RU2638909C2 - Ультразвуковое устройство со встроенной системой подачи газа - Google Patents

Ультразвуковое устройство со встроенной системой подачи газа Download PDF

Info

Publication number
RU2638909C2
RU2638909C2 RU2014118864A RU2014118864A RU2638909C2 RU 2638909 C2 RU2638909 C2 RU 2638909C2 RU 2014118864 A RU2014118864 A RU 2014118864A RU 2014118864 A RU2014118864 A RU 2014118864A RU 2638909 C2 RU2638909 C2 RU 2638909C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
probe
ultrasonic
gas
molten metal
tip
Prior art date
Application number
RU2014118864A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014118864A (ru
Inventor
Виктор Ф. РАНДКВИСТ
Кевин С. ДЖИЛЛ
Original Assignee
Саутвайэ Компэни
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 Саутвайэ Компэни filed Critical Саутвайэ Компэни
Publication of RU2014118864A publication Critical patent/RU2014118864A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2638909C2 publication Critical patent/RU2638909C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
    • C22B9/026—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves by acoustic waves, e.g. supersonic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0005—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D19/00—Degasification of liquids
    • B01D19/0073—Degasification of liquids by a method not covered by groups B01D19/0005 - B01D19/0042
    • B01D19/0078—Degasification of liquids by a method not covered by groups B01D19/0005 - B01D19/0042 by vibration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/002—Treatment with gases
    • B22D1/005—Injection assemblies therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/06—Obtaining aluminium refining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/06—Obtaining aluminium refining
    • C22B21/064—Obtaining aluminium refining using inert or reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
    • C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

Заявленная группа изобретений относится к области дегазации расплавленных металлов и удаления примесей из расплавленных металлов. Заявленная группа изобретений включает ультразвуковые установки и способ уменьшения количества растворенного газа и/или примесей в ванне расплавленного металла. Причем ультразвуковая установка содержит: ультразвуковой измерительный преобразователь, зонд, прикрепленный к ультразвуковому измерительному преобразователю, причем зонд содержит кончик, систему подачи газа, причем система подачи газа содержит: впуск газа, проход газа через зонд и выпуск газа на кончике зонда, причем зонд представляет собой единую деталь, содержащую сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония, или их комбинации. Технический результат заключается в обеспечении устойчивости при повышенных температурах, присутствующих в ванне расплавленного металла, а также в обеспечении более длительного срока службы и ограниченной химической активности или ее отсутствия при взаимодействии со специфическим расплавленным металлом. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 7 ил, 11 пр.

