Устройство для циркуляции металла

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 06 д С 22 ПИСАНИ АВТОРСКОМУ ИЗОБРЕТЕНИЯ Авст1977ССС/00,шиков Прафилюмини др. Об электнии при прокатанки.8, В 5, с.35 Май фура ЬФ Х/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Специальное конструкторское бюромагнитной гидродинамики Институтафизики АН Латвийской ССР и Братскийалюминиевый завод(56) 1."М 1 НТ - новая конструкцияпрямоточного устройства для рафинирования алюминия", ЬцсМп 8 ек СеапЯ 111 ешдп Скпу "Кеоа 1 цш",1981, У 510,393-395.2. Патент рии В 336900,кл. 40 А 011,"Цветные металлы", 19737. 5. Авторское свидетельство СС 46960, кл. Р 27 В 17/00, 1981 ЯОИ 27912 А(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦИРКУЛЯЦИИ МЕТАЛЛА, преимущественно алюминия и его сплавов, содержащее О -образный металлотракт с прямоточнью участком в средней части, раэмещенньм в зоне действия одностороннего индуктора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки металла от натрия и водорода, в стенке прямоточного участка со стороны, противоположной, индуктору, выполнена полость для подвода газа реагента, отделенная от металлотракта сменным пористым ,вкладышем, причем границы зоны, в которой расположена полость, отстоятот входного торца индуктора на расстояния 0,2-0,8 величины полюсного деления индуктора.1 11279Изобретение относится к металлургии, в частности к усовершенство-.ванию устройств циркуляции металлов,преимущественно алюмииия и его сплавов с одновременной очисткой их от 5натрия, водорода и других нерастворимых примесей.Для уменьшения выбросов в атмосферу вредных газов, а также во избежание окисления основного металла 10конструкция устройств должна обеспечить максимальное использование какподаваемого,газа, так и реагентов;последнее обуславливает необходимостьподачи реагента в жидкий металл в . 15мелкодисперсном состоянии, а такженеобходимость интенсивного перемешивания в зоне ввода газа.Известно устройство, разработанное Фирмой Соша 1 со, предназначенное 2 Одля очистки алюминия и его сплавовот водорода в виде сообщающихсясосудов, где в днище коническогососуда размещено ряд форсунок дляподвода рафинированного газа (Аг+ 25+2-Я С), обеспечивающих барботирование металла с дальнейшей передачей его на фильтр 1 3,ФОднако это устройство сложно вэксплуатации н сравнительно мало- ЗОэффективно из-за недостаточного перемешивания металла.Известно устройство для обработки металлов, содержащее средствасоздания циркуляции металла в видевращающейся перФорированной трубы,которую одновременно используют дляподачи газа или газовой смеси 23Устройство также малоэФфектив-но из-за невозможности осуществления перемешнвания металла по всемуобьему емкости, нри этом от трениявращающейся трубы о металл проис.".ходит изнашивание стенок и загрязнение рафинируемого металла.Известно устройство для циркуля.ции Металла, включающее вертикальноразмещенные нагнетающий и рабочийнасосы электромагнитного типа, дега"затор, систему подачи газа, в которой канал рабочего насоса охваченкоаксиальной трубой, в полость меж"ду трубой и каналом подается гаэ 3,Эта конструкция предназначена восновном для нервичной грубой очистим металла непосредственно в пла-,вильных металлургических печах,сложна, громоздка и практически ненашла применения. 12В последнее время для очисткиметалла, например, при производствекатанки широко применяют устройствадля циркуляции металла в виде желобов, размещенных в зоне действияиндуктора бегущего магнитного поля.Сущность электромагнитного рафинирования алюминия от водорода сос"тоит в том, что водород, находясьв алюминии в трех различных состояниях: в ионизированной, атомарнойи молекулярной формах, реагирует навоздействие бегущего магнитного по"ля; при этом на эффективность очистки влияет и величина злектродинамических сил, действующих на металл(при обезвешивании металла облегчаются условия для выделения атомрного и молекулярного водорода) .ивид движения металла по желобу,(турбулентный или ламннарный нотокметалла).Прн турбулентном движении всеформы водорода из глубинных слоевпереносятся на поверхность и интенсивно удаляются 4 3.Однако открытая поверхность желе-.ба приводит к окислению металла.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является устройстводля циркуляции металла, содержащееО-образный металлотракт с прямоточным участком в средней части, раэмещенщям в зоне действия однополюсного индуктора,Перед патрубками входа и выходаметаллотракта в емкость размещены средства дробления металла в виде перфорированной перегородки 5 1.