Способ рафинирования расплавленных металлов

 

1. СПОСОБ РАФИНИРОВА ЦИЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ, 9 xi /7///г7 У |ТГГП| 1 iai/Ji 4ffff:J i( /Л /J включающий пропускание расплава металла сверху вниз через фильтр с каналами апя прохожцения металла и цегазацию расплава путем поцачи рафинирую щего газа поц фильтр противоточно движению расплава, отличающийс я тем, что, с целью повышения степещ1 рафинирования металла от газовых и неметаллических пршиесей, расплав металла пропускают через фильтр со скоростью 0,5-2,0 на 1 щаци фильтра, при этом рафишфующий газ подают со скоростью, обеспечивающей созцание слоя газа поц фильтром и прохождение расплава металла через спой газа отцелылити струякш итт в эмульгированном вице. ; ///fff/ff/

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (13) 3(51) С 22 С 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Аъ вдц и (21) 3381474/22-02 включающий пропускание расплава метал(22) 20.01.82 ла сверху вниз через фи1тьтр с канапа(46) 07,09,83, Бюл. № 33 ми цпя прохожцения металла и цегаза(72) H. Л. Исаев, P. Л1. Габидуллин, пию расплава путем поцачи рафинируюВ. С. Шипилов, С. П. Молодчинина щего газа поц фильтр противоточно цвии Л. N. Кофман жению расплава, о т л и ч а ю щ и й(53) 669.054:669.714.11 (088.8) с я тем, что, с целью повышения сте(56) 1, Авторское свицетепьство СССР пени рафинирования металла от газовых

% 401743, кп. С 22 B 21/06, 1973. и неметаппических примесей, расплав

2. Патент Великобритании металла пропускают через фильтр со

Лг 1542358, кл. С 7 D, опубпик. 1979 скоростью 0,5-2,0 м /с на 1 м ппо .Л 2

3. Патент США Х 3172757, щаци фи;тьтра, при этом рафинирующий кп. 75-67, опубпик. 1973. газ поцают со скоростью, обеспечиваю4. Патент США No 4165235, щей созцание слоя газа поц фильтром кл. 75-93, опубпик. 1979 ° и прохожцение расплава металла через (54) (57) 1. СПОСОБ РАФИНИРОВА- слой газа отцепьными струями ипи в

НИЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ, эмупьгированном вице.

I/eddic g ,юс к моlи

| 0„ . - "..(, " ",;-, 2. Способ по и, 1, о т п и ч а ю шийся тем, что, с цепью рафинирования расппава апюминия при прохождении его через спой газа отцепьными струями рафиж4р ющий газ поцают сО око ростью (О,"-1,5) 10 м /c на 1 м

-7 9 ппощаци фипьтра, З,Способпоп. 1, с гпичаюшийся тем, что, с цепью рафинирования расплава апюминия при прохождении его через спой газа в эмупьгированном вице, рафинирую>дий газ по-б цают со скоростью (1,5-5,6) 10 м /с

Я на 1 м ппощаци фипътра.

Изобретение относится к метаппургии, направпено Ia усовершенствование гег.нопОгии дегазации и фипътрации расппаВ пенных метаппов и может быть испопьзоВапо цпя рафинирования расплавов апк>миниевых сппавов.

Известив> способы очистки расппава от газообразных и тверцых вкпючений, такие, как цегазация, обработка фпюсами, фипьтрация, в которых рафинирующий газ протекает через первый из фипьтрук> щих эпементов в направлении, противопог по>ином течению расппава (11 и (21

Однако эти способы имеют следуюш.ие недостатки, Они не позвопяют проВсцить непрерывную цегазацию расппава на высокой скорости, так как из-за дере..вца цавпения, возникающего при Одноьроменном противопопожно направпенном гоне>п и метаппа и газа через фи>тьтрую»п.е элементы, количество обрабать;ваемого метаппа огра ичено. Кроме того, догазация и фипьтрация От газовых твердых II неметаппических включений нецостаточно эффективны.

Известен также способ цегазации и фи и трации расплавпенного металла в двухкамерной установке, при котором очистку металпа провоцят по нисхоцящей фипьтрации, а дегазапию — по противотоку @ 3

Недостатком указанного способа яв-пяется невысокая степень дегазации изза спияния пузырьков газа в канапах ф>льтра, прн этом спившиеся пузырьки ицут по своим определенным каналам„ а расппав - по своим, что снижает эффект дегазации, Наиболее близким к данному изобре тонию явпяется способ цегазации и фипьтрации расппавпенного метапла,, IIpB котором поспецний прохоцит через цве поспедоватепьно размещенные на некотором расстоянии друг от друга фипьтрующие ппастины и контактируют в первой ппастине и IIa» ней с идущим в противопопожном направлении рафинирук>щим газом, при- ем рафинируюп>ий газ прохоцит через первую пластику по обпегченным путям, что сни>кает и -; репац цаьпения,и, спецоватепьно, увепичивает эффективность обработки, Фипътрующие пчастины Выполнены из пенокерамики, причем r первой ппастине

Выпопнены отверстия дпя грохода га— за (4) .

Оцнако и этот способ обпацает слецующими недостатками". ограниченный контакт газа с расппавом в фипьтре, так как газ проходит по отцепььным каналам (отверстиям); фипьтрующие пластины не обеспечиваот бопьшой проиэводитепьности, а неравномерная фппьт» рация по сечению фипьтров приВоцит к образованию участков застойного металпа, особенно при небопьших расходах метаппа; бпизость пор В первом фипьтре обусповпивает =пияние струй метаппа, выхоцящих из этого фипьтра, в резупьта-. те чего уменьшается площаць и Время контакта расппава с рафинирующим газом, и =-ф1>ективность цегазадии.

Цепью изобретени явпяется повышение степени рафинчрования„ метаппа от газовых и неметаппических примесей, Поставпенная цель цостигается тем, что согласно способу рафинирования расппавпенных метаппов„вкпюча>сщем пропускание расв.пава метаппа сверху вниз через фипьтр с канапами цпя прохожцения метаппа и цегазацию расппава путем подачи рафинирующего газа поц фипьтр противоточно цвижению расппава, расппав ме аппа пропускают через фипьтр со скоростью 0,5-2,0 м /с на 1 м ппощаци фипьтра> при этом рафинирукший газ поцак>т со скоростью, обеспечивак>щей соэцание споя газа

10399 6 4

45 поц фильтром и прохождение расндава метаппа через спой газа отцепьными струями ипи в эмупьгированном виде.

Причем,с цепью рафинирования расплава алюминия при прохожцении его че- 5 рез спой газа отцепьными струями, рафинирующий газ предпочтительно пода-7 вать со скоростью (0,2-1,5) 10 и/с на 1 м ппощаци фильтра.

Кроме того, с цепью рафинирования 10 расплава апюминия при прохожцении его через спой газа в эмульгированцом виде, рафинирующий газ подают со скоростью (1,5-5,6) 10 м /с на 1 м ппощаци

-6 Э 2 фильтра.

На черте>ке изображена принципиальная технопогическая схема дегазации и фильтрации расплава метаппа (алюминия).

При осуществпении прецлагаемorо способа в качестве рафижгруюц;его газа р0 может использоваться пюбой инертный газ ипи смесь его с небопьшими добавKQjvlH (цо 10% объемных) активного газа, например, хпора ипи фреона.

На поверхности расплава, с целью 25 уменьшения его повторного загрязнения неметаппическими вкпючениями, можно разместить плавающий содевой слой, состоящий, HaIIpNMep) из солей xaopèцов и фторидов щепочных и щопсчно30 земепьных металлов. Конкретны» может быть такой состав: 30-40",Na СО, 1050% КС ь и 5-10", К Ль ГЬ

В качестве облегченных путей дпя прохождения металла могут служить

35 отверстия в случае пористого фильтра ипи решетка в насыпном фильтре грубой очистки.

Значительное повь>шение эффективности пурцессов обусповпено тем, что дегдзацию провоцят непрерывно в процессе разливки металла при обеспечении максимальной поверхности взаимодействия расплава и рафинирующего газа.

Интервапь> уд ельнь>х -расхоцов рдфинирующего газа и расплава, в частности, алюминия установлены следующим образом.

Удельный расхоц газа в первом спучае при струйном течении жидкого металла через спой газа поц ц>ипьтром

1 50 (газовую подушку) составпяет (0,21,5) ° 10 м/cна 1 м

При удельном расхоце газа менее

0,2 10 м /с на 1 м не образуется

2 газовая поцушка в связи с тем, что 55 скоростной напор расплава алюминия, во цействуя на газ, не позвопяет ее соэ дать, При у депьном расходе газа бопее 1,5 10 7 м /с íà 1 м" не будет струйного течения металла через газовую подушку, буцет набпюцаться смешанное течение металла струйка ми и в виде эмульсии, что привецет к загрязнению металла неметаппическими включениями.

Во втором случае при течении расп пава через газовую поцушку в эмупьгированном виде уцепьный расход газа 6у дет (1,5-5,6) ° 10 м /с на 1 м . — Ь 3 2

При удепьном расхоце газа менее

1,5 ° 10 х /с на 1 м будет смешанное течение, которое как укаэывапоср уносит с металлом включения.

При удепьном расхоце газа более

5,6 10 м /с на 1 м нарушается целостность слоев фипьтра и набпюцается черезмерное загрязнение неметаплическими вкпючениями.

Скорость подачи расплава в обоих случаях 0,5-2,0 м/с на fм,. При ,3 2 уцепьном расхоце металла менее

0,5 >. /с на 1 м непроизводительным

2 становитсч процесс, кроме того, тонкие включения прохоцят через фильтр вспецствие дами>арного течения; при удепьном расхоае метапла более 2,0 м /с

8 > на 1 м осевшие включения срываются с фильтра, попадают в газовую подушку и снижают эффективность цегазации на газовой поцушке.

Необхоцимо отметить, что оба случая цегазации на газовой поцушке и струйного течения расплава через нее, и в эмупьгированном вице расплава повышают эффективность цегазации в равной степени. Во втором спучае, после прохоя,дения метаппа через фильтр, рафиниру.юший газ не запирается под фильтром, а частично прохоцит через фипьтр и нескопько взмучивает расплав на фильтре, но geraçaöèÿ интенсивно пере4 мешиваюшихся сред прохоцит высокоэффек тивно.

Процесс цегазации и фильтрации в режимах струйного протекания жидкости через газовую подушку и в эмупьгированном вице смоцепирован на воце. При удельном расходе жидкости 1,= м /с

3 на 1 м и скорости подачи газа (0,2.2

1 5) 10 " м /с на 1 м жидкость

2 протекает через газовую подушку отдепьнь:ми стру-ями. При той же скорости подачи жицкости в интервапе скорости

-6 поцачи газа (1,5-4,6) ° 10 м /с на 1 м жидкость протекает через газовую по» цу1Lку в эмупьгировaHHом виде.

=poce5 цегазации и фильтрации Расплавленного, металла осуществляют слецуюшкм ОбразОм

Перец заполнением фкпьтровально о устройства металлом p IIpyloI!IH@ Газ выхоця из газораспрецеи теля снизу вверх, проходит через фильтр грубой

Очистки Облегченными путЯми цлЯ прохожцения газа и металла. В каче- стве Фильтра Гвубой очистки может;?ыть выбран фильтр насыпной, из KoyIIKblx op неупорнъ«х грануп или пенокерамики, с большими порами, обпегченными путями мотут служить чцержива«ощая решетка с «"тэевстиями а случвe насыпноГО фильтра или стВерстия В фильтре из пенокерамики.

По мере заполнения металлом прос"Г",Ланс! Ba Haq фильтром и фильтра, ВВИ

° ;y увеличивак?щегося металлостатичес:кого цавления, сопротивпения фипьтровапь= ной Bop åãîðîöêè H фильтраtt пузырьки газа начинают сливаться поц уцер?киВа«ощей фильтровальной решеткой. После пслнОГО заполнения металлом фильтОа, 2 г р кроме перечисленных ранее CHn, oHaablБаемых сопротивление потокy Газар

ЛОявляется другая сила -: скОрОстной на

ПОр расплавпеннОГО металла, БВнцу зтс

Гo! Газ начина ет скапливаться и О ц фьътровапьной ре?1«еткой и образуется газовая поц ока

С росУо л I BBOBGI о слоя подушки возрастае« сопротивпение потоку расппавленноГО металла и Он начинает течь чВ 35 рез газовый слой отдельными струйками, В первом случае или прохоцит черкез н«Зе В эмупьГирОВаннОМ вице, Именно, в результате Образования подушки и струйного течения через ие.е о мсталла, а TBK?KB в змульгированном видc прОисхсцит резкое уве7жчение площади кОнтвкта его с ГазовОй фазой, в результате чего цостигается высокий зффект цегаиаиии. ДЯ

t0o е1 «Грл,. -,еовнства по ф,„- —, 1- О

Выбирается из pactleI B pac oqa l Bça H м ета1ща=

После полного заполнения обьема поц фильтром часть газа начинает "=- екать и Выходить чеоез вспомогательный от

Рег,t лщ)ование тОпце«п«ы ГазоВой и& цу 1цни в зависзпйости От дасхОц а м етвл ла., газа, их свойств и дпя обеспечения достаточной,дегaaaIIHH возможно. напсимер, е«оппавковь=топорным ме анизмol .

П р и M е р. Проводили дегазациео и фильтра1еии ал?оминневого расплава при . Пиве кругпых слитков днамет.см 70. 60 мм из сплава АМГ6 H плоclqtaõ слитков из сплава 1541 с разли ны?л содержанием воцороца 0,54-0,56 см /100 Г

« .— так . с загря.-., еннтью 0 2 -;.,ь;2/ср

Уцелъные расхоцы Оафиниру?ощего

-7 газа брали 0,8 ° 10 м /c на 1 ?л в случае струйного течения м атал па ч ерез Газову«О подушку и 3,5 10 ?,;,/с на 1 м в случае течения металла Не2 рез газовук поцушку в эмульгирсванном виде.

Скорость подачи рвсплава состав= ляча в оооих случаях 1,5 м/с -TB 1 м

«.роме того„было провецено Опробо= ванне по известному способу без образования газовой подушки †«и той же загрязненности и при тех ?ке содержаниях водорода, Было провецено oqpîáoâaíèe цегазации и фильтрации пс известному способу в цвух случаях.

В первом случае., скорость подачи рафиннрр;щего газа - 0,05.10 м /c на 1 м, а во втором - 7,5 ° 10 ?л /C на 1 м скорость пода -,"-. рвсплавв г/

0,,1 н 2,5 м /с на 1 м. соответ — веннс. д ез ?еьтаты промышленчОГО oIIpo50BB ния поецлагаемсго и известного спосс=оов цегазан и i:". Фильтра«пп1 представлены

H таблиие.

0) о о

4) о о

О) Ф о

103997В о<о

cUIN co ооо о

С) Р) р ооо

CD CD (g

<1 С р

o o" о

СО C) р

F) с 3 р

o o о"

Ю С} с

Ж Я ц ооо аГ О

3 o а оа о

er Э о 2 3 о о о

СЧ о о о о

Ж „ ж 2

m o

Ф а

Л

9 1039

Как вицио из табпишя, в первом спучае опробование по предпагаемому cIIoсобу, т.е. с газовой поцушкой и струйНоМ течении расплава, содержание воцороца снизипось с 0,56 цо 0,34; с 0,54 цо 5

0,32, с 0,54цо0,30 (см 100) а загрязненностьc0,42 цо0,002 мм /см .

При проведении цегазадии и фильтрации по предлагаемому способу во вто» ром спучае, т.е. с газовой поцушкой >0 и течении метаппа через нее в эмупьгированном вице, соцержание воцороца снизипось с 0,56 цо 0,28; с 0,54 цо

0,25 и с 0,54 цо 0,30 (см /100), а эагрязненность с 0,42 по 0,004 мм /см".

При провецении опробования по известному способу в первом случае содержание воцороца снизилось с 0,56 цо

0,38, с 0,54 qo 0,39 и с 0,54 цо 0,36

10 (си /100), а загрязненность с 0,42 оо

0 08 мм /см, а so втором случае со цержание воцороца снизипось с 0,56 цо

0,39; с О 54 и цо 0,39 и с 0,54 цо

0,38 (см /100) и загрязненность с

0,4 цо 0 09 мм / см .

Таким образом сравнение результатов опробования показало, что эффективность цегазапии но прецпагаемому способу значитепьно возрастает что привоцит к повышению качества сппава н сокращению брака, В резупьтате использования прецпс = женного технического решения возрастает эффективность цегазапии расплава и упучшится качество металла, что приведет. к уменьшению расслоений в пнстах сплава АМг6 и сокрашению брака

Ва 2,5%.

Составитепь В, Бацовский

Редактор А. Шандор Техрец в Телер Корректор А. Ференц

Заказ 6821/27 Тираж 627 Поцписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц., 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектная, 4