Description

Ссылка на «родственные» заявки
Заявитель просит установить приоритет по данной заявке в соответствии с заявкой на патент США No. 13/270401, поданной 11 октября 2011 г., содержание которой полностью включено в данное описание в качестве ссылки.
Предпосылки к созданию изобретения
Обработка или литье некоторых металлических изделий могут потребовать использования ванны, содержащей расплавленный металл, и поддержания этой ванны расплавленного металла при температуре в диапазоне от 700°C до 1200°C или выше, в зависимости от специфического металла. Различные инструменты или устройства могут быть использованы в ванне расплавленного металла для производства или литья желательного металлического изделия. Существует потребность в том, чтобы эти инструменты или устройства лучше выдерживали повышенные температуры, присутствующие в ванне расплавленного металла, имели более длительный срок службы и ограниченную химическую активность или ее отсутствие при взаимодействии со специфическим расплавленным металлом.
Более того, расплавленные металлы могут иметь один или несколько газов, растворенных в них, и/или присутствующие в них примеси, причем эти газы и/или примеси могут отрицательно влиять на конечное производство и разливку желательного металлического изделия и/или на результирующие физические параметры самого металлического изделия. Попытки снижения количеств растворенных газов или примесей, присутствующих в ванне расплавленного металла, до настоящего времени не были полностью успешными. Таким образом, существует необходимость в создание усовершенствованных способов удаления газов и/или примесей из расплавленных металлов.
Краткое изложение изобретения
Это краткое изложение изобретения служит для описания в упрощенной форме выбора подходов, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании изобретения. Это краткое изложение изобретения не предназначено для того, чтобы идентифицировать требуемые или существенные признаки настоящего изобретения. Кроме того, это краткое изложение изобретения не предназначено для того, чтобы ограничивать объем патентных притязаний настоящего изобретения.
Настоящее изобретение направлено на создание способов уменьшения количества растворенного газа (и/или различных примесей) в ванне расплавленного металла (например, за счет ультразвуковой дегазации). В одном варианте осуществления способ может предусматривать включение ультразвукового устройства в ванне расплавленного металла, и введение газа продувки в ванну расплавленного металла в непосредственной близости от ультразвукового устройства. Например, растворенный газ может содержать водород, ванна расплавленного металла может содержать алюминий или медь (в том числе их сплавы), а газ продувки может содержать аргон и/или азот. Газ продувки может быть добавлен в ванну расплавленного металла в пределах около 50 см (или 25 см, или 15 см, или 5 см, или 2 см от кончика), или через кончик, ультразвукового устройства. Газ продувки может быть добавлен или введен в ванну расплавленного металла со скоростью в диапазоне ориентировочно от 0.1 до 150 л/мин, или же, дополнительно или альтернативно, со скоростью в диапазоне ориентировочно от 10 до 500 мл/час газа продувки на кг/час выпуска из ванны расплавленного металла.
В соответствии с настоящим изобретением предлагаются также ультразвуковые устройства, и эти ультразвуковые устройства могут быть использованы во многих различных применениях, в том числе при ультразвуковой дегазации и измельчении зерна. Например, ультразвуковое устройство может содержать ультразвуковой измерительный преобразователь; зонд, прикрепленный к ультразвуковому измерительному преобразователю, причем зонд содержит кончик; систему подачи газа, причем система подачи газа содержит: отверстие для впуска газа, канал для прохода газа через зонд, и отверстие для выпуска газа на кончике зонда. В одном варианте осуществления зондом может быть удлиненный зонд, имеющий первый конец и второй конец, причем первый конец прикреплен к ультразвуковому измерительному преобразователю, а второй конец может иметь кончик. Более того, зонд может содержать нержавеющую сталь, титан, ниобий, керамику и т.п., или комбинации любых этих материалов. В другом варианте осуществления ультразвуковым зондом может быть унитарный (единый) сиалоновый зонд, составляющий единое целое с системой подачи газа через него. В еще одном варианте осуществления ультразвуковое устройство может содержать множество узлов зонда и/или множество зондов в одном ультразвуковом измерительном преобразователе.
Как приведенное выше краткое изложение изобретения, так и последующее подробное описание изобретения содержат примеры и имеют только пояснительный характер. Таким образом, приведенное выше краткое изложение изобретения и последующее подробное описание изобретения не следует трактовать как ограничительные. Более того, различные характеристики или вариации могут быть добавлены к изложенным в них характеристикам. Например, некоторые варианты осуществления могут быть направлены на создание комбинаций и подкомбинаций характеристик, описанных в подробном описании изобретения.
Краткое описание чертежей
Сопроводительные чертежи, которые являются частью настоящего изобретения, служат для пояснения различных вариантов осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 1 показан частичный разрез ультразвукового устройства в одном варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показан частичный разрез ультразвукового устройства в другом варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показан частичный разрез ультразвукового устройства в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 показан частичный разрез ультразвукового устройства в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 5 показана гистограмма, иллюстрирующая различие в процентах плотности для каждого из Примеров 1-4 в сравнении с теоретической плотностью алюминия.
На фиг. 6 показана гистограмма, иллюстрирующая содержание водорода (ppm) для каждого из Примеров 1-4.
На фиг. 7 показан график концентрации водорода в функции времени для Примеров 5-8.
Подробное описание изобретения
Последующее подробное описание изобретения проведено со ссылкой на сопроводительные чертежи. Везде, где это возможно, на чертежах и в последующем описании аналогичные элементы имеют одинаковые позиционные обозначения. Несмотря на то, что описаны специфические варианты осуществления изобретения, в них могут быть введены модификации, улучшения и другие усовершенствования. Например, могут быть сделаны замены, добавки или модификации элементов, показанных на чертежах, а описанные здесь способы могут быть изменены за счет замены, переупорядочения или добавления операций к заявленным способам. Таким образом, последующее подробное описание изобретения не ограничивает объем патентных притязаний настоящего изобретения.
Использование в описании единственного числа не исключает использования множественного числа. Например, приведенные в описании термины "ультразвуковое устройство," "удлиненный зонд," "газ продувки," и т.п., включают в себя комбинации, например, двух или нескольких ультразвуковых усттройств, двух или нескольких удлиненных зондов, и двух или нескольких газов продувки, если специально не указано иное.
Все упомянутые здесь публикации и патенты приведены для ссылки, чтобы пояснить, например, использованные в них конструкции и методики, которые могут быть использованы в настоящем изобретении. Приведены только те публикации, которые появились до даты подачи заявки на настоящее изобретение. Ничто в данном описании не следует толковать как допущение того, что Заявители не имеют права датировать более ранним числом данное описание на основании прежнего изобретения.
Заявители раскрыли несколько типов семейств (диапазонов) настоящего изобретения. Когда Заявители раскрывают или заявляют семейство любого типа. Заявители намереваются раскрыть или заявить индивидуально каждый возможный вариант, находящийся в этом диапазоне, с учетом концевых точек диапазона и любых поддиапазонов и комбинаций поддиапазонов, входящих в него. Например, в варианте осуществления изобретения газ продувки может быть добавлен в ванну расплавленного металла со скоростью в диапазоне ориентировочно от 1 до 50 л/мин. За счет указания на то, что скорость потока (расход) лежит в диапазоне ориентировочно от 1 до 50 л/мин, Заявители хотят указать, что скорость потока может составлять около 1, около 2, около 3, около 4, около 5, около 6, около 7, около 8, около 9, около 10, около 11, около 12, около 13, около 14, около 15, около 16, около 17, около 18, около 19, около 20, около 21, около 22, около 23, около 24, около 25, около 26, около 27, около 28, около 29, около 30, около 31, около 32, около 33, около 34, около 35, около 36, около 37, около 38, около 39, около 40, около 41, около 42, около 43, около 44, около 45, около 46, около 47, около 48, около 49, или около 50 л/мин. Дополнительно, скорость потока может быть внутри любого диапазона ориентировочно от 1 до 50 л/мин (например, скорость потока лежит в диапазоне ориентировочно от 2 до 20 л/мин), и это также включает в себя любую комбинацию диапазонов ориентировочно от 1 до 50 л/мин. Все другие заявленные здесь диапазоны следует интерпретировать аналогичным образом.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагаются системы, способы и/или устройства для ультразвуковой дегазации расплавленных металлов. Такими расплавленными металлами могут быть (но без ограничения) алюминий, медь, сталь, цинк, магний, и т.п., или комбинации этих и других металлов (например, сплавы). Таким образом, настоящее изобретение не ограничено использованием какого-либо специфического металла или металлического сплава. Обработка или литье изделий из расплавленного металла может потребовать использования ванны, содержащей расплавленный металл, и эту ванну расплавленного металла необходимо поддерживать при повышенных температурах. Например, расплавленную медь необходимо поддерживать при температурах около 1100°C, в то время как расплавленный алюминий необходимо поддерживать при температурах около 750°C.
Использованные здесь термины "ванна," "ванна расплавленного металла," и т.п., обозначают любой контейнер, который содержит расплавленный металл, в том числе резервуар, тигель, лоток, желоб, печь, ковш, и т.п. Использованные здесь термины ванна и ванна расплавленного металла включают в себя ванну с непрерывной и полунепрерывной работой, например, такую, в которой расплавленный металл является в целом статическим (например, как это часто бывает в тигле), и такую, в которой расплавленный металл находится в движении (например, как это часто бывает в желобе).
Различные инструменты или устройства могут быть использованы для того, чтобы контролировать, проверять или модифицировать режимы расплавленного металла в ванне, а также режимы конечного производства или разливки желательного металлического изделия. Существует потребность в том, чтобы эти инструменты или устройства лучше выдерживали повышенные температуры, встречающиеся в ванне расплавленного металла, преимущественно имели более длительный срок службы и ограниченную химическую активность или ее отсутствие при взаимодействии с расплавленным металлом, когда металлом является (или когда металл содержит) алюминий, или медь, или сталь, или цинк, или магний, и т.п.
Более того, расплавленные металлы могут иметь один или несколько газов, растворенных в них, причем эти газы могут отрицательно влиять на конечное производство и разливку желательного металлического изделия и/или на результирующие физические параметры самого металлического изделия. Например, газ, растворенный в расплавленном металле, может содержать водород, кислород, азот, диоксид серы, и т.п., или их комбинации. В некоторых случаях может быть желательно удалять газ, или снижать количество газа в расплавленном металле. Например, растворенный водород может быть вреден при литье алюминия (или меди, или другого металла или сплава) и, следовательно, свойства готовых изделий, полученных из алюминия (или меди, или другого металла или сплава) могут быть улучшены за счет снижения количества водорода, увлеченного в ванну расплавленного алюминия (или меди, или другого металла или сплава). Растворенный водород в количестве свыше 0.2 ppm, свыше 0.3 ppm, или свыше 0.5 ppm, в пересчете на вес (на массу), может оказывать вредное влияние на скорости разливки и качество полученных прутков и других изделий из алюминия (или меди, или другого металла или сплава). Водород может поступать в ванну расплавленного алюминия (или меди, или другого металла или сплава) за счет его присутствия в атмосфере над ванной, содержащей расплавленный алюминий (или медь, или другой металл или сплав), или за счет его присутствия в сырьевом исходном материале, использованном для выплавки алюминия (или меди, или другого металла или сплава).
Попытки снижения количеств растворенных газов в ванне расплавленного металла, до настоящего времени не были полностью успешными. Часто в таких процессах используют дополнительное и дорогое оборудование, а также потенциально опасные материалы. Например, в процессе, использованном в литейном производстве для снижения содержания растворенного газа в расплавленном металле, могут предусматривать использование роторов, изготовленных из такого материала, как графит, причем такие роторы размещают в ванне расплавленного металла. Газообразный хлор дополнительно может быть добавлен в ванну расплавленного металла в местоположениях рядом с роторами в ванне расплавленного металла. Этот способ роторной продувки газом будет называться "традиционным" способом во всем этом описании изобретения. Несмотря на то, что традиционный способ может быть в некоторых ситуациях успешным для снижения, например, количества растворенного водорода в ванне расплавленного металла, этот традиционный способ имеет заметные недостатки, в том числе высокую стоимость, сложность и использование потенциально опасного и потенциально вредного для окружающей среды газообразного хлора.
Кроме того, расплавленные металлы могут иметь присутствующие в них примеси, причем эти примеси могут отрицательно влиять на конечное производство и разливку желательного металлического изделия и/или на результирующие физические параметры самого металлического изделия. Например, примесь в расплавленном металле может содержать щелочной металл или другой металл, который не требуется или является нежелательным в расплавленном металле. Специалистам в данной области известно, что небольшие процентные содержания некоторых металлов имеются в различных металлических сплавах, причем такие металлы не следует считать примесями. В качестве не ограничительных примеров можно указать, что примеси могут содержать литий, натрий, калий, свинец, и т.п., или их комбинации. Различные примеси могут поступать в ванну расплавленного металла (алюминия, меди, или другого металла или сплава) за счет их наличия во вводимом сырьевом исходном материале, используемом в ванне расплавленного металла.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагаются способы снижения количества растворенного газа в ванне расплавленного металла или, иначе говоря, способы дегазации расплавленных металлов. Один такой способ может предусматривать включение ультразвукового устройства в ванне расплавленного металла, и введение газа продувки в ванну расплавленного металла в непосредственной близости от ультразвукового устройства. Растворенным газом может быть или растворенный газ может содержать кислород, водород, диоксид серы, и т.п., или их комбинации. Например, растворенным газом может быть или растворенный газ может содержать водород. Ванна расплавленного металла может содержать алюминий, медь, цинк, сталь, магний, и т.п., или их смеси и/или комбинации (например, в том числе, различные сплавы алюминия, меди, цинка, стали, магния, и т.п.). В некоторых вариантах осуществления ванна расплавленного металла может содержать алюминий, в то время как, в других вариантах осуществления ванна расплавленного металла может содержать медь. Таким образом, расплавленным металлом в ванне может быть алюминий или, альтернативно, расплавленным металлом может быть медь.
Более того, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагаются способы снижения количества примесей, присутствующих в ванне расплавленного металла, или, иначе говоря, способы удаления примесей. Один такой способ может предусматривать включение ультразвукового устройства в ванне расплавленного металла, и введение газа продувки в ванну расплавленного металла в непосредственной близости от ультразвукового устройства. Примесью может быть или примесь может содержать литий, натрий, калий, свинец, и т.п., или их комбинации. Например, примесью может быть или примесь может содержать литий или, альтернативно, натрий. Ванна расплавленного металла может содержать алюминий, медь, цинк, сталь, магний, и т.п., или их смеси и/или комбинации (например, в том числе, различные сплавы алюминия, меди, цинка, стали, магния, и т.п.). В некоторых вариантах осуществления ванна расплавленного металла может содержать алюминий, в то время как в других вариантах осуществления ванна расплавленного металла может содержать медь. Таким образом, расплавленным металлом в ванне может быть алюминий или, альтернативно, расплавленным металлом может быть медь.
Газ продувки, использованный в раскрытых здесь способах дегазации и/или способах удаления примесей, может содержать (но без ограничения) один или несколько газов, таких как азот, гелий, неон, аргон, криптон и/или ксенон. Предусмотрено, что любой подходящий газ может быть использован как газ продувки, при условии, что этот газ не реагирует существенно со специфическим металлом (металлами) в ванне расплавленного металла и не растворяется в нем. Кроме того, могут быть использованы смеси или комбинации газов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения газом продувки может быть или газ продувки может содержать инертный газ; альтернативно, газом продувки может быть или газ продувки может содержать благородный газ; альтернативно, газом продувки может быть или газ продувки может содержать гелий, неон, аргон, или их комбинации; альтернативно, газом продувки может быть или газ продувки может содержать гелий; альтернативно, газом продувки может быть или газ продувки может содержать неон; или, альтернативно, газом продувки может быть или газ продувки может содержать аргон. Дополнительно предусмотрено, что, в некоторых вариантах осуществления традиционный способ дегазации может быть использован в сочетании с раскрытыми здесь способами ультразвуковой дегазации. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления газ продувки может дополнительно содержать газообразный хлор, причем газообразный хлор в качестве газа продувки может быть использован один или в комбинации по меньшей мере с одним газом, выбранным из группы, в которую входят азот, гелий, неон, аргон, криптон и/или ксенон.
Однако в других вариантах осуществления настоящего изобретения способы дегазации или снижения количества растворенного газа в ванне расплавленного металла могут быть проведены при практическом отсутствии или при полном отсутствии газообразного хлора. Здесь практическое отсутствие означает наличие не более 5% по весу газообразного хлора, в пересчете на количество использованного газа продувки. В некоторых вариантах осуществления раскрытые здесь способы могут предусматривать введение газа продувки, причем этот газ продувки может быть выбран из группы, в которую входят азот, гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, и их комбинации.
Количество газа продувки, введенного в ванну расплавленного металла, может варьировать в зависимости от ряда факторов. Часто, количество газа продувки, введенного в способе дегазации расплавленных металлов (и/или в способе удаления примесей из расплавленных металлов) в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, лежит в диапазоне ориентировочно от 0.1 до 150 стандартных литров в минуту (л/мин). В некоторых вариантах осуществления количество введенного газа продувки может лежать в диапазоне ориентировочно от 0.5 до 100 л/мин, ориентировочно от 1 до 100 л/мин, ориентировочно от 1 до 50 л/мин, ориентировочно от 1 до 35 л/мин, ориентировочно от 1 до 25 л/мин, ориентировочно от 1 до 10 л/мин, ориентировочно от 1.5 до 20 л/мин, ориентировочно от 2 до 15 л/мин, или ориентировочно от 2 до 10 л/мин. Эти объемные скорости потока приведены в стандартных литрах в минуту, то есть при стандартной температуре (21.1°C) и при стандартном давлении (101 кПа).
В непрерывных или полунепрерывных операциях разливки расплавленного металла количество газа продувки, введенного в ванну расплавленного металла, может варьировать в зависимости от объема выпуска расплавленного металла или производительности. Таким образом, количество газа продувки, введенного в способе дегазации расплавленных металлов (и/или в способе удаления примесей из расплавленных металлов) в соответствии с такими вариантами осуществления, может лежать в диапазоне ориентировочно от 10 до 500 мл/час газа продувки на кг/час расплавленного металла (мл газа продувки/ кг расплавленного металла). В некоторых вариантах осуществления отношение объемной скорости потока газа продувки к скорости выпуска расплавленного металла может лежать в диапазоне ориентировочно от 10 до 400 мл/кг; альтернативно, ориентировочно от 15 до 300 мл/кг; альтернативно, ориентировочно от 20 до 250 мл/кг; альтернативно, ориентировочно от 30 до 200 мл/кг; альтернативно, ориентировочно от 40 до 150 мл/кг; или альтернативно, ориентировочно от 50 до 125 мл/кг. Как и раньше, объемную скорость потока измеряют при стандартной температуре (21.1°C) и стандартном давлении (101 кПа).
