UA103886C2 - Method for processing aluminum melts - Google Patents
Method for processing aluminum melts Download PDFInfo
- Publication number
- UA103886C2 UA103886C2 UAA201004612A UAA201004612A UA103886C2 UA 103886 C2 UA103886 C2 UA 103886C2 UA A201004612 A UAA201004612 A UA A201004612A UA A201004612 A UAA201004612 A UA A201004612A UA 103886 C2 UA103886 C2 UA 103886C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- melt
- action
- force action
- micro
- bath
- Prior art date
Links
- 239000000155 melt Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 238000013021 overheating Methods 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- XQSPYNMVSIKCOC-NTSWFWBYSA-N Emtricitabine Chemical compound C1=C(F)C(N)=NC(=O)N1[C@H]1O[C@@H](CO)SC1 XQSPYNMVSIKCOC-NTSWFWBYSA-N 0.000 claims 1
- 229940008349 truvada Drugs 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 17
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 8
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 6
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 description 2
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- -1 ferrous metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000010128 melt processing Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005088 metallography Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 230000001755 vocal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
(57) Реферат:(57) Abstract:
Винахід належить до ливарного виробництва. Спосіб обробки алюмінієвих розплавів включає силову дію на розплав шляхом оброблення його в магнітодинамічній установці, піддаючи розплав магнітогідродинамічному впливу в процесі багаторазової циркуляції в гідравлічно сполучених контурах канал-ванна-канал та гідродинамічній дії у ванні установки в умовах турбулентного вихрового перемішування під дією зануреного струменя і температурі перегрівання розплаву нижче, ніж температура переходу з мікронеоднорідного стану розплаву в мікрооднорідний стан, причому, чим нижче температура перегрівання, тим більше тривалість силової обробки або інтенсивніша силова дія на розплав. Винахід дозволяє збільшити пластичності литих заготівок.The invention belongs to foundry production. The method of processing aluminum melts includes force action on the melt by processing it in a magnetodynamic installation, subjecting the melt to magnetohydrodynamic influence in the process of multiple circulation in hydraulically connected channel-bath-channel circuits and hydrodynamic action in the bath of the installation under conditions of turbulent vortex mixing under the action of a submerged jet and temperature overheating of the melt is lower than the temperature of the transition from the micro-inhomogeneous state of the melt to the micro-homogeneous state, and the lower the temperature of overheating, the longer the duration of force treatment or the more intense force action on the melt. The invention allows to increase the plasticity of cast blanks.
Ф МаF Ma
І М ий ГАAnd M y GA
Км. х ще мА КОДИ а З ФО» й с й - ве Ку я І 1Km х more MA CODE a Z FO» y s y - ve Ku i I 1
КК і ке си Я З ти вачKK and ke si I Z ti vach
Е Си ов й КО г я дв лід ке и ; Ї Й и АE Sy ov y KO g y dv lyd ke y ; Y Y and A
Чніг, 1Chnig, 1
Винахід належить до ливарного виробництва, а саме до фізичних засобів модифікування сплавів кольорових металів, зокрема силумінів.The invention belongs to foundry production, namely to physical means of modifying alloys of non-ferrous metals, in particular silumins.
У разі модифікування ливарних і деформуючих алюмінієвих сплавів з метою збільшення пластичності литого металу необхідно забезпечити підвищення однорідності і подрібнення структури литої заготівки. З існуючих засобів дії на розплав, що кристалізується, найбільш близькими до технічного рішення, що заявляється, є засоби фізичного модифікування (без застосування спеціальних реагентів) (// Цветнье металльі. - 1989. - Мо 12. - с. 80).In the case of modification of cast and deformable aluminum alloys in order to increase the plasticity of the cast metal, it is necessary to ensure an increase in the homogeneity and grinding of the structure of the cast billet. Of the existing means of action on the crystallizing melt, the closest to the technical solution that is claimed are the means of physical modification (without the use of special reagents) (// Tsvetnye metallyi. - 1989. - Mo 12. - p. 80).
