BR112017025990B1

BR112017025990B1 - SYSTEM FOR THE ADDITION AND MIXING OF POWDER AND CAST ALUMINUM, SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM AND USE OF THE SYSTEM

Info

Publication number: BR112017025990B1
Application number: BR112017025990-7A
Authority: BR
Inventors: Per-Arne Klingenberg
Original assignee: Hmr Hydeq As
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2021-10-13
Also published as: CN108138259A; NO20150703A1; NO342536B1; EP3303644B1; BR112017025990A2; EP3303644A4; WO2016195507A1; CN108138259B; EP3303644A1

Abstract

SISTEMA PARA A ADIÇÃO E MISTURA DE PÓ E METAL FUNDIDO, E SISTEMA PARA A PRODUÇÃO DE METAL. A presente invenção se refere a um sistema para a adição de pó ao metal fundido e para a mistura do pó ao metal fundido. O sistema inclui um tanque para pó e uma câmara para mistura (4) com uma seção transversal variável em uma direção do fluxo. A câmara para mistura inclui uma entrada para o pó, uma entrada do metal fundido, uma saída (14) provendo uma trajetória de fluxo para a mistura do metal fundido e do pó entre a câmara para mistura (4) e um cadinho (5). Pelo menos uma peça de deflexão está localizada oposta à entrada. Uma trajetória de fluxo entre o tanque para pó (1) e a entrada para o pó conduz o pó para o interior da câmara para mistura (4). Além disso, a invenção se refere a um sistema para a produção de alumínio, incluindo um cadinho (5) e uma cobertura de cadinho (7) definindo uma cavidade do cadinho e um tubo de dreno (8). O sistema inclui o tanque para pó (1), a câmara para mistura (4) no interior da cavidade do cadinho, a câmara para mistura (4) incluindo uma entrada para o pó, a (...).SYSTEM FOR THE ADDITION AND MIXING OF POWDER AND CAST METAL, AND SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF METAL. The present invention relates to a system for adding powder to molten metal and for mixing powder to molten metal. The system includes a powder tank and a mixing chamber (4) with a variable cross section in one flow direction. The mixing chamber includes a powder inlet, a molten metal inlet, an outlet (14) providing a flow path for mixing the molten metal and powder between the mixing chamber (4) and a crucible (5) . At least one deflection piece is located opposite the inlet. A flow path between the powder tank (1) and the powder inlet leads the powder into the mixing chamber (4). Furthermore, the invention relates to a system for producing aluminum including a crucible (5) and a crucible cover (7) defining a crucible cavity and a drain tube (8). The system includes the powder tank (1), the mixing chamber (4) inside the crucible cavity, the mixing chamber (4) including a powder inlet, (...).

Description

DESCRIPTION

[001] A presente invenção se refere a um equipamento para a adição e a mistura de pó a um metal fundido. Em particular, a presente invenção se refere à adição de fluoreto de alumínio ao alumínio fundido para a remoção do sódio e a adição de elementos de liga.[001] The present invention refers to an equipment for the addition and mixing of powder to a molten metal. In particular, the present invention relates to the addition of aluminum fluoride to molten aluminum for the removal of sodium and the addition of alloying elements.

[002]Normalmente, a adição de pó de fluoreto (AIF3) e a mistura do pó de fluoreto ao alumínio fundido em uma planta de fusão ou fundição remove o sódio do alumínio fundido. É usado tipicamente um rotor motorizado ou um propulsor no banho de alumínio fundido para distribuir o pó de maneira uniforme.[002]Normally, adding fluoride powder (AIF3) and mixing the fluoride powder to molten aluminum in a smelting plant or smelter removes sodium from molten aluminum. A motorized rotor or impeller in the molten aluminum bath is typically used to distribute the powder evenly.

[003]O processo de mistura e de remoção do sódio é demorado e consta de vários equipamentos, havendo o risco de contaminantes serem dissolvidos no banho. Ao usar um rotor motorizado, deve ser usada energia para manter a temperatura em um maior nível e por um maior período, para permitir tempo suficiente para o processo de mistura, e para o acionamento do motor, e assim o aumento do consumo geral de energia. Esses problemas são também relevantes ao serem adicionados elementos de liga.[003] The process of mixing and removing sodium is time-consuming and consists of various equipment, with the risk of contaminants being dissolved in the bath. When using a motorized rotor, energy must be used to maintain the temperature at a higher level and for a longer period, to allow sufficient time for the mixing process, and for the motor to start, and thus to increase overall energy consumption. . These problems are also relevant when adding alloying elements.

