Способ внепечной вакуумной обработки алюминиевых сплавов

(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ АЛЮМИ чающий вакуумир сплава инертным л и ч а ю щ и й лью повышения э ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Красноярский ордена ТрудовогоКрасного Знамени институт цветныхметаллов им.М.И,Калинина.,ЯО 1096295 А ЗШ 22 В 00 21 06 ВНЕПЕЧНОЙ ВАКУУМНОЙ ИЕВЫХ СПЛАВОВ, вклювание и барботаж газом вковше, о т с я тем, что, с цеффективности очистки сплава от цинка, сплав перед вакуумированием подогревают до 850-900 С,вакуумирование и барботаж инертнымгазом проводят так, чтобы остаточноедавление в ковше в процессе обработки было равным 30-803 от равновесногопарциального давления пара цинка надсплавом, а зону барботажа непрерывноили периодически перемещают в объеме сплава.Изобретение относится к цветий металлургии в частности к вакуум-.ному рафинированию алюминиевых спт- вов от металлических примесей, например цинка. Известен способ вакуумного об с.цинкования алюминиевых силапов в вкуум-дистилляционных печах (ВДП) ни.кой частоты 11 ,Этот способ характеризуется новь. - 1 бсокой производительностью (1,5 т/чна 3-тонной ВДЙ), связанной с недос".таточным тепло- и массопереносом вванне и небольшой удельной г;.оверхностью испарения (0,7 м /т), значительным расходом электроэнергии(250 кВтч/т), сложностью конструкциии эксплуатации ВДП, частыми сменамифутеровки, высокими капитальными затратами на переделе.иНаиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ внепечной вакуумной обработкиалюминиевых сплавов, включалций вакуумирова.Ие и барботаж сплава инерт-ным газом в ковше через трубу, погруженную в сплав 1 2 1.Однако использование этого способадля вакуумного обесцинкования не пред -ставляется возможным из-за низкой те.пературы металла в ковше (700-750 С)кратковременности вакуулп 1 Ой обрботк:.(10-5 мин) и несовершенства. режимапродувки сплава инертным газомЦель изобретения - повышение зф"фективности очистки сплава ст цин а,Указанная цель достигается тем,что согласно способу внепечной вакуумной обработки алюминиевых сплавов,.включающему вакуумирование и барбота 1 к,о,сплава инертным газом в ковше сглагперед вакуумированием подогревают до850-900 С, вакуумирование ч барботажоинертным газом проводят так, чтобыостаточное давление в ковше в процес 1се обработки было равным 30 - 80% отравноненого парциального давленияпара цинка над сплавом, а зону барбо .тажа непрерывно или периодически перемещают в объеме сплава,:1 ОВыбор параметров объясняется спецификой внепечного способа вакуумногообесцинкования алюминиевых сплавов.При температуре сплава ниже 850 Си парциальном давлении остаточныхгазов выше 80% от равновесного давления пара цинка над рафинируемымсплавом значительно понижается скорость отгонки цинка и полнота обес цинковани сплаве, Перегрсв сплава;1,выше 900. вызывает значительные потори алОми 1 ия из зя Окис."ения и дополнительный неоправдаьный. расходтоплива, При понижении остаточногодавлениякамере ниже 30% от равновес Ого давгения пара п 1. Ка над рафи ируемым сплавом скорость отгонки и,.:нка существенно нг возрастает,. то, в то же время требует у:тановки бо лсе мощных и дорс 1 гих в;.куу 1 Иых на-осов. Перемещение зонь: ввода барботажного газа в объеме ванны в ходеобесцинкования обеспечивает болееэффективный массо- и теьлообмен в сплаве и тем ускоряет отгону цинка по сравнению со стационарной пода" чей аргона (в фиксированном месте ванны или ковша).Опыты выполняются на опьтно-промышленной установке ПЗЦИ с емкостью ковша 3 т (ВАКУ).П р и м е р 1. Условия:Исхоцнос содержаниецинка и сплаве, % Масса сплава вКОВШЕ, т Исходная Гемпера"тур-.". металля иковше, С 850 Время вакуумнойдистилляции (сбарботажем сплава аргоном)р мин 40 Давление остаточных газов в камере, Па: 400 исходное 200 конечное ме сплава не перемеп,яетс Подача инертного газа ному давлению пара цинка руется (Р 2 Р о,Ре зульт ать:по парциальне регулиОстаточное содержаниецинка .