Специальных средств подачи газас реагентами в известном устройстве не предусмотрено, а подводимыйв верхнюю зону емкости газ контактирует только с поверхностными слоями металла, отсюда само устройствоциркуляции малоэффективно для очист-.ки алюминия от натрия и водорода. Целью изобретения является повыше= ние эффективности очистки металла от натрия и водорода,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для циркуляции металла, преимущественно алюминия и его сплавов, содержащем 0-образный металлотракт с прямоточным участком в средней части, размещенным в зоне действия односторонне1127912 1 О 35 3го индуктора, в стенке прямоточного участка со стороны, противоположной индукторувыполнена попость для подвода газа реагента, отделенная от металлотракта сменным пористым вкладьппем, причем границы зоны, в которой расположена полость, отстоят от входного торца индуктора на расстояния 0,2-0,8 величины полюсного деления индуктораНа фиг. 1 изображено предлагаемое устройствовид сверху на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 то же, 11 вариант выполнения; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг, 1.Устройство состоит из О -образного горизонтально расположенного металлотракта 1 с индуктором 2 бегущего магнитного поля, размещенным . на прямоточном участке тракта. Ширина металлотракта в зоне установки индуктора равна 0,4-0,6 полюсного деления, а общий немагнитный зазор между индуктором и противоположной стенкой металлотракта - не более 25 длины полюсного деления индуктора. Внутри стенки металлотракта со стороны, противоположной индуктору, имеется полость - камера 3.Общая стенка полости и металлотракта выпол- ЗО иена в виде сменного пористого вкладыша 4. Последний 4 сдвинут относительно входного торца индуктора 2 и размещен в зоне 0,2-С,8 полюсного деления (Т) индуктора. Экспериментально установлено, что на указанной длине, отступив от входного торца иидуктора на 0,2-0,8, образуется зона с пониженным металлостатическим давлением. Расположение и длина пористого вкладыша определяются следующими условиями.минимальное расстояние от вход ного торца индуктора до вкладьппа;должно быть не менее О,2 Ф, так как с этого участка начинается максимальное поперечное перемешивание металла под воздействием нормальной 5 О по отношению к плоским индукторам составляющей электромагнитного напора. Для устройств, предназначенных для обработки жидких металлов с низ кой электропроводимостью, вкладыш; 55 должен. быть расположен в зоне 0,5- 0,8 е, при высокой электропроводности - в зоне 0,2-0,7 Ф,4При расположении вкладыша по отношению к входному торцу ближе ука-, занных.пределов интенсивность поперечного перемешивания падает, так как электромагнитное поле ослабляется из-за рассеяния по торцам индуктора.При выводе вкладьппа в зону больше 0,8 т он начнет пропитываться металлом вследствие того, что по мере продвижения вдоль индуктора под воздействием электромагнитного напора создается зона избыточного давления.Полость камеры в стенке металло- тракта закрывается крышкой 5, в которой имеется штуцер 6 для подвода газа. На подводящем участке металлотракта в его верхней стенке имеется окно с крьппкой 7.Для продувки жидкого металла инертным газом или смесью с реагентами, не требующими предварительного подогрева, полость - камера в стен- ке металлотракта напротив индуктора может быть выполнена в виде паза по всей высоте металлотракта, В паз устанавливается пористый вкладыш 4 с центральным отверстиЬм, к которому подсоединяется штуцер 6 для подачи газа. Вкладыш изготавливается изористого графита; зазоры между вкладышем и пазом, а также секциями вкладыша, при изготовлении его составным, заполняются упругими прокладками из материала, например каолинового картона, стойкого к воздействию алюминия и газов.Устройство подсоединяют к печи. образуя обводный контур, Выход и вход трубопровода выполнены в виде воронок 8 раскрычьк в горизонтальной плоскости под углом 90Перед заливкой металла в печь,. загружают в.полость-камеру в перего родке реагенты 9, например кокс, гексахлорэтан и др. Закрывают камеру крышкой 5 и подсоединяют линию . подачи инертного газа. Заливают в печь металл. При заливке металл заполняет ванну и "обводный" проточный тракт. Включают индуктор 2 и металл . начинает циркулировать по замкнутому контакту, в т.