[004]Outras soluções típicas incluem a adição do pó ao metal fundido com um gás propelente, e a mistura pode ser feita nesse caso fazendo com que o pó e o gás fluam para cima através do metal. O gás é normalmente o argônio. Nesses tipos de sistemas, o injetor de entrada para o gás e para o pó fica exposto ao metal fundido, e o entupimento do injetor é um dos vários problemas com essa solução.[004] Other typical solutions include adding the powder to the molten metal with a propellant gas, and mixing can be done in this case by making the powder and gas flow upward through the metal. The gas is usually argon. In these types of systems, the gas and powder inlet nozzle is exposed to molten metal, and nozzle clogging is one of several problems with this solution.

[005] A presente invenção se refere a um sistema para a adição e mistura de pó e metal fundido e a um sistema para a produção do metal de acordo com as reivindicações de acompanhamento. Os sistemas da invenção podem reduzir o consumo de energia, podem prover um sistema confiável com nenhuma ou poucas partes móveis, podendo melhorar a distribuição do pó no metal fundido, pode fornecer uma solução que não dependa do gás propelente e pode reduzir o tempo necessário de permanência do metal fundido no cadinho. No sistema da invenção, o pó é devidamente distribuído no material fundido em um estágio prévio ao tempo do cadinho, reduzindo assim a necessidade de tempo para a mistura no cadinho. O uso do gás propelente adiciona complexidade e custos.[005] The present invention relates to a system for adding and mixing powder and molten metal and to a system for producing the metal in accordance with the accompanying claims. The systems of the invention can reduce energy consumption, can provide a reliable system with no or few moving parts, can improve powder distribution in the molten metal, can provide a solution that is not dependent on the propellant gas, and can reduce the time required for permanence of the molten metal in the crucible. In the system of the invention, the powder is properly distributed in the molten material at a stage prior to the crucible time, thus reducing the need for mixing time in the crucible. The use of propellant gas adds complexity and cost.

[006]As indicações “cima”, “baixo”, “mais alto”, “mais baixo” etc. na especificação e nas reivindicações pretendem descrever direções ou localizações relativas, onde o sentido da gravidade é a referência. A direção “direção do fluxo” pretende descrever a direção do fluxo predominante para separar essa direção de uma direção perpendicular à direção do fluxo, sendo a direção definida independente do fluxo real no sistema. Portanto, a seção transversal variável na direção do fluxo da câmara para mistura exclui que a câmara para mistura é uma parte de um tubo.[006]The indications “up”, “lower”, “higher”, “lower” etc. the specification and claims are intended to describe relative directions or locations, where the sense of gravity is the reference. The direction “flow direction” is intended to describe the predominant flow direction to separate that direction from a direction perpendicular to the flow direction, the direction being defined independent of the actual flow in the system. Therefore, the variable cross section in the flow direction of the mixing chamber excludes that the mixing chamber is a part of a tube.

[007]Especificamente, a invenção se refere a um sistema para a adição e mistura de pó e metal fundido. O sistema compreende um tanque para pó, uma câmara para mistura com uma seção transversal variável em uma direção do fluxo, uma entrada para o pó, uma entrada do metal fundido, uma saída para o metal, provendo uma trajetória de fluxo para uma mistura de metal fundido e pó entre a câmara para mistura e um cadinho, e pelo menos uma peça de deflexão oposta à entrada. Uma trajetória de fluxo se prolonga entre o tanque para pó e a entrada para o pó na câmara para mistura.[007] Specifically, the invention relates to a system for the addition and mixing of powder and molten metal. The system comprises a powder tank, a mixing chamber with a variable cross section in a flow direction, a powder inlet, a molten metal inlet, an outlet for the metal, providing a flow path for a mixture of molten metal and powder between the mixing chamber and a crucible, and at least one deflection piece opposite the inlet. A flow path extends between the powder tank and the powder inlet to the mixing chamber.

[008] A entrada para o pó pode localizar-se em uma parte superior da câmara para mistura, e a entrada de metal pode localizar-se em uma parte lateral da entrada de metal da câmara para mistura. A saída pode localizar-se em uma parte inferior da câmara para mistura, e a parte do lado de deflexão opõe-se à parte lateral da entrada de metal da câmara para mistura. A entrada para o pó é tipicamente uma parte “seca” da câmara para mistura, sendo formada uma cavidade acima do metal fundido na câmara para mistura.[008] The inlet for the powder may be located at an upper part of the mixing chamber, and the metal inlet may be located at a side of the metal inlet of the mixing chamber. The outlet may be located in a lower part of the mixing chamber, and the deflection side part opposes the metal inlet side of the mixing chamber. The powder inlet is typically a “dry” part of the mixing chamber, with a cavity being formed above the molten metal in the mixing chamber.

