PL222676B1 - Method and device for producing a metal ingot with thicotropic structure, preferably from cast iron and from refractory alloys - Google Patents
Method and device for producing a metal ingot with thicotropic structure, preferably from cast iron and from refractory alloysInfo
- Publication number
- PL222676B1 PL222676B1 PL405117A PL40511713A PL222676B1 PL 222676 B1 PL222676 B1 PL 222676B1 PL 405117 A PL405117 A PL 405117A PL 40511713 A PL40511713 A PL 40511713A PL 222676 B1 PL222676 B1 PL 222676B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- metal
- temperature
- ingot
- semi
- cooling
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 40
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 40
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 29
- 229910000753 refractory alloy Inorganic materials 0.000 title 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 31
- 230000009974 thixotropic effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 20
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 19
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 19
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 17
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 13
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 11
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 10
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 9
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 229910000743 fusible alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000916532 Rattus norvegicus Zinc finger and BTB domain-containing protein 38 Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 210000001787 dendrite Anatomy 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Continuous Casting (AREA)
Description
(21) Numer zgłoszenia: 405117 B22D 17/00 (2006.01)(21) Num er with a depth and oszen 405 117 B22D 17/00 (2006.01)
B22D 27/02 (2006.01)B22D 27/02 (2006.01)
Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 22.08.2013Patent Office of the Republic of Poland (22) Date of filing: August 22, 2013
Sposób i urządzenie do wykonywania metalowego wlewka o strukturze tiksotropowej, zwłaszcza z żeliwa i ze stopów wysokotopliwychMethod and device for making a metal ingot with a thixotropic structure, especially from cast iron and high-melting alloys
PL 222 676 B1PL 222 676 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do wykonywania metalowego wlewka o strukturze tiksotropowej, zwłaszcza z żeliwa i ze stopów wysokotopliwych z zastosowaniem metody odlewania ciągłego, półciągłego i nieciągłego.The subject of the invention is a method and a device for making a metal ingot with a thixotropic structure, especially from cast iron and high-melting alloys, using the method of continuous, semi-continuous and discontinuous casting.
Uzyskiwanie struktury tiksotropowej w stopach metali polega na doprowadzeniu fazy pierwotnej, austenitu w przypadku żeliwa, do postaci granularnej przez co faza ta przyjmuje postać zawiesiny w otoczeniu niżej topliwych elementów struktury w stanie półciekłym, zwanym stanem semi-solid. W przypadku stopów odlewanych polega to na wymuszeniu krystalizacji niedendrytycznej fazy pierwotnej stopu, polegającym na mieszaniu mechanicznym, bądź elektromagnetycznym kąpieli metalowej w czasie jej stygnięcia od temperatury przegrzania powyżej temperatury likwidus do temperatury w zakresie likwidus-solidus (TL; TS). Proces wytwarzania zawiesiny tiksotropowej o pożądanej strukturze wymaga pewnego rodzaju stanu równowagi pomiędzy szybkością ścinania wywołanego wym uszonym ruchem metalu i szybkością jego stygnięcia. Początkowo stosowane były metody mieszania mechanicznego, ale wyparte zostały przez metody elektromagnetyczne, które na skalę przemysłową stosowane są w przetwórstwie stopów aluminium i magnezu. Opracowano dwa następujące rodzaje metod elektromagnetycznych: mieszanie poprzez indukowanie prądów wirowych w ciekłym metalu i mieszanie przy pomocy wirującego pola magnetycznego - metody oparte o magnetohydrodynamikę - metody MHD. Znana jest też metoda chłodzącej płyty pochyłej SCP, polegająca na szybkim zaro dkowaniu fazy pierwotnej stopu w czasie jego przepływu po płycie metalowej, zazwyczaj miedzianej, dzięki czemu istnieją warunki sprzyjające dla procesu wzrostu dużej ilości trwałych zarodków fazy pierwotnej równomiernie rozłożonych w objętości wlewka, co w rezultacie w połączeniu z ruchem płynącego metalu, wymusza krystalizację niedendrytyczną. Metoda SCP pozwala na stosunkowo łatwe wytworzenie struktury