Відомий спосіб дії електромагнітним випромінюванням на розплавлений метал, описаний в патенті Російської Федерації ВО 2198945. Суть способу полягає в обробці розплаву наносекундними електромагнітними імпульсами. При пропусканні через розплав металу потужних електромагнітних імпульсів струму в деякі моменти часу виникають електромагнітні поля, які призводять до зміни властивостей розплавленого і затверділого металу, наприклад, у силумінів збільшується рідкотекучість, міцність і пластичність. При цьому, в затверділому металі змінюється форма зерна кремнію в евтектиці до майже сферичної в обробленому зразку, розмір зерен зменшується.There is a known method of electromagnetic radiation acting on molten metal, described in the patent of the Russian Federation VO 2198945. The essence of the method is to treat the melt with nanosecond electromagnetic pulses. When powerful electromagnetic current pulses are passed through molten metal, electromagnetic fields are generated at certain moments of time, which lead to changes in the properties of the molten and solidified metal, for example, the fluidity, strength, and plasticity of silumins increases. At the same time, in the hardened metal, the shape of the silicon grain in the eutectic changes to almost spherical in the processed sample, and the size of the grains decreases.
Недоліком такої обробки металу є те, що електромагнітне опромінювання призводить до розпаду одних угрупувань елементів і виникненню нових, що робить структуру розплаву і відповідно зразка неоднорідною.The disadvantage of such metal treatment is that electromagnetic irradiation leads to the disintegration of some groups of elements and the emergence of new ones, which makes the structure of the melt and, accordingly, of the sample, heterogeneous.
Для отримання однорідної структури з подрібненим зерном, як правило, використовують різного роду перемішування розплаву. До стандартних технологічних процесів відноситься модифікування на стадії формування зливків в кристалізаторах.In order to obtain a homogeneous structure with crushed grain, as a rule, various types of mixing of the melt are used. Standard technological processes include modification at the stage of ingot formation in crystallizers.
Відомий спосіб механічного перемішування розплаву в лунці кристалізатора, який сприяє утворенню кристалічних зародків в об'ємі лунки і в результаті призводить до подрібнення зерна ("Цветнье металль!", 1989, Ме12, с.76-77). Описаний спосіб є найближчим аналогом, оскільки в ньому використовується гідродинамічна дія на рідкий метал концентрованих затоплених струменів розплаву, які витікають з отворів чавунної розподільчої коробки, а також ефект впливу затопленого струменя на формування зеленної структури. При цьому були встановлені оптимальні значення швидкості витікання розплаву, кількість і діаметр отворів.There is a known method of mechanical mixing of the melt in the well of the crystallizer, which contributes to the formation of crystal nuclei in the volume of the well and as a result leads to grinding of the grain ("Tsvetnye metall!", 1989, Me12, p. 76-77). The described method is the closest analogue, since it uses the hydrodynamic effect on the liquid metal of the concentrated flooded jets of melt flowing from the holes of the cast-iron distribution box, as well as the effect of the flooded jet on the formation of the green structure. At the same time, the optimal values of the flow rate of the melt, the number and diameter of the holes were established.
Проте, в цій зоні при означених діях на рідкий метал, що знаходиться вHowever, in this zone with the specified actions on the liquid metal located in
Зо передкристалізаційному стані, через інтенсивність відбору від нього тепла в лунці кристалізатора одночасно можуть проявлятися негативні сторони руху розплаву, а саме лікваційна та структурна неоднорідність литої заготівки. На практиці велике значення для одержання позитивних результатів мають стабільні умови обробки металевого розплаву, особливо стабільність температури і інтенсивності руху.From the pre-crystallization state, due to the intensity of heat extraction from it in the crystallizer hole, the negative aspects of the melt movement can appear at the same time, namely, liquidation and structural inhomogeneity of the cast billet. In practice, stable conditions of metal melt processing, especially stability of temperature and intensity of movement, are of great importance for obtaining positive results.
Задачею запропонованої заявки на винахід є забезпечення зміни структури та одержання необхідних властивостей литих заготівок за рахунок силової дії на металевий розплав в рідкому стані в магнітодинамічній установці (МДУ), що конструктивно являє собою індукційну канальну піч з додатковим електромагнітом (А. с. СРСР 288183).The task of the proposed invention application is to provide a change in the structure and obtain the necessary properties of the cast blanks due to the force acting on the metal melt in the liquid state in the magnetodynamic installation (MDU), which is structurally an induction channel furnace with an additional electromagnet (A. s. USSR 288183) .