[009] A entrada para o pó está localizada nessa cavidade, permitindo que o pó se espalhe na parte superior da superfície do metal fundido na câmara para mistura. Em outras palavras, a câmara para mistura não será completamente preenchida durante a operação com o metal fundido.[009] The inlet for the powder is located in this cavity, allowing the powder to spread across the top of the surface of the molten metal in the mixing chamber. In other words, the mixing chamber will not be completely filled during molten metal operation.

[010] A entrada de metal na câmara para mistura pode localizar-se em uma extremidade superior da parte lateral da entrada, adjacente à entrada para o pó.[010] The metal inlet to the mixing chamber may be located at an upper end of the side of the inlet, adjacent to the powder inlet.

[011] A entrada para o pó pode ser montada em uma “área seca” não exposta ao metal fundido.[011] The powder inlet can be mounted in a “dry area” not exposed to molten metal.

[012]A entrada pode ser horizontal ou em um ângulo agudo próximo à horizontal, e pode assim ser adaptada para conduzir o jato de metal fundido na horizontal ou em um ângulo agudo próximo à horizontal para o interior da câmara para mistura. Esse ângulo facilita a manutenção da cavidade seca acima do metal fundido, onde a entrada para o pó está localizada.[012]The inlet can be horizontal or at an acute angle close to horizontal, and can thus be adapted to drive the molten metal jet horizontally or at an acute angle close to horizontal into the chamber for mixing. This angle facilitates keeping the cavity dry above the molten metal, where the inlet for the powder is located.

[013] A parte do lado de deflexão oposta à parte lateral da entrada da câmara para mistura pode formar uma unidade de redemoinho com um perfil que define uma leve curvatura na parte superior, seguida por uma curvatura levemente aumentada até atingir uma curva fechada em uma parte do ápice, e então suavizar até atingir uma parte quase plana em uma parte do fundo da câmara para mistura. Portanto, o formato da câmara para mistura se parece com um “nariz humano” comum e a saída para a mistura do pó e do metal fundido é feita pela “narina”.[013] The part of the deflection side opposite the side of the mixing chamber inlet can form a swirl unit with a profile that defines a slight curvature at the top, followed by a slightly increased curvature until it reaches a closed curve in a part of the apex, and then smooth until reaching an almost flat part in a part of the bottom of the mixing chamber. Therefore, the shape of the mixing chamber looks like an ordinary “human nose” and the outlet for mixing powder and molten metal is through the “nostril”.

[014] A câmara para mistura pode ser formada entre uma placa de retenção e uma unidade de redemoinho, em que a entrada para o metal fundido é formada na placa de retenção, e em que a pelo menos uma peça de deflexão oposta à entrada é formada na unidade de redemoinho.[014] The mixing chamber may be formed between a retaining plate and a swirl unit, wherein the inlet for the molten metal is formed in the retaining plate, and wherein the at least one deflection piece opposite the inlet is formed in the eddy unit.

[015]A câmara para mistura pode ter uma seção transversal retangular perpendicular à direção do fluxo.[015]The mixing chamber can have a rectangular cross section perpendicular to the flow direction.

[016] Em uma realização, a placa de retenção pode ser integrada à unidade de redemoinho, de maneira que a câmara para mistura seja formada em uma estrutura unitária.[016] In one embodiment, the retaining plate can be integrated with the swirl unit, so that the mixing chamber is formed into a unitary structure.

[017] A trajetória de fluxo entre o tanque para pó e a entrada para o pó pode incluir uma primeira válvula de fechamento e um injetor de medição.[017] The flow path between the powder tank and the powder inlet may include a first shut-off valve and a metering injector.

[018]A entrada para o pó na câmara para mistura pode incluir um espalhador de pó.[018]The inlet for the powder in the mixing chamber may include a powder spreader.

[019] A tarefa do espalhador de pó é distribuir o pó para uma cortina de pó que cai sob o efeito da gravidade sobre a superfície do metal fundido na cavidade “seca” na área superior da câmara para mistura, distribuindo finamente o pó sobre a superfície do metal fundido. A entrada para o pó pode ser linear e o pó pode cair em uma cortina linear por meio de um rasgo longitudinal, não exposto ao material fundido.[019] The task of the powder spreader is to distribute the powder to a curtain of powder that falls under the effect of gravity onto the surface of the molten metal in the "dry" cavity in the upper area of the mixing chamber, finely distributing the powder over the surface of molten metal. The inlet for the powder can be linear and the powder can fall in a linear curtain through a longitudinal slot, not exposed to the molten material.