tiksotropowej, ale proces jest trudny do sterowania, przede wszystkim ze względu na tendencję do tworzenia się skorupy z zakrzepniętego stopu pod strugą płynącego metalu. Skorupa ta, nawet stosunkowo cienka, hamuje wymianę ciepła między strugą, a płytą chłodzącą i może zmniejszać lub niwelować efekt szybkiego zarodkowania trwałych ziaren fazy pierwotnej i w konsekwencji zmniejszać lub niwelować tworzenie struktury tiksotropowej. Z tego powodu proces jest trudny do sterowania i nie daje możliwości stosowania do odlewania ciągłego, a wielkość odlewów wykonywanych pojedynczo też jest ograniczona. Z tego też powodu metoda SCP stosowana jest tylko w laboratoriach badawczych. Znany z opisu patentowego PL183000 sposób otrzymywania odlewów tiksotropowych polega na tym, że ciekły stop wlewa się bezpośrednio do komory maszyny ciśnieniowej urządzenia, gdzie poddaje się go działaniu wirującego pola magnetycznego do czasu uzyskania temperatury likwidus-solidus i struktury reokast, następnie stop upłynnia się pod siłowym działaniem tłoka maszyny ciśnieniowej i pod jego działaniem przetłacza się przez układ wnęki formy ciśnieniowej, gdzie krzepnie w warunkach działania ciśnienia doprasowania, a urządzenie zbudowane jest z poziomej komory maszyny ciśnieniowej zaopatrzonej w otwór wlewowy, tłok i układ wlewowy, a na zewnątrz komory ciśnieniowej zainstalowane są cewki indukujące wirujące pole elektromagnetyczne. Metoda i urządzenie przeznaczone jest do wykonywania odlewów stopów niskotopliwych na bazie aluminium i magnezu. Znany z opisu patentowego US4434837 sposób i urządzenie do wytwarzania tiksotropowej zawiesiny stopów metali w stanie semi-solid oparty jest o technikę MHD i polega na magnetohydrodynamicznym oddziaływaniu wirującego pola magnetycznego generowanego przez dwubiegunowe wielofazowe stojany silnikowe na stygnący ciekły stop metalowy. Stopiony metal jest studzony w formie cylindrycznej w warunkach kontrolowanych, a w tym czasie następuje jego mieszanie pod wpływem ruchu pola magnetycznego. Podstawą opisanego sposobu jest zastosowanie dwubiegunowego stojana silnika indukcyjnego. Dzięki temu pole magnetyczne nie-zerowe przenika pełny przekrój poprzeczny krystalizującego metalu i obejmuje cały obszar strefy krystalizacji. Ponadto, ponieważ siły działają stycznie do ścianek formy, efekt ścinania oddziałujący na pojawiające się dendryty jest wzmocniony, gdyż siły te działają prostopadle do kierunku ich wzrostu. Uzyskuje się wysokie wartości szybkości ścinania, odpowiednie dla procesu wytworzenia tiksotropowej zawiesiny stopu w st anie semi-solid. Sposób i urządzenie stosowane są do stopów niskotopliwych na bazie aluminium i magnezu. Urządzenie przeznaczone jest do wytwarzania struktury tiksotropowej stopów w procesie ciągłego lub półciągłego odlewania wlewków, ale przewidziano również wersję przeznaczoną do odlewania nieciągłego. Urządzenie zbudowane jest z formy pionowej w postaci rury z metalu niemagnetycznego zamkniętej od dołu płytką w wersji odlewania statycznego, lub ruchomym trzpieniem do w yciągania wlewka w wersji odlewania ciągłego. Od góry forma przykryta jest kształtką ceramiczną bl oPL 222 676 B1 kującą wylewanie się metalu pod wpływem działania pola MHD i równocześnie umożliwiającą dopływ metalu ciekłego. Pod tą kształtką we wnętrzu formy znajduje się krótka tuleja ceramiczna izolująca dopasowana do wnęki. Pod tą kształtką na zewnątrz formy znajduje się kolektor systemu chłodzenia, który pełni rolę krystalizatora. Medium chłodzące działa bezpośrednio na ścianki zewnętrzne formy. Wokół formy zainstalowany jest dwubiegunowy, wielofazowy stojan wytwarzający wirujące nie-zerowe pole magnetyczne.Obtaining a thixotropic structure in metal alloys consists in bringing the primary phase, austenite in the case of cast iron, to a granular form, whereby this phase takes the form of a suspension in the vicinity of the semi-liquid state of the lower melting structure elements, called the semi-solid state. In the case of cast alloys, it consists in forcing the crystallization of the nonendritic primary phase of the alloy, consisting in mechanical or electromagnetic mixing of the metal bath during its cooling from the superheating temperature above the liquidus temperature to the temperature in the liquidus-solidus range (T L ; T S ). The process of producing a thixotropic slurry with the desired structure requires some kind of equilibrium state between the rate of shear caused by the exhausted movement of the metal and the rate of its cooling. Initially, mechanical