 ч. Образец прошел охлаждение в печи за три часа до 480°С и затем выдерживался в печи при 480°С в течение 38 ч, после чего был извлечен и подвергнут горячей прокатке до толщины 6 мм. Часть этого контрольного образца толщиной 6 мм была затем подвергнута холодной прокатке до толщины 1 мм, нагрета до температуры отжига 400°С со скоростью 50°С/ч, выдержана в течение двух часов, после чего печь остудили.Sample F (obtained by direct cooling casting with standard thermal history and homogenization, modified compared to the standard one) was placed in a 615 ° С furnace, where after about two and a half (2.5) hours the metal temperature stabilized and the sample was kept at a temperature 615 ° C for an additional 8 hours. The sample was cooled in a furnace for three hours to 480 ° C and then kept in a furnace at 480 ° C for 38 hours, after which it was removed and subjected to hot rolling to a thickness of 6 mm. A part of this control sample with a thickness of 6 mm was then cold rolled to a thickness of 1 mm, heated to an annealing temperature of 400 ° C at a rate of 50 ° C / h, aged for two hours, after which the furnace was cooled.

Электронные микрофотографии в проходящем свете, показывающие распределение вторичной выделяющейся фазы, были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 6 мм образца (фиг.14а). Изображения структур рекристаллизованных зерен были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 1 мм образца (фиг.14b). Данный образец представляет литье и гомогенизацию традиционным способом, хотя стандартная гомогенизация осуществляется за 48 ч.Electron micrographs in transmitted light, showing the distribution of the secondary precipitating phase, were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 6 mm sample (Fig. 14a). Images of the structures of recrystallized grains were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of 1 mm of the sample (Fig.14b). This sample represents casting and homogenization in the traditional way, although standard homogenization takes 48 hours.

Образец G (получен литьем с прямым охлаждением и видоизмененным одностадийным предварительным нагревом) был помещен в печь с температурой 520°С, где приблизительно через два (2) часа температура металла стабилизировалась, и образец выдерживался при температуре 520°С в течение 20 ч, после чего был извлечен и подвергнут горячей прокатке до толщины 6 мм. Часть этого контрольного образца толщиной 6 мм была затем подвергнута холодной прокатке до толщины 1 мм, нагрета до температуры отжига 400°С со скоростью 50°С/ч, выдержана в течение двух часов, после чего печь остудили.Sample G (obtained by direct cooling casting and modified one-stage preheating) was placed in a furnace with a temperature of 520 ° C, where after about two (2) hours the metal temperature stabilized and the sample was kept at 520 ° C for 20 hours, after which was removed and hot rolled to a thickness of 6 mm. A part of this control sample with a thickness of 6 mm was then cold rolled to a thickness of 1 mm, heated to an annealing temperature of 400 ° C at a rate of 50 ° C / h, aged for two hours, after which the furnace was cooled.

Электронные микрофотографии в проходящем свете, показывающие распределение вторичной выделяющейся фазы, были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 6 мм образца (фиг.15а). Изображения структур рекристаллизованных зерен были получены в продольных сечениях, взятых в пределах 25 мм от каждого края (края поверхности и центра) 1 мм образца (фиг.15b).Electron micrographs in transmitted light, showing the distribution of the secreted secondary phase, were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 6 mm sample (Fig. 15a). Images of the structures of recrystallized grains were obtained in longitudinal sections taken within 25 mm from each edge (edge of the surface and center) of a 1 mm sample (Fig. 15b).

Сопоставительный пример 1Comparative Example 1

Чтобы проиллюстрировать отличие вариантов осуществления настоящего изобретения от известных литейных процессов, слитки из сплава Al-4,5вес.%Cu были отлиты в соответствии с традиционной технологией литья с прямым охлаждением, согласно методике, изложенной в патентах США 2705353 и 4237961, и в соответствии с методикой, предложенной в вариантах осуществления настоящего изобретения. Согласно вышеупомянутым патентам при литье использовался очиститель, который располагался так, чтобы получить температуру восстановления/совмещения всего 300°С. В литейном процессе согласно вариантам осуществления настоящего изобретения используется очиститель, который располагается так, чтобы получить температуру восстановления 453°С. С помощью сканирующего электронного микроскопа были получены микрофотографии (растрово-электронные микрофотографии, РЭМ) трех конечных продуктов и представлены, соответственно, на фиг.16, 17 и 18. На фиг.19 приведены графики изменения температуры для сердцевины и поверхности слитка, полученного по методике, отвечающей вариантам осуществления настоящего изобретения, без операции быстрого охлаждения (см. фиг.18).To illustrate the difference between the embodiments of the present invention and the known casting processes, Al-4.5 weight% Cu alloy ingots were cast in accordance with conventional direct cooling casting technology, according to the method described in US Pat. Nos. 2,705,353 and 4,237,961, and the method proposed in the embodiments of the present invention. According to the aforementioned patents, a cleaner was used during casting, which was positioned so as to obtain a reduction / combination temperature of only 300 ° C. In a casting process according to embodiments of the present invention, a cleaner is used that is positioned so as to obtain a reduction temperature of 453 ° C. Using a scanning electron microscope, micrographs (raster electron micrographs, SEM) of three final products were obtained and are presented, respectively, in FIGS. 16, 17 and 18. FIG. 19 shows graphs of temperature changes for the core and surface of the ingot obtained by the method corresponding to the variants of implementation of the present invention, without the operation of rapid cooling (see Fig. 18).

