Способ рафинирования расплавленных металлов

.8)СССР1973. 79. Юи ъж;дц и ф Ффч М ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬТИ(56) 1. Авторское свипетепьствоУо 401743, кп. С 22 В 21/06,2. Патент ВепикобританииЛ 1542358, кл. С 7 1.у, опубли3, Патент США Хц 3172757,кп. 15-67, опубпик. 1973.4. Патент США Мо 4165235,кл, 75-93, опубпик. 1979(54) (57) 1. СПОСОБ РАФИНИНИЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛ включающий пропускание расплава метал ла сверху вниз через фильтр с каналами пля прохожпения металла и пегазацию расплава путем попачи рафинирующего газа поп фильтр противоточно пвижению расплава, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью повышения степени рафинирования металла от газовых и неметаппических примесей, расплав металла пропускают через фильтр со скоростью 0,5-2,0 м/с на 1 м ппо,Л г щапи фильтра, при этом рафинирующий газ попают со скорост ю, обеспечивающей созпание слоя газа поп фильтром и прохожпение расплава металла через слой газа отпепьными струями ипи в эмупьгцрованном випе.2. Способ по п, 1, о т п и ч а юш и й с я тем, что, с цепью рафиниравания расппаве апюминия при прохождении его через спой газа отцепьными струями рафиюфующий газ подают со окою ростью (0,2-1,5) 10 м /с на 1 м-72 ппошаци фильтре. З,Способпоп. 1, отпичающ и й с я тем что, с цепью рафинирования расплава апюминия при прохождении его через спой газа в эмупы ированном вице, рафинирующий газ по-б цеют со скоростью (1,5-5,6) 10 м /сЯна 1 м ппошаци фипьтра.Изобретение относится к метаппургии,направпено ча усовершенствование технопогии дегазации и фипътрации расппавпенньх метаппов и может быть испопьзовапо цпя рафинирования расплавов епюминиевых сплавов.Известны способы очистки расппаваот газообразных и тверцых вкпючений,такие, кек дегазация, обработка фпюсами, фильтрация, в которых рафинирующийгаз протекает через первый из фипьтрующих зпементов в направлении, противопогножном течению расппаве (11 и 21Оцнако эти способы имеют спецующие недостатки. Они не позвопяют провсцить непрерывную цегазацию респпавана высокой скорости, так как из-за пере;аца давпения, возникающего при одноременном противопопожно направпенномгонении метаппа и газа через фипьтруюид.е элементы, количество обрабатываемого метаппе ограьичено. Кроме того,догазация и фипьтрация от газовыхтвердых и неметаппических включенийнецостеточно эффективны,Известен также способ цегазецни фипьтреции расплавпенного металла вдвухкамерной установке, прн которомочистку металпа провоцят по нисхоцяшей фипьтреции,. а цегазацию - по противотоку ЯНедостатком указанного способа яв-.пяется невысокая степень дегазации изза спияния пузырьков газа в канапахфгльтра, прн этом спившиеся пузырькиицут по своим опрецепенным каналама расппав - по своим, что снижает эффект дегазации.Наиболее близким к данному изобретони:о явпяется способ цегазации ифипьтрации расппавпенного метаплапрн котором поспецний проходит черезцве поспецоватепьно размещенные нанекотором расстоянии друг от друга фипьтрующие ппастины и контактируютв первой ппастине и над ней с идущимв противопопожном направлении рефинирующим газом, причем рафинирующийгаз прохоцит через первую ппастину пообпегченным путям, что снижает ирепац давпения,и, спецовате;тьно, увепичивает эффективность обработки,ипьтруюшие пчастины выполнены изпенокерамики, причем в первой ппестиневыпопнены отверстия дпя грохода гавза 4.Однако и этот способ обпадает слецующими недостатками". ограниченныйконтакт газа с расппевом в фипьтре,так кек газ проходит по отцепьнымканалам (отверстиям); фипьтруюшиепластины не обеспечиваот бопьшой проиэвоцитепьности, а неравномерная фппьтрация по сечению фипьтров приводит кобразованию участков застойного металпа, особенно пои небопьших расходахметаппа; бпизость пор в первом фипьтреобусповпнвает :пияние струй метаппа,выхоцяших из этого фипьтра, в резупьта-,те чего уменьшается плошадь и времяконтакте респпева с рафинирующим газом, и эффективность цегазации,Цепью изобретения явпяется повышение степени рафинчровения метаппаот газовых и неметаппических примесей,Поставпенная цель достигаетсятем, что согласно способу рафинирования распдавпенных метаппов вкпючаюшем пропускание раси.