Устройство для рафинирования расплавленного алюминия

2 В 21 06 ЕНИЯ У АТ верх- аклоо п. 1,ем, чтоой трубывыполне о т л и- верху вы- . а стутде- елео п. 1, ем, что а в вид анного чного о Устройствою щ е е с ятруба выполнечастично заделого рафиниров ыпускмонолистенкиеления. т г . пер ХГОСУДАРСТВЕННЫЙ, КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И САНИЕ ИЗОБ(72) Джон франклин Пелтон (США)(54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВЛЕННОГО АЛЮМИНИЯ,включающее впускное отделение, первое и второе рафинировочные отделения, разделенные перегородкой, ивыпускное,. отделенное от первогорафинировочного отделения стенкой,причем три последние отделения имеют общую нижнюю стенку, нижняячасть второго рафннировочного олення соединена с выпускным отднием выпускной трубой, имеющейвпускное и выпускное отверстия,верхнюю, две боковые и нижнюю стенки, проходящие через перегородку ипервое рафинировочное отделение,нижняя стенка выпускной трубы расположена на общей нижней поверхности, впускное отверстие выпускной трубы сообщено с вторым рафинировочным отделением, а выпускноеотверстие - с выпускным отделением,в каждом рафинировочном отделенииустановлено вращающееся газораспределительное устройство в виде в ас приводом и ротором, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности,няя стенка выпускной трубы ниена вниз от впускного конца к вы.пускному под углом 5-15 ф к горизонтали и концы выпускной трубы при. мывают к перегородке и стенке, отделяющей первое рафинировочноеотделение от впускного.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что соединение верхней и боковой стенок, об-.ращенное к ротору, закруглено илискошено.3. Устройство пч а ю щ е.е с я т вней стенке выпускипускного отверстия нпенька,4 п о т л ич а т в510 45 Изобретение относится к металлургии, в частности к рафинированиюалюминия и его сплавов.Известно устройство для фильтрации алюминиевых сплавов. через сетчатые фильтры под металлостатическйм давлением 50-100 мм расплава (Ц. Недостатком данного устройстваявляется низкие степень очистки ипроизводительность установки.Наиболее близким.к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для рафинирования металлов,включающее четыре отделения - впускное, первое, второе рафинировочные 15отделения, разделенные перегородкой, и выпускное отделение, отделенное от первого стенкой, причемтри последние отделения отделеныобщей нижней поверхностью, нижняячасть второго отделения соединенас выпускным отделением выпускнойтрубой, имеющей впускное и выпускное отверстие, верхнюю, две боковые и нижнюю стенки, проходящиечерез перегородку, и первое рафинировочное отделение, нижняя стен- .ка выпускной трубы расположена наобщей нижней поверхности, выпускное отверстие выпускной трубы сообщено,с сторым рафинировочным отделением, а выпускное отверстиес выпускным отделением. В каждом,рафинировочном отделении расположено вращающееся гаэораспределительное устройство, представляющее . 35.собой вал с приводом и ротором,причем ротор расположен в нижнейчастй рафинировочного отделения 21,Недостаток устройства - низкая производительность, 40Цель изобретения - повышениепроизводительности,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройстве для рафинирования расплавленного алюминия,включающем впускное отделение, первое и .второе рафинировочные отделения, разделенные перегородкой,и впускное отделение, отделенноеот первого рафинировочного отделения стенкой, причем три последниеотделения имеют общую нижнюю стенку, нижняя часть второго отделениясообщена с выпускным отделениемвыпускной трубой, имеющей впускноеи выпускное .отверстия, верхнюю, две55боковые и нижнюю стенки, проходящие через перегородку и первое рафинировочное отделение, нижняястенка выпускной трубы расположенана общей нижней поверхности, впускное отверстие выпускной трубы сообщена с вторым рафинировочным отделе;нием, а выпускное отверстие - свыпускным отделением, в каждом рафинировочном Отделенйи установлено 65 вращающееся газораспределительноеустройство в виде вайа с приводоми ротором, верхняя стенка выпускной трубы наклонеяа вниз от впускного конца к выпускному под углом5-15 к горизонтали и концывыпусконой трубы примыкают к перегородкеи стенке, отделяющей первое рафинировочное отделение от впускного.Причем соединение верхней и бо-,ковой стенок, обращенное к ротору,закруглено или скошено.