Способы дегазации расплавленных металлов в соответствии с настоящим изобретением позволяют эффективно удалять ориентировочно больше чем 10 вес.% растворенного газа, присутствующего в ванне расплавленного металла, то есть количество растворенного газа в ванне расплавленного металла может быть снижено ориентировочно больше чем на 10 вес.% из количества растворенного газа, присутствовавшего до использования способа дегазации. В некоторых вариантах осуществления количество присутствующего растворенного газа может быть снижено ориентировочно больше чем на 15 вес.%, ориентировочно больше чем на 20 вес.%, ориентировочно больше чем на 25 вес.%, ориентировочно больше чем на 35 вес.%, ориентировочно больше чем на 50 вес.%, ориентировочно больше чем на 75 вес.%, или ориентировочно больше чем на 80 вес.%, из количества растворенного газа, присутствовавшего до использования способа дегазации. Например, если растворенным газом является водород, уровни водорода в ванне расплавленного металла, содержащего алюминий или медь, составляющие ориентировочно больше чем 0.3 ppm или 0.4 ppm или 0.5 ppm (в пересчете на вес (на массу)) могут быть вредными, причем часто содержание водорода в расплавленном металле может быть около 0.4 ppm, около 0.5 ppm, около 0.6 ppm, около 0.7 ppm, около 0.8 ppm, около 0.9 ppm, около 1 ppm, около 1.5 ppm, около 2 ppm, или больше чем 2 ppm. Предусмотрено, что использование способов, раскрытых в вариантах осуществления настоящего изобретения, позволяет снизить количество растворенного газа в ванне расплавленного металла до уровня ориентировочно меньше чем 0.4 ppm; альтернативно, до уровня ориентировочно меньше чем 0.3 ppm; альтернативно, до уровня ориентировочно меньше чем 0.2 ppm; альтернативно, до уровня в диапазоне ориентировочно от 0.1 до 0.4 ppm; альтернативно, до уровня в диапазоне ориентировочно от 0.1 до 0.3 ppm; или, альтернативно, до уровня в диапазоне ориентировочно от 0.2 до 0.3 ppm. В этих и других вариантах осуществления растворенным газом может быть водород или же растворенный газ может содержать водород, а ванной расплавленного металла может быть ванна расплавленного алюминия и/или меди, или же ванна расплавленного металла может содержать алюминий и/или медь.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагаются способы дегазации (например, способы уменьшения количества растворенного газа в ванне расплавленного металла) или способы удаления примесей, которые могут предусматривать включение ультразвукового устройства в ванне расплавленного металла. Ультразвуковое устройство может содержать ультразвуковой измерительный преобразователь и удлиненный зонд, причем зонд может иметь первый конец и второй конец. Первый конец может быть прикреплен к ультразвуковому измерительному преобразователю, а второй конец может иметь кончик, причем кончик удлиненного зонда может быть изготовлен из ниобия. Особенности показанных на чертежах не ограничительных примеров ультразвуковых установок, которые могут быть использованы в раскрытых здесь способах, обсуждаются далее более подробно. Что касается способа ультразвуковой дегазации или способа удаления примесей, то газ продувки может быть введен в ванну расплавленного металла, например, в местоположении рядом с ультразвуковой установкой. Часто газ продувки может быть введен в ванну расплавленного металла, в местоположении рядом с кончиком (кончиком зонда) ультразвукового устройства. Предусмотрено, что газ продувки может быть введен в ванну расплавленного металла в пределах около 1 м от кончика ультразвукового устройства, например, в пределах около 100 см, в пределах около 50 см, в пределах около 40 см, в пределах около 30 см, в пределах около 25 см или в пределах около 20 см, от кончика ультразвукового устройства. В некоторых вариантах осуществления газ продувки может быть введен в ванну расплавленного металла в пределах около 15 см от кончика ультразвукового устройства; альтернативно, в пределах около 10 см; альтернативно, в пределах около 8 см; альтернативно, в пределах около 5 см; альтернативно, в пределах около 3 см; альтернативно, в пределах около 2 см; или, альтернативно, в пределах около 1 см. В специфическом варианте осуществления газ продувки может быть введен в ванну расплавленного металла рядом с кончиком или через кончик ультразвукового устройства.
Не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, все же можно полагать, что синергетический эффект может существовать между использованием ультразвукового устройства и введением газа продувки в непосредственной близости от кончика ультразвукового устройства, что приводит к резкому снижению количества растворенного газа в ванне, содержащей расплавленный металл. Заявители полагают, что ультразвуковая энергия, созданная при помощи ультразвукового устройства, позволяет создавать кавитационные пузырьки в расплаве, в которые может диффундировать растворенный газ. Причем Заявители полагают, что, в отсутствии газа продувки, многие кавитационные пузырьки могут разрушаться ранее достижения поверхности ванны расплавленного металла. Заявители полагают, что газ продувки позволяет уменьшить количество кавитационных пузырьков, которые разрушаются ранее достижения поверхности, и/или позволяет увеличивать размер пузырьков, содержащих растворенный газ, и/или позволяет увеличивать число пузырьков в ванне расплавленного металла, и/или позволяет увеличивать скорость перемещения пузырьков, содержащих растворенный газ, к поверхности ванны расплавленного металла. Вне зависимости от фактического механизма указанного взаимодействия. Заявители полагают, что использование ультразвукового устройства в сочетании с расположенным в непосредственной близости от нее источником газа продувки, позволяет создать синергетическое улучшение в удалении растворенного газа из ванны расплавленного металла, и синергетическое снижение количества растворенного газа в расплавленном металле. Также не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, все же можно полагать, что ультразвуковое устройство позволяет создавать кавитационные пузырьки в непосредственной близости от кончика ультразвукового устройства. Например, если ультразвуковое устройство имеет кончик с диаметром ориентировочно от 2 до 5 см, то кавитационные пузырьки могут находиться в пределах около 15 см, около 10 см, около 5 см, около 2 см или около 1 см от кончика ультразвукового устройства, ранее их разрушения. Если газ продувки вводят на расстоянии, которое слишком далеко от кончика ультразвукового устройства, газ продувки не может диффундировать в кавитационные пузырьки. Таким образом, не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, все же можно полагать, что преимущественно следует вводить газ продувки в ванну расплавленного металла в пределах около 25 см или около 20 см от кончика ультразвукового устройства, а предпочтительнее в пределах около 15 см, в пределах около 10 см, в пределах около 5 см, в пределах около 2 см или в пределах около 1 см, от кончика ультразвукового устройства.
Ультразвуковое устройство в соответствии с вариантам осуществления настоящего изобретения может быть в контакте с расплавленными металлами, такими как алюминий или медь, например, как это описано в патентной публикации США No. 2009/0224443, которая полностью включена в данное описание в качестве ссылки. В ультразвуковой установке для уменьшения содержания растворенного газа (например, водорода) в расплавленном металле, ниобий или его сплав могут быть использованы в качестве защитного барьера для установки, когда на нее воздействует расплавленный металл, или как компонент установки, имеющей прямое воздействие расплавленного металла.
В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагаются системы и способы, позволяющие повысить срок службы компонентов, находящихся в прямом контакте с расплавленными металлами. Например, в вариантах осуществления настоящего изобретения может быть использован ниобий для уменьшения разрушения материалов, находящихся в контакте с расплавленными металлами, что приводит к значительному улучшению качества конечного продукта. Другими словами, варианты осуществления настоящего изобретения позволяют повысить срок службы или сохранить материалы или компоненты, которые находятся в контакте с расплавленными металлами, за счет использования ниобия как защитного барьера. Ниобий имеет высокую температуру плавления, что позволяет использовать его в указанных выше вариантах осуществления настоящего изобретения. Кроме того, ниобий также образует защитный оксидный барьер при воздействии температур около 200°C и выше.
Более того, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения предлагаются системы и способы, позволяющие повысить срок службы компонентов. находящихся в прямом контакте или сопряженных с расплавленными металлами. Так как ниобий имеет низкую химическая активность при взаимодействии с некоторыми расплавленными металлами, использование ниобия позволяет предотвратить разрушение материала подложки. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения позволяют использовать ниобий для уменьшения разрушения материалов подложки, что приводит к значительному повышению качества конечного продукта. Таким образом, использование ниобия при его взаимодействии с расплавленными металлами позволяет комбинировать высокую температуру плавления ниобия и его низкую химическую активность относительно расплавленных металлов, таких как алюминий и/или медь.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления ниобий или его сплав могут быть использованы в ультразвуковой установке, которая содержит ультразвуковой измерительный преобразователь и удлиненный зонд. Удлиненный зонд может иметь первый конец и второй конец, причем первый конец может быть прикреплен к ультразвуковому измерительному преобразователю, а второй конец может иметь кончик. В соответствии с этим вариантом осуществления кончик удлиненного зонда может быть изготовлен из ниобия (или из его сплава). Ультразвуковое устройство может быть использовано в описанном здесь выше способе ультразвуковой дегазации. Ультразвуковой измерительный преобразователь позволяет генерировать ультразвуковые волны, а зонд, прикрепленный к преобразователю, позволяет передавать ультразвуковые волны в ванну, содержащую расплавленный металл, такой как алюминий, медь, цинк, сталь, магний, и т.п., или их смеси и/или их комбинации (например, содержащие различные сплавы алюминия, меди, цинка, стали, магния, и т.п.).
На фиг. 1 показано использование ниобия и других материалов в ультразвуковом устройстве 300, которая может быть использована для снижения содержания растворенного газа в расплавленном металле. Ультразвуковое устройство 300 может иметь ультразвуковой измерительный преобразователь 360, усилитель 350 для усиления выходного сигнала, и узел 302 ультразвукового зонда, прикрепленный к преобразователю 360. Узел 302 ультразвукового зонда может содержать удлиненный ультразвуковой зонд 304 и ультразвуковой материал 312. Ультразвуковое устройство 300 и ультразвуковой зонд 304 обычно могут быть цилиндрическими по форме, однако это не является обязательным. Ультразвуковой зонд 304 может иметь первый конец и второй конец, причем первый конец содержит вал 306 ультразвукового зонда, который прикреплен к ультразвуковому измерительному преобразователю 360. Ультразвуковой зонд 304 и вал 306 ультразвукового зонда могут быть изготовлены из различных материалов. В качестве примерных материалов можно привести (но без ограничения) нержавеющую сталь, титан, ниобий, керамику (например, сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония, и т.п.) и т.п., или их комбинации. Второй конец ультразвукового зонда 304 может иметь кончик 310 ультразвукового зонда. Кончик 310 ультразвукового зонда может содержать ниобий. Альтернативно, кончик 310 может быть главным образом изготовлен из ниобия или полностью изготовлен из ниобия. Может быть использован сплав ниобия с одним или несколькими другими металлами, или может быть использован слой ниобия, нанесенный на базовый слой другого материала. Например, кончик 310 может иметь внутренний слой и внешний слой, причем внутренний слой может содержать керамический материал или материал с металлическими свойствами (например, титан), а внешний слой может содержать ниобий. В этом варианте осуществления толщина внешнего слоя, содержащего ниобий, может составлять ориентировочно меньше чем 25 мкм или ориентировочно меньше чем 10 мкм, или, альтернативно, лежать в диапазоне ориентировочно от 2 до 8 мкм. Например, толщина внешнего слоя, содержащего ниобий, может лежать в диапазоне ориентировочно от 3 до 6 мкм.
Вал 306 ультразвукового зонда и кончик 310 ультразвукового зонда могут быть соединены при помощи соединителя 308. Соединитель 308 является средством соединения вала 306 и кончика 310. Например, вал 306 и кончик 310 могут быть соединены болтами или спаяны вместе. В одном варианте осуществления соединитель 308 выполнен за счет того, что вал 306 имеет внутреннюю резьбу, а кончик 310 ввинчивают в резьбу вала 306. Предусмотрено, что вал 306 ультразвукового зонда и кончик 310 ультразвукового зонда могут содержать различные материалы. Например, вал 306 ультразвукового зонда может быть изготовлен из титана и/или ниобия или может содержать титан и/или ниобий, в то время как кончик 310 ультразвукового зонда может быть изготовлен из ниобия или может содержать ниобий. Альтернативно, вал 306 ультразвукового зонда может быть изготовлен из титана и/или керамики или может содержать титан и/или керамику (например, сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония, и т.п.), в то время как кончик 310 ультразвукового зонда может быть изготовлен из керамики или может содержать керамику (например, сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония, и т.п.).
В других вариантах осуществления ультразвуковой зонд 304 может быть единой деталью, при этом вал 306 ультразвукового зонда и кончик 310 ультразвукового зонда образуют единую деталь. В таких случаях, ультразвуковой зонд может содержать, например, ниобий или его сплав, керамику (например, сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония, и т.п.) или другой подходящий материал.
Вновь обратимся к рассмотрению фиг. 1, на которой показано ультразвуковое устройство 300, которая может содержать внутреннюю трубку 328, центральную трубку 324, внешнюю трубку 320 и защитную трубку 340. Эти трубки могут окружать по меньшей мере участок ультразвукового зонда 304 и обычно могут быть изготовлены из любого подходящего металла или керамического материала. Предполагается, что кончик 310 ультразвукового зонда будет введен в ванну расплавленного металла. Однако также предполагается, что участок защитной трубки 340 также может быть погружен в расплавленный металл. При этом, защитная трубка 340 может содержать титан, ниобий, керамический материал (например, сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония, и т.п.) или комбинации нескольких этих материалов. Внутри трубок 328, 324, 320 и 340 могут находиться флюиды 322, 326 и 342, как это показано на фиг. 1. Флюидом может быть жидкость или газ (например, аргон), причем флюид используют для охлаждения ультразвукового устройства 300 и, в частности, кончика 310 ультразвукового зонда и защитной трубки 340.
Ультразвуковое устройство 300 может содержать торцевую заглушку 344. Торцевая заглушка может перекрывать зазор между защитной трубкой 340 и кончиком 310 зонда и может снижать проникновение или предотвращать поступление расплавленного металла в ультразвуковую установку 300. Аналогично защитной трубке 340 торцевая заглушка 344 может содержать, например, титан, ниобий, керамический материал (например, сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония, и т.п.) или комбинацию нескольких этих материалов.
Кончик 310 ультразвукового зонда, защитная трубка 340 или торцевая заглушка 344 или все они могут содержать ниобий. Может быть использован чистый ниобий или сплав ниобия с одним или несколькими другими металлами, или же ниобий может быть нанесен в виде слоя на базовый слой другого материала. Например, кончик ультразвукового зонда 310, защитная трубка 340 или торцевая заглушка 344 или все они, могут содержать внутренний слой и внешний слой, причем внутренний слой может содержать керамический материал или материал с металлическими свойствами, а внешний слой может содержать ниобий. Можно ожидать, что наличие ниобия на частях ультразвукового устройства позволяет повысить срок службы установки или позволяет обеспечивать низкую химическую активность или ее отсутствие при контакте с расплавленными металлами, а также позволяет обеспечивать прочность при температуре расплавленного металла, и позволяет излучать ультразвуковые волны. Проведенные исследования показали, что когда кончик 310 ультразвукового устройства не содержит ниобий, тогда кончик будет иметь эрозию или признаки разрушения всего только ориентировочно через 15-30 минут нахождения в ванне расплавленного металла (например, алюминия или меди). В отличие от этого, когда кончик ультразвукового устройства содержит ниобий, кончик будет иметь минимальную эрозию или признаки разрушения по меньшей мере через 1 час или больше, например, отсутствие эрозии или признаков разрушения по меньшей мере через 2 часа, по меньшей мере через 3 часа, по меньшей мере через 4 часа, по меньшей мере через 5 часов, по меньшей мере через 6 часов, по меньшей мере через 12 часов, по меньшей мере через 24 часа, по меньшей мере через 48 часов или по меньшей мере через 72 часа.
В другом варианте осуществления кончик 310 ультразвукового зонда, защитная трубка 340 или торцевая заглушка 344 или все они, может содержать керамический материал, такой как сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, и/или диоксид циркония, и т.п. Кроме того, вал 306 ультразвукового зонда может содержать керамику или, альтернативно, титан.
На фиг. 2 показано другае ультразвуковое устройство 400, которое может содержать ниобий, керамический материал, такой как сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, и/или диоксид циркония, или другой подходящий материал. Ультразвуковое устройство 400 может содержать ультразвуковой измерительный преобразователь 460, усилитель 450 для усиления выходного сигнала, и узел 402 ультразвукового зонда, прикрепленный к преобразователю 460. Усилитель 450 может иметь повышенный выходной сигнал при уровнях усиления ориентировочно больше чем 1:1, например, ориентировочно от 1.2:1 до 10:1 или ориентировочно от 1.4:1 до 5:1. Может быть использован узел 451 зажима усилителя, имеющий высоту Н, причем высоту Н можно варьировать в соответствии с необходимостью, чтобы учитывать различные длины ультразвуковых зондов. Узел 402 ультразвукового зонда может содержать удлиненный ультразвуковой зонд, такой как показанный на фиг. 1, и кончик 410 ультразвукового зонда. Ультразвуковой зонд и кончик могут быть сконструированы из различных материалов, как уже было указано здесь выше, в том числе (но без ограничения) из нержавеющей стали, титана, ниобия, керамики, и т.п. или их комбинации, содержащей их смеси, их сплавы и их покрытия.
Ультразвуковое устройство 400 может содержать средство для ввода газа продувки (например, в ванну расплавленного металла) в местоположении поблизости от ультразвукового устройства 400. Предусмотрено, что система введения внешнего газа продувки (не показана) может быть расположена в ванне расплавленного металла, причем местоположение отверстия для ввода газа может находиться поблизости от ультразвукового устройства, показанной на фиг. 1 и/или на фиг. 2. Альтернативно, ультразвуковое устройство может содержать отверстие для выпуска газа продувки, так что газ продувки может быть выпущен в непосредственной близости от кончика ультразвукового устройства. Например, газ продувки может быть выпущен через торцевую заглушку ультразвукового устройства и/или через зонд ультразвукового устройства. Вновь обратимся к рассмотрению фиг. 2, на которой показано ультразвуковое устройство, которое может содержать отверстие для впуска 424 газа продувки и нагнетательную камеру 425, соединенную с каналом 413 подачи газа продувки. Газ продувки может быть подан в диффузор 414 газа продувки и выпущен через диффузор 414 газа продувки, расположенный поблизости от кончика 410 ультразвукового устройства 400. Предусмотрено, что диффузор 414 газа продувки или выпуск газа продувки может находиться на расстоянии в пределах около 10 см от кончика 410 ультразвукового устройства 400, например в пределах около 5 см, в пределах около 3 см, в пределах около 2 см, в пределах около 1.5 см, в пределах около 1 см или в пределах около 0.5 см от кончика ультразвукового устройства.
Кроме того, ультразвуковое устройство 400 может содержать систему 429 охлаждения, которая позволяет поддерживать ультразвуковой кончик и/или ультразвуковой зонд и/или узел ультразвукового зонда при температуре, близкой к комнатной температуре (например, эта температура может лежать в диапазоне ориентировочно от 15°C до 75°C или ориентировочно от 20°C до 35°C), в отличие от повышенной температуры расплавленного металла, воздействующей на внешнюю поверхность кончика 410 ультразвукового устройства. Предусмотрено, что система охлаждения может не потребоваться, если ультразвуковой зонд и узел ультразвукового зонда содержат ниобий, керамический материал, такой как сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, и/или диоксид циркония или другой подходящий материал. Показанная на фиг. 2 система 429 охлаждения может быть аналогична системе, показанной на фиг. 1, и может содержать, например, внутреннюю трубку 328, центральную трубку 324, внешнюю трубку 320, защитную трубку 340, и использовать флюиды 322, 326, и 342, позволяющие охлаждать ультразвуковую установку и/или регулировать ее температуру. Флюидом может быть жидкость или газ, причем предусмотрено, что флюидом может быть такой же газ, как газ продувки.
На фиг. 3 показано еще одно ультразвуковое устройство 500, которое может содержать ниобий, керамический материал, такой как сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, и/или диоксид циркония или другой подходящий материал. Ультразвуковое устройство 500 может содержать ультразвуковой измерительный преобразователь 560, усилитель 550 для усиления выходного сигнала, и узел 510 ультразвукового зонда, прикрепленный к преобразователю 560. Усилитель 550 может иметь повышенный выходной сигнал при уровнях усиления ориентировочно больше чем 1:1, например, ориентировочно от 1.2:1 до 10:1 или ориентировочно от 1.4:1 до 5:1. Ультразвуковой зонд 510 может быть выполнен в виде единой детали, или ультразвуковой зонд 510 может содержать вал ультразвукового зонда и факультативный (и заменяемый) кончик 511 ультразвукового зонда, аналогичный показанному на фиг. 1. Ультразвуковой зонд и кончик могут быть сконструированы из разных материалов, как уже было указано здесь выше, в том числе (но без ограничения) из нержавеющей стали, титана, ниобия, керамики, и т.п. или их комбинации, содержащей их смеси, их сплавы и их покрытия.