пава метаппа сверху вниз через фипьтр с канапами цпяпрохожцения метаппа и цегазацию расппава путем подачи рафинирующего газа под фипьтр противоточно цвижениюрасппава, расплав метепла пропускаютчерез фипьтр со скоростью 0,5-2,0 м/сна 1 м ппошаци фипьтра, .при этом рафинируюший газ подают со скоростью,обеспечивающей создание слоя газе15 45 под фильтром и прохождение раснпаваметаппа через спой газа отпепьнымиструями ипи в эмупьгированном виде.Причем,с целью рафинирования расплава алюминия при прохождении его через спой газа отпепьными струями, рафинирующий газ предпочтительно попаМвать со скоростью (0,2-1,5) 10 и/сна 1 м площади фильтра,2Кроме того, с цепью рафинирования 10расплава апюминия при прохождении егочерез спой газа в эмульгированцом виде,рафинирующий газ подают со скоростью-6 Э 2фильтра,На чертеке изобракена принципиальная технопогическая схема Пегазациии фильтрации расппава метаппа (алюминия).При осуществлениипредлагаемогоспособа в качестве рафиьвруюц;его газа 20может использоваться пюбой инертныйгаз ипи смссь его с небопьшими добавками (по 109 объемных) активного газа, например, хпора ипи фреона.11 а поверхности расплава, с целью 25уменьшения его повторного загрязнениянеметаппическими вкпючениямц, мсжноразместить ппаваюшцй сопевой слой,состоящий, например, из солей хпорипов и фторидов щепочных и щопсчно 30земепьных металпов, Конкретны можетбыть такой состав: 30-40",Йд С 0, 1050% КС 5 и 5-10, К Л 6 Г.В качестве обпсгченных путей ппяпрохождения метаппа могут служить35отверстия в случае пористого фильтраипи решетка в насыпном фипьтре грубойочистки.Значительное повншение эффективностипурцессов обусповпено тем, что дсгазациюпроводят непрсрывно в процессе разливки металла при обеспечении максимальнойповерхности взаимодействия расплава ирафинирующего газа.Интервапы удельных-расходов рафцнирующего газа и расплава, в частности,алюминия установлены следующим образом.Удельный расход газа в первом спучае при струйном течении жидкого ме.талла через спой газа под дипьтром1 50(газовую поушку) составпяет (0,21,5)ф 10 м /с на 1 м2При удельном расходе газа менее0,2 10 7 м/с на 1 м не образуется2газовая попушка в связи с тем, что 55скоростной напор расплава алюминия, воъдействуя на газ, не позвопяет ее соэдать, При у депьном расхопе газа бопее 1,5 10 7 к. Ъс на 1 М" небудет струйного течения металла через газовую подушку, будет набпюпаться смешанное течение металла струйками и в виде эмульсии, что приведет к загрязнению металла неметаппическими включениями.Бо втором случае при течении расп- пава через газовую попушку в эмупьгированном виде упепьный расхоп газа бу" пет (1,5-5,6)10 м /с на 1 м,- Ь 9 2Прц упспьном расходе газа менее 1,510 к /с на 1 м бупет смешанное течение, которое как укаэывапоср уносит с метаппом включения,При удепьном расходе газа более 5,6 10 м /с на 1 м нарушается целостность споев фильтра и набпюпается чрезмерное загрязнение неметаплическимц вкпючениями.Скорость подачи расплава в обоих случаях 0,5-2,0 м /с на 1 м , При,э 2 удельном расходе металла менее 0,5 м/с на 1 м непроизводительным2становитсч процесс, кроме того, тонкие включения проходят через фильтр вспепствце памцарного течения; при упепьном расходе метапла более 2,0 м /с8 на 1 м осевшие включения срываются с фильтра, попадают в газовую попушку ц снижают эффективность пегазации на газовой попушке. Необходимо отметить, что оба случая пегазациц на газовой попушке иструйного течения расплава через нее,и в эмупьгированном вице расплаваповышаот эффективность пегазации вравной степени, Во втором спучае, послепрохождения метаппа через фильтр, рафинцрующий газ не запирается поп фильтром, а частично проходит через фипьтри нескопько взмучивает расплав нафильтре, но пегазация интенсивно пере 3мешцвающихся сред проходит высокоэффектцвно,Процесс дегазации и фильтрации врежимах струйного протекания жидкостичерез газовую попушку и в эмупьгированном вице смопепирован на воде. Приудельном расходе жидкости 1,: м /сг 3на 1 м и скорости подачи газа (0,2,21,5) 10м/с на 1 м жипкость2протекает через газовую попушку отпепьнымц стру.ями. При той же скоростиподачи жидкости в интервапе скорости-6Аподачи газа (1,5-4,6) 10 м /с на 1 мжидкость протекает через газовую попушку в эмупьгцрованном виде.