Способ получения шихты для плавки алюминиевых сплавов и устройство для его осуществления

И ЕН Комитет Российской Федераци о патентам и товарным знака(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯПЛАВКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Использование: литейное производство, получение лигатур и других шихтовых материалов для в) Ю 3 (11) 2 О 02841(51) Я С 22 С 1 02 приготовления алюминиевых сплавов и при внутри- форменном модифицировании. Сущность: с целью увеличения скорости растворения шихтовых материалов, улучшения механических свойств сплава разливку и деформацию ведут в рельефном валковом водоохлаждаемом кристаллизаторе с образованием на поверхности шихты выступов и впадин с отношением общей площади поверхности шихтового материала к своему обьему от 20; 1 до 30: 1, при этом должно обеспечиваться соотношение глубины впадин (высоты выступов) к величине зазора между валками в пределах от 3,3 до 2. 3 табл. 1 з.п.ф-лы, 2 ил50 Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам подготовки шихты перед плавкой, и может быть использовано для получения лигатур и других шихтовых материалов, предназначенных для приготовления, например, алюминиевых сплавов.Состояние шихты и условия подготовки шихтовых материалов оказывают существенное влияние на структуру и свойства алюминиевых сплавов. Это обуславливает необходимость подготовки шихты перед плавкой Никигин В,И, Основные закономерности структурной наследственности в системе шихта-расплав-отливка. Литейное производство, 1991, Ф 4, с. 4 - 5).Известен способ подготовки шихты для приготовления алюминиевых сплавов, включающий нагрев выше температуры солидуса, плавку и пластическую деформацию в жидко-твердом состоянии 1).Недостатком данного способа получения шихты является то, что при использовании последней наличие у нее гладкой поверхности приводит к относительно низкой скорости растворения шихтового материала при вводе в расплав, особенно для тугоплавких лигатур типа алюминий-титан, алюминий-цирконий, алюминий-титан-бор. Находящиеся в структуре грубые включения первичных интерметаллидов, растворяясь с малой скоростью в жидком сплаве при низких технологических температурах и в ограниченное время приготовления сплава, являются часто причиной недостаточного измельчения структуры или брака отливок по интерметаллидным включениям (Лигатуры для приготовления алюминиевых и магниевых сплавов. Напалков Б,М, и др, - М,: Металлургия, 1983, с. 160), Это обусловлено тем, что растворение идет по границе шихтовый материал-расплав, а площадь контакта определяется величиной общей площади поверхности шихтовой добавки. Указанный недостаток затрудняет применение лигатур, полученных данным способом дл внепечного модифицирования например, . модифицирования в ковше, форме).Кроме вышеуказанного производительность данного технологического процесса подготовки шихты для приготовления алюминиевых сплавов крайне низка и не пригодна для промышленного использования вследствие большой длительности и трудоемкости. Целью изобретения является повышение производительности процесса получения шихты и улучшение механических свойств сплавов,5 10 15 20 25 30 35 40 Укаэанная цель достигается тем, что согласно способу подготовки шихты для приготовления алюминиевых сплавов, включающему нагрев, плавление и пластическую деформацию в жидко-твердом, расплав шихты разливают и деформируют в валковом кристаллизаторе с формированием поверхности шихты в виде выступов и впадин при соотношении общей площади поверхности шихты к ее объему, от 20: 1 до 30: 1, при этом водоохлаждаемые валки выполнены рельефными с равномерным чередованием выступов и впадин при соотношении высоты выступов к величине зазора между валками от 3,3 до 2,0,Использование предлагаемого способа получения шихты для плавки алюминиевых сплавов и устройства для его осуществления обеспечивает по сравнению с существующим следующие преимущества:- осуществление разливки, кристаллизации и деформации за одну технологическую операцию, что позволяет повысить производительность процесса;- получение шихтовых материалов с большой степенью измельченности и однородности структуры и широко развитой поверхностью шихтового материала, что позволит готовить промышленные сплавы с повышенными и стабильными свойствами.