通过超声波检测液态金属的方法技术

一种方法包括以下步骤：a)提供一种超声波发生器(1)，其由相对于液态金属基本上呈惰性的材料制成，所述相对于液态金属基本上呈惰性的材料例如陶瓷，优选氮化硅或氮氧化硅，例如SIALON，或由对所述液态金属基本上呈惰性的金属制成，b)将所述超声波发生器(1)至少部分地浸入所述金属的熔池中，c)对超声波发生器(1)施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以获得所述金属对所述超声波发生器的润湿，d)对超声波发生器(1)连续地施加测量超声波——也称为检测超声波，特别是频率在1和25MHz之间的超声波，e)对超声波发生器(1)间歇地施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以保持所述润湿。

Method for detecting liquid metal by ultrasonic wave

A method comprises the following steps: a) provides an ultrasonic generator (1), the relative to the liquid metal is basically made of inert materials, the liquid metal to basically inert materials such as ceramic, preferably silicon nitride or silicon oxynitride, such as SIALON, or by the liquid metal basic is made of inert metal, B) the ultrasonic generator (1) at least partially immersed in the metal molten pool, c) of the ultrasonic generator (1) applied ultrasonic power, especially the power ultrasonic is greater than 10 watts, in order to obtain the wetting of the metal of the ultrasonic generator. D) of ultrasonic generator (1) continuously applied for measurement of ultrasonic - also called ultrasonic testing, especially in ultrasonic frequency between 1 and 25MHz, e) of the ultrasonic generator (1) intermittently applied ultrasonic power, especially An ultrasonic power greater than 10 watts is used to maintain the wetting.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过超声波检测液态金属的方法本专利技术涉及液态金属的声波非破坏性检测和分析领域。更具体地，本专利技术涉及一种为了检测和分析的目的使用至少一个由陶瓷或难熔金属(即相对于液态金属呈惰性)制成的超声波发生器(sonotrode)从而能够实现优化的超声波传输的改进方法。在液态金属铸造领域中，精确控制夹杂物质量是至关重要的。实际上，由其决定金属薄板或部件——特别是薄板或薄部件，特别是在制造诸如饮料罐或气溶胶罐之类的封闭容器期间获得的那些——的质量和废品率。在液态金属的情况下，由于液态金属中存在的夹杂物的数量低，但其有害性高，因此该测量特别需要谨慎进行。通常，夹杂物质量由包含在液态金属中的夹杂物的比率和其尺寸决定。它主要基于液态金属取样方法，其中将夹杂物在过滤器上浓缩，然后通过金相学观察并计数。在液态铝的情况下，所谓的PoDFA(铝的多孔盘过滤(PorousDiskFiltrationofAluminium)的首字母缩写)方法的情况就是如此，但是该方法仅仅显示夹杂物的尺寸和数量。称为LiMCA(液态金属清洁度分析(LiquidMetalCleanlinessAnalysis)的首字母缩写)的方法在本领域中也是已知的，主要由以下步骤构成：经由小孔对液态金属连续地取样，并在每次液态金属夹杂物通过时测量其电阻变化。然而，该设备根据Coulter计原理操作，具有在分析量(约为铸造金属的0.01％)和可检测尺寸(约为15μm至150μm)方面的限制成为其缺点。最近开发了一种设备，其使用过滤速率以获得合格的夹杂物水平。方法的情况尤其是如此。在这些方法中，在实践中可行的取样频率低，因此分析的体积分数仍较低(实际数量级为铸造金属的0.01％)。对开发连续的测量方法——特别是当金属在槽中循环时——的需求可追溯到20世纪60年代。比如，Reynolds探索了用于评估液态铝的夹杂物质量的声波测量方法，期望能实现更大比例的液态金属(至少几个百分点)。当时开发的设备，称为“Reynolds4M”，灵敏度有限，且似乎只是通过能够区分洁净金属和非常脏的金属的质量指数定性地使用。这是1979年“ReynoldsMetalsCompany”的专利申请US4,287,755和Mansfield,T.L.的出版物“MoltenAluminiumQualityMeasuredwithReynolds4MSystem”的主题。在超声波的更新近的发展中，应当注意来自“Metalvision”的“MV20/20”设备，其可在市场上获得且记载于出版物“Anultrasonicsensorforthecontinuousonlinemonitoringofthecleanlinessofliquidaluminium”,TMS2005中。它实时地给出了存在于液态金属中的夹杂物的尺寸和数量的显示，但没有任何相关联的校准方法。这种设备仅很少使用，并且在任何情况下都不是大规模使用，主要是因为其缺乏可靠性。应特别注意的是，波导或超声波发生器由钢制成，与金属反应，这导致界面的变化，并因而导致波传输质量和水平的变化。在20世纪90年代末，申请人“PechineyRhenalu”还开发了夹杂物的声波测量，并具体地在1999年提交了申请FR2796155，该申请涉及一种用于校准通过超声波观察到的液态金属中的缺陷的尺寸的方法，题为“Procédéetdispositifaméliorésdecomptagedesinclusionsdansunbaindemétalliquideparultrasons”。然而，这些不同的工作在提供校准方法的同时，不能确保对存在于液态金属中的夹杂物进行声波检测/计数的方法的可靠性，虽然其能够分析较大比例的液态金属。特别地，这种有限的可靠性归因于波导/液态金属界面缺乏稳定性。实际上已知的是，波导需要用液态金属润湿，以能够将能量传递到液态金属而没有过度损失。为此，所使用的波导由金属制成，特别是由钢或钛制成。然而，这不足以获得完美的润湿，且已经开发了将其改善的方法。在液态铝的情况下，该证据尤其见于专利EP0035545B1，该专利具有1979年的优先权日期，由“ReynoldsMetalCompany”拥有，要求保护在钛声波发生器上铝膜的气相沉积。然而，事实上，即使在这样的设计中，由于波导材料与液态金属的反应，使用期间润湿质量会发生变化，并且具有沉积物的超声波发生器不可再使用。难熔金属不在液态金属中使用，完全是因为它们不被所述液态金属润湿。只有化学沉积方法可以获得润湿，只是这是在有限时间内润湿，其是不可靠、不实用或不经济的。因此，目前还没有一种能够可靠地检测大比例铸造金属中的夹杂物的方法。因此，本专利技术的目的之一是弥补至少一个上述缺点。为此，本专利技术涉及一种用于液态金属的声波测试的方法，其包括以下步骤：a)提供超声波发生器(1)，其由相对于液态金属基本上呈惰性的材料(例如陶瓷，优选氮化硅或氮氧化硅，例如SIALON)或对所述液态金属基本上呈惰性的金属形成，b)将所述超声波发生器(1)至少部分地浸入所述金属的熔池中，c)对超声波发生器(1)施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以获得所述金属对所述超声波发生器的润湿，d)对超声波发生器(1)连续地施加测量超声波——也称为检测超声波，特别是频率在1和25MHz之间的超声波，e)对超声波发生器(1)间歇地施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以保持所述润湿并确保信号随时间的稳定性。因此，仅通过向浸没于液态金属中的超声波发生器施加功率超声波，就可持久地、特别是在几天内保持液态金属对超声波发生器的润湿。在步骤b)中，将超声波发生器浸入液态金属熔池中。在步骤c)中将功率超声波施加到超声波发生器，且该功率超声波使得可以获得液态金属的润湿。借助该方法，于是可以获得对液态金属的优化的超声波传输，其是持久的且随时间的流逝是稳定的。有利地，在步骤e)中的功率超声波的施加间歇地进行。实际上，超声波发生器的润湿随着时间而产生抵抗，因此可不定时地施加用于维持润湿的功率超声波。关于步骤d)，其还包括将测量超声波施加于超声波发生器，特别是频率在1和25MHz之间的超声波。于是可以通过在长时间内向超声波发生器施加测量超声波而将先前在步骤c)中润湿的超声波发生器用于应用，例如进行液态金属的非破坏性检测。由此，能连续地实施超声波测量，以便能够在处理之前或在铸模中铸造之前在线分析液态金属的夹杂物质量，特别是在槽中。实际上，本专利技术使用于处理的测量超声波和用于使润湿——其由于长期维持的简单影响或者由于与超声波发生器接触的气体、氧化物或其它杂质的存在而倾向于随时间变差——再生的间歇功率超声波的同时应用成为可能。根据一个有利的实施方案，液态金属是液态铝合金，下文称为液态铝。该铝合金可以含有含量Y非零甚或非常低含量的约为20ppm的镁。根据另一个实施方案，含量Y大于或等于0.05重量％，优选大于0.5重量％，更优选大于或等于0.7重量％。然而，液态金属也可以是钠、锌或另一种金属，并且超声波发生器由钢或钛或任何其它基本上呈惰性的金属(即不显著溶解于液态金属中)制成，或者由陶瓷、特别是氮化硅或氮氧化硅例如SIALON制成。有利地，在步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过超声波检测液态金属的方法，其包括以下步骤：a)提供一种超声波发生器(1)，其由相对于液态金属基本上呈惰性的材料形成，所述相对于液态金属基本上呈惰性的材料例如陶瓷，优选氮化硅或氮氧化硅，例如SIALON，或由对所述液态金属基本上呈惰性的金属形成，b)将所述超声波发生器(1)至少部分地浸入所述金属的熔池中，c)对超声波发生器(1)施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以获得所述金属对所述超声波发生器的润湿，d)对超声波发生器(1)连续地施加测量超声波，也称为检测超声波，特别是频率在1和25MHz之间的超声波，e)对超声波发生器(1)间歇地施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以保持所述润湿并确保信号随时间的稳定性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.07 FR 14022571.通过超声波检测液态金属的方法，其包括以下步骤：a)提供一种超声波发生器(1)，其由相对于液态金属基本上呈惰性的材料形成，所述相对于液态金属基本上呈惰性的材料例如陶瓷，优选氮化硅或氮氧化硅，例如SIALON，或由对所述液态金属基本上呈惰性的金属形成，b)将所述超声波发生器(1)至少部分地浸入所述金属的熔池中，c)对超声波发生器(1)施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以获得所述金属对所述超声波发生器的润湿，d)对超声波发生器(1)连续地施加测量超声波，也称为检测超声波，特别是频率在1和25MHz之间的超声波，e)对超声波发生器(1)间歇地施加功率超声波，特别是功率大于10瓦的超声波，以保持所述润湿并确保信号随时间的稳定性。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液态金属是液态铝合金。3.根据权利要求2所述的方法，其中，至少在步骤c)中，所述液态金属是含有含量为Y的镁的液态铝合金，所述镁含量Y不为零。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述含量Y大于或等于0.05重量％，优选大于0.5重量％，更优选大于或等于0.7重量％。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述液态金属是钠或锌，且所述超声波发生器由钢或者不被钠或锌分别润湿的另一种金属制成，或者由陶瓷、特别是Sialon制成。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括至少来自步骤d)的用于反射由所述超声波发生器(1)传输的测量超声波的校准反射器在所述液态金属中的定位，以产生超声波信号，以及当所产生的超声波信号的强度小于或等于预定阈值强度时触发根据步骤d)施加功率超声波的步骤。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述液态金属是铝合金。8.根据权利要求6所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：JL·阿沙尔，P·勒布龙，
申请(专利权)人：伊苏瓦尔肯联铝业，
类型：发明
国别省市：法国,FR