Способ цегазапии и фильтрации расамлавленного, металла Осуществляюг слецуюшюм ОбразомоПерец заполнением фиеьтровальногоУСТРойстВа Метаплом РафиНИРУЮЩИй гаввыхоця из газораспрецещтеля снизувверх, прохоцит через фильтр грубойочистки с облегченными путями цпяпрохожцения газа и металла. В каче-стве фильтра Грубой Очистки МОжет бытьвыбран фильтр насыпной, из коупных Огнеуаорнх гранул или пенокерамики, сбольшими порами, облегченнМи путямимогут служить чцерждвающая решеткас Отэевстиями а случае насыпноГОфильтра иьи отверстия В фильтре изаенокерамики,По мерв заполнения металлом пространства нац фильтром и фильтра, ввицу увеличивающегося металлостатического цавления, сопрочнвления фильтроваль=ной перегороцки и фильтра, пузырькигаза начинают сливаться поц уцержиВающей фильтроваеьной решеткой. Пооле полнОГО заполнения м 8 таллом фильтОа,2г,Фкроме перечисленнх ранее сил, оказыБаемых сопротивл 8 ние потоку Газарпоявляется цругая сила: скоростной надпор распеавленнОГО металлае ВВнцу зтО-дг% "аз начинает скагпиВаться поцфипьтровапьной решеткой и ОбразуетсяГазовая лоц"шка,С ростом ГазОВОГО слоя попушкивозрастает сопротивление потоку расплав:ленноГО М 8 тадла и Он начинает т 8 чь че-.д 35рез газовый слой отцееьнымч струйками,В первом случае или прохоцит черезн 88 В эмуеьГирОВанном Вице,Именно, В результате образованияпоцушки и струйного течения через нее 0мста 1 да, а такж 8 В змуеьгированномВице прОисхоцит резкое увеюлчениеплощаци контакта еГО с ГазОВОй фазой,в результате чего цостигается вСокийзффект цегаиаиии,Дб. е Прлспанства поц ф - тром Вбирается из расчета расхоца Газа и м 8 талла:После полного заполнения обема поц фиеьтром часть Газа начкнает стекать И ВХоциЬ ЧЕОЕЗ ВспомогатЕЙный ОТ=Регулнрованиетопцпж ГазоВОй п цушки В зависийости От Расхоца метал ла., Газа, их свойств и цля обеспечения цостаточной,цегазащщ Возможно, напоимер., поплавковь-стопорнм ме"анизмом.П р и м 8 р, ПровоНеи цеГазацию и фильтрации алюминиевого расплава при;пиье круглых слитков цнаметрсм 70-60 мм из сплаВа АМГ 6 и "чп "х ситков из сплава 1541 с разли, соцержаннем воцороца 0,54-0,58 см /100 г а также с загрязенностью 042;ь -/с.Уцелъне расхоцы Оафиннруюц 1 егоугаза бралн 0,810 м Ф/с на 1 м В сдучае струйного течения ме алла через Газовую поцушку И 3,5 1 Г) м/с на 1 м в случае течения металла чь 2рез газовую поцушку В эмульгированном вице.Скорость поцачи расплава состав=гляча в Оооих случаях 15 м/с на 1роме тогобыло провецено опробо= Ванне по известному способу без образования газовой попушки - и той же загрязненности и при тех же соцержаниях ВОЦОРОц аБ 1 до ПРОвецено 01 л 060 вание цегазаии и фильтрации ПО известнОму способу в цвух случаях.В первом случае скорость подачи рафиннррщего газа - 0,05 10 м /с на 1 м, а ВО Втором - 7,510 л /с на 1 м,. скорость поца,; рвсплаввг0,1 н 2,5 м /с на 1 м - соответ в .Венно.8 зуеьтат прОмышденчОГО ОпробОВания поецлаГаемОГО и изестно 0 спОсо.-=оов цегозани. и Йиеьтрааи прецставленыВ таблиие.9 1039Как вицио из табпишя, в первом спучае опробование по предпагаемому способу, т.е. с газовой поцушкой и струйном течении рвсппава, содержание воцороцаснизипось с 0,56 по 0,34; с 0,54 цо 5 0,32,с 0,54 цо 0,30 (см 100) в загрязненностьс 0,42 цо 0,002 мм /см.При проведении цегазации и фильтрации по прецпвгаемому способу во вто ром спучае, т,е. с газовой поцушкой 0 и течении метаппа через нее в эмупьгированном вице, содержание воцороца снизилось с 0,56 цо 0,28; с 0,54 по 0,25 и с 0,54 до 0,30 (см /100), в эагрязненность с 0,42 до О, 004 мм 9 см". 15При провецении опробования по известному способу в первом случае содержание воцороцв снизилось с 0,56 цо 0,38,с 0,54 по 0,39 и с 0,54 цо 0,36 10(си/100), в загрязненность с 0,42 по0,08 мм /аа, в во втором случае соцержание воцороца снизипось с 0,56 цо0,39; с 0 54 и цо 0,39 и с 0,54 цо0,38 (см /100) и загрязненность с0,4 до 0,09 мм / см,Таким образом, сравнение результатов опробования показало, что эффективность дегазации но прецпагаемому способу значитепьно возрастает что приводитк повышению качества сппава и сокращению брака,В резупьтате использования предло=женного технического решения возрастает эффективность цегазации расплаваи упучшится качество металла, чтоприведет, к уменьшению расслоений влистах сплава АМгб и сокращению бракана 2,50.Заказ 6821/27 Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская нвб., д., 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгороп, уп, Проектная, 4