ч. через ванну печи и металлотракт 1. Одновременно с включением индуктора начинают продувку инертного газа через камеру 3 с реагентами 9, где он подо гревается за счет тепла от стенокметаллотракта 1 и окисления углерода в реагентах кислородом продуваемого газа. Подогретая газоваясмесь поступает через пористый вкладыш в жидкий металл. 5В зоне вводе газовой смеси в жидкий металл происходит образованиегазожидкостной эмульсии, котораяпереносится потоком вдоль металлотракта и затем поступает в ванну ,10миксера.В состав газожидкостной эмульсиивходят собственно инертный газ, продукты взаимодействия окислителя, по"даваемого вместе с инертным гаэом, 15с натрием и алюминием, а также водо-.род и нерастворимые примеси (окисьалюминия и др.). Водород и нерастворимые примеси адсорбируются поверхностью пузырьков и чем более развита их поверхность, тем интенсивнееидет адсорбция,Газовые включения и продуктывзаимодействия реагентов с алюминиеми примесями сперва частично отделяются от жидкого металла в зонеотверстий над металлотрактом. Далеежидкий метали поступает в ванну,где происходит окончательное отделе.Ние газовых включений с адсорбированньки на их поверхности примесями.Перемешивание продолжается до полу"чения заданного содержания примесейв алюминии, которое контролируетсяпутем отбора и анализа проб. По готовности металла прекращают продувку,1 отключают индуктор и удаляют с поверхности металла шлаки.Полость-камера 3 в стенке перегородки в сочетании с пористым40вкладышем 4, этдюляющим полость отметаллотракта, обеспечивают решение задачи по подогреву реагентовс целью перевода их в парообразноесОстоянию (например у гюксахлорэта 45на) и очистке от вредных примесей(паров воды, кислорода).Предлагаемая конструкция значительно упрощает эксплуатацию иповышает надежность устройства дляподготовки и введения газовых реагентов в жидкий металл, так как отпадает необходимость в соединительных трубках между зоной нагрева иввода реагентов в жидкий металл.Установка пористого вкладыша 4для подачи газовых реагентов в стенке металлотракта 1 напротив ин дуктора 2 в зоне (0,2-0,8) полюсного деления от торца первого зуба индуктора обеспечивает введение газовых реагентов в зону с пониженным металлостатическим давлением. Уменьшение металлостатического давления на входном участке металлотракта в зоне установки индуктора происходит в результате скорости движения жидкости металла под воздействием бегущего магнитного поля.При продувке газа через порис" тый вкладыш 4 размеры пузырьков, переходящих в жидкий металл, уменьшаются с увеличением скорости омь- вания вкладыша жидким металлом и с уменьшением металлостатического давления. Уменьшение размеров газовых пузырьков приводит к интенсификации процесса рафинирования и повышению степени усвоения реагентов.Указанная ширина металлотрактав зоне установки индуктора приводит к созданию интенсивного поперечного перемешивания перекачиваемого металла. Следствием указанного в сочетании с низким металлостатическнм давлением является создание оптимальных условий для замешивания газовой смеси в жидкий металл и адсорбирования на поверхности газовых пузырьков шлаков и водорода, а также предотвращение шлакования поверхности вкладыша, через который в металлотржкт вводятся реагенты продуктами взаимодействия с жидким металлом.Форма выходных отверстий в виде .воронок 8, раскрытых в горизонтальной плоскости код углом 90, обеспечивая создание во всем объеме ванны вихревого движения, создает необходимые условия для всплытия и выхода из металла мелкодисперсных газовых и шлаковых включений, Кроме того, указанная форма металлотракта дает воэможность облегчить его очистку от шлаков.Результаты экспериментальной апробации сведены в таблицу,При использовании изобретенияповышаетс" степень очистки металлаат натрия и водорода.Удельныйрасходгаза,и/алюминия Содержание примесей Пример Состав газовой смеси Иа ф 10%смф /100 г 1 . Без продувки 40 0,19 Исходное 30 0,19 60 20 2 Азот 0,22 Исходное 1,0 63 0,20 30 15 О, 18 3 Азот + гексахлорэтан (расход гексахлорэтана,1 кг/тн алюминия) Исходное о,го 35 0,16 30,0,12 60 П р и м е.ч а н и е. Испытания проводятся на миксере емкостью 25 тнпо жидкому металлу миксер оснащен МГД-перемешивателем, Продувка жидкого металла производится через вкладыа в стенке канала МГД-переиещивателя. Место установки вкладыша - на расстоянии 0,37 от входного торца индуктора МГД-перемеюивателя длина вкладыща - 0,3"В ( Ф- длина полюсного деле" ния индуктора) .