Ультразвуковое устройство 500 может содержать средство для ввода газа продувки (например, в ванну расплавленного металла) в местоположении поблизости от ультразвукового устройства 500 и/или поблизости от кончика 511 ультразвукового зонда. Как и ранее, предусмотрено, что система введения внешнего газа продувки (не показана) может быть расположена в ванне расплавленного металла, причем местоположение ввода газа может находиться поблизости от ультразвукового устройства, показанной на фиг. 3. Альтернативно, ультразвуковое устройство может содержать отверстие для выпуска газа продувки, так что газ продувки может быть выпущен в непосредственной близости от кончика ультразвукового устройства. Например, газ продувки может быть выпущен через зонд/ кончик ультразвукового устройства. Вновь обратимся к рассмотрению фиг. 3, на которой показано ультразвуковое устройство, которое может содержать впускное отверстие 522 газа продувки в камере с усилителем 550, верхний кожух 520, нижний опорный кожух 521, и крышку 523 нижнего опорного кожуха. Верхний кожух 520 может быть газонепроницаемым и/или герметизированным. Впускное отверстие 522 газа продувки может быть соединено с каналом 524 подачи газа продувки, который может находиться внутри ультразвукового зонда 510. Газ продувки может быть доставлен к точке 525 ввода (вдувания) газа продувки (или к выпускному отверстию газа продувки), и выпущен через нее, причем точка вдувания газа продувки расположена у кончика 511 ультразвукового устройства 500. Таким образом, в этом варианте осуществления ультразвуковое устройство 500 может содержать ультразвуковой зонд 510, содержащий систему ввода газа продувки с точкой ввода газа продувки у кончика ультразвукового зонда.
Факультативно, ультразвуковое устройство 500 может содержать систему охлаждения, такую как описанная здесь выше со ссылкой на фиг. 1 и/или на фиг. 2, однако это не является обязательным.
Еще одно ультразвуковое устройство показано на фиг. 4. Ультразвуковое устройство 600 может содержать ультразвуковой измерительный преобразователь 660, усилитель 650 для усиления выходного сигнала, и ультразвуковой зонд 610, прикрепленный к преобразователю 660 и усилителю 650. Усилитель 650 может иметь связь с преобразователем 660, и может иметь повышенный выходной сигнал при уровнях усиления ориентировочно больше чем 1:1, например, ориентировочно от 1.2:1 до 10:1 или ориентировочно от 1.4:1 до 5:1. В некоторых вариантах осуществления усилитель может быть изготовлен из металла или может содержать металл, такой как титан. Ультразвуковой зонд 610 выполнен в виде единой детали, или ультразвуковой зонд 610 может содержать вал ультразвукового зонда и факультативный (и заменяемый) кончик ультразвукового зонда, аналогичный показанному на фиг. 1. Ультразвуковой зонд 610 по конфигурации и конструкции не обязательно должен соответствовать удлиненному зонду (например, в целом цилиндрическому), один конец которого прикреплен к преобразователю 660 и/или к усилителю 650, а другой конец содержит кончик зонда. В одном варианте осуществления зонд может быть в целом цилиндрическим, однако средний участок зонда может быть прикреплен к преобразователю/ усилителю при помощи зажима или другого механизма крепления, так что зонд имеет два кончика, ни один из которых не прикреплен непосредственно к преобразователю/ усилителю. В другом варианте осуществления зонд может иметь другую геометрическую форму, например сферическую или цилиндрическую со сферическим участком на кончике, и т.п.
Ультразвуковой зонд 610 может быть изготовлен из различных материалов, как уже было указано здесь выше, в том числе (но без ограничения) из нержавеющей стали, титана, ниобия, керамики, и т.п. или их комбинации, содержащей их смеси, их сплавы и их покрытия. В некоторых вариантах осуществления ультразвуковой зонд 610 может быть изготовлен из керамического материала или может содержать керамический материал. Например, ультразвуковой зонд может содержать сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония или их комбинации; альтернативно, может содержать сиалон; альтернативно, может содержать карбид кремния; альтернативно, может содержать карбид бора; альтернативно, может содержать нитрид бора; альтернативно, может содержать нитрид кремния; альтернативно, может содержать нитрид алюминия; альтернативно, может содержать оксид алюминия; или альтернативно, может содержать диоксид циркония. В некоторых вариантах осуществления ультразвуковой зонд 610 может быть выполнен в виде единой детали, например, зонд может быть унитарной деталью, имеющей одинаковую конструкцию или структуру от конца, прикрепленного к преобразователю/ усилителю, до кончика зонда.
Типичными сиалонами, которые могут быть использованы в раскрытых здесь вариантах осуществления, являются керамические сплавы, содержащие кремний (Si), алюминий (Al), кислород (О) и азот (N). Более того, специалистам в данной области известны марки А-сиалона и Р-сиалона. Ультразвуковой зонд 610 может содержать сиалон, причем, по меньшей мере 20% (по весу) которого составляет А-сиалон (или Р-сиалон). Не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, все же можно полагать, что использование по меньшей мере 20% (по весу), или 30% (по весу), или ориентировочно от 20% до 50%, Р-сиалона позволяет повысить прочность и долговечность ультразвукового зонда (например, сделать его менее склонным к поломкам).
Ультразвуковое устройство 600 может содержать средство для ввода газа продувки (например, в ванну расплавленного металла) в местоположении поблизости от ультразвукового устройства 600 и/или поблизости от кончика ультразвукового зонда. Как и ранее, предусмотрено, что система введения внешнего газа продувки (не показана) может быть расположена в ванне расплавленного металла, причем местоположение ввода газа может находиться поблизости от ультразвукового устройства, показанной на фиг. 4. Альтернативно, ультразвуковое устройство может содержать такую систему подачи газа, что этот газ может быть выпущен поблизости от кончика ультразвукового устройства. Например, газ может быть выпущен через зонд/ кончик ультразвукового устройства. Вновь обратимся к рассмотрению фиг. 4, на которой показано ультразвуковое устройство 600, которое может содержать впускное отверстие 622 газа продувки в камере с усилителем 650. Впускное отверстие 622 газа продувки может быть соединено с каналом 624 подачи газа продувки, который может идти от усилителя 650 до кончика 610 ультразвукового зонда. Впускное отверстие 622 газа продувки и часть усилителя 650 могут находиться внутри газонепроницаемого и/или герметизированного кожуха. Газ продувки может быть доставлен к точке 625 ввода (вдувания) газа продувки (или к выпускному отверстию газа продувки), и выпущен через нее, причем точка вдувания газа продувки расположена у кончика ультразвукового зонда 610. Таким образом, в этом варианте осуществления ультразвуковое устройство 600 может содержать ультразвуковой зонд 610, содержащий систему ввода газа продувки с точкой вдувания газа продувки у кончика ультразвукового зонда.
Канал 624 подачи газа продувки показан на фиг. 4 как имеющий более широкий проход в усилителе 650 и участке ультразвукового зонда 610, ближайшем к усилителю, и более узкий проход в точке 625 вдувания газа, хотя это и не является обязательным требованием. Например, размер канала 624 подачи газа может быть по существу таким же, как размер (например, с допуском ±10-20%) от впускного отверстия 622 газа до точки 625 вдувания газа у кончика ультразвукового зонда 610.
Не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, все же можно полагать, что более узкий проход (например, имеющий меньшую площадь поперечного сечения) в точке вдувания газа, по сравнению с площадью поперечного сечения ультразвукового зонда, позволяет улучшить дегазацию за счет более высокой скорости газа при его выходе из зонда. В некоторых вариантах осуществления отношение площади поперечного сечения ультразвукового зонда к площади поперечного сечения канала подачи газа (в точке вдувания газа или у выпуска газа) лежит в диапазоне ориентировочно от 30:1 до 1000:1, ориентировочно от 60:1 до 1000:1 или ориентировочно от 60:1 до 750:1. В других вариантах осуществления отношение площади поперечного сечения ультразвукового зонда к площади поперечного сечения канала подачи газа (в точке вдувания газа или у отверстия для выпуска газа) может лежать в диапазоне ориентировочно от 60:1 до 700:1, ориентировочно от 100:1 до 700:1 или ориентировочно от 200:1 до 1000:1. В этих и других вариантах осуществления отношение длины к диаметру (L/D) ультразвукового зонда (например, унитарного удлиненного зонда) может лежать в диапазоне ориентировочно от 5:1 до 25:1, ориентировочно от 5:1 до 12:1, ориентировочно от 7:1 до 22:1, ориентировочно от 10:1 до 20:1 или ориентировочно от 11:1 до 18:1.
В вариантах осуществления, направленных на создание ультразвуковых зондов, содержащих керамический материал, такой как сиалон, может быть полезно использовать крепежную гайку 603 в качестве средства крепления ультразвукового зонда 610 к усилителю 650 и преобразователю 660. Крепежная гайка 603 часто может иметь повышенную прочность и больший срок службы по сравнению с керамическими креплениями горячей посадки. Крепежная гайка 603 может быть изготовлена из различных материалов, например, таких как титан, нержавеющая сталь, и т.п., и может иметь внутреннюю резьбу с малым шагом для прочного крепления, что позволяет отказаться от резьбы в керамическом зонде, который более склонен к поломкам. Более того, усилитель 650 может иметь внешнюю резьбу, на которую плотно навинчивают крепежную гайку 603 (и, таким образом, присоединяют зонд 610). Обычно также является желательным снижение размера и/или веса крепежной гайки, пока это является механически выполнимым, чтобы не оказывать вредного влияния на ультразвуковые вибрационные свойства зонда.
В некоторых вариантах осуществления зонд 610 может иметь большой радиус 615 кривизны на стороне крепления зонда. Не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, все же можно полагать, что меньший радиус кривизны на стороне крепления зонда (например, поблизости от крепежной гайки) может приводить к повышению частоты поломок зонда, особенно при более высоких ультразвуковых мощностях и/или амплитудах, которые могут потребоваться для повышения кавитации и улучшения удаления растворенного газа в процессе дегазации. В рассматриваемых здесь специфических вариантах осуществления радиус 615 кривизны может составлять по меньшей мере около 1/2", по меньшей мере около 5/8", по меньшей мере около 3/4", по меньшей мере около 1", и т.д. Такие радиусы кривизны могут быть желательными вне зависимости от фактического размера зонда (например, от различных диаметров зонда).
Факультативно, ультразвуковое устройство 600 может содержать систему охлаждения, такую как описанная здесь выше со ссылкой на фиг. 1 и/или на фиг. 2, однако это не является обязательным. Вновь обратимся к рассмотрению фиг. 4, на которой показана ультразвуковое устройство 600, которая, альтернативно, может факультативно иметь кожух 640 тепловой защиты. Этот кожух обычно может быть изготовлен из любого подходящего металла и/или керамического материала. В том случае, когда ультразвуковой зонд 610 вводят в ванну расплавленного металла, тогда кожух тепловой защиты может быть использован для экранирования участка усилителя 650, крепежной гайки 603 и участка ультразвукового зонда 610 от чрезмерного нагрева. По желанию, охлаждающая среда может циркулировать внутри и/или вокруг кожуха 640 тепловой защиты. Охлаждающей средой может быть жидкость (например, вода) или газ (например, аргон, азот, воздух, и т.п.).
Раскрытые здесь ультразвуковые установки, в том числе показанные на фиг. 1-4, могут работать в диапазоне заданных мощностей и частот. В случае ультразвуковых устройств с диаметрами зондов около 1" или меньше, рабочая мощность часто может лежать в диапазоне ориентировочно от 60 до 275 Вт. Например, может быть использована рабочая мощность в диапазонах ориентировочно от 60 до 120 Вт для диаметров зондов 3/4", и рабочая мощность в диапазонах ориентировочно от 120 до 250 Вт для диаметров зондов 1". Не желая связывать себя какой-либо конкретной теорией, все же можно полагать, что ультразвуковые установки могут быть использованы, и ультразвуковые способы дегазации могут быть типично проведены на частоте в диапазоне ориентировочно от 10 до 50 КГц, ориентировочно от 15 до 40 КГц или около 20 КГц.
В то время как были описаны некоторые предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, следует иметь в виду, что возможны и другие варианты осуществления настоящего изобретения. Более того, любые раскрытые здесь операции способа могут быть модифицированы любым возможным образом, в том числе за счет переупорядочения операций и/или введения или удаления операций, не выходя за рамки настоящего изобретения. В то время как в описании приведены примеры, следует иметь в виду, что объем патентных притязаний не ограничивается этими примерами, а определяется приложенной формулой изобретения. Более того, несмотря на то, что в описании использована специфическая терминология для изложения структурных характеристик и/или методологических актов, формула изобретения не ограничена описанными здесь выше характеристиками или актами. Скорее, описанные здесь выше специфические характеристики и акты следует понимать как приведенные для пояснения вариантов осуществления настоящего изобретения.
ПРИМЕРЫ
Примеры 1-4
В Примерах 1-4 ряд испытаний был проведен, чтобы продемонстрировать снижение количества растворенного водорода в ванне расплавленного алюминия, которое может быть достигнуто при помощи заявленных способов. Контрольный образец алюминия был отобран и проверен ранее использования какой-либо техники дегазации (Пример 1). В ванне расплавленного алюминия поддерживали температуру около 1350°F (732°C). Затем была использована традиционная техника дегазации, а именно, роторная продувка газом, чтобы определить эффективность традиционных способов удаления водорода (Пример 2). В Примере 3 использовали раскрытый здесь способ ультразвуковой дегазации, а именно, использовали ультразвуковую установку в комбинации с введением газа продувки. В Примере 3 ультразвуковое устройство имеет кончик из ниобия, причем кончик ультразвукового устройства был введен в ванну расплавленного алюминия. Ультразвуковое устройство работало на частоте 20000 Гц в ванне расплавленного алюминия. При работе ультразвукового устройства аргон в качестве газа продувки был введен в ванну расплавленного металла с расходом около 4.7 стандартных литров в минуту (л/мин). Аргон вдували вдоль кончика ультразвукового устройства (расстояние между точкой введения и кончиком составляло ориентировочно меньше чем 2 см). В Примере 4 использовали заявленный способ ультразвуковой дегазации в комбинации с традиционной техникой дегазации.
Алюминиевые образцы Примера 1 (без дегазации), Примера 2 (после традиционной дегазации). Примера 3 (после ультразвуковой дегазации) и Примера 4 (после ультразвуковой и традиционной дегазации) охлаждали, а затем они застывали в вакууме. После этого отбирали кубики объемом один кубический сантиметр (1 см3=1 мл) от каждого образца, измеряли массу и, соответственно, определяли плотность алюминия каждого образца. Алюминий имеет теоретическую плотность 2.7 г/см3, а наличие газообразного водорода в алюминии будет снижать эту плотность. На фиг. 5 показано отличие в процентах для каждого из Примеров 1-4 по сравнению с теоретической плотностью алюминия. На фиг. 5 чем ближе к теоретической плотности алюминия находится плотность образца (то есть чем меньше процент ниже плотности алюминия), тем более эффективной является процедура дегазации. Как это показано на фиг. 5, ультразвуковая процедура (Пример 3) была (практически) такой же эффективной, как традиционная техника (Пример 2), а использование их комбинации (Пример 4) позволяет получить небольшое дополнительное улучшение.
Алюминиевые образцы Примеров 1-4 также исследовали на содержание водорода (ppm, в пересчете на массу). Разлитые образцы охлаждали, а затем они застывали в вакууме. После этого образцы исследовали на содержание водорода. Результаты анализа приведены на фиг. 6, причем чем ниже содержание водорода (ppm), тем более эффективной является процедура дегазации. Как это показано на фиг. 6, ультразвуковая процедура (Пример 3) является более эффективной для удаления водорода, чем традиционная техника (Пример 2), причем их использование в комбинации (Пример 4) не дает никакого дополнительного эффекта. Данные на фиг. 6 (относительно Примера 4) следует считать недостоверными. Заявители полагают, что в этом случае произошла ошибка в определении содержания водорода (ppm).
Примеры 5-8
В Примерах 5-8 ряд испытаний был проведен, чтобы определить относительную скорость, при которой растворенный водород в ванне расплавленного алюминия может быть дегазирован в соответствии с раскрытыми здесь способами. Прежде всего, небольшое количество алюминия расплавляли в ванне металла и затем выдерживали при температуре около 1350°F (732°C). Блок Alspek был использован для определения базовой линии содержания водорода (мл/ 100 г). В блоке Alspek используется принцип сравнения парциальных давлений в половинах электролитической ячейки для определения количества растворенного водорода в расплавленном алюминии. Кончик ультразвукового устройства вводили в ванну расплавленного алюминия, и аргон в качестве газа продувки вдували в ванну расплавленного металла с расходом около 1 стандартного литра в минуту (л/мин). В Примерах 5-7 ультразвуковое устройство работало с усилителем 3:1 и при частоте 20000 Гц, однако следует иметь в виду, что может быть использована частота до 40000 Гц или больше. В Примере 5 была использована базовая амплитуда ультразвуковой вибрации и базовый уровень ультразвуковой мощности (Вт). В Примере 6 амплитуду ультразвуковой вибрации увеличили в 2 раза, и уровень ультразвуковой мощности увеличили в 1.9 раза. В Примере 7 амплитуду ультразвуковой вибрации увеличили в 3 раза, и уровень ультразвуковой мощности увеличили в 3.6 раза. В Примере 8 ультразвуковую установку не использовали, а добавляли только аргон в качестве газа продувки. Содержание водорода контролировали все время и записывали с использованием блока Alspek. Между всеми испытаниями, водород добавляли в ванну расплавленного алюминия, и определяли базовую линию ранее добавки газообразного аргона.
В Примерах 5-8 было использовано ультразвуковое устройство, аналогичное показанной на фиг. 3. Ультразвуковое устройство не имеет системы охлаждения, и газ продувки вводили через кончик ультразвукового зонда. Ультразвуковой зонд имеет диаметр 1" (2.5 см), причем как зонд, так и кончик (выполненные в виде единой детали) были изготовлены из сплава ниобия, содержащего гафний и титан.
На фиг. 7 показан график концентрации водорода в мл водорода на 100 г алюминиевого сплава, в функции времени после добавления аргона в качестве газа продувки (и после включения ультразвукового устройства, если его используют). На фиг. 7 показано, что в каждом из Примеров 5-7 удаление водорода из алюминия происходит значительно быстрее (с использованием газа продувки и ультразвукового устройства), чем в Примере 8, в котором используют только газ продувки, но не ультразвуковую установку. В Примерах 6-7 получены немного лучшие результаты, чем в Примере 5, в котором используют меньшую амплитуду ультразвуковой вибрации и меньший уровень подведенной ультразвуковой мощности.
Примеры 9-10
Примеры 9-10 представляют собой испытания в крупном масштабе для определения эффективности использования газа продувки и ультразвукового устройства для удаления водорода и примесей литий/натрий при непрерывной разливке алюминиевого сплава 5154 (содержащего магний). Температуру ванны расплавленного металла поддерживали на уровне около 1350°F (732°C).
Концентрации натрия и лития (вес.%) в расплавленном алюминиевом сплаве определяли с использованием спектрометра, а концентрации водорода определяли с использованием анализатора Alscan. Пример 9 представляет собой контрольный эксперимент, причем концентрации натрия и лития в расплавленном алюминиевом сплаве в Примере 9 составляют соответственно 0.00083% (8.3 ppm) и 0.00036% (3.6 ppm). Концентрация водорода в Примере 9 составляет 0.41 мл/100 г.
Ультразвуковое устройство Примеров 5-8 было использовано в Примере 10 на частоте 20000 Гц. В сочетании с работой ультразвукового устройства в Примере 10 газообразный аргон добавляли в ванну расплавленного металла с объемной скоростью потока около 80-85 мл/час на кг/час расплавленного металла (то есть 80-85 мл газа продувки/ кг расплавленного металла). После использования ультразвукового устройства и аргона в качестве газа продувки концентрация натрия в расплавленном алюминиевом сплаве стала ниже минимального предела обнаружения 0.0001% (1 ppm), а концентрация лития в расплавленном алюминиевом сплаве составила 0.0003% (3 ppm). Концентрация водорода в Примере 10 составила 0.35 мл/ 100 г, что соответствует снижению ориентировочно на 15%.
Пример 11
В Примере 11 было проведено испытание для определения срока службы ультразвукового устройства с унитарным сиалоновым зондом, аналогичного показанному на фиг. 4, работающего в желобе, содержащем расплавленный алюминий при температуре около 1300°F (700°C).
Ультразвуковое устройство и зонд работали непрерывно, за исключением 3-часового перерыва на обслуживание, не связанного с ультразвуковой установкой. Удлиненный зонд диаметром 3/4" был изготовлен из сиалона и работал на частоте около 20 кГц (19.97 кГц). Уровни мощности составляли от 60 до 90 Вт. Длину зонда измеряли до и после испытания с использованием цифрового средства измерения. Кончик зонда был погружен в течение времени около 50 часов в желоб, содержащий расплавленный алюминий, при этом ультразвуковое устройство работала на частоте около 20 КГц. Во время этого эксперимента газ продувки не использовали, так как он не является необходимым. После прогона в течение 50 часов измеренная эрозия составила 0.0182". Это соответствует скорости эрозии 3.64×104" в час. Обычно ультразвуковой зонд может выдерживать эрозию до 1/4" до момента, когда он становится непригодным для использования. Это позволяет получить теоретический срок службы свыше 686 часов, или свыше 28 дней, непрерывной работы керамического зонда Примера 11.
Этот срок службы зонда намного больше срока службы других металлических и керамических ультразвуковых зондов, которые не спроектированы, не выполнены или не сконструированы в соответствии с настоящим изобретением.