mixing methods were used, but were replaced by electromagnetic methods, which are used on an industrial scale in the processing of aluminum and magnesium alloys. The following two types of electromagnetic methods have been developed: mixing by inducing eddy currents in liquid metal and mixing by means of a rotating magnetic field - magnetohydrodynamics-based methods - MHD methods. The SCP cooling sloping plate method is also known, which consists in the rapid preparation of the primary phase of the alloy as it flows over a metal plate, usually copper, thanks to which there are favorable conditions for the growth of a large number of stable primary phase nuclei evenly distributed in the ingot volume, which in as a result, in combination with the movement of the flowing metal, it forces non-endritic crystallization. The SCP method allows for relatively easy production of a thixotropic structure, but the process is difficult to control, mainly due to the tendency to form a solidified alloy crust under a stream of flowing metal. This shell, even relatively thin, inhibits the heat transfer between the jet and the chill plate and may reduce or eliminate the effect of rapid nucleation of stable primary phase grains and consequently reduce or eliminate the formation of a thixotropic structure. For this reason, the process is difficult to control and cannot be used for continuous casting, and the size of single castings is also limited. For this reason, the SCP method is only used in research laboratories. The method of obtaining thixotropic castings, known from the patent description PL183000, consists in pouring the liquid alloy directly into the chamber of the pressure machine of the device, where it is subjected to a rotating magnetic field until the liquidus-solidus temperature and the reocast structure are obtained, then the melt liquefies under force the action of the pressure machine piston and its action is forced through the cavity system of the pressure mold, where it solidifies under the pressurization pressure, and the device is built of a horizontal chamber of the pressure machine equipped with a filling hole, piston and gating system, and outside the pressure chamber there are coils inducing a rotating electromagnetic field. The method and the device are designed to make castings of low-melting alloys based on aluminum and magnesium. The method and device known from the patent description US4434837 for the production of a thixotropic suspension of metal alloys in a semi-solid state is based on the MHD technique and consists in the magnetohydrodynamic effect of a rotating magnetic field generated by bipolar multiphase motor stators on the cooling liquid metal alloy. The molten metal is cooled in a cylindrical form under controlled conditions, and during this time it is stirred by the movement of the magnetic field. The basis of the described method is the use of a bipolar stator for an induction motor. As a result, the non-zero magnetic field penetrates the full cross-section of the crystallizing metal and covers the entire area of the crystallization zone. Moreover, since the forces act tangentially to the walls of the mold, the shear effect on emerging dendrites is enhanced as these forces act perpendicular to the direction of their growth. High values of the shear rates are obtained, suitable for the preparation of a thixotropic melt suspension in a semi-solid state. The method and device are used for low-melting alloys based on aluminum and magnesium. The device is designed to produce a thixotropic structure of alloys in the continuous or semi-continuous ingot casting process, but there is also a version designed for discontinuous casting. The device is made of a vertical form in the form of a tube made of non-magnetic metal, closed at the bottom with a plate in the static casting version, or a movable pin for removing the ingot in the continuous casting version. From the top, the mold is covered with a ceramic shaped block, which allows the metal to pour out under the action of the MHD field and at the same time allows the inflow of liquid metal. Below this fitting, inside the mold, there is a short ceramic insulating sleeve that fits into the cavity. Under this fitting, on the outside of the mold, there is a collector of the cooling system, which acts as a crystallizer. The cooling medium acts directly on the outer walls of the mold. A bipolar, multi-phase stator is installed around the mold, producing a rotating non-zero magnetic field.