При этом в верхней стенке выпускной трубы у выпускного отверстиявыполнена ступенька,Кроме того, выпускная труба вы-полнена в виде монолита, частичнозаделанного в стенки первого рафинировочного отделения.На фиг. 1 представлено устройство, вид сверху, на фиг. 2 - то же,вид сбоку (сечение А-А на фиг, 1);на фиг. 3-5 - варианты конструкциивыпускной трубы; на фиг. б - выпускная труба и перегородка, вид ссбокуустройство. содержит впускноеотделение 1, первое рафинировочноеотделение 2, газораспределительныеустройства 3 и 4, выполненные в виде вала с приводом и ротором, перегородку 5, второе рафинировочноеотделение б, выпускную трубу 7,выпускное отделение 8, наружнуюстенку 9, нагревательные элементы10, корпус 11, профили 12 иэ карбида кремния или циркония.Устройство работает следующимобразом.Расплавленный металл протекаетво впускное отделение 1 и затемпроходит в первое рафинировочноеотделение 2, где встречается с вращающимся распределителем газа(фиг. 1 и 2), Впускное отделениепредставляет собой расширение входного желоба или носка, наклоненного в первое рафинировочное отделение, в виде спуска, образующегопроход для расплава снаружи устройства к верхней части рафинировочного отделения 2.Затем расплав иэ отделения 2 через перегородку 5 проходит во второе рафинировочное отделение бдля встречи с вращающимся распределителем газа и через графитовуювыпускную трубу 7 в выпускное отделение 8, выходя в направлениистрелки 13. Дросс, плавающий на поверхности, переносится к впускномуотделению 1 и снимается. С наружной стороны отделения окружены сосудом с конфигурацией прямоугольной призмы, имеющей наружную стенку 9 изготовленную из металла согнеупорной изоляцией, нагревательные элементы в камере 10 (не покаэаны), чугунный корпус 11, графитовые пластины 14 в качестве футеровки для большей части рафинировочных отделений и части впускного и выпускного отделений, профили 12из карбида кремния или циркония в качестве футеровки для остальной части впускного и выпускного отделений и пластину 15 из карбида кремния, которая является общей стен. кой между первым рафинировочным отделением 4 и выпускным отделением. Нижняя поверхность, общая для рафинировочных отделений 2 и 6 и для выпускного отделения 8, может быть выполнена в виде гравитовой пластины 14, или соедйненных вместе двух и более пластин. Профиль 12 образует носок 16, который является нижней частью выпускного желоба. Во впускном отделении имеется такой же носок (не показан), который является нижней частью впускного желоба. Носки или нижние части желобов обозначают. самые нижние уровни, при которых расплав может входить во впускное 1 и выходить из вы- . пускного 8 отделения. Перекрытие выполняется крышкой 17.За исключением выпускной трубы 7 и перегородки 5 конструкция предлагаемого устройства представляет собой обычную компактную газораспределительную рафинировочную систему. Существенное отличие заключается в том, что устройство снабжено более высокой перегородкой, верхняя часть которой находится непосредственно ниже поверхности расплава, т.е. в точке, где расплав может проходить свободно из одного отделения в другое в нерабочий период.Выпускная труба 7 (фиг. 2 ) начинается у перегородки 5 и продолжается до выпускного отделения 8, Предпочтительно выпускная труба 7 не проходит в рафинировочное 6 или в выпускное 8 отделения. Таким образом, входной и выходной концы выпускной трубы 7 выполнены заподлицо с перегородкой 5 и с плас.тиной 15 карбида кремния, общей для рафинировочного 2 и выпускного 8 отделений. Выпускная труба представляет собой полую трубу, открытую с каждого конца и может рассматриваться разделенной на четыре части, т.е. верхнюю, две параллельные боковые и горизонтальную нижнюю стенки. Верхняя стенка выпускной трубы наклонена вниз от впускного конца к выпускному под углом, составляющим примерно 5-15 к гориозонтали (предпочтительно 7-10 О ).Иаксимальная ширина выпускной трубы ограничена радиусом ротора,5 10 15 20 25 3.0 35 40 45 50 55 60 65 имеющим возможность вращаться свободно. Для уменьшения перепада давления ширина имеет максимально возможный .размер при условии такого ограничения, однако,.чем больше пространства создается в рафинировочной зоне при помощи выпускной трубы, тем более высокая скорость вращения ротора требуется для создания такого же рафинировочного эффекта, а при меньшем расстоянии. между выпускной трубой и ротором увеличивается вероятность того, что будут захвачены твердые куски посторонних материалов, что приводит к поломке вала ротора.