Claims (66)

1. Ультразвуковая установка, которая содержит:
ультразвуковой измерительный преобразователь;
зонд, прикрепленный к ультразвуковому измерительному преобразователю, причем зонд содержит кончик;
систему подачи газа, причем система подачи газа содержит:
впуск газа,
проход газа через зонд, и
выпуск газа на кончике зонда, причем
зонд представляет собой единую деталь, содержащую сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония или их комбинации.
2. Ультразвуковая установка по п. 1, в которой зонд содержит сиалон.
3. Ультразвуковая установка по п. 1, в которой зонд представляет собой удлиненный зонд, причем удлиненный зонд прикреплен к ультразвуковому измерительному преобразователю при помощи крепежной гайки.
4. Ультразвуковая установка по п. 1, в которой зонд представляет собой удлиненный зонд, причем отношение длины к диаметру удлиненного зонда лежит в диапазоне ориентировочно от 5:1 до 25:1.
5. Ультразвуковая установка по п. 1, в которой зонд представляет собой удлиненный зонд, причем отношение площади поперечного сечения кончика удлиненного зонда к площади поперечного сечения выпуска газа лежит в диапазоне ориентировочно от 30:1 до 1000:1.
6. Ультразвуковая установка по п. 1, причем ультразвуковая установка дополнительно содержит систему тепловой зашиты, окружающую по меньшей мере участок зонда.
7. Ультразвуковая установка по п. 6, в которой флюид циркулирует внутри системы тепловой защиты.
8. Ультразвуковая установка по п. 1, причем ультразвуковая установка дополнительно содержит усилитель между ультразвуковым измерительным преобразователем и зондом.
9. Ультразвуковая установка по п. 8, в которой впуск газа находится в усилителе.
10. Способ уменьшения количества растворенного газа и/или примесей в ванне расплавленного металла, причем указанный способ включает в себя следующие операции:
(a) включение ультразвуковой установке в ванне расплавленного металла, причем указанная ультразвуковая установка содержит:
ультразвуковой измерительный преобразователь;
зонд, прикрепленный к ультразвуковому измерительному преобразователю, причем зонд содержит кончик;
систему подачи газа продувки, причем система подачи газа содержит:
впуск газа продувки,
проход газа продувки через зонд, и
выпуск газ продувки на кончике зонда; и
(b) ведение газа продувки через систему подачи газа продувки и в ванну расплавленного металла со скоростью в диапазоне ориентировочно от 0.1 до 150 л/мин; при этом
зонд представляет собой единую деталь, содержащую сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония или их комбинации.
11. Способ по п. 10, в котором:
растворенный газ содержит кислород, водород, диоксид серы или их комбинации;
примеси содержат щелочной металл;
ванна расплавленного металла содержит алюминий, медь, цинк, сталь, магний или их комбинации;
газ продувки содержит азот, гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, хлор или их комбинации.
12. Способ по п. 10, в котором газ продувки вводят в ванну расплавленного металла со скоростью в диапазоне ориентировочно от 10 до 500 мл/час газа продувки на кг/час выпуска из ванны расплавленного металла.
13. Способ по п. 10, в котором:
газ продувки вводят в ванну расплавленного металла со скоростью в диапазоне ориентировочно от 1 до 50 л/мин;
растворенный газ содержит водород;
ванна расплавленного металла содержит алюминий, медь или их комбинации;
газ продувки содержит аргон, азот или их комбинации.
14. Способ по п. 13, в котором газ продувки вводят в ванну расплавленного металла со скоростью в диапазоне ориентировочно от 1 до 10 л/мин.
15. Способ по п. 13, в котором газ продувки вводят в ванну расплавленного металла со скоростью в диапазоне ориентировочно от 30 до 200 мл/час газа продувки на кг/час выпуска из ванны расплавленного металла.
16. Ультразвуковая установка, которая содержит:
ультразвуковой измерительный преобразователь;
зонд, прикрепленный к ультразвуковому измерительному преобразователю, причем зонд содержит кончик;
систему подачи газа, причем система подачи газа содержит:
впуск газа,
проход газа через зонд, и
выпуск газа на кончике зонда; при этом
зонд представляет собой удлиненный зонд, причем отношение площади поперечного сечения кончика удлиненного зонда к площади поперечного сечения выпуска газа лежит в диапазоне ориентировочно от 30:1 до 1000:1.
17. Ультразвуковая установка по п. 16, в которой зонд содержит сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония или их комбинации.
18. Ультразвуковая установка по п. 17, в которой зонд содержит сиалон.
19. Ультразвуковая установка по п. 16, в которой отношение длины к диаметру удлиненного зонда лежит в диапазоне ориентировочно от 5:1 до 25:1.
20. Ультразвуковая установка по п. 16, причем ультразвуковая установка дополнительно содержит усилитель между ультразвуковым измерительным преобразователем и зондом; и в которой
впуск газа находится в усилителе.
21. Ультразвуковая установка по п. 16, причем ультразвуковая установка дополнительно содержит систему тепловой защиты, окружающую по меньшей мере участок зонда.
22. Ультразвуковая установка, которая содержит:
ультразвуковой измерительный преобразователь;
зонд, прикрепленный к ультразвуковому измерительному преобразователю, причем зонд содержит кончик;
систему подачи газа, причем система подачи газа содержит:
впуск газа,
проход газа через зонд и выпуск газа на кончике зонда; и
усилитель между ультразвуковым измерительным преобразователем и зондом; причем
впуск газа находится в усилителе.
23. Ультразвуковая установка по п. 22, в которой зонд содержит сиалон, карбид кремния, карбид бора, нитрид бора, нитрид кремния, нитрид алюминия, оксид алюминия, диоксид циркония или их комбинации.
24. Ультразвуковая установка по п. 23, в которой зонд содержит сиалон.
25. Ультразвуковая установка по п. 22, в которой зонд представляет собой удлиненный зонд, причем отношение длины к диаметру удлиненного зонда лежит в диапазоне ориентировочно от 5:1 до 25:1.
26. Ультразвуковая установка по п. 22, в которой зонд представляет собой удлиненный зонд, причем отношение площади поперечного сечения кончика удлиненного зонда к площади поперечного сечения выпуска газа лежит в диапазоне ориентировочно от 60:1 до 750:1.
27. Ультразвуковая установка по п. 22, причем ультразвуковая установка дополнительно содержит систему тепловой защиты, окружающую по меньшей мере участок зонда.
RU2014118864A 2011-10-11 2012-10-10 Ультразвуковое устройство со встроенной системой подачи газа RU2638909C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/270,401 US8652397B2 (en) 2010-04-09 2011-10-11 Ultrasonic device with integrated gas delivery system
US13/270,401 2011-10-11
PCT/US2012/059529 WO2013055778A2 (en) 2011-10-11 2012-10-10 Ultrasonic device with integrated gas delivery system