Поставлена задача вирішується тим, що спосіб обробки алюмінієвих розплавів включає перегрівання в і силову дію на металевий розплав, причому силову дію на розплав виконують шляхом оброблення в магнітодинамічній установці, піддаючи його магнітогідродинамічному впливу в процесі багаторазової циркуляції в гідравлічно сполучених контурах канал-ванна-канал та гідродинамічній дії у ванні установки в умовах турбулентного вихрового перемішування під дією зануреного струменя і температурі перегрівання розплаву нижче, ніж температура переходу з мікронеоднорідного стану розплаву в мікрооднорідний стан, причому, чим нижче температура перегріву, тим більше тривалість силової обробки або інтенсивніша силова дія на розплав.The task is solved by the fact that the method of processing aluminum melts includes overheating and force action on the metal melt, and the force action on the melt is performed by processing it in a magnetodynamic unit, subjecting it to magnetohydrodynamic influence in the process of multiple circulation in hydraulically connected channel-bath-channel circuits and hydrodynamic action in the bath of the installation under the conditions of turbulent vortex mixing under the action of a submerged jet and the melt overheating temperature is lower than the temperature of the transition from the micro-inhomogeneous state of the melt to the micro-homogeneous state, and the lower the temperature of overheating, the longer the duration of force treatment or the more intense force action on the melt.
Реалізація запропонованого способу здійснюється в магнітодинамічній установці, схема якої представлена на фіг. 1.The implementation of the proposed method is carried out in a magnetodynamic installation, the scheme of which is presented in fig. 1.
МДУ складається з гідравлічно сполучених контурів, а саме з тигля 1, до якого приєднані бічні канали 2 і З та центральний канал 4. Кожен з бічних каналів взаємно охоплюється індуктором, елементами якого є замкнутий магнітопровід 5 та індукційна обмотка 6. Місце сполучення бічних та центрального каналів 2-4 називають робочою зоною МДУ і вона перебуває між полюсами розімкнутого магнітопроводу 7 електромагніта, на якому розміщено дві обмотки 8 (друга обмотка на фіг. 1 не показана). В режимі розливання на устя центрального каналу 4 встановлюють о металопровід 9, по якому рідкий метал передається до металоприймача. При взаємодії в робочій зоні індукційного струму 10 з магнітним потоком 11 в розплаві генерується результуюча електромагнітна сила 12, під дією якої рідкий метал приводиться в рух в системі "ванна-канали".The MSU consists of hydraulically connected circuits, namely, the crucible 1, to which the side channels 2 and 3 and the central channel 4 are connected. Each of the side channels is mutually covered by an inductor, the elements of which are a closed magnetic wire 5 and an induction winding 6. The place of connection of the side and central channels 2-4 are called the working zone of the MSU and it is located between the poles of the open magnetic circuit 7 of the electromagnet, on which two windings 8 are placed (the second winding is not shown in Fig. 1). In the pouring mode, a metal pipe 9 is installed at the mouth of the central channel 4, through which the liquid metal is transferred to the metal receiver. When the induction current 10 interacts in the working zone with the magnetic flux 11 in the melt, the resulting electromagnetic force 12 is generated, under the action of which the liquid metal is set in motion in the bath-channel system.
Суть способу полягає в наступному. При циркуляції рідкого металу в контурах МДУ, що гідравлічно сполучені, в робочій зоні на рідкий метал діє електромагнітна сила. В каналах і робочій зоні при протіканні через алюмінієвий розплав змінного електричного струму щільністю до 105 А/мг? рідкометалевий провідник піддається дії сил стиснення внаслідок взаємодії струму з власним магнітним полем. В робочій зоні при взаємодії змінного електричного струму (частота 50 Гц) із зовнішнім змінним магнітним полем (частота 50 Гц) виникають електродинамічні коливання (частота 100 Гу), що спричиняють імпульсну силову дію на рідкий метал. На межі робочої зони (див. фіг. 2, г, д), внаслідок градієнта електромагнітної сили 1 (див. фіг. 2, д), обумовленого відсутністю твердих стінок, утворюються потужні замкнуті вихори. Швидкість вихорів (1,5-1,7 м/с) обумовлює турбулентний режим їх руху. В устях каналу внаслідок викривлення ліній електричного струму виникають електровихрові течії металевого розплаву.The essence of the method is as follows. When the liquid metal circulates in the hydraulically connected MSU circuits, an electromagnetic force acts on the liquid metal in the working zone. In the channels and working area when an alternating electric current with a density of up to 105 A/mg flows through the aluminum melt? the liquid metal conductor is subjected to compressive forces due to the interaction of the current with its own magnetic field. In the working zone, when an alternating electric current (frequency 50 Hz) interacts with an external alternating magnetic field (frequency 50 Hz), electrodynamic oscillations (frequency 100 Gu) occur, which cause a pulsed force effect on the liquid metal. At the boundary of the working zone (see Fig. 2, d, e), due to the gradient of electromagnetic force 1 (see Fig. 2, e), caused by the absence of solid walls, powerful closed vortices are formed. The speed of eddies (1.5-1.7 m/s) determines the turbulent mode of their movement. Electro-eddy currents of molten metal arise at the mouths of the channel due to the bending of electric current lines.
