RU2665026C1 - Способ литья алюминиевых плоских слитков - Google Patents
Способ литья алюминиевых плоских слитков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2665026C1 RU2665026C1 RU2017132126A RU2017132126A RU2665026C1 RU 2665026 C1 RU2665026 C1 RU 2665026C1 RU 2017132126 A RU2017132126 A RU 2017132126A RU 2017132126 A RU2017132126 A RU 2017132126A RU 2665026 C1 RU2665026 C1 RU 2665026C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- aluminum
- mold
- casting
- aluminum melt
- Prior art date
Links
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 40
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 238000005266 casting Methods 0.000 title description 24
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 7
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 claims description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 18
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 241000191291 Abies alba Species 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 3
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 3
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150006573 PAN1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии. Расплав алюминия подготавливают в миксере. Дегазируют и подают в расплав алюминия прутковую лигатуру состава AlTiB 5/1 в объеме не более 3 кг/т расплава, при этом температуру расплава алюминия в кристаллизаторе поддерживают 700-710°С. Осуществляют фильтрацию расплава алюминия и заливают в кристаллизатор. Слиток охлаждают. Расплав алюминия готовят с содержанием в нем компонентов, мас.%: Na, Mg, Cr 0,0001-0,007, V 0,002-0,025, Са 0,0001-0,0007, а соотношение концентраций Fe/Si в расплаве алюминия поддерживают ниже 1,5 либо выше 3,5. Обеспечивается исключение дефектов структуры отливаемых слитков, включая дефект «елочной структуры». 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл., 3 пр.
Description
Область техники
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к литью плоских слитков из алюминия и его сплавов 1ХХХ серии.
Уровень техники
Известен способ литья слитков алюминиевых сплавов полунепрерывным методом с применением лигатуры, установки дегазации, фильтрации (патент US 6004506 A, С22С 1/02, С22С 21/00, опубл. 21.12.1999). Изобретение относится к области литья алюминия, где добавление легирующих элементов в алюминиевый сплав при литье в кристаллизатор осуществляется путем добавления лигатуры непосредственно в расплавленный алюминий для получения повышенных характеристик слитка. Недостатком способа является непосредственная подача лигатуры в кристаллизатор, что при возможном низком качестве лигатуры может привести к загрязнению слитка неметаллическими включениями, окисными пленами и соответственно к дефектам структуры.
Также известен способ полунепрерывного многокристаллизаторного литья плоских слитков из алюминиевых сплавов (Непрерывное литье алюминиевых сплавов. Справочник. М.: Интермет Инжиниринг, 2005, с. 396-417). В книге представлено описание технологий литья крупнотоннажных слитков с использованием раздаточных печей, установки дегазации, установки фильтрации, установки подачи лигатуры, кристаллизаторов. Производство слитков на такой линии представляет собой автоматизированный процесс обработки жидкого металла (с дегазацией, фильтрацией, модифицированием), подачей металла в кристаллизаторы и управления параметрами работы литейной машины. Способы, представленные в книге, являются наиболее общими, достоверными, применяемыми при промышленном производстве, но не всегда позволяют достичь требуемых характеристик по исключению дефектов в макроструктуре слитка, в частности «елочной структуры».
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ литья плоских слитков из алюминия или алюминиевых сплавов на литейной машине (Плавка и литье алюминиевых сплавов. Справочник. М.: Металлургия, 1983, с. 159-171).
Схема установки приведенного в прототипе способа представлена на фиг. 1. Литейная машина содержит поддон - 1, кристаллизатор - 2, миксер с расплавом - 3, желоба для заливки металла в формы - 4.
Способ литья заключается в следующем. Кристаллизатор 2 закреплен на литейной машине неподвижно. Снизу под кристаллизатор подводится поддон 1. В кристаллизатор 2 из миксера (или ковша) 3 заливается металл. Происходит кристаллизация металла. Поддон со слитком с равномерной скоростью опускается вниз. Одновременно в кристаллизатор непрерывно с постоянной скоростью заливается металл в центр формы и далее металл растекается в кристаллизатор. Первоначально начинается кристаллизация металла у стенок кристаллизатора и фронт кристаллизации движется к центру слитка. Стенки слитка охлаждаются, в результате чего происходит усадка слитка с образованием трещин по всей поверхности слитка. Из-за отсутствия подачи прутковой лигатуры и дополнительной фильтрации и дегазации, неконтролируемых параметров литья и компонентов расплава в сплавах 1ХХХ серии возможно образование дефектов, что влечет за собой отбраковку слитка.