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142811A Division RU2751985C2 (ru) 2011-10-11 2012-10-10 Суперультразвуковая установка с объединенной системой подачи газа

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014118864A RU2014118864A (ru) 2015-11-20
RU2638909C2 true RU2638909C2 (ru) 2017-12-18

Family

ID=47146684

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142811A RU2751985C2 (ru) 2011-10-11 2012-10-10 Суперультразвуковая установка с объединенной системой подачи газа
RU2014118864A RU2638909C2 (ru) 2011-10-11 2012-10-10 Ультразвуковое устройство со встроенной системой подачи газа

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017142811A RU2751985C2 (ru) 2011-10-11 2012-10-10 Суперультразвуковая установка с объединенной системой подачи газа

Country Status (19)

Country Link
US (2) US8652397B2 (ru)
EP (1) EP2747906B1 (ru)
JP (1) JP6116105B2 (ru)
KR (1) KR101978824B1 (ru)
CN (1) CN103889598B (ru)
AU (1) AU2012323256B2 (ru)
BR (1) BR112014008881B1 (ru)
CA (1) CA2850023C (ru)
DK (1) DK2747906T3 (ru)
ES (1) ES2779451T3 (ru)
HU (1) HUE049837T2 (ru)
IN (1) IN2014KN00779A (ru)
LT (1) LT2747906T (ru)
MX (2) MX364836B (ru)
PL (1) PL2747906T3 (ru)
PT (1) PT2747906T (ru)
RU (2) RU2751985C2 (ru)
SI (1) SI2747906T1 (ru)
WO (1) WO2013055778A2 (ru)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101965233B (zh) 2008-03-05 2013-02-20 南线公司 作为熔融金属中的防护屏蔽层的铌
US8652397B2 (en) 2010-04-09 2014-02-18 Southwire Company Ultrasonic device with integrated gas delivery system
PL2556176T3 (pl) 2010-04-09 2020-08-24 Southwire Company, Llc Ultradźwiękowe odgazowywanie stopionych metali
ES2744844T3 (es) * 2013-11-18 2020-02-26 Southwire Co Llc Sondas ultrasónicas con salidas de gas para la desgasificación de metales fundidos
FR3026845B1 (fr) 2014-10-07 2018-11-09 Constellium Issoire Procede de mouillage d'une sonotrode
HUE043039T2 (hu) * 2014-10-07 2019-07-29 Constellium Issoire Eljárás folyékony fém ultrahangos vizsgálatára
JP6683720B2 (ja) 2014-11-05 2020-04-22 コンステリウム イソワールＣｏｎｓｔｅｌｌｉｕｍ Ｉｓｓｏｉｒｅ 管状ソノトロードの利用方法
ES1138872Y (es) * 2014-12-30 2015-07-28 Ultrasion Sl Dispositivo de desgasificación de caldos de aleacionese ligeras mediante ultrasonidos
JP6384345B2 (ja) * 2015-02-05 2018-09-05 トヨタ自動車株式会社 介在物除去方法
US10233515B1 (en) 2015-08-14 2019-03-19 Southwire Company, Llc Metal treatment station for use with ultrasonic degassing system
PT3347150T (pt) * 2015-09-10 2020-11-23 Southwire Co Llc Procedimentos e sistemas de refinação e desgasificação de grãos ultrassônicos para fundição do metal
JP7178353B2 (ja) 2017-02-17 2022-11-25 サウスワイヤー・カンパニー、エルエルシー 超音波結晶粒微細化および脱ガスの手順および強化振動結合を含む金属鋳造のためのシステム
DK3592483T3 (da) * 2017-03-08 2023-08-14 Southwire Co Llc Kornforfining med direkte vibrationskobling
EP3625376B1 (en) * 2017-05-12 2021-05-12 Shah, Chirag Satish An automated device for degassing and/or foaming of metals and their alloys and process thereof
WO2018231533A1 (en) 2017-06-12 2018-12-20 Southwire Company, Llc Impurity removal devices, systems and methods
CN112703073B (zh) * 2018-07-25 2024-02-06 南线有限责任公司 直接冷却铸造材料的超声增强
PL430595A1 (pl) * 2019-07-15 2021-01-25 3D Lab Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością Sonotroda do urządzenia do atomizacji ultradźwiękowej metali i ich stopów
CN114289451A (zh) * 2021-12-27 2022-04-08 鹤庆北衙矿业有限公司 一种超声协同so2降解黄金氰化尾渣的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01127624A (ja) * 1987-11-11 1989-05-19 Kawasaki Steel Corp 超音波による溶融金属の精錬方法およびその装置
US20070235159A1 (en) * 2005-08-16 2007-10-11 Qingyou Han Degassing of molten alloys with the assistance of ultrasonic vibration
RU83179U1 (ru) * 2009-01-13 2009-05-27 Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Фирма "Биосс" Устройство для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения
US20090224443A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Rundquist Victor F Niobium as a protective barrier in molten metals

