Ультразвуковое улучшение материалов, получаемых литьем с прямым охлаждением

1. Способ литья с прямым охлаждением металла или металлического сплава, включающий
подачу текучего расплава, содержащего расплавленный металл или расплавленный металлический сплав, в кристаллизатор прямого охлаждения, имеющий вход и выход;
охлаждение текучего расплава в кристаллизаторе для получения бруска, имеющего расплавленную сердцевину, образующую сужающуюся внутрь лунку, и твердую внешнюю оболочку, которая утолщается по мере увеличения расстояния от выхода кристаллизатора;
приложение энергии колебаний к текучему расплаву в лунке расплавленной сердцевины бруска, выходящего из кристаллизатора, с помощью устройства, расположенного внутри кристаллизатора;
возможно нагнетание потока продувочного газа в текучий расплав в лунке расплавленной сердцевины бруска;
приложение энергии колебаний к твердой внешней оболочке бруска за выходом кристаллизатора в области сужающейся лунки;
удаление бруска из выхода кристаллизатора;
дальнейшее охлаждение бруска за выходом кристаллизатора с получением твердого бруска.
2. Способ по п. 1, в котором энергию колебаний, прилагаемую к текучему расплаву в лунке расплавленной сердцевины бруска, выходящего из кристаллизатора, и энергию колебаний, прилагаемую к твердой внешней оболочке бруска под выходом кристаллизатора в области сужающейся лунки, обеспечивают посредством по меньшей мере одного ультразвукового преобразователя, по меньшей мере одного вибратора с механическим приводом или их сочетания.
3. Способ по п. 1, в котором приложение ультразвуковой энергии колебаний к твердой внешней оболочке бруска в области сужающейся лунки включает приложение энергии колебаний из множества источников энергии колебаний, размещенных во множестве положений по окружности бруска.
4. Способ по п. 1, в котором приложение ультразвуковой энергии колебаний к твердой внешней оболочке бруска в области сужающейся лунки включает приложение энергии колебаний через слой охлаждающего агента, распыляемого на внешнюю поверхность бруска на выходе кристаллизатора.
5. Способ по п. 1, в котором используют продувочный газ, и приложение ультразвуковой энергии колебаний к текучему расплаву в лунке расплавленной сердцевины бруска, выходящего из кристаллизатора, посредством ультразвукового устройства, расположенного в кристаллизаторе, и введение потока продувочного газа в текучий расплав в лунке расплавленной сердцевины бруска осуществляют с помощью одного устройства.
6. Способ по п. 1, в котором используют продувочный газ, и продувочный газ включает азот или аргон.
7. Способ по п. 1, в котором частота энергии колебаний, прилагаемой к текучему расплаву в лунке сердцевины бруска, составляет от 5 до 400 кГц.
8. Способ по п. 1, в котором частота энергии колебаний, прилагаемой к твердой внешней оболочке бруска, составляет от 5 до 400 кГц.
9. Способ по п. 3, в котором частота энергии колебаний, прилагаемой к слою охлаждающего агента на твердой внешней оболочке бруска составляет от 5 до 400 кГц.
10. Способ по п. 1, в котором металлический сплав получен способом литья с прямым охлаждением (ПО), и металлический сплав представляет собой алюминиевый сплав.
11. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением (ПО), включающий
вертикально ориентированный открытый кристаллизатор, имеющий расположенный выше вход и расположенный ниже выход;
загрузочный желоб для подачи текучего расплава к расположенному выше входу кристаллизатора;
систему жидкостного охлаждения, обеспечивающую охлаждающую рубашку с текучей средой на выходе кристаллизатора;
источник энергии колебаний, расположенный вертикально над входом кристаллизатора и проходящий внутрь кристаллизатора;
возможно, блок подачи продувочного газа, расположенный вертикально над входом кристаллизатора и проходящий внутрь кристаллизатора и за пределы выхода кристаллизатора,
множество источников энергии колебаний, расположенных по окружности под выходом кристаллизатора;
при этом вертикальное положение расположенного по окружности множества источников энергии колебаний находится в непосредственной близости от выхода кристаллизатора, так что энергию колебаний прикладывают к бруску, выходящему из кристаллизатора, в области сужающейся внутрь лунки расплава внутри бруска.
12. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 11, в котором вертикально расположенный источник энергии колебаний включает по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, по меньшей мере один вибратор с механическим приводом или их сочетание.
13. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 11, в котором присутствует подача продувочного газа, и вертикально расположенный источник энергии колебаний и блок подачи продувочного газа объединены в виде блока ультразвукового дегазатора, который содержит: удлиненный зонд, содержащий первый конец и второй конец, где первый конец прикреплен к ультразвуковому преобразователю, а второй конец, содержащий наконечник, расположен на выходе кристаллизатора, и нагнетатель продувочного газа, содержащий вход для продувочного газа и выход для продувочного газа, причем выход для продувочного газа расположен на наконечнике удлиненного зонда для введения продувочного газа в область на выходе кристаллизатора.
14. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 11, в котором каждый из множества источников энергии колебаний, расположенных по окружности под выходом кристаллизатора, содержит по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, по меньшей мере один вибратор с механическим приводом или их сочетание.
15. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 11, в котором каждый из множества источников энергии колебаний, расположенных по окружности под выходом кристаллизатора, расположен так, чтобы непосредственно контактировать с твердой поверхностью бруска, выходящего из кристаллизатора.
16. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 11, в котором каждый из множества источников энергии колебаний, расположенных по окружности под выходом кристаллизатора, расположен так, чтобы контактировать с охлаждающей рубашкой с текучей средой на твердой поверхности бруска, выходящего из кристаллизатора.
17. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением (ПО), включающий
горизонтально ориентированный открытый кристаллизатор, имеющий вход и выход;
загрузочный желоб для подачи текучего расплава на вход кристаллизатора;
систему жидкостного охлаждения, обеспечивающую охлаждающую рубашку с текучей средой на выходе кристаллизатора;
источник энергии колебаний, расположенный в кристаллизаторе;
возможно блок подачи продувочного газа, проходящий внутрь кристаллизатора,
и множество источников энергии колебаний, расположенных по окружности за выходом кристаллизатора;
при этом положение расположенного по окружности множества источников энергии колебаний находится в непосредственной близости от выхода кристаллизатора, так что энергию колебаний прикладывают к бруску, выходящему из кристаллизатора, в области сужающейся внутрь лунки расплава внутри бруска.
18. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 17, в котором источник энергии колебаний, расположенный в кристаллизаторе, содержит по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, по меньшей мере один вибратор с механическим приводом или их сочетание.
19. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 17, в котором присутствует подача продувочного газа, и источник энергии колебаний, расположенный внутри кристаллизатора, и блок подачи продувочного газа объединены в виде блока ультразвукового дегазатора, который содержит: удлиненный зонд, содержащий первый конец и второй конец, где первый конец прикреплен к ультразвуковому преобразователю, а второй конец, содержащий наконечник, расположен на выходе кристаллизатора, и нагнетатель продувочного газа, содержащий вход для продувочного газа и выход для продувочного газа, причем выход для продувочного газа расположен на наконечнике удлиненного зонда для введения продувочного газа в область на выходе кристаллизатора.
20. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 17, в котором каждый из множества источников энергии колебаний, расположенных по окружности за выходом кристаллизатора, содержит по меньшей мере один ультразвуковой преобразователь, по меньшей мере один вибратор с механическим приводом или их сочетание.
21. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 17, в котором каждый из множества источников энергии колебаний, расположенных по окружности за выходом кристаллизатора, расположен так, чтобы непосредственно контактировать с твердой поверхностью бруска, выходящего из кристаллизатора.
22. Кристаллизатор для литья с прямым охлаждением по п. 17, в котором каждый из множества источников энергии колебаний, расположенных по окружности за выходом кристаллизатора, расположен так, чтобы контактировать с охлаждающей рубашкой с текучей средой на твердой поверхности бруска, выходящего из кристаллизатора.
23. Брусок из металла или металлического сплава, полученный способом по п. 1, где брусок не включает химического вещества для измельчения зерна, и брусок не подвергался термической гомогенизирующей обработке.
24. Брусок из металла или металлического сплава по п. 23, где брусок представляет собой брусок из алюминия или алюминиевого сплава.