Sposób wykonywania metalowego wlewka o strukturze tiksotropowej, zwłaszcza z żeliwa i stopów wysokotopliwych, według wynalazku polega na tym, że stopiony metal o temperaturze przegrzania powyżej temperatury likwidus TL, korzystnie o temperaturze TL+50K, spuszcza się na płytę wykonaną z materiału izolacyjnego cieplnie, po której spływa i w tym czasie od góry chłodzi się go do temperatury w zakresie (TL; TS) do stanu półciekłej granularnej zawiesiny fazy pierwotnej w fazie ciekłej, a następnie chłodzi się do temperatury poniżej temperatury solidus, w której krystalizuje w postaci wlewka.The method of making a metal ingot with a thixotropic structure, especially from cast iron and high-melting alloys, according to the invention is based on the fact that the molten metal with a superheating temperature above the liquidus temperature T L , preferably with a temperature of T L + 50K, is dropped onto a plate made of a thermally insulating material. , after which it flows down and during this time it is cooled from above to a temperature in the range (T L ; T S ) to the state of a semi-liquid granular suspension of the primary phase in the liquid phase, and then cooled to a temperature below the solidus temperature, in which it crystallizes in the form of an ingot .
Urządzenie do wykonywania metalowego wlewka o strukturze tiksotropowej, zwłaszcza z żeliwa i stopów wysokotopliwych, według wynalazku zbudowane jest z kadzi pośredniej wyposażonej w system pomiaru temperatury ciekłego metalu i w system regulacji wydatku ciekłego metalu, pod jej otworem spustowym zainstalowana jest pochyła płyta z izolacyjnego cieplnie materiału ognioodpornego z uformowaną wzdłużną rynną, zakończoną w dolnej części w wyposażoną w termoparę komorą krystalizacji semi-solid i połączoną z nią komorą krystalizacji i formowania wlewka, a nad końcową dolną częścią rynny, przed komorą krystalizacji semi-solid, w pionowej płaszczyźnie symetrii rynny usytuowane jest koło chłodzące posiadające regulację prędkości obrotowej a zainstalowane jest w taki sposób, że obręcz koła chłodzącego znajduje się we wnętrzu rynny na wysokości mniejszej niż % wysokości obręczy koła, przy czym koło chłodzące obraca się zgodnie z kierunkiem płynięcia strugi metalu i posiada termoparę do mierzenia temperatury medium chłodzącego, która to termopara jest sprzężona z układem sterowania, z kolei do układu sterowania podłączona jest termopara komory krystalizacji semi-solid oraz system pomiaru temperatury ciekłego metalu i system regulacji wydatku metalu kadzi pośredniej. Koło chłodzące osadzone jest na piaście, w której znajduje się wewnętrzny kanał przedzielony przegrodą na kanał doprowadzający i kanał odprowadzający medium chłodzące, z tym, że kanały w piaście łączą się z odpowiadającym im kanałem doprowadzającym i odprowadzającym medium chłodzące z kanału wewnętrznego w obręczy koła chłodzącego.The device for making a metal ingot with a thixotropic structure, especially from cast iron and high-melting alloys, according to the invention consists of a tundish equipped with a liquid metal temperature measurement system and a liquid metal flow control system, an inclined plate made of heat-insulating fireproof material is installed under its drain opening. with a formed longitudinal gutter, ending in the lower part with a semi-solid crystallization chamber equipped with a thermocouple and a crystallization and ingot forming chamber connected to it, and above the end lower part of the gutter, in front of the semi-solid crystallization chamber, a wheel is situated in the vertical symmetry plane of the gutter cooling devices with speed regulation and is installed in such a way that the rim of the cooling wheel is inside the gutter at a height of less than% of the height of the rim of the wheel, the cooling wheel rotates in the direction of flow of the metal stream and has a thermocouple to measure these temperature of the cooling medium, which thermocouple is coupled with the control system, in turn, the thermocouple of the semi-solid crystallization chamber, the liquid metal temperature measurement system and the tundish metal flow control system are connected to the control system. The cooling wheel is mounted on a hub, in which there is an internal channel divided by a partition into a supply channel and a cooling medium discharge channel, but the channels in the hub connect with the corresponding cooling medium supply and discharge channel from the internal channel in the rim of the cooling wheel.