Family Cites Families (162)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2820263A (en) 1948-10-01 1958-01-21 Fruengel Frank Device for ultrasonic treatment of molten metal
US3162908A (en) 1956-08-02 1964-12-29 William J Ruano Apparatus for applying vacuum and super-sonic vibrations in castings steels
GB877408A (en) 1956-08-23 1961-09-13 British Aluminium Co Ltd Improvements in or relating to dies
US3193889A (en) 1961-07-24 1965-07-13 Westinghouse Electric Corp Method and apparatus for producing uniform grain refinement in metal ingots
US3276082A (en) 1961-09-22 1966-10-04 Reynolds Metals Co Methods and apparatus for making cylinder block constructions or the like
BE624437A (ru) 1961-11-04
FR1373768A (fr) 1963-08-16 1964-10-02 Union Carbide Corp Procédé et appareil pour le traitement des matières thermoplastiques
AT268352B (de) 1963-12-16 1969-02-10 Wiener Schwachstromwerke Gmbh Verfahren zur Entgasung von Metallschmelzen durch Schallschwingungen und Vorrichtungen hiezu
US3286312A (en) 1965-03-29 1966-11-22 Little Inc A Refractory coated casting mold
US3521849A (en) 1966-10-22 1970-07-28 Schloemann Ag Continuous metal-casting mold
US3459255A (en) 1966-12-07 1969-08-05 Ascast Corp Graphite continuous casting mold
US3495104A (en) 1968-05-27 1970-02-10 Eastman Kodak Co Ultrasonic transducer
US3633898A (en) 1969-06-06 1972-01-11 Stora Kopparbergs Bergslags Ab Means for gas-flushing metal melts
FI46810C (fi) 1969-12-15 1973-07-10 Outokumpu Oy Laite tankojen, levyjen, putkien ym. ylöspäin suuntautuvaa valua varte n.
US3709722A (en) 1970-04-06 1973-01-09 Kennecott Copper Corp Process for accreting molten copper on a moving core member
DE2104843A1 (en) 1971-02-02 1972-08-17 Bobkowskij, Vadim Nikolajewitsch, Moskau; Gorbunowa, Tamara Georgijewns, Koltschugino; Emjawjew, Alexandr Wasiljewitsch; Zelenow, Sergej Nikolajewitsch; Moskau; Lusenberg, Adolf Awgustovitsch, Koltschugino; Orlow, Wiktor Michajlowitsch; Swjatoslawow, Wladimir Konstantinowitsch; Moskau; Osinzew, Grig Graphite faced continuous casting mould - with pyrolytic graphite deposit on graphite surface
US3794102A (en) 1971-03-16 1974-02-26 Berkenhoff & Co Method and apparatus for continuously casting non-ferrous metals in a graphite-glassy substance mold
US3734480A (en) 1972-02-08 1973-05-22 Us Navy Lamellar crucible for induction melting titanium
FR2188613A6 (ru) 1972-06-09 1974-01-18 Combustible Nuc Eaire In
JPS5318970B2 (ru) 1972-07-11 1978-06-17
US3973750A (en) 1972-10-06 1976-08-10 Office National D'etudes Et De Recherches Aerospatiales (O.N.E.R.A.) Casting mold for directional solidification of an alloy
CH564824A5 (ru) 1973-03-09 1975-07-31 Siemens Ag
FR2323988A1 (fr) 1974-02-18 1977-04-08 Siderurgie Fse Inst Rech Procede de determination du niveau d'un liquide contenu dans un recipient et dispositif de mise en oeuvre
US4074152A (en) * 1974-09-30 1978-02-14 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Ultrasonic wave generator
LU71497A1 (ru) 1974-12-16 1976-11-11
FR2361181A1 (fr) 1976-08-11 1978-03-10 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede et appareillage pour le moulage de pieces de forme en materiau composite refractaire
GB1515933A (en) 1976-10-05 1978-06-28 Hocking L Method of casting
US4287755A (en) 1979-09-12 1981-09-08 Reynolds Metals Company Probes for the ultrasonic treatment or inspection of molten aluminum
US4316734A (en) 1980-03-03 1982-02-23 Battelle Memorial Institute Removing inclusions
JPS6146368Y2 (ru) 1980-04-11 1986-12-26
US4564059A (en) 1981-06-13 1986-01-14 Dobatkin Vladimir I Method for continuous casting of light-alloy ingots
US4485179A (en) 1982-05-20 1984-11-27 United Technologies Corporation Reaction inhibited-silicon carbide fiber reinforced high temperature glass-ceramic composites
US4426244A (en) 1982-08-31 1984-01-17 Burlington Industries, Inc. Cooling device for ultrasonic horns
US4414285A (en) 1982-09-30 1983-11-08 General Electric Company Continuous metal casting method, apparatus and product
EP0108744B1 (de) 1982-11-04 1988-08-17 VOEST-ALPINE Aktiengesellschaft Durchlaufkokille für eine Stranggiessanlage
JPS59109712A (ja) 1982-12-15 1984-06-25 Babcock Hitachi Kk 低カロリ−ガス燃焼装置
US4582117A (en) 1983-09-21 1986-04-15 Electric Power Research Institute Heat transfer during casting between metallic alloys and a relatively moving substrate
DE3342941C1 (de) 1983-11-26 1984-12-06 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Pruefeinrichtung zur Feststellung von Beschaedigungen an den Giessbaendern einer Stranggiesskokille
CA1235476A (en) 1984-05-17 1988-04-19 University Of Toronto Innovations Foundation (The) Testing of liquid melts
JPS6146368A (ja) 1984-08-09 1986-03-06 Nippon Steel Corp 溶融金属の超音波振動装置
FR2570626B1 (fr) 1984-09-26 1987-05-07 Siderurgie Fse Inst Rech Procede pour mettre en vibration une lingotiere de coulee continue afin de reduire le coefficient de frottement dans cette lingotiere et lingotiere pour la mise en oeuvre de ce procede
JPS6186058U (ru) 1984-11-09 1986-06-05
DE3505001C1 (de) 1985-02-14 1986-04-17 Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt Verfahren zur Entgasung fluessigkristalliner Materialien
WO1986006749A1 (fr) 1985-05-13 1986-11-20 Maytain, Christian Procede de degazage d'une matiere en fusion et dispositif de mise en oeuvre du procede
US4647018A (en) * 1986-02-26 1987-03-03 Swiss Aluminium Ltd. Apparatus for degassing molten metal
JPS62259644A (ja) 1986-05-02 1987-11-12 Kawasaki Steel Corp 端面形状に優れた金属急冷薄帯の製造方法および装置
JPS62270252A (ja) 1986-05-19 1987-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 薄板連続鋳造方法
JPS63140744U (ru) 1987-03-05 1988-09-16
JPS63160752U (ru) 1987-04-07 1988-10-20
JPS63295061A (ja) 1987-05-27 1988-12-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 超音波加振による溶接欠陥防止方法
US4802436A (en) 1987-07-21 1989-02-07 Williams Gold Refining Company Continuous casting furnace and die system of modular design
JPH062056Y2 (ja) 1988-11-11 1994-01-19 日本電信電話株式会社 支線用油圧式張線器
DE3905829C1 (en) 1989-02-24 1990-04-26 Berna Ag Olten, Olten, Ch Shaped parts of metallic materials having a transition metal carbonitride protective layer doped with oxygen and/or sulphur, process for their production and use
JPH02250745A (ja) 1989-03-24 1990-10-08 Toshiba Corp 超音波加工機
FR2648063B1 (fr) 1989-06-12 1994-03-18 Irsid Procede et dispositif de mise en vibration d'une lingotiere de coulee continue des metaux
JPH0741876Y2 (ja) 1989-09-05 1995-09-27 新キャタピラー三菱株式会社 油圧装置のエンジン緊急停止装置
JPH03181378A (ja) 1989-12-11 1991-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 洗浄装置
JP3103574B2 (ja) 1990-03-14 2000-10-30 松下電器産業株式会社 コネクター固定装置およびコネクター固定方法
JPH0459937A (ja) * 1990-06-28 1992-02-26 Nippon Steel Corp 超音波による気泡微細化方法およびその装置
JPH04110057A (ja) 1990-08-31 1992-04-10 Tonen Corp 超音波霧化装置
CA2029680A1 (en) 1990-11-09 1992-05-10 Francois Tremblay Jet flow device for injecting gas into molten metal
CH682402A5 (de) 1990-12-21 1993-09-15 Alusuisse Lonza Services Ag Verfahren zum Herstellen einer Flüssig-Fest-Metallegierungsphase mit thixotropen Eigenschaften.
JPH04110057U (ja) 1991-03-11 1992-09-24 日本電気株式会社 フアクシミリ装置
EP0587619B1 (en) 1991-05-31 1996-07-10 Alcan International Limited Process and apparatus for producing shaped slabs of particle stabilized foamed metal
US5198187A (en) 1991-11-20 1993-03-30 University Of Florida Methods for production of surface coated niobium reinforcements for intermetallic matrix composites
WO1993019873A2 (en) 1992-04-06 1993-10-14 Mountford Norman D G Ultrasonic treatment of liquids in particular metal melts
JPH05318034A (ja) 1992-05-22 1993-12-03 Furukawa Electric Co Ltd:The 連続鋳造用複合黒鉛鋳型
EP0583124A3 (en) 1992-08-03 1995-02-01 Cadic Corp Method and device for shaping objects.
US5333844A (en) 1992-09-25 1994-08-02 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Non-graphite crucible for high temperature applications
US5281251A (en) 1992-11-04 1994-01-25 Alcan International Limited Process for shape casting of particle stabilized metal foam
US5443892A (en) 1993-03-19 1995-08-22 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Coated graphite articles useful in metallurgical processes and method for making same
US5372634A (en) 1993-06-01 1994-12-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Sonic apparatus for degassing liquids
JPH0797681A (ja) 1993-09-30 1995-04-11 Kao Corp 成膜方法及び成膜装置
DE4335643C1 (de) 1993-10-15 1994-10-27 Mannesmann Ag Verfahren und Vorrichtung zum Einleiten von Gasen in Metallschmelzen
EP0737208B1 (en) 1993-12-21 2006-08-02 Innogenetics N.V. Monoclonal antibodies specific for phf-tau, hybridomas secreting them, antigen recognition by these antibodies and their applications
US5660614A (en) 1994-02-04 1997-08-26 Alcan International Limited Gas treatment of molten metals
US5527381A (en) 1994-02-04 1996-06-18 Alcan International Limited Gas treatment of molten metals
DE59507205D1 (de) 1994-06-09 1999-12-16 Ald Vacuum Techn Gmbh Verfahren zum Herstellen von Gussteilen aus reaktiven Metallen und wiederverwendbare Giessform zur Durchführung des Verfahrens
JP2741344B2 (ja) 1994-07-22 1998-04-15 大同メタル工業株式会社 超音波処理装置
JPH08107899A (ja) 1994-10-11 1996-04-30 Aloka Co Ltd 超音波手術装置
US6245425B1 (en) 1995-06-21 2001-06-12 3M Innovative Properties Company Fiber reinforced aluminum matrix composite wire
FR2743929B1 (fr) 1996-01-24 1998-04-10 Aev Engineering Sarl Dispositif pour la generation d'ondes ultrasonores
AU2543397A (en) 1996-03-29 1997-10-22 Garth W. Billings Refractory nitride, carbide, ternary oxide, nitride/oxide, oxide/carbide, oxycarbide, and oxynitride materials and articles
US6604941B2 (en) 1996-03-29 2003-08-12 Garth W. Billings Refractory crucibles and molds for containing reactive molten metals and salts
CN1108204C (zh) 1996-06-18 2003-05-14 川崎制铁株式会社 耐磨性优异、碳化物偏析少的热轧用轧辊
IL120001A0 (en) 1997-01-13 1997-04-15 Amt Ltd Aluminum alloys and method for their production
JP3421535B2 (ja) 1997-04-28 2003-06-30 トヨタ自動車株式会社 金属基複合材料の製造方法
JPH1192514A (ja) 1997-07-25 1999-04-06 Mitsui Chem Inc オレフィン重合用触媒成分、オレフィン重合用触媒およびポリオレフィンの製造方法
US5983978A (en) 1997-09-30 1999-11-16 Thixomat, Inc. Thermal shock resistant apparatus for molding thixotropic materials
EP0931607B1 (en) 1997-12-20 2008-04-30 Ahresty Corporation Method of preparing a shot of semi-solid metal
WO2000044959A1 (en) 1999-01-28 2000-08-03 British Nuclear Fuels Plc Coated graphite crucible
JP3555485B2 (ja) 1999-03-04 2004-08-18 トヨタ自動車株式会社 レオキャスト法及びその装置
KR100346492B1 (ko) 1999-05-03 2002-07-26 주식회사 일산썬텍 초음파 진동자
JP3556523B2 (ja) * 1999-06-08 2004-08-18 オリンパス株式会社 超音波振動子
EP1060798A1 (en) 1999-06-18 2000-12-20 Prokic Miodrag Unidirectional single piston ultrasonic transducer
US6177755B1 (en) 1999-10-22 2001-01-23 Ben Hur Air cooled ultrasonic apparatus
RU2163647C1 (ru) * 1999-11-16 2001-02-27 Эскин Георгий Иосифович Способ ультразвуковой обработки расплава заэвтектических силуминов
US6277224B1 (en) 1999-12-23 2001-08-21 Edward Muesch Ultrasonic perforator and a method for performing an ultrasonic perforation
JP2002001515A (ja) 2000-04-04 2002-01-08 Yazaki Corp 繊維強化金属複合線の製造方法及び製造装置
US6455804B1 (en) 2000-12-08 2002-09-24 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Continuous metal matrix composite consolidation
US20020083740A1 (en) 2000-12-29 2002-07-04 Pandelisev Kiril A. Process and apparatus for production of silica grain having desired properties and their fiber optic and semiconductor application
CN1257998C (zh) 2001-01-11 2006-05-31 卡伯特公司 钽和铌的坯料及其制造方法
JP2002284584A (ja) 2001-03-28 2002-10-03 Asahi Glass Co Ltd シリケート質多孔体の製造方法
DE10119355A1 (de) 2001-04-20 2002-10-24 Sms Demag Ag Verfahren und Vorrichtung zum Stranggießen von Brammen, insbesondere von Dünnbrammen
EP1390167B1 (en) 2001-05-15 2006-09-27 Santoku Corporation Casting of alloys with isotropic graphite molds
US6705385B2 (en) 2001-05-23 2004-03-16 Santoku America, Inc. Castings of metallic alloys with improved surface quality, structural integrity and mechanical properties fabricated in anisotropic pyrolytic graphite molds under vacuum
US6755239B2 (en) 2001-06-11 2004-06-29 Santoku America, Inc. Centrifugal casting of titanium alloys with improved surface quality, structural integrity and mechanical properties in isotropic graphite molds under vacuum
US6676381B2 (en) 2002-04-03 2004-01-13 General Electric Company Method and apparatus for casting near-net shape articles
JP2003326356A (ja) 2002-05-10 2003-11-18 Toyota Motor Corp 超音波鋳造方法
US20030234173A1 (en) 2002-06-20 2003-12-25 Minter Bruce E. Method and apparatus for treating fluid mixtures with ultrasonic energy
BR0203534B1 (pt) 2002-09-06 2013-05-28 processo para aplicaÇço de revestimento À base de nb.
JP3549054B2 (ja) 2002-09-25 2004-08-04 俊杓 洪 固液共存状態金属材料の製造方法、その装置、半凝固金属スラリの製造方法およびその装置
EP1405679A1 (en) 2002-10-03 2004-04-07 MP Interconsulting Linear array of sonic and ultrasonic transducers, assembled in the form of complex, integral tube resonator
JP2004209487A (ja) * 2002-12-27 2004-07-29 National Institute For Materials Science アルミニウム系鋳造合金の凝固結晶組織を制御する方法
US7297238B2 (en) 2003-03-31 2007-11-20 3M Innovative Properties Company Ultrasonic energy system and method including a ceramic horn
KR100436118B1 (ko) 2003-04-24 2004-06-16 홍준표 반응고 금속 슬러리 제조장치
EP1688198A4 (en) 2003-09-24 2007-03-21 Sumitomo Metal Ind CASTING MOLD AND CONTINUOUS CASTING METHOD FOR COPPER ALLOY
JP2005103552A (ja) * 2003-09-26 2005-04-21 Daido Steel Co Ltd 連続鋳造方法
JP2007518876A (ja) 2003-11-25 2007-07-12 タッチストーン リサーチ ラボラトリー， リミテッド 金属マトリクス複合体についてのフィラメントワインディング
US8545645B2 (en) 2003-12-02 2013-10-01 Franklin Leroy Stebbing Stress free steel and rapid production of same
JP2005199253A (ja) 2004-01-16 2005-07-28 Shinka Sangyo Kk 超音波液体処理装置
US7131308B2 (en) 2004-02-13 2006-11-07 3M Innovative Properties Company Method for making metal cladded metal matrix composite wire
US7036556B2 (en) 2004-02-27 2006-05-02 Oroflex Pin Development Llc Investment casting pins
US20060024490A1 (en) 2004-07-29 2006-02-02 3M Innovative Properties Company Metal matrix composites, and methods for making the same
JP2006102807A (ja) 2004-10-08 2006-04-20 Toyota Motor Corp 金属組織改質方法
US7540995B2 (en) 2005-03-03 2009-06-02 Icon Medical Corp. Process for forming an improved metal alloy stent
JP4729979B2 (ja) 2005-05-20 2011-07-20 三菱マテリアル株式会社 縦型連続鋳造用黒鉛鋳型
JP4593397B2 (ja) 2005-08-02 2010-12-08 古河電気工業株式会社 回転移動鋳型を用いた連続鋳造圧延法による無酸素銅線材の製造方法
US7766121B2 (en) 2005-12-20 2010-08-03 Cyclotech Limited Methods and apparatus for conditioning and degassing liquids and gases in suspension
KR100660223B1 (ko) 2005-12-24 2006-12-21 주식회사 포스코 벌크 비정질 금속판재의 제조장치 및 그 제조방법
US7802613B2 (en) 2006-01-30 2010-09-28 United Technologies Corporation Metallic coated cores to facilitate thin wall casting
AT503391B1 (de) 2006-04-04 2008-10-15 O St Feingussgesellschaft M B Verfahren zum feingiessen von metallischen formteilen und vorrichtung hierfür
CN101070571B (zh) 2006-05-12 2011-04-20 日精树脂工业株式会社 制造碳纳米材料和金属材料的复合材料的方法
US7790101B2 (en) 2006-12-27 2010-09-07 General Electric Company Articles for use with highly reactive alloys
US7582133B2 (en) 2006-12-27 2009-09-01 General Electric Company Methods for reducing carbon contamination when melting highly reactive alloys
JP4594336B2 (ja) 2007-01-18 2010-12-08 トヨタ自動車株式会社 凝固方法
JP4984049B2 (ja) 2007-02-19 2012-07-25 独立行政法人物質・材料研究機構 鋳造方法。
JP4551995B2 (ja) 2007-03-08 2010-09-29 独立行政法人物質・材料研究機構 鋳物用アルミニウム合金
US8833174B2 (en) 2007-04-12 2014-09-16 Colorado School Of Mines Piezoelectric sensor based smart-die structure for predicting the onset of failure during die casting operations
JP5051636B2 (ja) 2007-05-07 2012-10-17 独立行政法人物質・材料研究機構 鋳造方法とそれに用いる鋳造装置。
BRPI0811665A2 (pt) 2007-06-20 2015-02-10 3M Innovative Properties Co "modelagem por injeção ultrassônica em uma manta"
US8906170B2 (en) 2008-06-24 2014-12-09 General Electric Company Alloy castings having protective layers and methods of making the same
CN101435064B (zh) 2008-12-08 2012-05-30 清华大学 用于金属及合金凝固的高声强超声处理装置及其处理方法
JP2010247179A (ja) 2009-04-15 2010-11-04 Sumitomo Light Metal Ind Ltd アルミニウム合金鋳塊の製造方法及びアルミニウム合金鋳塊
IT1395199B1 (it) 2009-08-07 2012-09-05 Sovema Spa Macchina a colata continua per la formatura di un nastro in lega di piombo di grande spessore
JP5328569B2 (ja) 2009-08-27 2013-10-30 トヨタ自動車株式会社 微細結晶組織を有するＡｌ−Ｓｉ系合金、その製造方法、その製造装置及びその鋳物の製造方法
CN201538802U (zh) * 2009-10-23 2010-08-04 陈元平 大功率超声波合金熔体处理系统
CN101722288B (zh) 2009-12-21 2011-06-29 重庆大学 半固态铸造技术制备局部颗粒增强铝合金气缸套的方法
CN101829777A (zh) 2010-03-18 2010-09-15 丁家伟 纳米颗粒增强金属基复合材料制备工艺及设备
CN201702337U (zh) 2010-04-02 2011-01-12 绍兴文理学院 采用超声波空化强化的金属结晶器
CN101775518A (zh) 2010-04-02 2010-07-14 哈尔滨工业大学 利用超声波制备颗粒增强梯度复合材料的装置及方法
US8652397B2 (en) 2010-04-09 2014-02-18 Southwire Company Ultrasonic device with integrated gas delivery system
PL2556176T3 (pl) 2010-04-09 2020-08-24 Southwire Company, Llc Ultradźwiękowe odgazowywanie stopionych metali
CN101851716B (zh) 2010-06-14 2014-07-09 清华大学 镁基复合材料及其制备方法，以及其在发声装置中的应用
KR101256616B1 (ko) 2010-06-22 2013-04-19 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 연속주조장치
WO2012054478A1 (en) 2010-10-18 2012-04-26 Aloca Inc. Wettable injectors for degassing of molten metal
FR2971793B1 (fr) 2011-02-18 2017-12-22 Alcan Rhenalu Demi-produit en alliage d'aluminium a microporosite amelioree et procede de fabrication
FR2977817B1 (fr) 2011-07-12 2013-07-19 Constellium France Procede de coulee semi-continue verticale multi-alliages
CN103060595A (zh) 2011-10-21 2013-04-24 清华大学 金属基纳米复合材料的制备方法
US9278389B2 (en) 2011-12-20 2016-03-08 General Electric Company Induction stirred, ultrasonically modified investment castings and apparatus for producing
ES2744844T3 (es) 2013-11-18 2020-02-26 Southwire Co Llc Sondas ultrasónicas con salidas de gas para la desgasificación de metales fundidos
TWI779162B (zh) * 2018-01-29 2022-10-01 日商富士軟片股份有限公司 感光性樹脂組成物、硬化膜、積層體、硬化膜的製造方法、積層體的製造方法、半導體器件