Раскрытие изобретения
Задача предлагаемого изобретения состоит в повышении качества плоских слитков из алюминия и его сплавов 1ХХХ серии.
Техническим результатом является исключение дефектов структуры отливаемых слитков, включая дефект «елочной структуры», что непосредственно влияет на качество готовой продукции.
Технический результат достигается тем, что способ литья алюминиевых плоских слитков включает подготовку расплава алюминия в миксере, дегазацию, подачу в расплав алюминия лигатуры, фильтрацию расплава алюминия, заливку в кристаллизатор, охлаждение слитка, при этом расплав алюминия готовят с содержанием в нем компонентов, % масс.:
| Na, Mg, Cr | 0,0001-0,007 |
| V | 0,002-0,025 |
| Са | 0,0001-0,0007 |
а соотношение концентраций Fe/Si в расплаве алюминия поддерживают ниже 1,5 либо выше 3,5 (3,5<Fe/Si<1,5).
Способ характеризуется частными случаями его предпочтительной реализации, так, уровень расплава алюминия в кристаллизаторе поддерживают 36-56 мм. Подачу в расплав алюминия лигатуры осуществляют в объеме не более 3 кг/т расплава, при этом температуру расплава алюминия в кристаллизаторе составляет 700-710°C. Для подачи лигатуры в расплав использовали прутковую лигатуру состава AlTiB 5/1.
При реализации способа исключается образование «елочной структуры», «веерной структуры» и «плавающих кристаллов».
Общими с прототипом признаками являются:
- заливка металла в кристаллизатор;
- охлаждение слитка металла.
Отличительными признаками заявляемого изобретения являются:
- подготовка расплава алюминия в миксере (контроль соотношения элементов Fe/Si, концентрации Na, Mg, Cr);
- дегазация;
- подача в расплав алюминия лигатуры;
- фильтрация;
Осуществление изобретения
В промышленных условиях выполнены исследования по литью алюминиевых слитков 1ХХХ серии с повышенной склонностью к образованию дефектов.
Расплав готовили в миксере следующим образом: алюминий-сырец, поступающий из корпусов электролиза, заливали в миксер, затем осуществляли легирование и рафинирование расплава. Полученный расплав алюминия с содержанием не основных химических компонентов в пределах, масс. %: Na, Mg, Cr 0,0001-0,007; V 0,002-0,025; Са 0,0001-0,0007, и соотношением концентраций Fe/Si в пределах ниже 1,5 либо выше 3,5 (3,5<Fe/Si<1,5). Далее через систему желобов, в которую встроены система дегазации, фильтр тонкой очистки и пенокерамический фильтр, подают в кристаллизатор. Дегазация осуществляется путем подачи инертного газа, например аргона, на систему вращающихся импеллеров, под действием центробежной силы создаются восходящие потоки пузырьков в расплаве. Расплав насыщается пузырьками. В установке дегазации происходит интенсивное перемешивание расплава, в то же время окислы, неметаллические загрязнения, водород и другие вредные примеси удаляются из расплава путем «захватывания» их пузырьками газа и переноса в шлак. Затем в расплав алюминия подавали лигатуру, в частности прутковую лигатуру состава AlTiB 5/1, в объеме не более 3 кг/т расплава.
Далее расплав поступает на первую стадию фильтрации - в фильтр тонкой очистки, представляющую собой установку рафинирования с системой фильтрующих картриджей. Алюминиевый расплав проходит сквозь картриджи, которые имеют пористую разветвленную морфологию, благодаря этому все загрязнения размером до 5-9 мкм отфильтровываются.
На второй стадии фильтрации расплав подается в пенокерамический фильтр, состоящий из фильтрбокса с несколькими фильтрующими элементами, которые дополнительно очищают расплав от нежелательных частиц размером до 70 мкм. Данные частицы могут попадать в расплав после фильтра тонкой очистки, например, при отборе проб, проведении замеров, нарушении целостности футеровки или сбоя технологического процесса.