W sposobie i urządzeniu według wynalazku wykorzystane jest zjawisko polegające na szybkim zarodkowaniu fazy pierwotnej stopu pod wpływem intensywnego chłodzenia płynącej strugi ciekłego metalu dzięki czemu istnieją warunki sprzyjające dla procesu wzrostu dużej ilości trwałych zarodków fazy pierwotnej równomiernie rozłożonych w strefie o temperaturze w zakresie (TL; TS), co w połączeniu z ruchem metalu zabezpiecza przed krystalizacją dendrytyczną. W sposobie i urządzeniu według wynalazku struga metalu ciekłego płynie po materiale o dobrych cieplnych właściwościach izolacyjnych, a wymuszone intensywne chłodzenie przebiega pod wpływem zetknięcia się górnych warstw strugi metalu z kołem chłodzącym, chłodzonym w sposób kontrolowany i obracającym się w kierunku strugi. Trwałe zarodki krystalizacji są w ruchu do momentu powstania strefy semi-solid zawierającej zawiesinę tiksotropową w komorze krystalizacji semi-solid, skąd metal w postaci tej zawiesiny wpływa do krystalizatora i dalej już zestalony i po ochłodzeniu, wyciągany jest w sposób ciągły w postaci wlewka, do chwili zakończenia procesu zasilania strugi ciekłym metalem. Taki proces przyjmuje cechy stanu ustalonego polegającego na ustalonej szybkości wytwarzania zawiesiny semi-solid dzięki sterowaniu temperaturą wyjściową metalu ciekłego, wydatkiem wypływającego metalu, parametrami chłodzenia strugi metalu, na które składają się szybkość obrotowa koła chłodzącego i wydatek przepływu wody chłodzącej koło. Szybkość wyciągania wlewka jest pochodną szybkości procesu wytwarzania zawiesiny semi-solid. Układ sterowania oparty jest o ciągłą kontrolę temperatury metalu w strefie semi-solid. Wlewki stanowią półprodukt wyjściowy dla procesu kształtowania przedmiotów o strukturze tiksotropowej poprzez kucie, prasowanie lub odlewanie.In the method and device according to the invention, the phenomenon of rapid nucleation of the primary phase of the alloy under the influence of intensive cooling of the flowing stream of liquid metal is used, thanks to which there are favorable conditions for the process of growth of a large number of stable nuclei of the primary phase uniformly distributed in the zone with a temperature range (T L ; T S ), which, in combination with the movement of the metal, prevents dendritic crystallization. In the method and device according to the invention, a stream of liquid metal flows over a material with good thermal insulation properties, and the forced intensive cooling takes place due to the contact of the upper layers of the metal stream with a cooling wheel, cooled in a controlled manner and rotating in the direction of the stream. The stable nuclei of crystallization are in motion until a semi-solid zone containing a thixotropic suspension is formed in the semi-solid crystallization chamber, from where the metal in the form of this suspension flows into the crystallizer and is further solidified and, after cooling, is drawn continuously in the form of an ingot to the moment of completing the process of feeding the stream with liquid metal. Such a process takes on the features of a steady state consisting of a fixed rate of production of a semi-solid slurry by controlling the liquid metal exit temperature, the flow of metal, the cooling parameters of the metal stream, which include the rotational speed of the cooling wheel and the flow rate of water cooling the wheel. The ingot draw rate is a derivative of the speed of the semi-solid slurry preparation process. The control system is based on continuous metal temperature control in the semi-solid zone. Ingots are a raw material for the process of shaping objects with a thixotropic structure by forging, pressing or casting.