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01127624A (ja) * 1987-11-11 1989-05-19 Kawasaki Steel Corp 超音波による溶融金属の精錬方法およびその装置
US20070235159A1 (en) * 2005-08-16 2007-10-11 Qingyou Han Degassing of molten alloys with the assistance of ultrasonic vibration
US20090224443A1 (en) * 2008-03-05 2009-09-10 Rundquist Victor F Niobium as a protective barrier in molten metals
RU83179U1 (ru) * 2009-01-13 2009-05-27 Закрытое Акционерное Общество "Научно-Производственная Фирма "Биосс" Устройство для ультразвуковой диагностики и мониторинга системы мозгового кровообращения

Also Published As

Publication number Publication date
CA2850023C (en) 2020-05-12
BR112014008881A2 (pt) 2017-04-18
AU2012323256A1 (en) 2013-05-16
IN2014KN00779A (ru) 2015-10-02
CN103889598B (zh) 2016-02-24
RU2017142811A3 (ru) 2021-02-15
BR112014008881B1 (pt) 2023-04-18
US9382598B2 (en) 2016-07-05
CA2850023A1 (en) 2013-04-18
JP2015501205A (ja) 2015-01-15
HUE049837T2 (hu) 2020-10-28
RU2014118864A (ru) 2015-11-20
WO2013055778A3 (en) 2013-10-24
ES2779451T3 (es) 2020-08-17
CN103889598A (zh) 2014-06-25
US20120042751A1 (en) 2012-02-23
JP6116105B2 (ja) 2017-04-19
PT2747906T (pt) 2020-03-27
MX364836B (es) 2019-05-08
LT2747906T (lt) 2020-03-25
RU2751985C2 (ru) 2021-07-21
KR101978824B1 (ko) 2019-05-15
KR20150000458A (ko) 2015-01-02
US8652397B2 (en) 2014-02-18
RU2017142811A (ru) 2019-02-14
EP2747906B1 (en) 2019-12-25
SI2747906T1 (sl) 2020-08-31
AU2012323256B2 (en) 2016-07-07
WO2013055778A2 (en) 2013-04-18
DK2747906T3 (da) 2020-03-16
MX2014004486A (es) 2015-04-14
MX352413B (es) 2017-11-23
EP2747906A2 (en) 2014-07-02
US20140123812A1 (en) 2014-05-08
PL2747906T3 (pl) 2020-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2638909C2 (ru) Ультразвуковое устройство со встроенной системой подачи газа
US10640846B2 (en) Ultrasonic degassing of molten metals
KR102306057B1 (ko) 용융 금속의 가스 제거를 위한 가스 출구를 갖는 초음파 탐침
US10233515B1 (en) Metal treatment station for use with ultrasonic degassing system

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner