Устройство для электромагнитного рафинирования алюминия и сплавов на его основе

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству алюминия и сплавов на его основе и может быть использовано для рафинирования алюминиевых сплавов от примесей щелочных металлов, неметаллических и газовых включений. Предложено устройство, содержащее футерованную емкость, футерованную металлическую крышку, газопылераспределительный механизм, механизм газоудаления и устройство для создания вращательного движения расплава, при этом в качестве устройства для создания вращательного движения расплава используют бесконтактный с расплавом многофазный индуктор бегущего электромагнитного поля, а футерованная металлическая крышка выполнена из немагнитной высокоомной стали. Предложенное устройство позволяет улучшить технологические и экономические показатели за счет бесконтактного перемешивания расплава. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству алюминия и его сплавов, и может быть использовано для рафинирования алюминиевых сплавов от примесей щелочных металлов, неметаллических и газовых включений.

Известно устройство для обработки расплава реагентом (а.с. №1532590, МКл. С 21 С 1/00, 1989), содержащее футерованную емкость и механическую мешалку.

Недостатком такого устройства является сложная конструкция механической мешалки и отсутствие механизма для отвода газов, что не позволяет получить на выходе высокоочищенный от примесей расплав.

Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для рафинирования алюминия и сплавов на его основе (Описание устройства для очистки алюминия от редкоземельных металлов, фирма “STAS Societe des technologies de L'Aluminium”, 1846 Outarde Chicoutimi (Quebec) Canada G7K1H1), содержащее футерованную емкость для транспортировки расплава, футерованную металлическую крышку, газопылераспределительный механизм, механизм газоудаления и устройство для создания вращательного движения расплава.

Основными недостатками такого устройства являются:

1. Непосредственный контакт механического ротора с высокотемпературным расплавом, что приводит к его быстрому износу.

2. Наличие движущихся механических частей в приводе ротора, требующих дополнительных систем защиты от высокой температуры и агрессивной среды.

В основу изобретения положена задача создания устройства для рафинирования алюминия и сплавов на его основе с улучшенными технико-экономическими и технологическими характеристиками, которое позволило бы прорабатывать весь объем расплава бесконтактным способом.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для рафинирования алюминия и сплавов на его основе, содержащем футерованную емкость, футерованную металлическую крышку, газопылераспределителъный механизм, механизм газоудаления, устройство для создания вращательного движения расплава, согласно изобретению в качестве устройства для создания вращательного движения расплава использован бесконтактный с расплавом многофазный индуктор бегущего электромагнитного поля, а футерованная металлическая крышка выполнена из немагнитной высокоомной стали.

При этом индуктор бегущего электромагнитного поля может быть расположен сверху футерованной металлической крышки или в створе ее, а также и под футерованной металлической крышкой.

Изготовление крышки из немагнитной высокоомной стали обеспечивает проникновение электромагнитного поля в расплав, что позволяет прорабатывать весь объем расплава бесконтактным способом, при изготовлении крышки из магнитного материала потоки, создаваемые катушками, будут замыкаться по ней и необходимый технический результат не будет достигнут.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство для рафинирования алюминия и сплавов на его основе с расположением индуктора сверху футерованной металлической крышки, вид спереди; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 изображено предлагаемое устройство с расположением индуктора в створе крышки; на фиг.4 - то же, с расположением индуктора под крышкой.

Устройство для рафинирования алюминия и сплавов на его основе включает футерованную металлическую емкость 1, на которой установлена крышка 2 с металлическим каркасом 3 и футеровкой 4. В крышке 2 расположен газопылераспределительный механизм 5, механизм газоудаления 6, индуктор бегущего электромагнитного поля 7. В футерованной металлической емкости 1 находится расплав алюминия 8.

Устройство работает следующим образом:

При транспортировке емкость 1 с расплавом 8 помещают в рабочую зону, где на емкость помещают крышку 2 с механизмом газоудаления 6, механизмом газопылераспределения 5 и индуктором 7. При подключении катушек индуктора 7 к переменному напряжению в них протекает электрический ток, который создает магнитные потоки. В результате наложения магнитных потоков, сдвинутых во времени и пространстве, образуется бегущее электромагнитное поле, подобное полю статора торцевого асинхронного двигателя. Взаимодействуя с расплавом 8, бегущее электромагнитное поле индуцирует в нем вихревые токи, магнитное поле которых, в свою очередь, взаимодействует с первичным магнитным полем, вызывает усилия в расплаве 8, приводящие последний во вращательное движение.

В результате интенсивного вращения расплава в нем образуется воронка, в область которой с помощью газопылераспределительного механизма 5 подается рафинирующая смесь 9. Газы, выделившиеся в результате взаимодействия рафинирующей смеси с щелочными металлами, удаляются с помощью механизма газоудаления 6.

Ведение процесса перемешивания создает благоприятные условия для коагуляции включений щелочноземельных металлов в алюминиевом расплаве с последующим их удалением. Объясняется это тем, что в зонах расплава с максимальными скоростями движения потока вблизи его оси образуются повышенные концентрации включений щелочноземельных металлов, которые способствуют увеличению частоты столкновений, а следовательно, и коагуляции дисперсных частиц. После завершения процесса перемешивания прокоагулировавшие частицы поднимаются к поверхности расплава, где удаляются с помощью скребка. Также перемешивание в значительной степени стимулирует процессы диффузии натрия из объема расплава к поверхности, где натрий переходит в оксид.

Предлагаемое устройство имеет ряд преимуществ перед известным:

- повышается эффективность рафинирования за счет более интенсивного перемешивания;

- отпадает необходимость прямого контакта вращателя с жидким металлом, что увеличивает его срок службы;

- снижаются затраты на поддержание в работоспособном состоянии устройства в целом за счет увеличения срока службы устройства для создания вращательного движения металла.

Формула изобретения

1. Устройство для рафинирования алюминия и сплавов на его основе, содержащее футерованную емкость, футерованную металлическую крышку, газопылераспределительный механизм, механизм газоудаления и устройство для создания вращательного движения расплава, отличающееся тем, что в качестве устройства для создания вращательного движения расплава используют бесконтактный с расплавом многофазный индуктор бегущего электромагнитного поля, а футерованная металлическая крышка выполнена из немагнитной высокоомной стали.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индуктор бегущего электромагнитного поля расположен сверху футерованной металлической крышки.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индуктор бегущего электромагнитного поля расположен в створе футерованной металлической крышки.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что индуктор бегущего электромагнитного поля расположен под футерованной металлической крышкой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4