Спосіб технологічної дії на розплав

Спосіб технологічної дії на розплав, який включає електрогідроімпульсну дію на розплав у ковші від електророзрядної камери з зануреним у розплав на задану глибину хвилевідним стрижнем та одночасне продування розплаву інертним газом, який відрізняється тим, що електрогідроімпульсну дію на розплав виконують послідовно у три етапи, причому на першому етапі хвилевідний стрижень занурюють у розплав на глибину, що дорівнює 0,30-0,36 глибини розплаву у ковші, на другому етапі - на глибину, що дорівнює 0,65-0,75 глибини розплаву у ковші, а на третьому - на глибину, що дорівнює 0,45-0,55 глибини розплаву у ковші. Винахід відноситься до області ливарного виробництва та металургії й може бути застосований при обробці розплаву металу чи сплаву у ковші. Відомо спосіб обробки розплаву/ Деклараційний патент на винахід 48491А України, МПК 7 B22D 27/08; Спосіб обробки розплаву/Грабовий ВМ, Вовченко OJ, Цуркін ВМ. (та ін.> Заявл. 17.09.01, № 2001 096346.- Опубл. 15.082002, ПВ. №8-1, С.4.76/, який включає позапічну дегазацію та рафінування розплаву за рахунок електрогідроімпульсної дії із заданим числом імпульсів від електророзрядної камери з електродами та зануреним у розплав хвилевідним стрижнем, який до початку електрогідроімпульсної дії вводять у розплав на глибину відповідно до залежності hB=kH, де hв глибина занурення стрижня у розплав, Η - глибина розплаву у ковші, к - коефіцієнт, який дорівнює 0,20,4 при видаленні легких включень та 0,6-0,8 при видаленні важких включень. Спосіб передбачає рафінування від неметалевих включень. Дію виконують на заданій глибині розплаву в ковші перед його розливанням. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється: електрогідроімпульсна дія на розплав у ковші від електророзрядної каме ри з зануреним у розплав на задану глибину хвилевідним стрижнем. Причини, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату: спосіб не дозволяє ефективно здійснювати технологію електрогідроімпульсної обробки розплаву тому, що передбачає видалення тільки легких або тільки важких включень. Тоді як неоднорідний за своїм складом розплав (різні складові газових пухирців: кісень, водень і наявність важких та легких неметалевих включень) у ковші потребує дії, що призводить до видалення як легких так і важких включень. Прототипом способу технологічної дії на розплав, що заявляється, є спосіб обробки розплаву металу та пристрій для його здійснення /Патент на винахід 76923 Україна. Спосіб обробки розплавленого металу та пристрій для його здійснення .Бондін Ю.М., Вовченко О.І., Горячек О.В. (та ін.). МПК 7 B22D 27/08.- Заявл. 29.06.05, №а2005 06348.- Опубл. 15.09.06.- Бюл. №9/, який включає електрогідроімпульсну дію на розплав у ковші від електророзрядної камери з зануреним у розплав хвилевідним стрижнем та одночасну продувку розплаву інертним газом, введення якого виконують (19) UA (11) 92118 (13) C2 (21) a200907811 (22) 24.07.2009 (24) 27.09.2010 (46) 27.09.2010, Бюл.№ 18, 2010 р. (72) ГРАБОВИЙ ВАЛЕРІЙ МИХАЙЛОВИЧ, ЦУРКІН ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ (73) ІНСТИТУТ ІМПУЛЬСНИХ ПРОЦЕСІВ І ТЕХНОЛОГІЙ НАН УКРАЇНИ (56) SU, 1 734 299, A1, 27.03.1995 UA, 48 491, A, 15.08.2002 UA, 57 804, C2, 15.07.2003 UA, 76 923, C2, 15.09.2006 RU, 2 070 105, C1, 10.12.1996 RU, 2 162 026, C1, 20.01.2001 US, 5 584 338, A, 17.12.1996 Ершов Г.С., Кличановский В.