На фиг, 1 изображен предлагаемый валковый кристаллизатор, общий вид ( п 1 - толщина образующейся шихтовой заготовки; п 2 - высота выступов (впадин); пэ - толщина перемычки); на фиг, 2 - разрез по А-А на фиг. 1.Валковый водоохлаждаемый кристаллизатор состоит из двух валков 1 шириной 300-500 мм, с рельефной поверхностью, кон,игурация которой состоит из выступов и впадин, механизма перемещения валков и привода, смонтированных на станине (на чертеже не показаны).Отношение величины высоты выступов на валках к величине зазора между валками устанавливают в пределах от 3,3 до 2,0, Параметры рельефа поверхности валков соответствуют параметрам шихтовой заготовки. Кристаллизатор работает следующим образом. Привод приводит во вращение рельефные водоохлаждаемые валки 1. Расплав шихты разливают в зазор между валками, которь 1 е, вращаясь, осуществляют деформацию жидкотвердой фазы 2 путем прокатки со средней степенью деформации 40-75 % с образованием на поверхности шихтовой заготовки 3 выступов и впадин.Данные изменения рельефа шихтовой заготовки приведены в табл. 1.2002841 Таблица 1 блиц для предлагаемого способа в качестве толщины лигатуры принята величина Способ получения шихты и конструкция валкового кристаллизатора опробованы на примере получения лигатуры алюминий-титан (5 ф ) и переплава сплава АК 9 ч с последующим их вводом в качестве модификаторов в сплавы АМгблч и АК 9 ч ГОСТ 1583 - 89 соответственно.П р и м е р 1, Технология приготовления лигатуры алюминий - 5 ф титана заключа, ется в следующем. Лигатуру на основе алюминия с 5 ф титана разливают с температуры 800-860 ЯС и деформируют в валковом водоохлаждаемом рельефном кристаллизаторе со средней степенью деформации 40-75 с образованием на поверхности шихтовой заготовки выступов и впадин. Получают ленту шириной 300-500 мм. Приготовленную данным способом лигатуру в расчетном количестве вводят в сплав АМгблч.Механические свойства сплава АМгблч, приготовленного с использованием полученной по предлагаемому и известному способам получения шихты - лигатуры А - 5 Т, приведены в табл. 2;П р и м е р 2, По предлагаемому способу получают переплав сплава АК 9 ч. В печи расплавляют чушки сплава АК 9 ч, перегреваютдо температуры 700 - 710 С и подвергаютобработке аналогично примеру 1. Затем обработанный переплав вводят в количестве 35 в сплав АК 9 ч,Механические свойства сплава АК 9 ч,приготовленного по известному и предлагаемому способам, приведены в табл, 3.Использование предлагаемого способа10 получения шихтовых материалов и устройства для его осуществления обеспечиваетпо сравнению с существующим способомследующие преимущества:- возможность получения отливок с по 15 вышенными и стабильными механическимисвойствами;- повышенную производительностьпроцесса подготовки шихтовых материалов;20 - снижение количества вводимой в расплав лигатуры;- уменьшение расхода количества сплава на изготовление деталей при сохраненииих прежних служебных свойств.25(56) Авторское свидетельство СССР7 2002841 ТаблицаЗ для предлагаемого споселичина Й 1. шихты приня рмула иэобретени для плавки ему Равном (20 - 30) - 1,ающий на-. 2. УстРойство для получения шихты 1са Разлив. и алюминиевых сплавов сдержацию в станину и привод, отличающичающийся оно снабжено водоохлаж а ыюосуществ- и механизмом их перемещения. Причемре с форми валки выполнены рельефными с Равномеры в виде ным чередованием выступов и впшении об- соотношении высоты выступов к величины к ее объ- зазора между валками Э,3. 2,0,1. Способ получения шихты алюминиевых сплавов, включ грев выше температуры солид ку и пластическую дефо жидкотвердом состоянии, от тем, что разливку и деформаци ляют в валковом кристаллизато рованием поверхности ших выступов и впадин при соотн щей площади поверхности ших качестве толщины обработанной2002841 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Редактор Е,ПолионоваЗаказ 3218 Составитель В.НикитинТехред М.Моргентал Корректор М.Самборская Тираж Подписное НПО " Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 415