Таким чином, в робочій зоні і каналах МДУ рідкий метал піддається дії МГД.Thus, in the working area and channels of the MSU, the liquid metal is exposed to the MHD.
В тиглі МДУ об'єм розплаву перебуває під дією передусім гідродинамічних факторів. Так, величина електромагнітної сили може змінюватися таким чином, що створює в тиглі турбулентний вихровий рух розплаву з ефектом затопленого струменя (див. фіг. 2,6).In the MSU crucible, the melt volume is primarily affected by hydrodynamic factors. Thus, the magnitude of the electromagnetic force can change in such a way that it creates a turbulent vortex motion of the melt in the crucible with the effect of a flooded jet (see Fig. 2.6).
Середньоквадратичні відхилення швидкостей потоків розплаву, що формуються в тиглі, наведено на фіг. 2, в.The root-mean-square deviations of the velocities of the melt flows formed in the crucible are shown in Fig. 2, in
Всі перераховані дії викликають внутрішні напруження в розплаві, які руйнують наявні в ньому області мікронеоднорідностей.All of the above actions cause internal stresses in the melt, which destroy the micro-inhomogeneity areas present in it.
Вибрана температурна область силової дії, а саме, обробка алюмінієвих розплавів за температур нижчих за температуру їх гомогенізації (однорідності), по-перше, дозволяє уникнути погіршення якості металу через насичення його воднем і оксидами, а по-друге, дозволяє, не перегріваючи розплав, а лише за рахунок силової дії МГД і гідродинамічної обробки, забезпечити диспергування мікронеоднорідностей, що є в рідкому сплаві.The selected temperature range of force action, namely, the processing of aluminum melts at temperatures lower than the temperature of their homogenization (homogeneity), firstly, allows to avoid the deterioration of the quality of the metal due to its saturation with hydrogen and oxides, and secondly, allows, without overheating the melt, and only due to the force action of MHD and hydrodynamic processing, to ensure the dispersion of microinhomogeneities in the liquid alloy.
Багаторазова циркуляція розплаву в контурах, що гідравлічно сполучені, приводить до підвищення однорідності структури. В процесі подальшої кристалізації алюмінієвих сплавів всі вищезгадані фактори в результаті забезпечують підвищення властивостей литих заготівокMultiple circulation of the melt in hydraulically connected circuits leads to an increase in the homogeneity of the structure. In the process of further crystallization of aluminum alloys, all the above-mentioned factors ultimately ensure an increase in the properties of cast blanks
Як конкретний приклад об'єктами дослідження були вибрані доевтектичний силумін (за хімічним складом близький до промислового сплаву 356) і заевтектичний силумін (аналогAs a specific example, the objects of the research were selected pre-eutectic silumin (similar in chemical composition to industrial alloy 356) and post-eutectic silumin (similar
Зо промислового поршневого сплаву 390). Хімічний склад сплавів наведено в табл. 1.From industrial piston alloy 390). The chemical composition of alloys is given in table. 1.
Зливки кожного сплаву окремо були розплавлені у відбивній електричній печі опору без контакту з матеріалами, що містять залізо. Одержаний рідкий сплав масою близько 70 кг був перелитий за допомогою ковша в магнітодинамічну установку для сплавів на основі алюмініюThe ingots of each alloy were separately melted in an electric resistance resistance furnace without contact with iron-containing materials. The resulting liquid alloy with a mass of about 70 kg was poured using a ladle into a magnetodynamic installation for aluminum-based alloys
МДН-6А, в якій послідовно і багаторазово здійснювалась МГД і гідродинамічна дія на розплав.MDN-6A, in which MHD and hydrodynamic action on the melt was carried out consistently and repeatedly.