И. и др. Влияние электрогидроимпульсной обработки (ЭГИО) на свойства металлических расплавов// Металлы, 1993,№ 3. - С. 17-20 3 на глибині від 0,33 до 0,66 глибини розплаву в ковші рівномірно по колу радіуса г, який визначають із залежності r=(0,5-0,7) R, де R - радіус ковша у площині, яка відповідає площині підводу інертного газу у розплав, (м). Спосіб передбачає дегазацію та рафінування розплаву від легких та важких неметалевих включень, а дію виконують на заданій глибині під час стандартної операції - технологічної витримки розплаву в ковші перед його розливанням. Ознаки, які збігаються з суттєвими ознаками винаходу, що заявляється: електрогідроімпульсна дія на розплав у ковші від електророзрядної камери з зануреним у розплав на задану глибину хвилевідним стрижнем та одночасна продувка розплаву інертним газом. Причини, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату: спосіб не дозволяє ефективно здійснювати технологію електрогідроімпульсної обробки розплаву тому, що не передбачає дії на різних глибинах при наявності різних за вагою неметалевих включень у розплаві. Тоді як неоднорідний за своїм складом розплав (різні складові газових пухирців: кісень, водень і наявність важких та легких неметалевих включень) у ковші потребує дії, що призводить до видалення як легких так і важких включень. В основу винаходу поставлено задачу: удосконалити спосіб технологічної дії на розплав шляхом визначення послідовності електрогідроімпульсної дії на різних глибинах розплаву у ковші, що дозволить активізувати рафінування розплаву від важких та легких неметалевих включень і за рахунок цього у сукупності з дією газу та змінного тиску електрогідроімпульсної дії підсилити ступінь очищення розплаву від шкідливих домішок та підвищити якість виливків. Суть винаходу полягає в тому, що у способі обробки розплаву, який включає електрогідроімпульсну дію на розплав у ковші від електророзрядної камери з зануреним у розплав на задану глибину хвилевідним стрижнем та одночасну продувку розплаву інертним газом, згідно з винаходом, електрогідроімпульсну дію на розплав виконують послідовно у три етапи, причому на першому етапі хвилевід^ний стрижень занурюють у розплав на глибину, що дорівнює 0,30-0,36 глибини розплаву у ковші, на другому етапі - на глибину, що дорівнює 0,65-0,75 глибини розплаву у ковші, а на третьому - на глибину, що дорівнює 0,45-0,55 глибини розплаву у ковші. Розкриваючи причинно - наслідковий зв'язок між сукупністю ознак винаходу і технічним результатом, якого можна досягти, необхідно відмітити, що ознака "... електрогідроімпульсну дію на розплав виконують послідовно у три етапи ...", сприяє, інтенсифікації фізико - хімічної дії між різнорідними пухирцями газу, неметалевими включеннями та розплавом. Ознака "... на першому етапі хвилевідний стрижень занурюють у розплав на глибину, що дорівнює 0,30-0,36 глибини розплаву у ковші..." сприяє видаленню переважно легких фракцій та інтенсифікує гідромасообмінні процеси у верхній частині ковша. 92118 4 Ознака "... на другому етапі - на глибину, що дорівнює 0,65-0,75 глибини розплаву у ковші ..." сприяє виконанню ефективної сукупної дії у потрібному, відносно властивостей (питомої ваги) складових напрямку, тобто у нижній частині розплаву у ковші. Ознака "... а на третьому - на глибину що дорівнює 0,45-0,55 глибини розплаву у ковші..." сприяє кінцевому рафінуванню розплаву від неметалевих включень. Суть винаходу пояснюється кресленням, де зображено обладнання для реалізації способу технологічної дії на розплав. Спосіб може бути реалізований, наприклад, у ковшах із розплавом відкритого типу. Обладнання містить ківш 1 з розплавом 2, генератор імпульсів струму (ПС) 3, позитивний електрод 4, електророзрядну камеру 5, яка заповнена робочею рідиною 6, з хвилевідним стрижнем 7 (що є негативним електродом), систему керування ГІС 8, систему продувки розплаву інертним газом 9. Розплав 2 сформовано у вигляді суміші неметалевих включень 10 та пухирців газу 11. (Фіг.) Спосіб здійснюють таким чином. Спочатку метал або сплав заданих хімічного складу (наприклад, алюмінієвий сплав марки АК5М2) та технологічної температури (наприклад, Тп= 750°С) отримують у печі (на кресленні не показано). Потім ківш 1 заповнюють розплавом 2, а після його наповнення виконують електрогідроімпульсну дію послідовно у три етапи. На першому етапі обробки хвилевідний стрижень 7 занурюють у розплав на глибину, що дорівнює 0,30-0,36 глибини розплаву у ковші, та починають електрогідроімпульсну обробку і одночасну продувку розплаву інертним газом, тобто здійснюють обробку верхньої частини розплаву у ковші. Така дія на протязі від 1 до 2 хвилин сприяє посиленню висхідних потоків у розплаві, його дегазації, подрібненню легких неметалевих включень та їх видаленню. Причому зменшення глибини занурення хвилеводу /менше 0,3/ призводить до інтенсифікації взаємодії розплаву із шлаком та атмосферою повітря. Збільшення глибини занурення хвилеводу /більше 0,36/ призводить до зниження ефекту інтенсифікації висхідних потоків у розплаві. На другому етапі хвилевідний стрижень занурюють у розплав на глибину, що дорівнює 0,65-0,75 глибини розплаву у ковші, та починають електрогідроімпульсну обробку і одночасну продувку розплаву інертним газом, тобто здійснюють обробку нижньої частини розплаву у ковші. Така дія на протязі від 1 до 2 хвилин сприяє посиленню висхідних потоків у нижній частині розплаву у ковші, активізує дегазацію, подрібнює важкі неметалеві включення, активізує їх захоплення пухирцями газу, який спливає, а у сукупності із попередньо активною зоною у верхній частині розплаву спрощує проходження домішок, які видаляються, вгору. Причому зменшення глибини занурення хвилеводу /менше 0,65/ призводить до зниження ефекту дії у нижній частині розплаву у ковші, а збільшення глибини занурення хвилеводу /більше 0,75/ призводить до суттєвого зниження температури розплаву у донній частині ковша. На третьому 5 92118 етапі обробки хвилевідний стрижень занурюють у розплав на глибину, що дорівнює 0,45-0,55 глибини розплаву у ковші, та починають електрогідроімпульсну обробку і одночасну продувку розплаву інертним газом, тобто здійснюють обробку середньої частини розплаву у ковші. Така дія на протязі від 1 до 2 хвилин сприяє посиленню висхідних потоків у середині розплаву, його остаточній дегазації та видаленню залишкових неметалевих включень. Інтервали глибини занурення хвилеводу на третьому етапі обумовлені зниженням ефекту дії на дрібні неметалеві включення. Для розплаву АК5М2, об'єм якого становив V = 0,076м3, а питома густина γ = 2649кг/м3, енергія в імпульсі дорівнює 1,875кДж, яка відповідає величинам ємності конденсаторів 1,5 мкФ при напрузі 50 кВ. Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 Після завершення обробки хвилевід 7 виводять із розплаву 2. Така дія у розплаві призводить до його активної дегазації та інтенсифікації рафінування і у сукупності з дією хвиль тиску призводить до того, що розмір кластерів, у межах яких зберігається впорядковане розташування атомів і які є імовірними місцями появи зародків кристалізації, зменшується, а їх кількість в об'ємі металу зростає, що і зафіксовано у литому металі. Таким чином, спосіб, що заявляється, дозволить активізувати рафінування розплаву від важких та легких неметалевих включень і за рахунок цього у сукупності з дією газу та змінного тиску електрогідроімпульсної дії підсилити ступінь очищення розплаву від шкідливих домішок та підвищити якість виливків. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601