Способ для обработки металлического расплава и устройство для его осуществления

 

1 ц 565Î65

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 22.02.74 (21) 1998120 02 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.07,77. Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 29.08.77 (51) М. Кл С 21С 7/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР по лелем изобретений и открытий (53) УДК 669.046.517:

:621.365.51 (088.8) (72) Авторы изобретения

П. И. Софинский, В. А. Чеботарев, А. E Мкртчян, Ц. К. Минасян и иностранцы

Клаус Христиан Фишер, Дирк Энгельгардт, Хельмут Гросс и Ханс-Дитер Лунгенхаузен (ГДР) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт металлургического машиностроения (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО РАСПЛАВА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к металлургии, в частности к обработке в индукционной печи или миксере расплавленното алюминия, предназначенного, например, для HBIIppрывной разливки на агрегатах бесслитковой прокатки полосы.

Известны опосоо и устройство для вакуумирования алюминия в,герметичной индукционной печи канальното типа, предпочтительно промышленной частоты. Дегазацию расплава осуществляют за счет откачивания воздуха из рабочего пространства печи над уровнем расплава. При этом на поверхности расплавленного металла происходит выделение газов.

Одновременно в индукционной печи имеют место электромагнитное перемешивание расплава и ого подогрев, компенсирующий потери тепла во время вакуумной обработки.

Известные способ и устройство позволяют уменьшить содержание .газов и окислов в расплаве. Однако при выпуске металла в ковш опрокидыванием .печи и во время транспортировки ковша к разливочному устройству или желобу происходит вторичное окисление металла и потлощение газов, что сводит на нет результаты вакуумной дегазации.

Известен способ вакуумной дегазации расплавленного металла с дополнительной продувкой ето нейтральным газом. Устройство для осуществления этого способа представляет собой, в основном, герметичную индук5 ционную печь канальното типа, в которой индуктор расположен сбоку плавильного тигля.

Нейтральный газ подводится через трубопровод сбоку, со стороны индуктора. В этом случае также имеют место указанные недостатки.

10 Кроме того, подвод нейтрального газа не обеспечивает равномерной продувки всей массы расплава.

Известна обработка раоплава в одной и той же емкости вакуумом и газом под давлением.

15 В этом случае также используется индукционная канальная печь с одним или несколькими съемными индукторами. Индукционный нагрев компенсирует потери тепла из расплава и его постоянное перемешивание. Расплав, а

20 именно сталь, подвергается вакуумированию, а затем обработке давлением. С этой целью в печное пространство над расплавом нагнетается воздух или инертный газ. Концентрация .кислорода в расплавленной стали снижается

25 до 0,0003%. Однако такой способ неприемлем для алюминиевого расплава, так как последующая обработка вакуумированного металла

565065

65 давлением газа не приводит к дальнейшему снижению содержания, газов и окислов в рас.плаве.

Указанные недостатки вакуумной дегазации в индукционной печи можно устранить, имея отдельную от индукционной печи емкость, в которую расплав подводится из печи по закрытому трубопроводу ниже уровня металла.

Обработанный металл из емкости также по закрытому трубопроводу подается к разливочному устройству. При этом транспортировка расплава по трубопроводам может осуществляться, например, с помощью электромагнитных насосов.

Недостаток такой системы состоит в сложности применяемого оборудования (наличие отдельной емкости для обработки расплава, электромагнитные насосы,:переливные трубо;проводы и т. д.).

Целью изобретения является повышение эффективности дегазации и предотвращение повторного окисления и насыщения металла газом при вы пуске из печи и транспортировке к разливочному устройству, а следовательно, улучшение качества металла. Это достигается тем, что инертный газ подводят равномерно распределенными струями через днище по его ,периметру в течение 5 — 30 мин и одновременно отсасывают выделяющиеся газы, поддерживая при этом давление над зеркалом расплава от 1 до 1,2 атм, а вакуумирование осуществляют в течение 20 — 60 мин при разрежении 1 — 10 мм рт. ст., причем по окончании процесса обработки в пространство печи над зеркалом расплава подают воздух, создавая давление не менее 1,2 атм, которое по мере слива металла по сифонной трубе увеличивают до величины, равной металлостатическому давлению расплава в печи.

Операцию, продувки инертным .газом и вакуумирование производят по времени одну за другой в любой последовательности.

Предлагаемое устройство для осуществления описываемого спосооа, содержащее герметичную индукционную печь (миксер) с расположенным под ее днищем индуктором, подводящий трубопровод, связанный с трубопроводом вакуумных насосов, и систему подачи инертного, газа, снабжено охватывающим индуктор печи кольцевым трубопроводом с отходящими от него вертикальными патрубками, входящими в углубления, выполненные в футеровке днища печи по периметру и закрываемые пористыми огнеупорными элементами, и сифонной трубой, проходящей сквозь стенку печи, причем на подводящем трубопроводе установлен двухходовой кран, соединяющий его с трубопроводом подачи сжатого газа.

На чертеже схематически показано устройство для обработки металлического расплава.

Индукционная, печь канального типа с футеровкой 1 снабжена одним или несколькими индукторами 2, прикрепленными фланцами к наружному стальному кожуху печного тигля

З0

55 под его днищем. Печь заполнена расплавленным металлом 3, который подвер гается ооработке, и плотно закрыта поворотной комбинированной напорно-.вакуумной крышкой 4.

Двухходовой кран 5 соединяет трубопровод

6 подачи сжатого воздуха и трубопровод 7 от вакуумных насосов с трубопроводом 8, связанным с рабочим .пространством 9 печи. Индуктор 2 печи охватывает кольцевой трубопровод 10 диаметром примерно 1 м, снабженный, как правило, четырьмя — восьмью патрубками 11, входящими в углубления, закрытые пористым огнеупоро м 12. Сквозь стенку печи .проходит сифонная труба 13, наружный конец которой встроен в днище разливочной емкости.

Подачу расплава в миксер осуществляют либо при помощи подводящего желоба, либо ковшом. При этом открывают комбинированную напорно-вакуумную крышку 4. После того, как миксер заполнен металлом и установлена крышка 4, по кольцевому трубопроводу 10,подводят инертный газ, например азот или аргон. Продувку производят в течение 5 — 30 мин в зависимости от количества расплава в печи. Инертный таз поступает в расплав равномерно распределенными струями через патрубки 11, симметрично установленные в днище миксера. Давление инертного .газа зависит от величины печи и должно превышать металлостатическое давление столба р асплава.

Собирающаяся в печном пространстве над расплавом смесь газа с воздухом выводится наружу через газоотводную трубу. Это необходимо, чтобы не,превысить нижнего предела давления,,при котором начинается, подача металла через сифонную трубу; указанный предел 1,2 атм.

После окончания продувки инертного газа с помощью вакуумного насоса, соединенного через газоотводящую трубу с печным пространством, над зеркалом расплава создают разрежение порядка нескольких миллиметров.

При этом на границе раздела поверхности металла и печного, пространства начинается эф фективная дегазация. Продолжительность та,кой операции зависит от количества металла, т. е. от размера печи, и равна 20 — 60 мин.

Детазации способствует циркуляция расплава, возникающая вследствие индукционного нагрева, который также компенсирует потери тепла из расплава, имеющие место во время продувки инертного газа. Продувку инертным газом и вакуумирование;проводят по времени в любой последовательности (т. е. как уже описано или в обратном порядке).

После окончания металлургической обработки расплава последний выпускают из печи (миксера) через сифонную трубу 13 под давлением воздуха, подаваемого в печное пространство над расплавом. Выпуск начинают с донных порций металла, что предотвращает загрязнение расплава окислами, скопившими565065 ся на поверхности, вследствие продувки инертным,газом.

Транспортировка расплава к разливочному агрегату (например к агрегату бесслитковой прокатки полосы) осуществляется либо по закрытому трубопроводу, примыкающему к сифонной трубе, либо по открытому желобу. В последнем случае, чтобы предотвратить турбулентность, сифонная труба встраивается в днище келоба, При непрерывной разливке к одному литейному агрегату подсоединяются два миксера.

Предлагаемые способ и устройство обеспечивают получение металла, который в случае отливки из него фасонных литых изделий позволяет избежать брак по пористости и дефектам поверхности; отпадает необходимость в дополнительной обработке для уплотнения структуры. В случае непрерывной разливки и переработки металла на алюминиевую фоль гу толщиной 5 — 12 мм устраняется брак из-за наличия газовых пузырей или вкл1очений окислов, увеличиваются предел текучести, предел прочности, удлинение и улучшается качество,поверхности.

Формула изобретения

1. Способ обработки металлического расплава, например алюминия, в индукционной печи (миксере), включающий продувку расплава инертным газом и его вакуумирование, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности дегазации и предотвращения окисления металла и насыщения его тазом при выпуске из печи и транопортиров5

Зо

35 ке, инертный газ подводят равномерно распрсделеппымп струями через днище по его периметру в течение 5 — 30 мпн и одновременно отсасывают выделяющиеся газы, поддерживая при этом давление над зеркалом расплава от 1 до 1,2 атм, а вакуумированrfc осуществляют в течение 20 — 60 мин .при разрежении 1 — 10 мм рт. ст., причем по окончании процесса обработки в пространство печи над зеркалом расплава подают воздух, создавая давление не менее 1,2 атм, которое по мере слива металла по сифонной трубе увеличивают до величины, равной металлостатическому давлению расплава в печи.

2. Способ:по и. 1, отличающий ся тем, что операцию продувки инертным тазом и BBкуумирование осуществляют по времени одну за другой в люоой последовательности.

3. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее герметичную индукционную печь (миксер) с прикрепленным к ее корпусу индуктором, подводящий трубопровод, связанный с трубопроводом вакуумных насосов, и систему подачи инертного газа, отлич а ю щ е с с я тем, что, с целью повышения качества металла, оно снабхкено охватывающим индуктор печи кольцевым трубопроводом с отходящими от него вертикальнымп патрубками, входящими в xглублснпя, выполненные в футеровке днища печи по периметру и закрываемые пористыми огнеупорными элементами, и сифонной трубой, проходящей сквозь степку печи, при этом на подводя;цем трубопроьоде установлен двухходовой кран, соединяющий

его с трубопроводом подачи сжатого газа.

565065

Составитель Е. Гендлина

Корректор И. Позняковская

Техред М. Семенов

Редактор Н. Корченко

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1889/3 Изд. ¹ 648 Тираж 693

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, М(-35, Раушская аб., д. 4 5