Способ рафинирования расплава алюминия

.02,93. Бюл. М 5расноярский институт цветных мета.Г.Аккуратова, Ю, Н. Витошинскиврилов и Г,Н,Малыххнологическал инструкция произвоОЧ марки А 5 М 251100 026, 1989.(54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВА АЛЮМИНИЯ(57) Использование: очистка расплава алюминия от легколетучих примесей за счет полного удаления окисной пленки с поверхности расплава. Сущность: расплав нагревают до 700-750 С и выдерживают в вакууме при этой температуре в течение 3-4 ч в тигле, вращающемся со скоростью 20-30 об/мин, 2 табл.вет о д от зонн опер и вы мин с до теП возм прим что д щени плаввысо па ц ност рова прим ском особ зобретение относится к металлургии ых металлов и может быть использовая очистки расплавленного алюминия колетучих. примесей, звестен способ очистки алюминия й перекристаллизацией, включающий ции расплавления исходного металла еркку под вакуумом в течение 30-45 последующим охлаждением расплава пературы кристаллизации. и использовании этого способа нежно полного удаления легколетучих сей (Мц, Еп, РЬ, Иа) вследствие того, нный способ не предусматривает вратигля, удаления с поверхности расокисной пленки, которая иэ-за своей ой плотности препятствует удалениюплава примесей, имеющих высокое альное давление паров.иболее близким по технической сущявляется способ вакуумного рафиниил алюминия зонной плавкой, няемой в настоящее время на Саянлюминиевом заводе в цехе алюминиячстоты, заключающийся в нагревеметалла в горизонтальных ления до 700-750 С и выде вакууме при этой темпера ч (на заводе время выдерж следующей кристаллизацией,При использовании известного способа неудается достаточно глубокая очистка расплава алюминия от легколетучих примесей, к тому же длительность процесса, обусловленная наличием на поверхности расплава О плотной окисной пленки и его слабым пере- Я мешиванием, делает такое вакуумирование сО недостаточно производительным, ОЦелью изобретения является улучше- О ние качества металла за счет удаления из расплава ряда легколетучих примесей пу-тем полного удаления окисной пленки с поверхности расплава при одновременном сокращении времени вакуумирования (что ведет к увеличению производительности процесса).Указанная цель достигаетсл тем, что в заявляемом способе очистки расплава алюминия от примесей осуществляют нагрев металла до 700-750 С, выдержку расплавав вакууме при этой температуре в течение3 - 4 ч при-одновременном вращении тиглясо скоростью 20-30 об/мин,Нагрев расплава до 700-750 С, выдержка при этой температуре в течение 3-4 ч.при вращающемся тигле со скоростью 2030 об,/мин позволяют эффективно очищатьрасплав от таких примесей как М 9, Еп, РЬ,Иа, содержание которых в особочистомалюминии снижает его потребительские качества.Повышение температуры расплава оттемпературы плавления до 700-750 С с од. новременным вращением тигля приводит кувеличению интенсивности движения конвективных потоков в объеме расплава и возникновению за счет вращения тигляцентробежных сил, что приводит к удалениа с поверхности расплава окисной пленки. Расплав, на поверхности которого нет 20окисной пленки, продолжают вращать иподвергают выдержке в течение 3 - 4 ч при700-750 С под вакуумом. За это время процесс вакуумирования металла успеваетпройти достаточно полно, т.к, на поверхности расплава уже нет окисной пленки, затрудняющей этот процесс, а непрерывноеинтенсивное вращение тигля способствуетперемешиванию расплава, что также уско"ряетпроцесс вакуумирования 30.При скорости вращения тигля менее 20об./мин и времени выдержки менее 3 ч непроисходит устранения с поверхности расплава окисной пленки, препятствующейудалению легколетучих примесей. Наличие 35на йоверхности расплава йленки делает невозможным эффектйвну 1 оочистку расплава,; галла. -,При скорости вращения тигля более 30 40об./мин за счет возникающих центробеж ных сил происходит выброс расплаваизтигля, ойрокидывание графитевото тигля,"что приводит к вьходу из строя нагревателя,в результате"чего осуществлять процесс 45очистки при этом" не" йредставляется воз" " можным. Незнатгительный перегрев распла ва от температуры плавления до 700-750 Снеобходим для обеспечения возможностиудаления окисной пленки и ускорения процесса вакуумирования,-котбрый происходитв течение 3 - 4 часовой выдержки расплава,подвергаемогоочисткеПри нагреве расплава до 700-750 оС ивращении тигля со скоростью 20 - 30 55об./мин происходит удаление с поверхности расплава окисной пленки, что делаетвозможным очистку расплава от примесей.За время выдержки 3-4 ч при отсутствии наповерхности расплава окисной пленки и вращающемся тигле происходит интенсивное вакуумирование расплава, необходимое для получения металла высокого качества. Одной из основных примесей по наличию которой в алюминии оценивается его качество, является магний, очистка от которого кристаллизационньоли методами практически невозможна, Предлагаемый способ позволяет почти полностью удалять из расплава магний.Для оценки влияния скорости вращения тигля и времени выдержки расплава на степень удаления легколетучих примесей были проведены эксперименты по очистке расплава при различных скоростях вращения тигля и различном времени вакуумирования, В качестве исходного материала исйользовали алюминий марки А 85 (85%). От каждой партии очищенного заявляемым способом металла брали на анализ пробы, айализ проводили на квантометре АР 34000. Полученные значения концентрации примесей в очищенном металле сравнивали с концентрацией в исходном металле,Для определения эффективности влияния вращения тигля и времени вакуумирования на степень удаления примесей рассчитаны коэффициенты очистки, которые определяли как отношениеСисхоч,- 1Спосле очисткигде Сисход - концентрация примесей в исходном металле,Спосле очистки - концентрация примесей в металле после очистки.В табл. 1 представлены результаты анализа влияния вращения тигля и времени вакуумирования на степень очистки алюминия. Сопоставляя полученные коэффициенты очистки во всех трех случаях, можно сделать вывод, что эффективность очистки при проведении процесса по заявляемому способу в среднем, например, по магнию, в 600 раз выше, чем при очистке металла, проведенной без вращения тигля, и в 16 раз выше по сравнению с прототипом, Таким образом, данные приведенные в табл, 1 наглядно показывают эффективность очистки, осуществляемой по заявляемооглу способу.В табл, 2 приведены результаты влияния всех заявляемых параметров на степень очистки расплава алюминия. Качество металла в данном случае характеризуется величиной коэффициентов очистки: чем эффективнее происходит удаление примесей, тем выше качество очищенного метал1792990 ормула изобретенияособ рафинирования расплава алю, включающий нагрев металла до 700, выдержку расплава в вакууме и С мини -750 Таблица 1 Коэффициент очистки Беэ вращения тигля, времявыдержки 3-4 ч Коэффициентнт очистки Коэффициент очистки Скорость вращения тигля20-30 об./мин, время выдержки 3-4 ч По прототипу Элемент С ,04% Соосоо очктки.мас. С,л, Ом 7,Сискол. 10Соосоо очистки,мас.мас. 50 40 20 4.5 О.Э и 5 и 15 63 100 45 1,11,051,051,1 Э 60 95 4 5 6 Э 100 4,5 0,020,115 1 а М 9 2 п РЬ 630 100 631004.5 П р и м е ч а н н е. Сикол - концентрация примеси в искоднам металле;Сооссс кански концентрация примеси в очищенном металле.Концентрация примеси после очистки для расчета коэффициента очисток беретов как среднее значение па результа.тзм несколькик измерений Таблица 2 Результат влияния параметров Температура, оС Коэффиц.очистки Время вы.держки, ч Скорость вращенияоб/мин температура. скорость вращения и время выдержки недостаточны дггя удаления с поэеркностн расплэаа окисной пленки, следовательно, получается металл недостаГка 450. 1 О 25 М 9 330Ел 40 точно высокого качества РЬ является основной целью заявляеморетения,и м е р, По предлагаемому способу ена очистка расплава алюминия, ков дальнейшем используется для пол алюминия высокой чистоты, Для и в качестве исходного материала исвали алюминий марки А 85 (85АЕ) дший химическую обработку поверх- в смеси соляной и азотной кислот 10 ая водка). Алюминий наплавляли в овый тигель, установленный в систелоизолирующих экранов, располох в рабочем обьеме печи, до уровня 5 же его верхней кромки, Наплавление 15 ния и процесс очистки вели в вакууме ановке иРедмет". За процессом аления и процессом очистки наблюсмотровое окно, расположенное на ей стенке печи, После наплавления 20 ния, которое осуществляют увеличеемпературы по заданной программе ла, что го изоП прове торый учени очист польз прош ности (царс графи ме те женн мм,н алюм на ус распл дали перед алюм нием(Тпд = 660 С), расплав подвергают перегреву до 700 - 750 С, выдерживают при этой температуре в течение 3-4 ч с одновременным вращением тигля со скоростью 20-30 об./мин. При этом происходит удаление окисной пленки с поверхности расплава за счет центробежных сил, возникающих в расплаве в результате вращения тигля, что можно визуально наблюдать в смотровое окно. По истечении времени очистки расплав охлаждают до комнатной температуры, йосле чего аналйзигровали йа содержание примесей на квантометре АЙ(.34000 (результаты анализа представлены в табл. 1 в виде концентраций примесей ча, М 9, Еп, РРЬ),Сравнивая содержание примесей в исходном металле с содержанием примесей в металле, прошедшемочистку"при помощи заявляемого способа, можнооценить эффективность данного сйособа очистки. кристаллизацию, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения качества металла,выдержку проводят во вращающемся тиглесо скоростью 20-30 об/мин в течение 3-4 ч.1792990 Продолжене табл.2 Результат,влияния параметров Скорость К о э ф и ц Время выпарили, ч Опыт Темперэту.рэ. чС вращения зчисткиоб(мин 23,0 20 такой очистки имеет высокое качество 3.0 730 40 Состачвитель Н;АкчкурчатоваТехред М.Моргентал Корректор С.Лисина Редактор Заказ 483Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1011 йэ 680М 9 5702 п 80РЬ 4 г 1 э 700.Мд 6002 п 80РЬ 45 гча 750Мд 730Еп 100РЬ 5 Совокутпностытихпараметров приводит к возможности удаления с поверхности расплава окибной пленки. Достаточновысокий коэффициент очистки. Металл после ъ.2Полученные значейия коэффициейтов очистки позволяют говорить о том, что при этих параметрах происходит праектически полное удаление примесей. следова. тель 1. пройсходит улучшение качества металла СовокупноЬ 1 т;этих параметровприводит к максимально возможному достижениюуказэчкной цели, Высокий коэффициент очистки позволяет сделать вывод о эффективности очйстки. йроводмой пб заявленному способу увеличениескорости вращения тигля ярводит к образоввнйю в расплаве глубокой воронкьии выбробу расплава зтигля. что делает проведение прицесса очистки практически йввсаможным, Увеличение температуры рвелава более 800 чС приводит к активному оперению алюминия и конденсации его настенках камеры печи и смотровом окне. В результате становитсяневозможным визуальное наблюдение зз процессом