в сплаве, % 0,65 Степень Обесциикования, % БарбОтер устанавливается непОдвижно (зона ввода инертного газа в объе1096295 4 Исходная температура металла в ковше, С 900 Условия: 42 Давление остаточных газов в камере, Па: Масса сплава вковше, т 2,5 260 начальное 1 О Время вакуумнойдистилляции (сбарботажем сплавааргоном, мин 80 конечное 40 5 Исходная температура металла вковше,оС 820 20 Остаточное давление газов в камере, Па 26025 исходное,0,78 Масса сплава вковше, т 2,5 35 Остаточное содержание цинка, 7. 1,03 Исходная температура металла в ковше, Со 880 40 Время вакуумнойдистилляции, мин Средняя скоростьобесцанкования, 7/ч 60 0,33 Остаточное давле. ние в камере, Па: Из сопоставления результатов двух45 приведенных опытов видно, что понижение исходной температурысплава от 870 С до 820 С при прочих равных условиях приводит к повышению остаточного содержания цинка в рафинируемом50 сплаве в 1,6 раза, а скорость обесцинкования уменьшается втрое. 260 начальное 150 конечное Исходное содержаниецинка в сплаве, Е 551,28 3Средняя скоростьобесцинкования, 7/ч 1,05 Исходное содержаниецинка в сплаве, Е 1,25 конечное 60Барботер устанавливается неподвижно (зона ввода инертного газа в 4объеме сплава не перемещается). Подача инертного газа по парциальному давлению пара цинка не регулируетсяГног)Результаты; Степень обесцинкования, Е П р и м е р 2, Условия: Масса сплава в ковше,т Время вакуумнои дистилляции, мин Барботер устанавливается неподвижно (зона ввода инертного газа в объеме сплава не перемещается).Подача инертного газа по парциальному давлению пара цинка не регулируется (Р 2 Р о).Результаты: Остаточное содержаниецинка в сплаве, Х 0,72 Степень обесцинкования,Е 45 Средняя скорость обесцинкования, Х/ч Условия:1Исходное содержаниецинка 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-, ируется (РРот )Результаты:Остаточное содержаниецинка в сплаве, Е 0,571096295 Масса сглава вковше т Степень обесцинкования, 7. 2.,2 64,Исходная температура металла вковше,фС 860 Время вакуумнойдистилляции, мин Давление остаточньгх газов в камере, Па: 260 исходное конечное Зона ввода инертного газа и;ремещается в объеме ванны сплава в процессе вакуумной дистилляции,.Подача инертного газа дозируетсятаким образом, что на начальном этапе дистилляции (в первые 20 мин) давле - ние остаточных газов поддерживается на уровне 30-507 от текущих значений равновесного давления пара цинка над рафинируемым сплавом на втором этапе (следующие 20 мин) давление ост;-. ЗО ,.очных газов в камере поддерживаетсяна уровне 50-607 от текущих значений равновесного давления пара цинка, а на последнем этапе - до 807. от равновесного давления пара цинка над рафинируемым сплавом,Результаты: Масса сплава вковше, т Исходная температура металла в ковше,880 Время вакуумнойдистилляцйи, мин Давление остаточных газов в камере, Па: исходное 80 конечное Зона ввода инертного газа в расплав перемещается в объеме ванныПодача инертного газа по парциальб ному давлению пара цинка не регулиоуется (Р, -) Р)Результатй: Степень обесцинкования, 7 Остаточное содержание цинка всплаве, % 45 0,64 Из сопоставления результатов двухпоследних опытов видно что дазирование подачи барботажного газа в процессе Вакуумной дистилляции по условию:, Р ог =(0,3-0,8)Р -, обеспечивае гзначительное повышение зффективностчвакуумного обесцинкования алюминиевых сплавов, в частности таких важныхпоказателей этого процесса как с-.е С (пень и, особенно, глубина обесцинко-.вания,Приведенные примеры подтвер аютчто использование совокупност прие Степень обесцинкования, 7 Условия; Исходное содержание цинка всплаве, Е 1,2 Средняя скоростьобесцинковаиия, %/ч 1,02 Из сопоставления результатов этих двух опытов видно, что перемещение зоны ввода инертного газа в объеме расплава в процессе вакуумной диС- тилляции приводит к снижению остаточного содержания цинка в сплаве от 0,72 до 0,57% и повышает скорость обесцинкования в 1,3 раза,о П р и м е р 3, Условия: Исходное содержанкецинка в расплаве, % 126 Средняя скоростьобесцинкования, %/ч 0,5 Остаточное содержа -ние цинка в сплаве,7. 032 Средняя скоростьобесцинкования, 7/ч 09Заказ 3748/ 19 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Филиал 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 эффектот внедрения этого способа составит500 тыс, руб, в год.