Способ исследования процесса кристаллизации металлов

Союз СоеетсннкСоцналнстнчесннкРеслублнк ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 08. 08. 79 (2) 2806308/22-02с присоединением заявки Но. Дата опубликования описания 230182 Р 1 М К з В 22 0 11/00 6 01 й 33/20 Государственный комитет СССР оо делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЧ ПРОЦЕССА КРИСТАЛЛИЗАЦИИ11 ЕТМ 1 ЛОВ Изобретение относится к чернойи цветной глеталлургии, конкретнеек исследованию процесса кристаллизации металлов,Известен способ исследованиякристаллизации металлов и шлаков,включающий погружение медного образца в расплавленный металл и шлак.Пс изменению температуры в образцеи образовавшейся гарнисажной корочке на его поверхности делают выводыо характере теплопередачи от жидкого шлака к холодной медной стенке.Такой способ можно применить и кизучению кристаллизации металла илисплава, если в жидкий расплав окунать медный образец на короткое время по приведенной методике 1 .Основным недостатком способа является невозможность изучения начальной стадии кристаллизации. На осуществление погружения твердого элемента в жид.;ую фазу, реверса и извлечения егоиэ жидкой Фазы требуется время 0,5-1 с, в противном случаеускорения настолько велики, что из"меняют весь процесс кристаллизации,а контакт приобретает характер удара твердой Фазы по мениску с егоразбрызгиванием. Таким способом иэучают кристаллизацию эа время свыше1 с при толщине корки слитка свыше1 мм.5 Цель изобретения - повышение точности замеров параметров кристаллизации, особенно в начальной стадии.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно опособу, включающему ввод образца из твердого металла в жидкий металл и последующее исследование теплообмена и размеровтвердой фазы на образце, в качествеобразца, на который намораживаютжидкий металл, берут гибкую бесконечную ленту и перемещают ее постационарной траектории с погружением ее в жидкий металл, после чегопо времени погружения в расплав и 20 размерам твердой фазы на ленте изучают процесс кристаллизации.На чертеже показана схема, реализующая предлагаемый способ.Схема состоит из гибкой бесконечной ленты 1, образующей петлю 2, 25 которую вводят в контакт с жидким металлом 3, заливаемым в емкость 4.Способ осуществляется следующимобразом.Первая операция - заправка ленты ЗО 1 в машину для ее перемещения.Вторая операция - заливка жидкого металла в емкость 4.Третья операция - включение движения ленты 1, стабилизация скорости ленты.Четвертая операция - погружение петли 2 ленты в жидкий металл 3.Пятая - изменение скорости движения ленты 1 в заданном диапазоне.Шестая - извлечение петли 2 из жидкого металла 3 и прекрацение движения ленты. П р и м е р. На стальной ленте из стали 5 исследуют процесс кристаллизации стали 40 Х, перегретой на 25 С выше температуры ликвидус, При этом решаются следующие задачи: выявление формы и размера центров кристаллизации зародышей, возникающих на поверхности холодной стальной ленты и предшествующих образованию твердой корочки, определение критического времени пребывания контакта жидкого металла с холодной лентой до образования на ней сплошной твердой корочки, минимально воэмоной толщины закристаллизовавшегося металла и характера роста твердой корки металла в момент ее зарождения и полного смыкания,Жидкий металл 3 заливают в емкость 4 до заданной отметки, После прекращения подачи металла на его поверхность опускают движущуюся холодную ленту 1, имеюцую петлю 2,На обращенной к жидкому металлу стороне ленты нарастает твердая корка. Изменением скорости движения ленты, добиваются, чтобы на ленте не возникало образования твердой корки, Другими словами, определяют такую скорость, или такое время пребывания участка ленты в жидком расплаве, когда возникает переходной режим от начала образования твердой фазы в виде зародышей - центров кристаллизации - до полного их смыкания в цельную корку.При постоянной скорости движения ленты точно известно время контакта участка гибкой ленты с жидким металлом, а значит, получена картина кристаллизации именно за это время. Движение ленты по станционарной траектории важно - это обеспечивает отсутствие ускорений (при постоянной скорости ленты) на прямолинейных участках и их малую величину на криволинейных участках эа счет больших радиусов кривизны.Брем 511,1ГьГЕа 111151 15 с.ГвГ 1 уГ 51.1 Гучастка ле 11 ТЫ в :;1111(Г,"1 Г ,1 с 11.11 Е 1 ГГРОГРЕЕГ 1 ЯКГТ ГО Г Г)РГ Г, ЧГЧй)Угде Ю - угол луги, погруженной врасплав де Ггы; вычисляетсяпо форГГу 1 г Ч = ЙГссГ 5 / к Гй - ь) еде Р радиус петли ленты;глубина погружения петли в жидкий металл;скорость лв 11 жения ленты, 8 = 20 см, Г = 5 = 0,087 ,74 см. Если скорость ленты 0 и/с, то время контакта твержилкой фаз с1,74 1 ГПриВУ = 1равна 1 15 дой и- 3- 1,7410 с, Скорость ленты техни 20 чески возможно довести до 30 Гл/с (иэто не предел - при прокатке ужедостигнуты скорости 50-60 м/с,тогдаТ = 0,5310с),После проведения опытов ленту25 просматривают и определяют участки,где имеют место первые зародышицентры кристаллизации, увеличениеколичества этих зародышей на единицу площади, слипание зародышей другЗО с другом и, наконец, образованиекорки. Зная такие участки и время,в течение которого эти участки пребывали в контакте с жидким металлом,можно сделать выводы о кристаллизаЗ 5 ции металла в самый начальный моменти дать ответы на поставленные задачей исследования вопросы.Формула изобретенияСпособ исследования процессакристаллизации металлов, включающийввод образца из твердого металла вжидкий металл и последуюцее исследование теплообмена и размеров твердой фазы на образце, о т л и ч а ющ и и с я тегл, что, с целью повнше 4 ния точности замеров, особенно в начальной стадии кристаллизации, вкачестве образца берут гибкую бесконечную ленту и перемещают ее постационарной траектории с погружениемв жидкий металл, после чего по времени погружения в расплав и размерам твердой фазы на ленте изучаютпроцесс кристаллизации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Тепловые процессы при электрошлаковом переплаве. Киев, "Науковадумка", 1978, с,90,89 40 оставитель Л. Поповехред М. Рейвес Корректор С. щом Редактор Р. цика илиад И 1 П "Патент"г. Ужгород, ул. Проектная,4 Заказ 12014/14 ВНИИП по 113035, ираж 852Государственного елам изобретений осква, ).(-35, Рау Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д.