Przykład sposobu wykonywania metalowego wlewka o strukturze tiksotropowej, z zwłaszcza z żeliwa i ze stopów wysokotopliwych według wynalazku.An example of a method of making a metal ingot with a thixotropic structure, in particular from cast iron and high-melting alloys according to the invention.
Żeliwo szare podeutektyczne o zawartości 2,92% mas. C; 1,89% mas. Si o temperaturze 1305°C, spuszcza się w sposób kontrolowany na płytę z materiału ognioodpornego o dobrych ciep lnych właściwościach izolacyjnych, wykonanej w postaci kształtki z utwardzonej waty mineralnej, po której spływa i w tym czasie od góry jest chłodzone do temperatury 1190°C do stanu półciekłej granularnej zawiesiny fazy pierwotnej w fazie ciekłej, za pomocą obracającego się koła chłodzącego w kie4Hypeutectic gray cast iron with a content of 2.92% wt. C; 1.89 wt.% Si with a temperature of 1305 ° C, is dropped in a controlled manner onto a plate made of a fireproof material with good warm insulating properties, made in the form of a shaped piece of hardened mineral wool, on which it flows, and during this time it is cooled from above to a temperature of 1190 ° C to the state of semi-liquid granular suspension of the primary phase in the liquid phase by means of a rotating cooling wheel in kie4
PL 222 676 B1 runku stycznym do kierunku płynięcia strugi żeliwa a następnie metal przechodzi w fazę semi-solid i krystalizuje w postaci wlewka.Due to the flow tangential to the direction of flow of the cast iron stream, the metal then passes into the semi-solid phase and crystallizes in the form of an ingot.
Wlewek otrzymany sposobem według wynalazku ma strukturę granularną austenitu w otoczeniu eutektyki, ma zatem cechy tiksotropowe, przy czym udział fazy pierwotnej austenitu, postać i dyspersja jego wydzieleń są jednorodne na całej długości wlewka.The ingot obtained by the method according to the invention has a granular structure of austenite in the environment of the eutectic, thus it has thixotropic features, while the proportion of the primary austenite phase, form and dispersion of its precipitates are homogeneous over the entire length of the ingot.
Przykład urządzenia do wykonywania metalowego wlewka o strukturze tiksotropowej, zwłaszcza z żeliwa i ze stopów wysokotopliwych w przykładzie wykonania przedstawiony jest na rysunkach, na fig. 1 - schemat urządzenia w postaci rzutu, na fig. 2 - schemat urządzenia w postaci przekroju A-A według rysunku fig. 1 i na fig. 3 - przykład budowy koła chłodzącego.An example of a device for making a metal ingot with a thixotropic structure, especially from cast iron and high-melting alloys, in an exemplary embodiment is shown in the drawings, in fig. 1 - a diagram of the device in the form of a view, in fig. 2 - a diagram of the device in the form of a section AA according to the drawing fig. 1 and 3 show an example of the construction of a cooling wheel.
