Способ гранулирования металлических расплавов

(и)644599 Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.01.79 о делам изобретени и открытий54) СПОСОБ ГРАИУЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ РАСПЛАВОВльтразву Вт/см,Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в металлургии и машиностроении.Известен способ гранулирования расплавов, включающий разделение жидкого металла на капли и их охлаждение в жидкой охлаждающей среде 11,В процессе по известному способу капли металла охлаждают в жидкой охлаждающей среде, именно в воде, которая либо находится в сосуде в спокойном состоянии, либо образует вращающийся столб под действием центробежных сил.Такой способ не всегда обеспечивает достаточно быстрое охлаждение и измельчение структуры капель жидкого металла при гранулировании и приводит к образованию довольно толстых окисных пленок на поверхности гранул.Цель изобретения - разработка способа гранулирования расплавов, обеспечизающего значительное измельчение литой структуры гранул, связанного с повышением скорости охлаткдения капель жидкого металла, а также снижение их окисленности, приводящее к улучшению схватываемости гранул при их обработке давлением и повышению свойств гранулированных сплавов,Поставленная цель достигается тем, что к жидкой охлаждающей среде прикладывают навстречу движению капель уковые колебания мощностью 2 -поверхности излучателей.Использование ультразвуковых колебаний 5 с мощностьто меньшей, чем 2 Вт на 1 см,поверхности излучателей, не обеспечивает полезного зффекта даже при минимальной толщине слоя жидкой охлаждающей среды (100 мм), а использование мощности боль шей, чем 8 Вт на 1 см, приводит к коагуляции паровых пузырьков в объеме жидкости и увеличению объема паровых пленок вокруг гранул металла вместо его уменьшения. Одновременно при этом наблюдает ся укрупнение структуры гранул.П р и м е р. Осуществляют гранулирование алюминиевого сплава типа АЛс добавками Мд, Ег и Сг предназначенного для изготовления деталей двигателя, В первой 20 серии опытов гранулы изготавливают путемотливки расплава в воду через вибрирующий стакан с перфорирозанным дном. Два излучателя ультразвука вводят через дно сосуда с водой при помощи уплотнений.25 Во второй серии опытов диспергированиежидкого металла производят центробежным способом при помощи вращающегося перфорированного разливочного стакана, Охлаждение капель металла производят в во- ЗЭ ду, образующую вращающуюся воронку воРедактор А. Соловьева Заказ 2468/10 Изд.106 Тираж 944 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Сапунова, 2 Типография, пр,круг разливочного стакана. Три излучателяультразвука вводят через стенку обечайки,имеющей форму усеченного конуса, на уровне разливочного стакана, и их продольныеоси располагаются по нормали к стенке обечайки и равномерно по ее периметру, а излучающие плоскости приблизительно параллельны касательным к поверхности, образованной вращающейся водой.В качестве источников колебаний в первой серии опытов используют два серийныхгенератора УЗГ-22, во второй - три таких генератора. Для введения ультразвукаиспользуют магнитострикционные преобразователи ПМСАс полуволновым волноводом из стали 45 и излучателем из титанового сплава.Для сравнения одновременно отливаютплавки с различным положением излучателей и без введения ультразвука,Полученные гранулы диаметром 3,0 -1,0 мм при проведении первой серии опытов (вибрационное гранулированпе) и диаметром 1,5 - 2,5 мм - при проведении второй серии опытов (центробежное гранулирование) исследуют на содержание неметаллических включений и водорода, на шлифах под микроскопом оценивают размердендритных ячеек и определяют минимальное усилие охватывания при прессовании.На образцах от брикетов определяют максимальный размер выделений частиц интерметаллов. Ероме того, производят определение механических свойств при растяжении образцов из прессованных и термообработанных прутков диаметром 12 мм, получаемых путем экструдирования брикетов, атакже коррозионной стойкости сплава приего выдержке в 3%-ном растворе КаС 1 поднапряжением.Наиболее низкпс значения загрязненности гранул окисными неметаллическимивключениями и водородом, а также существенно более низкие усилия прессования получены при использовании описываемогоспособа гранулирования в сравнении с известными н опытными технологическимипроцессами,Такие гранулы имеют наиболее мелкуюструктуру и более дисперсные выделенияинтер металлидов вследствие повышенияскорости кристаллизации металла в сочетании с воздействием ультразвука, что отвечает повышению прочностных свойств сплава и его коррозионной стойкости. Повышене прочности сплавов, полученных с применением описываемого способа, сопровождается почти во всех случаях повышением пластических характеристик, что может объясниться не только измельчением депдритной структуры, но и снижением толщины прослоек между зернами в связи с повышением чистоты металла.Продолжительность выдержки образцов до разрушения при испытаниях на коррози 1 о под напряжением для сплавов, полученных с использованием известных и опытных способов гранулирования, составляет 68 в 1 ч, тогда как для сплавов, полученных с применением описываемого способа, 155 в 1 ч,Таким образом, использование предлагаемого способа гранулирования металлических расплавов обеспечивает измельчение структуры вследствие повышения скорости охлаждения капель жидкого металла и действия ультразвука, снижение загрязненности и улучшение схватываемости гранул при их обработке давлением. В результате достигается повышение механических свойств и коррозионной стойкости сплава.Применение описываемого способа позволит обеспечить получение крупногабаритных полуфабрикатов теплопрочных и высокопрочных грапулированных сплавов с повышенными свойствами при использовании деформацнонного оборудования сравнительно невысокой мощности и тем самым - выпуск объектов новой техники с повышенными эксплуатационными характеристика 5 10 15 20 25 33 35 Способ гранулирования металлических расплавов, включающий разделение жидкого металла на капли и их охлаждение в жидкой охлаждающей среде, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью измельчения литой структуры гранул, улучшения их схватываемости при обработке давлением и повышения свойств гранулированных сплавов, к жидкой охлаждающей среде прикладывают навстречу движению капель ультразвуковые колебания мощностью 2 - 8 Вт(см поверхности излучателей.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Малиновский Р. Р. и др, Технология легких сплавов, ВИЛС, 1969, 3, с. 24,