Температура перемішування, обробки і заливки розплаву в кокіль сягала 720-750 С, комплексна обробка тривала протягом 1 год., температура кокілю складала 220-240 76.The temperature of mixing, processing and pouring the melt into the mold reached 720-750 C, complex processing lasted for 1 hour, the temperature of the mold was 220-240 76.
Параметри комплексної обробки наведено в табл. 2, їх дія може бути пояснена за допомогою фіг. 2.The parameters of complex processing are given in table. 2, their action can be explained with the help of fig. 2.
Металевий розплав 1 (див. фіг. 2, а) заповнює тигель 2 та канали 4, які взаємно охоплені індукторами 3. В каналі 4 на рідкий метал 1 діє змінний електричний струм силою близько 5-10Metal melt 1 (see Fig. 2, a) fills crucible 2 and channels 4, which are mutually covered by inductors 3. In channel 4, an alternating electric current with a strength of about 5-10 acts on liquid metal 1
КА, а в місці розташування електромагніта 5 - в робочій зоні 6 - на розплав діє не лише струм, але й змінне магнітне поле індукцією 0,17-0,2 Тл, електромагнітна сила і вібрація частотою 100KA, and in the location of the electromagnet 5 - in the working zone 6 - the melt is affected not only by current, but also by an alternating magnetic field with an induction of 0.17-0.2 T, electromagnetic force and vibration with a frequency of 100
Гц. Створюваний електромагнітною силою надлишковий тиск в рідкому металі забезпечує швидкість руху розплаву в робочій зоні приблизно 0,2 м/с в умовах зустрічних потоків і вихорів поблизу робочої зони. Стрілками узагальнено показано один з варіантів руху розплаву.Hz. The excess pressure in the liquid metal created by the electromagnetic force provides a speed of movement of the melt in the working zone of approximately 0.2 m/s in the conditions of countercurrents and vortices near the working zone. Arrows show in general terms one of the options for the movement of the melt.
Структура вихідних зразків дослідних сплавів (після розплавлення у відбивній електричній печі опору), а також зразків сплавів після комплексної обробки в МДУ аналізувалася за допомогою методів металографії і скануючої електронної мікроскопії на електронному мікроскопі )5М-6490 І М.The structure of the initial samples of the experimental alloys (after melting in a resistance electric resistance furnace), as well as alloy samples after complex processing at the Moscow State University, was analyzed using the methods of metallography and scanning electron microscopy on an electron microscope (5M-6490 I M.
Макроструктура зразка з доевтектичного сплаву Мо 1 після обробки розплаву протягом 1 год. в МДУ (фіг. 3, б) порівняно з початковою структурою після переплавки в електропечі (фіг. З, а) характеризується відсутністю зони крупних стовбчастих кристалів, подрібненням рівновісних зерен в центрі зливка з «1,5 мм до «0,5 мм (фіг. 3). При цьому, зникає різниця дендритних параметрів в центрі і на периферії зливка, однорідними стають розміри стрижнеподібних частинок 5і, присутніх у вигляді евтектичної складової в міждендритному просторі, зменшується пористість зливка і зростає густина сплаву. Внаслідок зменшення зерна і пористості після обробки розплаву в МДУ вдається практично вдвічі підвищити пластичність сплаву (відносне видовження сягає 20 95) після термообробки (старіння) на максимальну міцність.Macrostructure of the sample from the pre-eutectic Mo 1 alloy after processing the melt for 1 hour. in MSU (Fig. 3, b) compared to the initial structure after remelting in an electric furnace (Fig. C, a) is characterized by the absence of a zone of large columnar crystals, grinding of equiaxed grains in the center of the ingot from "1.5 mm to "0.5 mm ( Fig. 3). At the same time, the difference in dendritic parameters in the center and on the periphery of the ingot disappears, the sizes of rod-like particles 5i, present in the form of a eutectic component in the interdendritic space, become uniform, the porosity of the ingot decreases and the density of the alloy increases. As a result of the reduction of grain and porosity after processing of the melt at MSU, it is possible to almost double the plasticity of the alloy (relative elongation reaches 20 95) after heat treatment (aging) to maximum strength.
В заевтектичному сплаві Мо 2 частинки 5і присутні у вигляді рівновісних первинних частинок, бо хаотично розташованих в матриці, і у вигляді стрижнеподібних частинок евтектичного походження (фіг. 4, а). На відміну від доевтектичного сплаву Мо 1, який має меншу в'язкість і більшу електропровідність, обробка розплаву Ме2 в МДУ не змінила зеренну структуру зливка.In the supereutectic alloy Mo 2, particles 5i are present in the form of equiaxed primary particles, because they are chaotically located in the matrix, and in the form of rod-like particles of eutectic origin (Fig. 4, a). In contrast to the pre-eutectic Mo 1 alloy, which has lower viscosity and higher electrical conductivity, processing of the Me2 melt in the MSU did not change the grain structure of the ingot.
Проте, істотно зменшилися розміри первинних частинок кремнію (фіг. 4, 6). Найменші розміри первинних і евтектичних частинок кремнію при використанні комплексної обробки в МДУ сплавуHowever, the size of primary silicon particles decreased significantly (Figs. 4, 6). The smallest sizes of primary and eutectic silicon particles when using complex processing in the MSU of the alloy
Мо 2 спостерігаються після додаткового модифікування розплаву фосфористою міддю і перемішування в МДУ протягом 1 год.Mo 2 are observed after additional modification of the melt with phosphorous copper and mixing in MSU for 1 hour.
У результаті, багатократна циркуляція і повторювана комплексна силова обробка при сталій температурі доевтектичного силуміну в магнітодинамічній установці модифікує структуру зливка, усуває зону стовбчастих кристалів, подрібнює зерно і забезпечує триразове підвищення пластичності. Обробка заевтектичного силуміну сприяє подрібненню первинних частинок 51 в 3- 4 рази без застосування модифікаторів і збільшення швидкості охолоджування зливка.As a result, multiple circulation and repeated complex power treatment at a constant temperature of pre-eutectic silumin in a magnetodynamic installation modifies the structure of the ingot, eliminates the zone of columnar crystals, grinds the grain and ensures a threefold increase in plasticity. The processing of supereutectic silumin contributes to the grinding of primary particles 51 by 3-4 times without the use of modifiers and increasing the cooling rate of the ingot.
Рентгеноструктурні дослідження підтвердили зменшення величини областей мікроугруповань в 2 рази також і в сплаві АК7.X-ray structural studies confirmed a 2-fold decrease in the size of the areas of microgroups in the AK7 alloy as well.
Таким чином, заявлюваний спосіб обробки металевих розплавів забезпечує створення необхідних передумов для покращення властивостей литого металу.Thus, the proposed method of processing metal melts ensures the creation of the necessary prerequisites for improving the properties of cast metal.
Таблиця 1Table 1
Хімічний склад дослідних сплавів, 95 мас.Chemical composition of experimental alloys, 95 wt.
Таблиця 2Table 2
Параметри комплексної обробки рідких алюмінієвих сплавів в магнітодинамічній установці МДН- бАParameters of complex processing of liquid aluminum alloys in the magnetodynamic installation of MDN-bA
Мо . х ширина х висота), м " " 797 | центрального індукційних каналів в індукційних каналах, А/м індукторамиMo. x width x height), m " " 797 | central induction channels in induction channels, A/m inductors
Керований пінч-ефект має місце вThe controlled pinch effect takes place in
Пінч-ефект (стиснення Залежить від вокальних зонах ндукшиног каналу Та рідкометалевого провідника зі|геометричних і й Е -Pinch effect (compression depends on the vocal zones of the ndukshinog channel and the liquid metal conductor with|geometrical and E -
З : повторюваною дією різних фізичних змінним струмом власнимі електричних : Її магнітним полем) факторів чинників - перегріванням, виникненням зон локального розрідження, силовим впливом на металевий розплав тощо. поля, Тл " створюється електромагнітомWith: the repeated action of various physical (alternating current) own electrical: its magnetic field) factors - overheating, the occurrence of local rarefaction zones, the force effect on the metal melt, etc. field, Tl" is created by an electromagnet
Генерується в робочій зоні при взаємодії ' . електричного струму в каналі таGenerated in the work area when interacting '. electric current in the channel and
