close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY6638

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 6638
(13) C1
(19)
7
(51) B 22D 27/15
(12)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛИТКОВ
(21) Номер заявки: a 20010384
(22) 2001.04.26
(46) 2004.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Физико-технический
институт Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Купченко Геннадий Владимирович; Майонов Александр Владимирович; Поко Ольга Александровна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Физико-технический институт Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(57)
Способ получения слитков, включающий вакуумную плавку металла в печи, разливку
в атмосфере защитного газа и кристаллизацию расплава, отличающийся тем, что в качестве защитного газа используют азот, который после расплавления металла подают в камеру печи до давления 0,1 МПа, и выдерживают расплав в газовой среде 3-5 мин, разливают его в подогретый кокиль, а кристаллизацию осуществляют путем вывода кокиля из
зоны нагрева со скоростью 40-50 см/ч.
BY 6638 C1
(56)
SU 1585066 A1, 1990.
SU 1497860 A1, 1996.
RU 2026135 C1, 1995.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам получения слитков, и может быть использовано при изготовлении отливок из цветных металлов.
При изготовлении слитков основные дефекты связаны с наличием пористости, газовых пузырей, микротрещин, несплошностей, неметаллических включений, а также неоднородности химического состава по высоте слитка.
Известные способы получения слитков включают нагрев металла в печи до расплавления, выдержку в расплавленном состоянии для осуществления перемешивания расплава, заливку расплава в форму, кокиль или изложницу [1]. Для уменьшения или исключения окисления металла плавку часто проводят в вакууме, либо в защитной атмосфере, чаще всего в среде инертного газа. Однако применение защитной атмосферы не всегда
устраняет отмеченные выше дефекты слитка. Затвердевание металла в форме (кокиле, изложнице) происходит от стенок к центру отливки, и кроме усадочной раковины в теле отливки присутствуют дефекты. Поэтому прогрессивные литейные технологии предусматривают регламентирование режима охлаждения. Однонаправленный отвод тепла от отливки обеспечивает оттеснение газовых пузырей, раковин, несплошностей в прибыльную
часть отливки, которая после затвердевания и охлаждения отрезается. Практика показывает, что для отливок, применяемых при изготовлении ответственных изделий с особыми
BY 6638 C1
требованиями по плотности и чистоте металла, качество слитков даже после использования в отдельности вакуумного литья, защитной атмосферы, регламентированного режима
охлаждения оказывается неудовлетворительным [2]. Это делает необходимым привлечение при изготовлении отливок специальных приемов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ получения слитков [3], включающий плавку в атмосфере инертного газа, разливку металла при определенном давлении инертного газа в заливочной камере и одновременной подаче газа под давлением через дно изложницы в металл (барботаже расплава).
Указанный способ имеет следующие недостатки:
сложность в реализации в связи с необходимостью проведения барботажа металла при
строго регламентируемом давлении инертного газа;
использование в качестве защитной среды достаточно дорогих инертных газов;
низкий уровень выхода годной продукции (49-59 %).
Задачей настоящего изобретения является повышение выхода годного в процессе получения высококачественных слитков.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе получения слитков,
включающем вакуумную плавку металла в печи, разливку в изложницу в атмосфере защитного газа и кристаллизацию, в качестве защитного газа используют азот, который после расплавления металла подают в камеру до давления 0,1 МПа, расплав выдерживают в газовой
среде 3-5 мин, после чего кокиль удаляют из зоны нагрева со скоростью 40...50 см/ч.
Предлагаемый способ имеет следующие преимущества по сравнению с известными.
В качестве газовой среды используют менее дорогой газ - азот. Способ значительно более прост в осуществлении: отсутствует продувка газа через расплав (барботаж). За счет однонаправленного регламентированного охлаждения металла дефекты оттесняются в прибыльную часть слитка, выдержка и заливка металла в кокиль в среде азота существенно
снижают количество оксидных пленок, вносимых в расплав в результате турбулентного перемещения металла при литье. Комплекс указанных действий обеспечивает плотность материала 99 %, выход годного до 95-98 %, что в 1,7...2 выше, чем при известном способе.
Применение скорости вывода изложницы из зоны нагрева выше 50 см/ч не обеспечивает эффект формирования плотной отливки, т.к. примеси, газовые включения, пузыри не
успевают оттесниться в прибыльную часть слитка. Использование скорости менее 40 см/ч
увеличивает длительность процесса, не приводя к дальнейшей дегазации слитка. Замена в
качестве газовой среды азота на инертный газ (аргон, гелий) не повышает качество слитков и приводит к существенному удорожанию продукции.
Выдержка расплава в газовой среде длительностью менее 3 мин недостаточна для полного удаления газовых включений, выдержка более 5 мин не приводит к возрастанию
плотности слитка.
Использование давления азота в камере ниже 0,1 МПа не обеспечивает достаточной
насыщенности атмосферы молекулами азота, препятствующего окислению струи расплавленного металла. Превышение заявляемого значения давления газовой атмосферы не
приводит к улучшению качества слитка.
В качестве примера осуществлено изготовление отливок для получения катодовмишеней из высокочистого алюминия А995 и его сплавов с кремнием, титаном, медью,
используемых для металлизации пластин в электронной промышленности.
Шихта расплавляется в плавильном тигле при температуре 730 °С в вакууме не ниже
10-2 МПа. После расплавления металла температуру понижают до 690 °С, плавильную камеру заполняют азотом до избыточного давления 0,1 МПа. После 3-минутной выдержки в
газовой среде расплав переливают в разъемный графитовый кокиль, установленный в индукционный нагреватель и разогретый до 700 °С. Графитовый кокиль с расплавом выводят из зоны нагрева со скоростью 45 см/ч. Охлажденный слиток удаляют из графитового
кокиля, обрубают прибыльную часть.
2
BY 6638 C1
Положительной особенностью является возможность получения отливок различной
формы и размеров за счет разъемных графитовых кокилей. Отливка по габаритам и конфигурации максимально приближена к готовому изделию (в нашем случае - к катодаммишеням), что исключает или максимально сокращает механическую обработку.
Описанный способ является оптимальным среди всех опробованных, что подтверждается данными, приведенными в таблице.
Результаты исследования отливок из высокочистого алюминия и его сплавов
Градиент концентрации осАтмосфера в печи
№ от- Способ полученовного легирующего эле- Выход годнопосле расплавлеливки
ния отливки
мента по высоте отливки,
го, %
ния металла
%
Известный
Аргон
49-59
∇Mg = 0,3-0,6
Предлагаемый
1
Вакуум
45-50
∇Si = 0,2
2
Аргон, гелий
95-98
∇Si = 0,2
3
Азот
95-98
∇Si = 0,2
Градиент концентрации элементов определялся путем проведения химического анализа проб, взятых в различных участках по высоте отливки. Выход годного оценивался по
плотности отливки, определенной с использованием ультразвукового дефектоскопа УД
12. Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет в 1,7-2 раза повысить выход
годной продукции при получении высококачественных слитков, а также обеспечить более
высокую химическую однородность металла по длине отливки.
Изобретение может быть применено при изготовлении ответственных отливок, к которым предъявляются повышенные требования по качеству металла, его чистоте, например, катодов-мишеней многофункционального назначения из сплавов различного химсостава, серебряных фильерных плавителей, используемых при производстве химволокна и
др. Исключение импортных закупок только по указанным деталям, широко используемым
в основном производстве НПО "Интеграл", ПРУП "Завод Транзистор" (катоды), ОАО
"Могилевхимволокно" (фильерные плавители) обеспечит годовую экономию валюты в
размере более 20 тыс. долл. США.
Источники информации:
1. Дж. Мерфи А. Плавка и литье цветных металлов и сплавов. - М.: Металлургиздат,
1959. - С. 645.
2. Котлярский Ф.М. Формирование отливок из алюминиевых сплавов. - Киев: Наукова
думка, 1990. - С. 107.
3. А.с. СССР 1585066, МПК В 22Д 27/00, 1990.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
3
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
179 Кб
Теги
by6638, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа