Способ контроля процесса кристаллизации

ОП ИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 11 634846 Союз Советских Социалистических Республик(72) Авторы изобретения Ю. Пронских, В. А. Белдовский, А, Е, Магери А. Х. Уразгильдеев ло 71) Заявит СОБ КОНТРОЛЯ ПР 4 22) Заявлено 05.07.77 (21(43) Опубликовано 30,11.7 Изобретение относится к области металлургии, а точнее к производству слитков и отливок из металлов и сплавов.Известен пассивный метод (метод прослушивания) изучения процессов, происходящих при кипении стали и се затвердсвации, путем измерения излучаемой эцсргцц контролируемым объемом слитка ца одной из частот в диапазоне 0 в 1 кГц, при котором прием ультразвуковой энергии осу ществляется из всего обьема затвердевающего слитка, в то время как разлп гпыс участки (зоны) его находятся в разных состояниях и излучают, очевидно, ультразвуковые колебания (сигналы), характерцзу ющиеся различным спектром этого диапазона 11.Таким образом, при таком способе существует возможность контролировать во времели некоторое усредненное состояние и 20 при этом невозможцо следить за продвижением внутрь слитка определенной фазы (твердой или жидко-твердой).Целью изобретения является получение информации о состоянии (геометрии) и ки цетике изменения (продвижения, роста) твердой фазы кристаллизующегося металла или сплава, двухфазной области его, а в итоге - о процессе формирования физической структуры слитка (отливки), обес СА КРИСТАЛЛ ИЗАЦИ печения на этой основе управления процессом структурообразованпя, направленного ца улучшение качества затвердевшего металла. Цель достигается тем, что по предлагаемому способу контроля процесса кристаллизации металлических расплавов, включающему прием ц измерение испускаемой энергии застывающим объемом в ультразьуковом диапазоне ц сравнения полученных данных с принятыми за эталон, прием испускаемой эцсрп;и осуществляют несколькими приемниками цз простраствеццоограничиваемых диаграммами направленности непересекающихся, равномерно расположенных объемов контролируемого расплава.Если применить приемники ультразвукового диапазона достаточно острой направленности и расположенные определенным образом вокруг застывающего слитка, то появится возможность контролировать характер принимаемого сигнала в ограшгчецном пространственном объеме, а следовательно, возможно контролировать состояние застывающего металла в этик объемах и следить за продвижением жидкой и жидко-твердой фазы в глубь слитка.Прием ультразвуковой эцерпш должен осуществляться приемниками, имеющимивесьма острую направленность, причем сами приемники должны быть расположены так, чтобы их диаграммы направленности в обьеме слитка не пересекались.Последовательное (в определенном порядке) подключение к приемникам анализирующей и регистрирующей аппаратуры позволяет контролировать состояние металла в прослушиваемых ограниченных ненересекающихся объемах и, следовательно, 1 О судить о продвижении в глубь застывающего слитка определенной фазы.Если диаграммы направленности хотя бы двух приемников в пространстве пересекаются, то происходит прием одинаковых по 1; характеру принимаемых сигналов и, следовательно, возникает неопределенность в оценке фазового состояния отдельных объемов слитка. При предлагаемом пространственном распределении контролируемых 20 объемов (отсутствие пересечения их) идентичность характера сигналов свидетельствует об одинаковом состоянии металла в этих объемах.Получение информации о продвижении твердой и жидко-твердой фазы является в металлургическом аспекте условием разработки методов управления структурой слитка, выбора временивводараскислителей и других химических или механических воз- до действий на слиток и его структуру в ходе кристаллизации,На чертеже показана схема реализации предлагаемого способа.Контролируемый объем слитка 1 окружен ультразвуковыми приемниками 2, имеющими в требуемой полосе частот весьма острые диаграммы 3 направленности, Приемники располагаются так, чтобы была возможность принимать энергию излучае О мых слитком колебаний из большей части объема, но при этом диаграмма направленности их (двух любых приемников) не должна пересекаться, От приемников звуковая энергия через коммутатор 4 поступает в анализатор 5 спектра, а затем в регистрирующее устройство б.Путем коммутации приемников просмотра записи и сравнения спектрограмм осуществляется контроль состояния металла в ограниченных объемах и на этом основании принимаешься решение о регулировании процесса кристаллизации.На основе сравнения спектрограм; определяются оптимальные технологические параметры разливки, обеспечивающие стабильные значения скорости продвижения твердой сразы,Установленное развитие двухфазной зоны связывается с неоднородностью готового слитка по высоте, при необходимости оперативно воздействуют скоростью разливки и температурой стали па двухфазную зону, что определяет технологию разливки для каждой марки стали и вида оснастки отдельно.Таким образом, предлагаемый способ позволяет контролировать процесс в отдельных участках всего кристаллизующегося объема. Кроме того, изучение всего процесса кристаллизации в динамике дает возможность управлять им с целью улучшения качества слитка (отливки). Формула изобретенияСпособ контроля процесса кристаллизации металлических расплавов путем приема и измерения испускаемой энергии застывающим объемом в ультразвуковом диапазоне, а также сравнения полученных данных с принятыми за эталон, отличающийсяя тем, что, с целью получения информации о кинетике структурообразования, в частности продвижении твердой и жидко-твердой фазы, прием испускаемой затвердевающим металлом ультразвуковой энергии осуществляют несколькими прием- пиками из пространственно-ограничиваемых диаграммами направленности непересекающихся, равномерно расположенных объемов контролируемого расплава, а в качестве эталонного принимают энергию, испускаемую жидкой фазой.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент СШЛ Юо 3875989, кл. 164/4, 1975.аказ 1917/11 Изд.723 Тн 11 ПО Государственного комитета СССР по леля 113035, Москва МС, Раушская н Типография, пр. Сапунова аж 922 Подписноеизобретений и открытийб., д. 1,5