Приведенные РЭМ показывают, как варьирует концентрация меди в пределах зерна в продукте, полученном по литейным методикам, иным, нежели те, что предлагаются в вариантах осуществления настоящего изобретения (фиг.16 и 17 - обращают на себя внимание подъемы кривой на графиках между пиками). Однако для продукта, полученного согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, РЭМ показывают значительно меньшую вариацию содержания Cu в пределах зерна (фиг.18). Такая микроструктура является типичной для металла, подвергнутого стандартной гомогенизации.The presented SEMs show how the concentration of copper varies within the grain in the product obtained by foundry methods other than those proposed in the embodiments of the present invention (FIGS. 16 and 17 — the curve rises in the graphs between the peaks are noteworthy). However, for the product obtained according to the variants of implementation of the present invention, SEM show a significantly smaller variation in the Cu content within the grain (Fig. 18). Such a microstructure is typical of a metal subjected to standard homogenization.

Пример 2Example 2

Слиток из сплава Al-4,5%Cu был получен в соответствии с настоящим изобретением и в конце процесса литья подвергнут (быстрому) охлаждению. На фиг.20 приведена РЭМ с результатами сканирования линии меди (Cu) для полученного слитка. Следует отметить отсутствие какой-либо внутрикристаллитной ликвации меди в пределах единичного зерна. Хотя рассматриваемые зерна несколько крупнее показанных на фиг.16, имеет место пониженное количество интерметаллических фаз на пересечении единичных зерен, и сами частицы округлены.An Al-4.5% Cu alloy ingot was obtained in accordance with the present invention and was subjected to (quick) cooling at the end of the casting process. On Fig shows the SEM with the results of scanning the line of copper (Cu) for the obtained ingot. It should be noted the absence of any intracrystalline segregation of copper within a single grain. Although the considered grains are slightly larger than those shown in Fig. 16, a reduced number of intermetallic phases occurs at the intersection of single grains, and the particles themselves are rounded.

На фиг.21 представлена термическая предыстория процесса литья слитка, на которой показана операция быстрого охлаждения в конце литейного процесса. Температура (452°С) совмещения в данном случае лежит ниже линии растворимости для выбранного состава, но желаемые свойства получены.On Fig presents a thermal background of the casting process of the ingot, which shows the operation of rapid cooling at the end of the casting process. The temperature (452 ° С) of the combination in this case lies below the solubility line for the selected composition, but the desired properties are obtained.

Сопоставительный пример 2Comparative Example 2

На фиг.22 показаны репрезентативные доли площади интерметаллических фаз при литье, в сравнении для трех рассмотренных выше различных технологических схем: стандартного непрерывного литья с прямым охлаждением (обозначено «DC»), литья с прямым охлаждением, но без финального быстрого охлаждения согласно варианту осуществления изобретения (обозначено как «In-situ Sample ID») и литья с прямым охлаждением и финальным быстрым охлаждения согласно варианту осуществления изобретения (обозначено как In-situ Quench»). Считается, что меньшая площадь более благоприятна для механических свойств готового сплава. Сравнение показывает снижение доли площади интерметаллических фаз при литье различными способами, взятыми в данном порядке. Наибольшая площадь интерметаллических фаз получается при традиционной технологической схеме литья с прямым охлаждением, а самая меньшая при использовании варианта осуществления настоящего изобретения с финальным быстрым охлаждением.On Fig shows a representative fraction of the area of the intermetallic phases during casting, in comparison with the three different technological schemes discussed above: standard continuous casting with direct cooling (denoted by "DC"), casting with direct cooling, but without final quick cooling according to an embodiment of the invention (designated as "In-situ Sample ID") and direct cooling castings and final rapid cooling according to an embodiment of the invention (designated as In-situ Quench "). It is believed that a smaller area is more favorable for the mechanical properties of the finished alloy. The comparison shows a decrease in the area fraction of intermetallic phases during casting by various methods taken in this order. The largest area of intermetallic phases is obtained with a conventional direct-cooling casting process, and the smallest using an embodiment of the present invention with final rapid cooling.

