Способ внепечной вакуумной обработки алюминиевых сплавов

 

СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий вакуумирование и барботаж сплава инертным газом в ковше, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности очистки сплава от цинка, сплав перед вакуумированием подогревают до 850-900°С, вакуумирование и барботаж инертным газом проводят так, чтобы остаточное давление в ковше в процессе обработки бьшо равным 30-80% от равновесного парциального давления пара цинка над сплавом, а зону барботажа непрерывно или периодически перемещают в объеме сплава.

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3553589/22-02 (22) 08.02.83 (46) 07.06.84. Бюл. Р 21 (72) Э.Е.Лукашенко, В.А.Дурасов, ;Л.П.Селезнев, И.И.Копач, Е.Ф.Горелов, В.Н.Захаров, О.Г.Петухова, Л.N.Сльппев, Ю.П.Купряков, В.А.Загрядский, А.К.Воробьев, В.A.Êóðo÷êèí,Ë.Ä.Tðoïников и А.A.Äîðîõèí (71) Красноярский ордена Трудового

Красного Знамени институт цветных . металлов им.М.И.Калинина (53) 669.714.5(088.8) (56) 1. Пазухин В.А. и Фишер А.Я.

Разделение и рафинирование металлов в вакууме. M., "Металлургия", 1969, с. l 44.

2. Альтман М.Б. и др. Вакуумирование алюминиевых сплавов. N. "Металлургия", 1977, с. 156.

ЗШ 22 В 00 21 06 (54) (57) СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ВАКУУМНОЙ

ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий вакуумирование и барботаж сплава инертным газом в ковше, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки сплава от цинка, сплав перед вакуумированием подогревают до 850-900 С, вакуумирование и барботаж инертным газом проводят так, чтобы остаточное давление в ковше в процессе обработки было равным 30-80Х от равновесного парциального давления пара цинка над сплавом, а зону барботажа непрерывно или периодически перемещают в объеме сплава.

Изобретение относится к цвeò!,<;é металлургии в частности к вакуум-ному рафинированию алюминиевых сплавов от металлических примесей, например цинка.

Известен способ вакуумного :"«.cцинкования алюминиевых снлавоз B H:.!куум-дистилляционных печах (ВДП) ни кой частоты 1„1 1.

Этот способ характеризуется новь. — 1б сокой производительностью (1,5 т/ч на 3-тонной ВДП), связанной с недос"таточным тепло- и массопереносом в ванне и небольшой удельной повеpхностью испаренйя (О," м /т), значи- 15 тельным расходом электроэнергии (250 кВтч/т), сложностью конcòðóêöèè эксплуатации ВДП, частыми сменами футеровки, высокими капитаяьными затратами на переделе. ° и

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ внепечной вакуумной обработки алюминиевых сплавов, включающий вакуумировавие и барботаж сплава инерт- к ным газом в ковше через трубу, погруженную в сплав f2 ).

Однако использование этого способа для вакуумного обесцинкования не пре;"ставляется возможным из-за низкой тем-. пературы металла в ковше (700-750 С)9 кратковременности вакуумьой обработк.--:: (10-. 5 мин) и несовершенства. режима продувки сплава инертным газом.

Цель изобретения — nonbrureH e эф 1 фективности очистки сплава ст цинка, Указанная цель достигается тем, что согласно способу внепечной вакуумной обработки алюминиевых сплавов9 включающему вакуумирование и барботаж,. до, сплава инертным газом в ковше 9 сплав перед вакуумированием подогревают до

850-900 С, вакуумирование ч барботаж о инертным газом проводят так, чтобы остаточное давление в ковше в процес9! j се обработки было равным 30 — 80% от равновесного парциального давлe!!èÿ пара цинкa над сплавом,, а з- он.у .барботажа непрерывно или периоцически -!еремещают в объеме сплава.

5Q

Выбор параметров объясняется спецификой внепечного способа вакуумного обесцинкования алюминиевых сплавов.

При температуре сплава ниже 850"С и парциальном давлении остаточных газов выше 80% от равновесного давления пара цинка над рафинируемым сплавом значительно понижается скорость отгонки цинка и полнота обесцинковани.-. сплав:=.. Перегрев сплава

О выш-:- 900 l вызывает значитcëüíûå потори алюминия из-за окисления и до-полнительный неоправдаьны:-:;. расхсд оплива. При понижении остаточного

pëèëåêèÿ 9 камере ниже 30% от p2BBо вес ого дав-,!eíèÿ пара .ч. ка над ра-. фичируемым сплавом скорость отгонки

ILt-:íKe существенно нг возрастает,. то, в то же время„ требует у=тановк..:. бо-л- мощных и дорогих в.-.куу1 ных ".а=осов. Перемсщение зонь: ввода барботажного газа в объеме ванны в ходе обесцинкования обеспечивает более эффективный массо- и теы ообмен в сплаве и тем ускоряет отг;н у цинка по сравнению со стационарной пода.чей аргона (в фиксированном месте ванны или ковша).

Опь9ты выполняются на опытно-промышленной установке ПЗЦИ с емкостью ковша 3 т (ВАКУ-3).

Пример 1. Условия:

Исхоцнос содержание цинка в сплаве, %

Масса сплава в ковше, т

Исходная емпера-. туо ме га пла в ковше, С

850

Время вакуумной дистилляции (с барботажем сплава аргоном), мин

Давление остаточных газов в ка9

400 исходное

200 конечное ме сплава не перемещаетс

Подача инертного газа ному давлению пара цинка руется (:Р i P

Ре зультатьм по парциальне регулиОстаточное содержание цинка .в сплаве, %

0965 .:телень обесциикоBHHHR9 %

Варботер устанавливается неподвижно (зона ввода инертного газа в объе1096295 4

Исходная температура металла в ковше, С

900

Условия:

Давление остаточных газов в камере, Па:

Масса сплава в ковше, т

2,5

260 начальное

Время вакуумной дистилляции (с барботажем сплава аргоном, мин

80 конечное

15

Исходная температура металла в ковше,о С

820

Остаточное давление газов в камере, Па

25 исходное, 0,78

Масса сплава в ковше, т

2,5

Остаточное содержание цинка, Е

1,03

Исходная температура металла в ковше, С о

880

Время вакуумной дистилляции, мин

Средняя скорость обесцкнкования, 7/ч

0,33

Остаточное давле. ние в камере, Па:

Из сопоставления результатов двух

45 приведенных опытов видно, что понижение исходной температуры сплава от

870 С до 820 С при прочих равных условиях приводит к повышению остаточного содержания цинка в рафинируемом

50 сплаве в 1,6 раза, а скорость обесцинкования уменьшается втрое.

260 начальное

150 конечное

Исходное содержание цинка в сплаве, Ж

1,28

2,5

Средняя скорость обесцинкования, Ж/ч 1,05

Исходное содержание цинка в сплаве, Е 1,25 конечное 60

Барботер устанавливается неподвижно (зона ввода инертного газа в

4 объеме сплава не перемещается). Подача инертного газа по парциальному давлению пара цинка не регулируется

Гл „)

Результаты:

Степень обесцинкования, X

Пример 2. Условия:

Масса сплава в ковше,т

Время вакуумной дистилляции, мин

Барботер устанавливается неподвижно (зона ввода инертного газа в объеме сплава не перемещается).

Подача инертного газа по парциальному давлению пара цинка не регулируется Р2лСР

Результаты:

Остаточное содержание цинка в сплаве, X 0,72

Степень обесцинкования,Х 45

Средняя скорость обесцинкования, Ж/ч

Условия:

Исходное содержание цинка в сплаве, 7 0,61

Барботер устанавливается подвижно (зона ввода инертного газа периодически перемещается в объеме сплава).

Подача инертного газа по парциальному давлению пара цинка не регу-. руется (Pz„)i Pîò ).

Результаты:

Остаточное содержание цинка в сплаве, Е 0,57

10/6295

Масса сглава в ковше т

Степень обесцинкования, 7.

2., 2

64„, Исходная температура металла в ковше, С

860

Время вакуумной дистилляции, мин

Давление остаточньгх газов в камере, Па:

?6G исходное конечное

Зона ввода инертного газа и, -..àìå-щается в объеме ванны сплава в процессе вакуумной дистилляции, Подача инертного газа дозируется таким образом, что на начальном этапе дистилляции (в первые 20 мин) давле— ние остаточных газов поддерживает<=я на уровне 30-507 от текущих значений равновесного давления пара цинка над рафинируемым сплавом,, на втором этапе (следующие 20 мин) давление ост ;-30, ovHbE< газов в камере поддерживаетс на уровне 50-607 от текущих зна-. ни.- : равновесного давления пара цинка, а на последнем этапе — до 807. от рав овесного давления пара цинка над рафинируемым сплавом, Результаты:

Масса сплава в ковше, т

Исходная температура металла в ковше, Ос

880

Время вакуумной дистилляцки, мин

Давление остаточных газов в камере, Па: исходное

80 конечное

Зона ввода инертного га" à в расплав перемещается в объеме ванны., Подача инертного газа по парциаль-4> ному давлению пара цинка не регулиоуетсЯ (Р2л) Рот ).

Результатй:

Степень обесцинкования, 7

Остаточное содержание цинка в сплаве, %

0,64

Из сопоставления результатов двух последних опытов видно,, что дазирование подачи барботажного газа в процессе Вакуумной дистилляции по условию:. Р ог =(0,3-0,8)Р -,„ обеспечивает значительное повышение зффективностч вакуумного обесцинкования алюминиевых сплавов, в частности таких важных показателей этого процесса как с-.е- ь ) пень и, особенно, глубина обесцинко-вания.

Приведенные примеры подтвер ают,, что использование совокупность прие-Степень обесцинкования, 7

Условия;

Исходное содержание цинка в сплаве, Е

7 2

Средняя скорость обесцинкования, %/ч 1,02

Из сопоставления результатов этих двух опытов видно, что перемещение зоны ввода инертного газа в объеме расплава в процессе вакуумной диСтилляции приводит к снижению остаточного содержания цинка в сплаве от 0,72 до 0,577 и повышает скорость обесцинкования в 1,3 раза. о

Пример 3. Условия:

Исходное содержанке цинка в расплаве, % 1,,26

Средняя скорость

Обесцинкованияу %/è Îó5

Остаточное содержание цинка в сплаве,% 0.,32

Средняя скорость обесцинкования, 7/ч 0„9

6295

Составитель Э.Лукашенко

Редактор M.Товтин ТекредЛ.Мартяшова Корректор О. Билак

Заказ 3748/ 19 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

7 109 мов: предварительного разогрева сплавов до 850-900 С, дозирования подачи ,барботажного инертного газа в процессе вакуумного обесцинкования по условию, перемещение эоны ввода инертного газа в объеме расплава в процессе вакуумного рафинирования обеспечивают значительное повышение скорости и глубины обесцннкования алюминиевых сплавов и, в конечном счете, экономичности данного передела.

5 Ожидаемый экономический эффект от внедрения этого способа составит

500 тыс. руб. в год.