Urządzenie do wykonywania wlewka metalowego o strukturze tiksotropowej, zwłaszcza z żeliwa i stopów wysokotopliwych, zbudowane jest z kadzi pośredniej 1 wyposażonej w system pomiaru temperatury TWy ciekłego metalu 2 i w system regulacji wydatku WME metalu 3, pod jej otworem spustowym zainstalowana jest pochyła płyta 4 z izolacyjnego cieplnie materiału ognioodpornego z uformowaną wzdłuż jej długości rynną 5, zakończoną w dolnej części w wyposażoną w termoparę 6 komorę krystalizacji semi-solid 7 i połączoną z nią komorą krystalizacji i formowania 8 wlewka 9, a ta połączona jest z mechanizmem wyciągania 10 wlewka 9. Nad końcową dolną częścią pochyłej płyty 4, przed komorą krystalizacji semi-solid 7, w pionowej płaszczyźnie symetrii rynny 5 zainstalowane jest koło chłodzące 11, w taki sposób, że obręcz 12 koła chłodzącego 11 znajduje się we wnętrzu rynny 5 pochyłej płyty 4 na takiej wysokości, że częściowo jest zanurzona w strumieniu płynącego ciekłego metalu 13. Koło chłodzące 11 obraca się w kierunku płynięcia strugi ciekłego metalu i posiada termoparę 14 do mierzenia temperatury TWO medium chłodzącego. Termopara 14 jest sprzężona z układem sterowania 15. Do układu sterowania 15 podłączona jest termopara 6 komory krystalizacji semi-solid 7 oraz system pomiaru temperatury TWy ciekłego metalu 2 i system regulacji wydatku metalu WME kadzi pośredniej 3. Koło chłodzące 11 posiada napęd o regulowanej szybkości obwodowej NK sprzężony z układem sterowania 15. Koło chłodzące 11 osadzone jest na piaście 16 w postaci rury z wewnętrzną przegrodą 17 oddzielającą w środku kanał doprowadzający 18 od kanału odprowadzającego 19 m edium chłodzące, które są połączone z odpowiadającymi im kanałami doprowadzającymi 20 medium chłodzące z piasty 16 do kanału wewnętrznego 21 w obręczy 12 koła 11 oraz z kanałami odprowadzającymi 22 medium chłodzące z kanału wewnętrznego 21 w obręczy 12 koła chłodzącego 11. Urządzenie zaopatrzone jest w układ sterowania 15 na podstawie pomiaru temperatury TWY 2 wylewanego ciekłego metalu i pomiaru temperatury metalu TS-S 6 w obszarze strefy semi-solid w środkowym punkcie komory 7 krystalizacji semi-solid. Reguluje się szybkość wyciągania NR wlewka 9 będącą pochodną szybkości procesu wytwarzania zawiesiny semi-solid 7, który zależy od rodzaju metalu 13, od temperatury przegrzania równej założonej wartości TWY i od warunków chłodzenia determinowanych parametrami: szybkością obrotów NK koła 11 i wydatkiem przepływu medium chłodzącego WWO oraz temperaturą medium chłodzącego TWO.The device for making a metal ingot with a thixotropic structure, especially of cast iron and high-melting alloys, consists of a tundish 1 equipped with a temperature measurement system T Wy of liquid metal 2 and a flow control system W ME metal 3, an inclined plate 4 is installed under its drain opening made of heat-insulating fireproof material with a trough 5 formed along its length, ending in the lower part with a semi-solid crystallization chamber 7 equipped with a thermocouple 6 and a crystallization and forming chamber 8 connected to the ingot 9, which is connected to the ingot 9 extraction mechanism 10 Above the end lower part of the sloping plate 4, in front of the semi-solid crystallization chamber 7, in the vertical symmetry plane of the chute 5, a cooling wheel 11 is installed in such a way that the rim 12 of the cooling wheel 11 is inside the chute 5 of the sloping plate 4 on such a plate. a height that is partially submerged in the stream of flowing molten metal 13. The cooling wheel 11 rotates in the direction of flow the stream of molten metal, and has a thermocouple 14 to measure the temperature T WO cooling medium. The thermocouple 14 is coupled to the control system 15. The control system 15 is connected to a thermocouple 6 of the crystallization of semi-solid system 7, and measure the temperature T of the molten metal 2 O system and adjusting the flow of metal in the tundish ME 3. The cooling wheel 11 has a drive-controlled peripheral speed N K coupled with the control system 15. The cooling wheel 11 is mounted on the hub 16 in the form of a pipe with an internal partition 17 separating the supply channel 18 from the discharge channel 19 m cooling medium, which are connected to the corresponding channels supplying the cooling medium from the hub 16 to the inner channel 21 in the rim 12 of the wheel 11 and with the channels 22 discharging the cooling medium from the inner channel 21 in the rim 12 of the cooling wheel 11. The device is equipped with a control system 15 based on the temperature measurement T WY 2 of the poured liquid metal and temperature measurement metal T SS 6 in the area of the semi-solid zone at the mid-point k ohms 7 semi-solid crystallization. The extraction rate N R of the ingot 9 is controlled, which is a derivative of the speed of the process of producing the semi-solid 7 suspension, which depends on the type of metal 13, on the superheating temperature equal to the assumed value of T WY and on the cooling conditions determined by the parameters: rotation speed N K of the wheel 11 and the flow rate cooling medium W WO and the temperature of the cooling medium TWO.