Об'ємна електромагнітна сила, 5 . з . 5 Н/м3 (20.40)-10 зовнішнього магнітного поля і за величиною переважає силу тяжіння, яка діє на розплав ефннннятккти евян е має пульсаційний характерVolumetric electromagnetic force, 5. with 5 N/m3 (20.40)-10 of the external magnetic field and the force of gravity, which acts on the melt, is greater than the force of gravity and has a pulsating character
Обумовлена постійною складовою електромагнітного тиску і забезпечує 7 |Швидкість руху розплаву, м/с до 5 виникнення зустрічно направлених! потоків розплаву, вихорів і зон локального розрідження сфенинннят | ен електромагнітного тискуIt is determined by the constant component of electromagnetic pressure and ensures 7 |Speed of melt movement, m/s up to 5 occurrence of oppositely directed! melt flows, vortices and zones of local rarefaction of spheninnniat | of electromagnetic pressure
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201004612A UA103886C2 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Method for processing aluminum melts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA201004612A UA103886C2 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Method for processing aluminum melts |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA103886C2 true UA103886C2 (en) | 2013-12-10 |
Family
ID=52285348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201004612A UA103886C2 (en) | 2010-04-19 | 2010-04-19 | Method for processing aluminum melts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA103886C2 (en) |
-
2010
- 2010-04-19 UA UAA201004612A patent/UA103886C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nafisi et al. | Semi-solid processing of aluminum alloys | |
| Agrawal et al. | Effect of rotary electromagnetic stirring during solidification of In-situ Al-TiB2 composites | |
| Mohammed et al. | Semisolid metal processing techniques for nondendritic feedstock production | |
| Guo et al. | Microstructural refinement of DC cast AZ80 Mg billets by low frequency electromagnetic vibration | |
| Li et al. | Effect of pulsed magnetic field on the grain refinement and mechanical properties of 6063 aluminum alloy by direct chill casting | |
| Zhang et al. | Microstructure and mechanical properties of rheo-squeeze casting AZ91-Ca magnesium alloy prepared by gas bubbling process | |
| Balasubramani et al. | A review of the origin of equiaxed grains during solidification under mechanical stirring, vibration, electromagnetic, electric-current, and ultrasonic treatments | |
| Hang et al. | Grain refinement of pure aluminum by direct current pulsed magnetic field and inoculation | |
| Wang et al. | A novel process for grain refinement of Mg-RE alloys by low frequency electro-magnetic stirring assisted near-liquidus squeeze casting | |
| Lei et al. | Heat transfer behavior of AZ80–1% Y alloy during low-frequency electromagnetic casting | |
| CN102409187A (en) | Method and equipment for preparing semi-solid metal slurry/blank with current | |
| Zhang et al. | The relevance of forced melt flow to grain refinement in pure aluminum under a low-frequency alternating current pulse | |
| Kang et al. | Effect of electric pulse and rotating magnetic field on solidification microstructure and properties of Al-Zn-Mg-Cu alloy | |
| Szajnar et al. | Influence of electromagnetic field on pure metals and alloys structure | |
| RU2656904C1 (en) | Method of electromagnetic stirring of liquid core in crystallizer with continuous casting | |
| BAI et al. | Refining of a DC-casting aluminum alloy structure using surface electromagnetic pulsing | |
| Tamura et al. | Improved solidification structures and mechanical properties of Al–20 wt% Sn alloys processed by an electromagnetic vibration technique | |
| UA103886C2 (en) | Method for processing aluminum melts | |
| Hao et al. | Improvement of casting speed and billet quality of direct chill cast aluminum wrought alloy with combination of slit mold and electromagnetic coil | |
| Zuo et al. | Grain refinement and macrosegregation behavior of direct chill cast Al-Zn-Mg-Cu alloy under combined electromagnetic fields. | |
| Slazhniev et al. | MHD-equipment and technologies of semi-continuous billet casting of high-strength Al-alloys | |
| Zhang et al. | Structure and mechanical properties of AZ31 magnesium alloy billets by different hot-top semi-continuous casting technology | |
| Cui et al. | Electromagnetic stirring and low-frequency electromagnetic vibration | |
| Zhang et al. | The study of refinement mechanism of pure aluminum under surface pulsed magneto oscillation | |
| Mao et al. | Preparation and rheo-die casting of semi-solid A356 aluminum alloy slurry through a serpentine pouring channel |