В канавках, выполненных в боковой и нижней стенках (фиг. 3), Установлен и закреплен закругленный огнеупорный элемент, стеики устройства используются в качестве стенок выпускной трубы. Элемент 18 образует верхнюю и боковую стенки для выпуска трубы 7. Вместо прямого угла при соединении верхней и боковой стенок угол элемента закруглен или скошен так, чтобы не тормозить поток расплава в отделении.Выпускная труба 7 (фиг, 4 и 5) может быть выполнена в виде монолита, который размещен эа счет уда.ления графитовых участков боковойи нижней стейок 14 и при закреплении на этом месте выпускной трубы 7. Если в качестве материалавыбран графит, более проста в изготовлении конструкция на Фиг, 5,так как она может быть полученаобработкой резанием. Ширина выходной трубы может составлять примерно 1/2 - 3/4 расстояния от стенки14 до наружной периферии ротора.Кроме того, конфигурация выходнойтрубы 7 и перегородки 5 должнабыть такой, чтобы не было другихотверстий в перегородке 5 (за исключением верхней части перегородки) или в общей пластине 15 изкарбида кремния. Предпочтительное расположение выходной трубы 7 нахо-. дится в месте соединения боковойи нижней стенок (фиг. 3-5). Проход в выпускной трубе является прямым, постепенно уменьшающимся с постоянной шириной, причем имеющийся наклон верхней стенки представляет собой модификацию фиг. 6.Два варианта характера течения потока в ныпускной трубе 7 показаны на фиг, 2 и 6, Жидкость протекаетчерез выпускнкю трубу 7 в направлении стрелки 19, небольшие пузырьки 20, которые с силой загоняются в выпускную трубу 7 под действием вращающегося газового распределителя, двигаются по закругленной вверх траектории, как показано6 1058510 1 Ф стрелкой .21, .На внутренней поверхности верхней стенки 22 небольшие пузырьки собираются и объединяются в пузырьки. 23 большего размера и затем выводятся через входное отверстие выходной трубы 7 по проектории стрелки 24 при помощи своей подъемной силы, действующей на наклонную верхнюю поверхность выпускной трубы 7. В некоторых случаях желательно более сильное действие вращающегося газового.распределителя, а более высокий уровень турбуленции, вызванный таким действием, может заставлять некоторые большие пузырьки 25 входить в выпускное отделение .(показано стрелкой 26), появление которых нежелательно, так как они поднимаются к поверхности и образуют поверхностную турбуленцию, которая может захватывать плавающий дросс или окисные пленки в поток металла, эа счет чего исключается удаление твердых включений.Согласно изобретению небольшие пузырьки как в нормальных, так и в усиленных рабочих условиях, и пузырьки большего размера в йормальных условиях удаляются, Однако при более высоких. скоростях вращения газового распределителя на верхней стенке 22 рядом с выходным концом трубы 7 предусмотрена небольшая выступающая вниз ступенька 27 или выступ. Большие пузырьки, двигающиеся к выпускному отделению, на мгновение задерживаются отходящей,вниз ступенькой 7. Когда навходе выходной трубы 7 турбуленцияна мгновение уменьшается из-за постоянного изменения характера потока внутри рафинированной эоны б,большие пузырьки 24 выходят.из входного конца выходной трубы 7 пострелке 24 как н большие пузырьки 23.Перегородка 5 выполнена как можно более высокой, чтобы она могласнимать слой дросса при входе навпускное отделение 11. В обычныхусловиях, когда система находится15 не в рабочем состоянии, т.е. не вовремя рафинирования, уровень жидкости понижается до носка входногоили выпускного отделения, которыйниже. Верхняя часть перегородки2 р расположена ниже этого уровня, например, 37 мм, чтобы не затруднятьсвободное перемещение дросса отвторой рафинировочной зоны к входу.Предлагаемое устройство можноиспольэовать не только для увеличения скорости течения расплавачерез систему, но и для обеспеченияболее высокой степени рафинированияэа счет увеличения скорости вращения вращающихся насадок и газовыхпотоков при обычной скорости течения Кроме того, берут любое число комбинаций скорости потока, скорости вращения и потока газа длядостижения максимально возможногоперепада давлений,1058510 ив О актор И. Ковальчук Тлхред М. Костик ектор В. сутяга подписное ал ППП, фПатент", гужгород, ул. Проектная,аз 9625/60 ВНИИПИ Го по дел 113035, Москудар м из а, Ж Тираж 627 венного комитета СС ретений и открытип 5, Рауиская наб., д