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405117A PL222676B1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Method and device for producing a metal ingot with thicotropic structure, preferably from cast iron and from refractory alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL405117A PL222676B1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Method and device for producing a metal ingot with thicotropic structure, preferably from cast iron and from refractory alloys |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL405117A1 PL405117A1 (en) | 2015-03-02 |
| PL222676B1 true PL222676B1 (en) | 2016-08-31 |
Family
ID=52574501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL405117A PL222676B1 (en) | 2013-08-22 | 2013-08-22 | Method and device for producing a metal ingot with thicotropic structure, preferably from cast iron and from refractory alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL222676B1 (en) |
-
2013
- 2013-08-22 PL PL405117A patent/PL222676B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL405117A1 (en) | 2015-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4434839A (en) | Process for producing metallic slurries | |
| CN100566890C (en) | A kind of equipment for preparation and rheological molding of semi-solid alloy slurry | |
| CN102641999A (en) | Device and method for continuously preparing bulk amorphous alloy ingots | |
| WO2011127785A1 (en) | Casting device and method with solid-liquid phase area temperature as mold temperature | |
| CN101804446A (en) | Method and device for preparing semi-solid metal slurry by alternating magnetic field intensifying, overflowing and cooling | |
| Nourouzi et al. | Microstructure evolution of A356 aluminum alloy produced by cooling slope method | |
| CN101733381A (en) | Magnetic pulse semi-continuous casting device and casting method | |
| CN101905298A (en) | A device and method for preparing copper or copper alloy slab | |
| Motegi et al. | Continuous casting of semisolid aluminium alloys | |
| CN1718317A (en) | Electromagnetic semicontinuous casting method of aluminium alloy pipe material and its casting device | |
| CN209363579U (en) | A metal semi-continuous casting crystallizer molten pool stirring device | |
| CN204975244U (en) | Compound layer circle base electromagnetism casting machine of bimetal | |
| PL222676B1 (en) | Method and device for producing a metal ingot with thicotropic structure, preferably from cast iron and from refractory alloys | |
| CN104959557B (en) | Method for electromagnetic continuous casting of bimetallic multilayer round billet | |
| Birol | Evolution of globular microstructures during processing of aluminium slurries | |
| Dock-Young et al. | Effects of casting speed on microstructure and segregation of electro-magnetically stirred aluminum alloy in continuous casting process | |
| Wróbel et al. | The stand of horizontal continuous casting of Al and its alloys | |
| US6263951B1 (en) | Horizontal rotating directional solidification | |
| JP6070080B2 (en) | Continuous casting method of Cu-Zn-Si alloy | |
| Otsubo et al. | Solidification structure of Al–Cu and Sn–Cu–Sb Alloys obtained by casting through induction stirring using permanent magnet | |
| Hao et al. | Improvement of casting speed and billet quality of direct chill cast aluminum wrought alloy with combination of slit mold and electromagnetic coil | |
| JP2023073118A (en) | Aluminum alloy ingot, aluminum alloy material, and method for manufacturing aluminum alloy material | |
| CN120619306B (en) | An electromagnetically assisted horizontal continuous casting device and method for aluminum alloy ingots | |
| Kazup et al. | High purity primary aluminium casting by Indutherm CC3000 semi-continuous casting equipment | |
| Li et al. | Preparation of 2A14 Aluminium Alloy Large-Sized Hollow Ingots by Electromagnetic Stirring DC Casting |