Контроль температуры расплавленного металла осуществляли с помощью термопар. Температура расплавленного металла в кристаллизаторе составляла 700-710°C. Уровень расплава алюминия в кристаллизаторе поддерживали в диапазоне 36-56 мм.
Отливку плоских слитков производили методом полунепрерывного литья, подготовленный расплав через раздаточную втулку и распределитель металла подавали в кристаллизатор с последующим охлаждением. Для охлаждения слитка в процессе литья в качестве хладагента использовали воду.
Темплеты от отлитого слитка передали на металлографические исследования. В результате металлографического анализа слитка дефекты структуры (елочная, веерная, плавающие кристаллы) не были обнаружены.
Из результатов исследований следует, что предлагаемый способ позволяет получить качественные плоские слитки из алюминия и его сплавов 1ХХХ без дефектов структуры.
Для обоснования концентрационного диапазона элементов и других составляющих, непосредственно влияющих на результат, при котором обеспечивается отсутствие дефектов структуры отливаемых слитков, включая дефект «елочной структуры»», в промышленных условиях было проведено множество исследований по приготовлению и литью плоских слитков размерами 560×1520 мм.
Факторы варьировались при соблюдении прочих равных условий по температуре литья, скорости, подаче лигатуры, охлаждению, размерами слитка. Темплеты от слитков были проанализированы в лаборатории.
Результаты полученных данных приведены далее.
Пример 1. Влияние концентраций Fe и Si
Расплав готовили в миксере следующим образом: алюминий-сырец, поступающий из корпусов электролиза, заливали в миксер, затем осуществляли легирование и рафинирование расплава. После приготовления расплава по системе желобов, включая стадии дегазации, фильтрации, подавали расплав алюминия в кристаллизатор при полунепрерывном литье плоских слитков с последующим водяным охлаждением. Подачу прутковой лигатуры осуществляли до стадии фильтрации. Для изучения влияния содержания Fe и Si варьировали их соотношением. Данные приведены в таблице 1.
Пример 2. Влияние других элементов
Для проверки других факторов расплав готовили в миксере аналогично примеру 1, варьируя лишь содержание Na, Mg, Cr, V, Са. Данные приведены в таблице 2.
Пример 3. Влияние уровня металла в кристаллизаторе при литье
Проверка уровня металла в кристаллизаторе проводилась на литейной оснастке, кристаллизаторах скольжения с подачей смазки и двумя контурами охлаждения, расплав готовился аналогично примеру 1. Скорость литья, расход воды, литейная оснастка были одинаковыми. Данные приведены в таблице 3.
Claims (4)
1. Способ полунепрерывного литья алюминиевых плоских слитков, включающий подготовку расплава алюминия в миксере, дегазацию, подачу в расплав алюминия лигатуры, фильтрацию расплава алюминия, заливку в кристаллизатор, охлаждение слитка, отличающийся тем, что в расплав подают прутковую лигатуру состава AlTiB 5/1 в объеме не более 3 кг/т расплава, при этом температуру расплава алюминия в кристаллизаторе поддерживают 700-710°С, расплав алюминия содержит, мас.%:
при этом соотношение концентраций Fe/Si в расплаве алюминия поддерживают менее 1,5 или более 3,5.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что уровень расплава алюминия в кристаллизаторе поддерживают в пределах 36-56 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132126A RU2665026C1 (ru) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Способ литья алюминиевых плоских слитков |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132126A RU2665026C1 (ru) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Способ литья алюминиевых плоских слитков |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2665026C1 true RU2665026C1 (ru) | 2018-08-24 |
Family
ID=63286820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132126A RU2665026C1 (ru) | 2017-09-13 | 2017-09-13 | Способ литья алюминиевых плоских слитков |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2665026C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1792358A3 (ru) * | 1991-01-09 | 1993-01-30 | Иpkуtckий Филиaл Bcecoюзhoгo Haучho-Иccлeдobateльckoгo И Пpoekthoгo Иhctиtуta Aлюmиhиeboй, Maгhиeboй И Элektpoдhoй Пpomышлehhoctи | Способ отливки крупногабаритных слитков прямоугольного сече |
| RU2031171C1 (ru) * | 1992-02-17 | 1995-03-20 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ непрерывного литья слитков алюминиевых сплавов |
| US6004506A (en) * | 1998-03-02 | 1999-12-21 | Aluminum Company Of America | Aluminum products containing supersaturated levels of dispersoids |
| RU2561581C1 (ru) * | 2014-03-27 | 2015-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Zn-Mg-Cu-Zr |
-
2017
- 2017-09-13 RU RU2017132126A patent/RU2665026C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1792358A3 (ru) * | 1991-01-09 | 1993-01-30 | Иpkуtckий Филиaл Bcecoюзhoгo Haучho-Иccлeдobateльckoгo И Пpoekthoгo Иhctиtуta Aлюmиhиeboй, Maгhиeboй И Элektpoдhoй Пpomышлehhoctи | Способ отливки крупногабаритных слитков прямоугольного сече |
| RU2031171C1 (ru) * | 1992-02-17 | 1995-03-20 | Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Способ непрерывного литья слитков алюминиевых сплавов |
| US6004506A (en) * | 1998-03-02 | 1999-12-21 | Aluminum Company Of America | Aluminum products containing supersaturated levels of dispersoids |
| RU2561581C1 (ru) * | 2014-03-27 | 2015-08-27 | Открытое Акционерное Общество "Корпорация Всмпо-Ависма" | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ СЛИТКОВ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ ИЗ ВЫСОКОПРОЧНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Al-Zn-Mg-Cu-Zr |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106555087B (zh) | 一种7系铝合金熔炼铸造方法 | |
| CN106521197B (zh) | 一种航空用铝合金及其生产工艺 | |
| JP6667485B2 (ja) | Ａｌ合金の再生方法 | |
| CN107779704A (zh) | 一种2系铝合金及其熔炼铸造方法 | |
| JP2007119855A (ja) | アルミニウム合金溶湯の処理方法、処理装置、鍛造用アルミニウム合金鋳塊の鋳造方法、鍛造成型品及びアルミニウム合金鋳塊の鋳造設備 | |
| US4917728A (en) | Aluminium alloy treatment | |
| Motegi et al. | Continuous Casting of Semisolid Al‐Si‐Mg Alloy | |
| RU2665026C1 (ru) | Способ литья алюминиевых плоских слитков | |
| US9783871B2 (en) | Method of producing aluminium alloys containing lithium | |
| Lyons et al. | Inclusion characterization of titanium stabilized ultra low carbon steels: impact of oxygen activity before deoxidation | |
| JP2010012470A (ja) | 過共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金の鋳造方法及び鋳塊 | |
| US11345979B2 (en) | Method of casting articles from aluminum alloys | |
| CN107760902B (zh) | 一种铝硅系铸造铝合金的精炼方法 | |
| RU2697144C1 (ru) | Способ полунепрерывного литья слитков из алюминиевых сплавов | |
| Abdi et al. | Semi-solid slurry casting using gas induced semi-solid technique to enhance the microstructural characteristics of Al-4.3 Cu alloy | |
| Szymczak et al. | Hypoeutectic silumin to pressure die casting with vanadium and tungsten | |
| Gerrard | Inclusions and hydrogen and their effects on the quality of direct chill cast and flat rolled aluminium alloys for aerospace applications | |
| CN111575533A (zh) | 一种锌铝合金圆锭及其制备方法与应用、锌铝合金材料 | |
| Muradov et al. | The effect of overheating of aluminum melts on the mechanical properties of castings | |
| CN103276232A (zh) | 一种低偏析层厚度铝合金制备工艺 | |
| Moldovan et al. | Microstructure evaluation and microporosity formation in AlSi7Mg 0.3 alloys | |
| JP6831968B1 (ja) | 冷却曲線からの結晶粒微細化判定方法 | |
| Greenwood | An investigation into the removal of oxide films from molten A20X with the use of rotary impellor degassing | |
| RU2725820C1 (ru) | Установка для модифицирования алюминиевого расплава | |
| Wagstaff | Experimental observations and analysis of macrosegregation in rolling slab ingots |