Пример 3Example 3

Слиток из сплава Al-0,5%Mg-0,45%Si (6063) был получен в соответствии с процессом, который иллюстрируется графиком фиг.23. График показывает термическую предысторию для области, в которой происходит кристаллизация и повторный нагрев в случае, когда в своей массе слиток не подвергается принудительному охлаждению.An Al-0.5% Mg-0.45% Si (6063) alloy ingot was obtained in accordance with the process illustrated by the graph of FIG. 23. The graph shows the thermal background for the region in which crystallization and reheating occurs when the bulk of the ingot is not subjected to forced cooling.

Литье того же самого сплава было произведено при условиях, показанных на фиг.24 (включая быстрое охлаждение). Данный график показывает эволюцию температуры слитка, когда произошло сближение температур поверхности и сердцевины при значении 570°С, а затем слиток был принудительно охлажден до комнатной температуры. Это можно сравнить с процедурой, представленной на фиг.8, которая включала в себя высокую температуру восстановления и медленное охлаждение, что желательно, когда требуется более быстрое исправление внутрикристаллитной ликвации, или, когда сплав содержит медленно диффундирующие элементы. Использование высокой температуры восстановления (значительно выше температуры растворения избыточной фазы сплава) и ее выдерживание в течение продолжительного периода времени дает возможность элементам, находящимся вблизи границ зерен, весьма быстро диффундировать в интерметаллические фазы и, тем самым, дать возможность модификации или более полного превращения в более полезные или выгодные интерметаллические фазы, и образования вокруг интерметаллических фаз зон, свободных от выделяющихся фаз. Следует отметить, что фиг.24 содержит W-образную кривую охлаждения корки, характеризующую пузырьковое кипение пленки перед очистителем.Casting of the same alloy was carried out under the conditions shown in FIG. 24 (including rapid cooling). This graph shows the evolution of the temperature of the ingot when the surface and core temperatures converged at a value of 570 ° C, and then the ingot was forcibly cooled to room temperature. This can be compared with the procedure shown in Fig. 8, which included a high reduction temperature and slow cooling, which is desirable when a faster correction of intracrystalline segregation is required, or when the alloy contains slowly diffusing elements. Using a high reduction temperature (significantly higher than the dissolution temperature of the excess alloy phase) and keeping it for a long period of time allows elements located near grain boundaries to diffuse very quickly into intermetallic phases and, thus, allow modification or a more complete transformation into more useful or advantageous intermetallic phases, and the formation of zones around the intermetallic phases that are free of precipitated phases. It should be noted that Fig. 24 contains a W-shaped cooling curve of the crust characterizing the bubble boiling of the film before the cleaner.

Сопоставительный пример 3Comparative Example 3

На фиг.25а, 25b и 25с представлены рентгенограммы сплава 6063, выявляющие отличия количеств α- и β-фаз, при этом производится сопоставление традиционного литья с прямым охлаждением с двумя процессами in-situ, соответствующими фиг.18 и 19.On figa, 25b and 25C presents x-ray alloy 6063, revealing the differences in the quantities of α - and β-phases, while comparing traditional casting with direct cooling with two in-situ processes corresponding to Fig and 18.

Верхняя кривая на каждой фигуре представляет сплав, полученный традиционным способом литья с прямым охлаждением, средняя кривая соответствует температуре восстановления, более низкой, чем температура фазовых превращений сплава, а нижняя - соответствует температуре восстановления, более высокой, чем температура фазовых превращений сплава.The upper curve in each figure represents the alloy obtained by the traditional direct cooling casting method, the middle curve corresponds to a reduction temperature lower than the temperature of phase transformations of the alloy, and the lower curve corresponds to the reduction temperature higher than the temperature of phase transformations of the alloy.

Сопоставительный пример 4Comparative Example 4

Фиг.26а, 26b и 26с графически представляют методику FDC, при этом фиг.26а соответствует слитку, полученному традиционным литьем с прямым охлаждением, фиг.26b соответствует сплаву фиг.23, а фиг.26 с соответствует сплаву фиг.24. Из фигур видно увеличение присутствия желательной α-фазы, при переходе температуры восстановления через значение температуры фазовых превращений.FIGS. 26a, 26b, and 26c graphically represent the FDC technique, wherein FIG. 26a corresponds to an ingot obtained by conventional direct cooling casting, FIG. 26b corresponds to the alloy of FIG. 23, and FIG. 26c corresponds to the alloy of FIG. 24. From the figures, an increase in the presence of the desired α-phase is seen when the reduction temperature passes through the temperature of the phase transformations.

Кстати, более подробные сведения как по методике FDC, так и по методике SiBut/XRD, а также по их применению к изучению фазовых превращений, содержатся в публикации Н.Cama, J.Worth, P.V.Evans, F.Bosland, J.M.Brown "Intermetallic Phase Selection and Transformation in Aluminium Зххх Alloys" («Выбор интерметаллических фаз и превращения в алюминиевых сплавах 3ххх»), Solidification Processing, Proceedings of the 4 th Decennial International Conference on Solidification Processing, University of Sheffield, July 1997, eds J.Beech, Н.Jones, p.555 (содержание данной публикации включено в настоящее изобретение посредством ссылки).By the way, more detailed information on both the FDC method and the SiBut / XRD method, as well as their application to the study of phase transformations, is contained in the publication by N. Cama, J. Worth, PVEvans, F.Bosland, JMBrown "Intermetallic Phase Selection and Transformation in Aluminum Zxxx Alloys "(Solidification Processing, Proceedings of the 4 th Decennial International Conference on Solidification Processing, University of Sheffield, July 1997, eds J.Beech, H. Jones, p.555 (the contents of this publication are incorporated into the present invention by reference).

Пример 4Example 4

На фиг.27а и 27b представлены две оптические микрофотографии интерметаллических структур в отливке из сплава Al-1,3%Mn (AA3003), полученного в соответствии с настоящим изобретением. Видно, что интерметаллические структуры (темные области на фигуре) содержат трещины или изломы.27a and 27b show two optical micrographs of intermetallic structures in an Al-1.3% Mn (AA3003) alloy casting obtained in accordance with the present invention. It is seen that intermetallic structures (dark areas in the figure) contain cracks or kinks.

Фиг.28 представляет собой оптическую микрофотографию, аналогичную микрофотографиям фиг.27а и 27b, на которой также видно, что интерметаллическая структура содержит трещины или изломы. Большая область частицы имеет состав MnAl6. Ребристый рельеф показывает диффузию кремния в интерметаллическую структуру с образованием AlMnSi.Fig. 28 is an optical micrograph similar to that of Figs. 27a and 27b, which also shows that the intermetallic structure contains cracks or fractures. A large region of the particle has the composition of MnAl 6 . The ribbed relief shows the diffusion of silicon into the intermetallic structure with the formation of AlMnSi.

Пример 5Example 5

На фиг.29 представлена электронная микрофотография в проходящем свете интерметаллической фазы сплава АА3104 в литом состоянии без финального быстрого охлаждения, то показано на фиг.31. Интерметаллическая фаза модифицирована диффузией Si в частицу, и показана обедненная зона. Образец был взят с поверхности, где начальное воздействие охлаждающей жидкости образует зародыши частиц. Однако температура восстановления модифицирует частицу и видоизменяет структуру.On Fig presents an electron micrograph in transmitted light of the intermetallic phase of the alloy AA3104 in the molten state without final rapid cooling, it is shown in Fig.31. The intermetallic phase is modified by diffusion of Si into the particle, and the depletion zone is shown. The sample was taken from a surface where the initial exposure to a cooling liquid forms a nucleus of particles. However, the reduction temperature modifies the particle and modifies the structure.

Сопоставительный пример 5Comparative Example 5

На фиг.30 представлена термическая предыстория сплава Al-7%Mg, полученного традиционным способом. Видно, что здесь нет восстановления температуры корки из-за длительного присутствия охлаждающей жидкости.On Fig presents the thermal background of the alloy Al-7% Mg obtained in the traditional way. It can be seen that there is no restoration of the temperature of the crust due to the prolonged presence of coolant.

На фиг.31 и 32 представлена термическая предыстория сплава Al-7%Mg для случая, когда слиток не подвергался охлаждению в процессе литься. Данный сплав лежит в основе фиг.30.On Fig and 32 presents the thermal background of the alloy Al-7% Mg for the case when the ingot was not subjected to cooling during the pouring process. This alloy is the basis of Fig. 30.

Сопоставительный пример 6Comparative Example 6

На фиг.33 представлена кривая, полученная на дифференциальном сканирующем калориметре (ДСК), из которой видно присутствие бета (β)-фазы в диапазоне 450°С в сплаве, который получен традиционным литьем с прямым охлаждением и который лежит в основе фиг.30. Указанная β-фаза представляет проблему во время прокатки. Присутствие β-фазы видно из небольшого провала на кривой сразу после 450°С, когда тепло поглощается, чтобы произошло превращение β-фазы в α-фазу. Большой провал, заканчивающийся к 620°С, представляет плавление сплава.On Fig presents a curve obtained on a differential scanning calorimeter (DSC), which shows the presence of beta (β) -phase in the range of 450 ° C in the alloy, which is obtained by traditional casting with direct cooling and which is the basis of Fig.30. Said β phase is a problem during rolling. The presence of the β phase is seen from a small dip in the curve immediately after 450 ° C, when heat is absorbed so that the β phase transforms into the α phase. A large dip ending at 620 ° C represents the melting of the alloy.

На фиг.34 представлена кривая, подобная кривой фиг.33, на которой видно отсутствие бета (β)-фазы в материале, отливаемом в соответствии с настоящим изобретением, когда в процессе литья слиток остается горячим (без финального быстрого охлаждения) (см. фиг.31).On Fig presents a curve similar to the curve of Fig, which shows the absence of beta (β) -phase in the material cast in accordance with the present invention, when the ingot remains hot during casting (without final rapid cooling) (see Fig. .31).

На фиг.35 снова представлена кривая, подобная кривой фиг.33, для материала, отливаемого в соответствии с настоящим изобретением, когда в процессе литья слиток остается горячим (без финального быстрого охлаждения) (см. фиг.32). И снова, из кривой видно, что бета (β)-фаза отсутствует.On Fig again presents a curve similar to the curve of Fig for a material cast in accordance with the present invention, when the ingot remains hot during the casting process (without final rapid cooling) (see Fig. 32). Again, the curve shows that the beta (β) phase is absent.

Claims (18)

1. Способ нагрева металлического слитка для подготовки слитка к горячей обработке при заранее заданной температуре, в котором на этапе (а) предварительно нагревают указанный слиток до температуры образования центров кристаллизации, более низкой, чем заданная температура горячей обработки, при которой в металле происходит зарождение выделений вторичных фаз, для обеспечения зарождения центров кристаллизации, при этом на этапе (b) дополнительно нагревают слиток до температуры роста выделившихся фаз, при которой происходит указанный рост, для обеспечения роста выделившихся фаз в металле, а на этапе (с), если после этапа (b) температура слитка еще не равна заранее заданной температуре горячей обработки, дополнительно нагревают слиток до заранее заданной температуры горячей обработки, именно до состояния готовности к горячей обработке.1. A method of heating a metal ingot to prepare the ingot for hot processing at a predetermined temperature, in which, at step (a), the specified ingot is preheated to the temperature of formation of crystallization centers lower than the specified temperature of the hot processing at which precipitation originates in the metal secondary phases, in order to ensure the nucleation of crystallization centers, in addition, at step (b), the ingot is additionally heated to the growth temperature of the precipitated phases at which this growth occurs, To ensure the growth of the precipitates in the metal, and in step (c) if after step (b) the ingot temperature is still not equal to the predetermined temperature of the hot working is further heated ingot to a predetermined hot working temperature is up to a state of readiness to hot processing. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе (а) температуру слитка постепенно увеличивают в пределах диапазона температур зарождения центров кристаллизации.2. The method according to claim 1, characterized in that in step (a) the temperature of the ingot is gradually increased within the temperature range of the nucleation of crystallization centers. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную температуру слитка увеличивают со скоростью менее 25°С/ч.3. The method according to claim 1, characterized in that the indicated temperature of the ingot is increased at a rate of less than 25 ° C / h. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что металл представляет собой алюминиевый сплав.4. The method according to claim 1, characterized in that the metal is an aluminum alloy. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что алюминиевый сплав имеет характеристики, пригодные для глубокой вытяжки.5. The method according to claim 4, characterized in that the aluminum alloy has characteristics suitable for deep drawing. 6. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанный сплав выбирают из группы, состоящей из сплавов АА3003 и АА3104.6. The method according to claim 4, characterized in that said alloy is selected from the group consisting of alloys AA3003 and AA3104. 7. Способ по п.4, отличающийся тем, что температура, при которой начинается образование центров кристаллизации, находится в интервале 380-450°С, причем слиток выдерживают при указанной температуре в течение 2-4 ч.7. The method according to claim 4, characterized in that the temperature at which the formation of crystallization centers begins is in the range of 380-450 ° C, and the ingot is kept at this temperature for 2-4 hours 8. Способ по п.4, отличающийся тем, что температура, при которой начинается рост выделений вторичных фаз, находится в интервале 480-550°С, причем слиток выдерживают при указанной температуре в течение, по меньшей мере, 10 ч.8. The method according to claim 4, characterized in that the temperature at which the growth of secondary phase precipitates begins is in the range of 480-550 ° C, and the ingot is kept at this temperature for at least 10 hours 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что указанный слиток получен способом литья, в котором на этапе (а) подают расплавленный металл, по меньшей мере, из одного источника в область периферийного ограничения расплавленного металла, тем самым создавая периферический участок для расплавленного металла, на этапе (b) охлаждают периферический участок металла, тем самым формируя слиток, имеющий наружную твердую корку и внутреннюю расплавленную сердцевину, на этапе (с) продвигают слиток в направлении роста, наружу из области периферийного ограничения расплавленного металла, и одновременно дополнительно подают расплавленный металл в указанную область, тем самым продлевая расплавленную сердцевину, содержащуюся внутри твердой корки, за пределы указанной области, и на этапе (d) охлаждают наружную поверхность слитка, появляющегося из области периферийного ограничения расплавленного металла, путем направления охлаждающей жидкости на указанную наружную поверхность, при этом удаляют эффективное количество охлаждающей жидкости с наружной поверхности слитка в области наружной поверхности слитка, где поперечное сечение слитка, перпендикулярное направлению роста, пересекает участок расплавленной сердцевины, так что после отвода указанного эффективного количества охлаждающей жидкости внутренняя теплота расплавленной сердцевины вновь нагревает твердую корку, примыкающую к расплавленной сердцевине, тем самым заставляет температуры сердцевины и корки приближаться к температуре совмещения 425°С или более высокой температуре.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said ingot is obtained by a casting method, in which, at step (a), molten metal is supplied from at least one source to the peripheral region of the molten metal, thereby creating the peripheral portion for molten metal, in step (b), cool the peripheral portion of metal, thereby forming an ingot having an outer hard crust and an inner molten core, in step (c) the ingot is advanced in the direction of growth, outward from the peripheral region limiting the molten metal, and at the same time additionally supplying molten metal to the specified region, thereby extending the molten core contained within the hard crust beyond the specified region, and in step (d) cool the outer surface of the ingot emerging from the peripheral region of the molten metal, by the direction of the coolant to the specified outer surface, while removing the effective amount of coolant from the outer surface of the ingot in the outer the surface of the ingot, where the cross section of the ingot, perpendicular to the growth direction, intersects the area of the molten core, so that after removing the indicated effective amount of coolant, the internal heat of the molten core again heats the hard crust adjacent to the molten core, thereby causing the core and crust temperatures to approach combination temperature 425 ° C or higher temperature. 10. Способ непрерывного или полунепрерывного литья с прямым охлаждением слитков из литейного металла, в котором на этапе (а) обеспечивают литейный кристаллизатор с прямым охлаждением, содержащий одно или более впускных отверстий и одно или более выпускных отверстий, на этапе (b) подают расплавленный металл, по меньшей мере, в одно впускное отверстие литейного кристаллизатора, на этапе (с) охлаждают кристаллизатор для кристаллизации периферического участка металла, тем самым формируя слиток, имеющий наружную твердую корку и внутреннюю расплавленную сердцевину, на этапе (d) непрерывно продвигают слиток за пределы, по меньшей мере, одного выпускного отверстия кристаллизатора для продления расплавленной сердцевины, находящейся внутри твердой корки, за пределы указанного, по меньшей мере, одного выпускного отверстия кристаллизатора, на этапе (е) охлаждают появляющийся из кристаллизатора слиток, для продолжения его кристаллизации, путем направления охлаждающей жидкости на наружную поверхность слитка, на этапе (f) удаляют охлаждающую жидкость с поверхности слитка до момента перехода слитка в полностью твердое состояние, так что внутренняя теплота от расплавленной сердцевины снова нагревает твердую корку, прилегающую к сердцевине, тем самым уравновешивая температуры сердцевины и корки при значении температуры совмещения, при этом отвод охлаждающей жидкости от поверхности производят на таком расстоянии от указанного, по меньшей мере, одного выпускного отверстия кристаллизатора, что температура совмещения оказывается больше температуры фазовых превращений, при которой металл подвергается гомогенизации in-situ, на этапе (g) охлаждают слиток или обеспечивают возможность остывания слитка, на этапе (h) предварительно нагревают слиток до температуры, эффективной для горячей прокатки, без нарушения процесса гомогенизации, и на этапе (i) подвергают указанный слиток горячей прокатке, отличающийся тем, что этап (h) предварительного нагрева выполняют за две стадии, причем на первой стадии нагревают слиток до температуры образования центров кристаллизации, ниже температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре образования центров кристаллизации в течение интервала времени, эффективного для образования центров кристаллизации в слитке, а на второй стадии нагревают слиток от температуры образования центров кристаллизации до температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре, эффективной для горячей прокатки, в течение интервала времени, достаточного для обеспечения роста кристаллов, до выполнения этапа (i) горячей прокатки.10. A method of continuous or semi-continuous casting with direct cooling of cast metal ingots, in which, in step (a), a direct cooling casting mold is provided, comprising one or more inlets and one or more outlets, in step (b), molten metal is fed in at least one inlet of the casting mold, in step (c), the mold is cooled to crystallize the peripheral portion of the metal, thereby forming an ingot having an outer hard crust and an inner shell an augmented core, in step (d), the ingot is continuously advanced outside the at least one outlet of the mold to extend the molten core inside the hard crust beyond the specified at least one outlet of the mold in step (e) cool the ingot emerging from the crystallizer, to continue its crystallization, by directing the coolant to the outer surface of the ingot; in step (f), coolant is removed from the surface of the ingot until the ingot going to a completely solid state, so that the internal heat from the molten core again heats the hard crust adjacent to the core, thereby balancing the temperature of the core and the crust at the combination temperature, while the coolant is removed from the surface at such a distance from the indicated at least one outlet of the mold, so that the combination temperature is higher than the phase transformation temperature at which the metal undergoes in-situ homogenization, in step (g) the ingot is cooled or the ingot is allowed to cool, in step (h) the ingot is preheated to a temperature effective for hot rolling without disrupting the homogenization process, and in step (i) the ingot is hot rolled, characterized in that the preheating step (h) is carried out in two stages, and in the first stage, the ingot is heated to the temperature of formation of crystallization centers, below the temperature effective for hot rolling, and the ingot is held at the formation temperature crystallization centers during the time interval effective for the formation of crystallization centers in the ingot, and in the second stage, the ingot is heated from the temperature of the formation of crystallization centers to a temperature effective for hot rolling, and the ingot is kept at a temperature effective for hot rolling for a time interval, sufficient to allow crystal growth, prior to performing step (i) of hot rolling. 11. Способ по п.10, отличающийся тем, что температура фазовых превращений составляет 425°С или более.11. The method according to claim 10, characterized in that the temperature of the phase transformations is 425 ° C or more. 12. Способ горячей прокатки слитка, полученного литьем с прямым охлаждением, в котором на этапе (а) быстро охлаждают слиток, полученный литьем с прямым охлаждением, от повышенной температуры отливки, на этапе (b) предварительно нагревают слиток до температуры, эффективной для горячей прокатки, и на этапе (с) выполняют горячую прокатку слитка при указанной температуре, эффективной для горячей прокатки, отличающийся тем, что этап (b) предварительного нагрева выполняют за две стадии, причем на первой стадии нагревают слиток до температуры образования центров кристаллизации, ниже температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре образования центров кристаллизации в течение интервала времени, эффективного для образования центров кристаллизации в слитке, а на второй стадии нагревают слиток от температуры образования центров кристаллизации до температуры, эффективной для горячей прокатки, и выдерживают слиток при температуре, эффективной для горячей прокатки, в течение интервала времени, достаточного для обеспечения роста кристаллов, до выполнения этапа (с) горячей прокатки.12. A method of hot rolling an ingot obtained by direct cooling casting, in which in step (a) the ingot obtained by direct cooling is rapidly cooled from the elevated temperature of the casting, in step (b), the ingot is preheated to a temperature effective for hot rolling and in step (c), the ingot is hot rolled at a specified temperature effective for hot rolling, characterized in that the preheating step (b) is performed in two stages, and in the first stage, the ingot is heated to a temperature of crystallization centers are lower than the temperature effective for hot rolling, and the ingot is held at the temperature of formation of crystallization centers for a time interval effective for the formation of crystallization centers in the ingot, and in the second stage the ingot is heated from the temperature of formation of crystallization centers to a temperature effective for hot rolling, and the ingot is held at a temperature effective for hot rolling, for a period of time sufficient to ensure crystal growth, until stage (c) of hot rolling. 13. Способ по п.12, отличающийся тем, что на указанной первой стадии нагревают слиток до температуры, находящейся в интервале 380-450°С.13. The method according to p. 12, characterized in that at the specified first stage, the ingot is heated to a temperature in the range of 380-450 ° C. 14. Способ по п.12, отличающийся тем, что на указанной первой стадии температуру выдерживают в течение 2-4 ч.14. The method according to p. 12, characterized in that at the specified first stage, the temperature is maintained for 2-4 hours 15. Способ по п.12, отличающийся тем, что слиток нагревают до температуры образования центров кристаллизации со средней скоростью порядка 50°С/ч.15. The method according to p. 12, characterized in that the ingot is heated to a temperature of formation of crystallization centers with an average speed of about 50 ° C / h 16. Способ по любому из пп.12-15, отличающийся тем, что на указанной второй стадии нагревают слиток до температуры, находящейся в интервале 480-550°С.16. The method according to any one of paragraphs.12-15, characterized in that in the specified second stage, the ingot is heated to a temperature in the range of 480-550 ° C. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что на указанной второй стадии температуру выдерживают в течение интервала времени, выбранного из условия увеличения протяженности всего этапа предварительного нагрева до 10-24 ч.17. The method according to p. 16, characterized in that at the specified second stage, the temperature is maintained for a time interval selected from the condition of increasing the length of the entire pre-heating stage to 10-24 hours 18. Способ по п.16, отличающийся тем, что слиток нагревают от температуры образования центров кристаллизации до температуры, эффективной для горячей прокатки, со скоростью порядка 50°С/ч. 18. The method according to p. 16, characterized in that the ingot is heated from the temperature of formation of crystallization centers to a temperature effective for hot rolling, at a speed of about 50 ° C / h
RU2011102834/02A 2005-10-28 2011-01-27 Method of heating metallic ingot, method of continuous or semi continuous casting with direct cooling, and method of ingot rolling RU2469815C2 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US73112405P 2005-10-28 2005-10-28
US60/731,124 2005-10-28
US73394305P 2005-11-03 2005-11-03
US60/733,943 2005-11-03
US79460006P 2006-04-25 2006-04-25
US60/794,600 2006-04-25

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008119087/02A Division RU2424869C2 (en) 2005-10-28 2006-10-27 Homogenisation and thermal treatment of cast metal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011102834A RU2011102834A (en) 2012-08-10
RU2469815C2 true RU2469815C2 (en) 2012-12-20

Family

ID=46849194

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011102834/02A RU2469815C2 (en) 2005-10-28 2011-01-27 Method of heating metallic ingot, method of continuous or semi continuous casting with direct cooling, and method of ingot rolling
RU2011102835/02A RU2468885C2 (en) 2005-10-28 2011-01-27 Method and machine for continuous or semi-continuous metal casting
RU2011102837/02A RU2486026C2 (en) 2005-10-28 2011-01-27 Method of casting (versions)

Family Applications After (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011102835/02A RU2468885C2 (en) 2005-10-28 2011-01-27 Method and machine for continuous or semi-continuous metal casting
RU2011102837/02A RU2486026C2 (en) 2005-10-28 2011-01-27 Method of casting (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (3) RU2469815C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3163718A1 (en) * 2019-12-20 2021-06-24 Novelis Inc. Decreased cracking susceptibility of 7xxx series direct chill (dc) cast ingots

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU908487A2 (en) * 1980-03-11 1982-02-28 Предприятие П/Я А-1977 Metal continuous casting method
US4474225A (en) * 1982-05-24 1984-10-02 Aluminum Company Of America Method of direct chill casting
US5479808A (en) * 1989-07-31 1996-01-02 Bricmanage, Inc. High intensity reheating apparatus and method
JP2003041330A (en) * 2001-05-24 2003-02-13 Sumitomo Titanium Corp Method for melting titanium ingot

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2705353A (en) * 1952-04-04 1955-04-05 Kaiser Aluminium Chem Corp Method of continuous casting
SU261660A1 (en) * 1967-12-25 1977-12-05 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П.Бардина Device for regulating heat dissipation from continuous crystallizing ingot
US3763921A (en) * 1971-03-24 1973-10-09 Dow Chemical Co Direct chill casting method
SU671918A1 (en) * 1976-09-01 1979-07-05 Центральный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Черной Металлургии Им. И.П.Бардина Apparatus for controlling heat transfer from continuously crystallizing ingot
US4237961A (en) * 1978-11-13 1980-12-09 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Direct chill casting method with coolant removal
JPH05318031A (en) * 1992-05-12 1993-12-03 Yoshida Kogyo Kk <Ykk> Method for cooling in continuous casting, and device and mold therefor
RU2101129C1 (en) * 1996-09-26 1998-01-10 Супов Александр Владимирович Method of manufacture of cast metal articles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU908487A2 (en) * 1980-03-11 1982-02-28 Предприятие П/Я А-1977 Metal continuous casting method
US4474225A (en) * 1982-05-24 1984-10-02 Aluminum Company Of America Method of direct chill casting
US5479808A (en) * 1989-07-31 1996-01-02 Bricmanage, Inc. High intensity reheating apparatus and method
JP2003041330A (en) * 2001-05-24 2003-02-13 Sumitomo Titanium Corp Method for melting titanium ingot

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011102837A (en) 2012-08-10
RU2468885C2 (en) 2012-12-10
RU2486026C2 (en) 2013-06-27
RU2011102835A (en) 2012-08-10
RU2011102834A (en) 2012-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2424869C2 (en) Homogenisation and thermal treatment of cast metal
JP2009513357A5 (en)
RU2469815C2 (en) Method of heating metallic ingot, method of continuous or semi continuous casting with direct cooling, and method of ingot rolling
CA2799654C (en) Methods of producing metal ingots
ZA201001958B (en) Homogenization and heat-treatment of cast metals