[020] A entrada pode ser formada por um flange tubular curvo de entrada com uma parte para a fixação de um tubo de dreno.[020] The inlet can be formed by a curved tubular inlet flange with a part for fastening a drain pipe.

[021] Além disso, a invenção se refere a um sistema para a produção de alumínio. O sistema inclui um tubo de dreno, um cadinho e uma cobertura de cadinho definindo uma cavidade do cadinho. O sistema ainda inclui um tanque para pó. Uma câmara para mistura está localizada no interior da cavidade do cadinho. A câmara para mistura inclui uma entrada para o pó, uma entrada do metal fundido e uma saída do metal, provendo uma trajetória de fluxo para a mistura do metal fundido e do pó entre a câmara para mistura e o cadinho. Pelo menos uma peça de deflexão se opõe à entrada para o metal fundido, e uma trajetória de fluxo é provida entre o tanque para pó e a entrada para o pó na câmara para mistura.[021] Furthermore, the invention relates to a system for the production of aluminum. The system includes a drain tube, a crucible and a crucible cover defining a crucible cavity. The system even includes a dust tank. A mixing chamber is located inside the crucible cavity. The mixing chamber includes a powder inlet, a molten metal inlet and a metal outlet, providing a flow path for mixing the molten metal and powder between the mixing chamber and the crucible. At least one deflection piece opposes the inlet for the molten metal, and a flow path is provided between the powder tank and the powder inlet to the mixing chamber.

[022] A localização da câmara para mistura no interior da cavidade definida pelo cadinho e a cobertura do cadinho reduz a perda de calor da câmara para mistura a um mínimo. Portanto, a câmara para mistura está também exposta ao vácuo ou quase vácuo, não sendo problemáticos os vazamentos na câmara para mistura.[022] The location of the mixing chamber within the cavity defined by the crucible and the crucible cover reduces heat loss from the mixing chamber to a minimum. Therefore, the mixing chamber is also exposed to vacuum or near vacuum, and leakage in the mixing chamber is not a problem.

[023] A cobertura do cadinho inclui pelo menos um conector para a conexão a uma unidade de vácuo.[023] The crucible cover includes at least one connector for connection to a vacuum unit.

[024]O sistema para a produção de alumínio acima definido pode ser combinado com um sistema para a adição e mistura de pó e metal fundido com quaisquer das características acima mencionadas.[024]The system for the production of aluminum defined above can be combined with a system for the addition and mixing of powder and molten metal having any of the above mentioned characteristics.

[025]O metal fundido pode ser alumínio fundido e o pó pode ser fluoreto de alumínio.[025]The molten metal can be molten aluminum and the powder can be aluminum fluoride.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES:

[026] A Figura 1 é uma seção transversal de um cadinho com um sistema para a adição e mistura de pó e metal fundido da invenção; a Figura 2 é uma seção transversal de um cabeçote de dreno da figura 1 em detalhes, e[026] Figure 1 is a cross section of a crucible with a system for adding and mixing powder and molten metal of the invention; Figure 2 is a cross-section of the drain head of Figure 1 in detail, and

[027] A Figura 3 é uma seção transversal de um cabeçote de dreno da figura 1 em detalhes, perpendicular à seção transversal da figura 2. Descrição detalhada de uma realização da invenção com referência aos desenhos de acompanhamento:[027] Figure 3 is a cross section of a drain head of figure 1 in detail, perpendicular to the cross section of figure 2. Detailed description of an embodiment of the invention with reference to the accompanying drawings:

[028] A Figura 1 é uma seção transversal do sistema para a adição e mistura de pó e metal fundido da invenção com um cadinho 5 para o metal fundido 9 com uma cobertura de cadinho 7 e um sistema para a adição de pó 10 ao metal fundido 9 de acordo com a invenção. O sistema inclui um tubo de dreno 8 fixado a um flange de entrada 13 em um cabeçote de dreno 6. O flange de entrada 13 conecta uma câmara para mistura 4 formando uma câmara de rotor com o tubo de dreno 8. Uma trajetória de fluxo para o pó 10 se prolonga entre o recipiente para o pó 1 e a câmara para mistura. Uma válvula de fechamento 11 seguida por um injetor 2 e um espalhador de pó 3 na parte superior da câmara para mistura 4 formam a trajetória de fluxo do pó 10. Uma saída do metal 14 da câmara para mistura 4 permite que o metal fundido misturado e o pó fluam para o cadinho 5. A saída 14 está localizada acima da superfície 15 do banho de metal fundido 9 no cadinho 5. Conectores 16 para a conexão a uma bomba de vácuo, um mecanismo ejetor (não mostrado) ou qualquer outro mecanismo de vácuo provendo baixa pressão ou vácuo localizam-se na cobertura do cadinho 7. A câmara para mistura 4 e o flange de entrada 13 fazem parte do cabeçote de dreno 6.[028] Figure 1 is a cross section of the system for adding and mixing powder and molten metal of the invention with a crucible 5 for the molten metal 9 with a crucible cover 7 and a system for adding powder 10 to the metal 9 casting according to the invention. The system includes a drain tube 8 attached to an inlet flange 13 on a drain head 6. The inlet flange 13 connects a mixing chamber 4 forming a rotor chamber with the drain tube 8. A flow path for the powder 10 extends between the powder container 1 and the mixing chamber. A shut-off valve 11 followed by an injector 2 and a powder spreader 3 at the top of the mixing chamber 4 form the powder flow path 10. A metal outlet 14 of the mixing chamber 4 allows the molten metal to be mixed and the powder flows into the crucible 5. The outlet 14 is located above the surface 15 of the molten metal bath 9 in the crucible 5. Connectors 16 for connection to a vacuum pump, an ejector mechanism (not shown) or any other pumping mechanism. vacuum providing low pressure or vacuum are located on the cover of crucible 7. Mixing chamber 4 and inlet flange 13 are part of drain head 6.

[029]Na realização mostrada nas figuras 1-3, o pó é alimentado para o metal líquido durante a transferência do metal líquido da fornalha para o cadinho 5. O mecanismo de vácuo mantém uma baixa pressão subatmosférica no cadinho 5, “sugando” assim o metal fundido 9 da fornalha para o cadinho 5, já que a fornalha está em pressão atmosférica. O recipiente para o pó 1 é selado e exposto à mesma pressão que a cavidade no cadinho. A pressão atmosférica pressiona o metal fundido para o cadinho 5 pelo tubo de dreno 8, pelo flange de entrada 13 e pela câmara para mistura 4.[029] In the embodiment shown in figures 1-3, powder is fed to the liquid metal during the transfer of the liquid metal from the furnace to the crucible 5. The vacuum mechanism maintains a low subatmospheric pressure in the crucible 5, thus “sucking” the molten metal 9 from the furnace to the crucible 5, as the furnace is at atmospheric pressure. The powder container 1 is sealed and exposed to the same pressure as the cavity in the crucible. Atmospheric pressure presses the molten metal into crucible 5 through drain tube 8, inlet flange 13 and mixing chamber 4.

[030] A baixa pressão afeta a capacidade do pó de fluoreto de alumínio para remover o sódio do alumínio líquido de forma favorável quando o pó de fluoreto de alumínio é adicionado para remover o sódio do alumínio líquido.[030] Low pressure affects the ability of aluminum fluoride powder to remove sodium from liquid aluminum favorably when aluminum fluoride powder is added to remove sodium from liquid aluminum.

[031] A Figura 2 é uma seção transversal do cabeçote de dreno da figura 1 em detalhe, também indicando o fluxo de metal fundido com linhas de fluxo. As linhas de fluxo mostram como o metal fundido na câmara para mistura que forma a câmara de rotor conduzem o metal fundido e o pó em um movimento de redemoinho ou de vórtice na câmara para mistura, facilitando a mistura do metal fundido e o pó. A forma específica da câmara para mistura mostrada nos desenhos fornece três “rotores” ou vórtices, distribuindo finamente o pó no metal fundido. O pó 10 no tanque para pó 1 percorre a válvula de fechamento 11 e o espalhador de pó 3 na parte superior da câmara para mistura. Um injetor de medição 2 na trajetória de fluxo entre o espalhador de pó 3 e a válvula de abertura e de fechamento 11 garante a adição da quantidade correta de pó no metal fundido. Uma cavidade “seca” 12 é formada na câmara para mistura acima do metal fundido, permitindo que o pó seja distribuído em uma superfície superior 20 do metal fundido no interior da câmara para mistura, onde a entrada para o pó está localizada. Uma placa de retenção 17 e uma unidade de redemoinho 18 definem o perímetro externo do interior da câmara para mistura. O espalhador de pó 3 está localizado na parte superior da câmara para mistura e da unidade de redemoinho 18, permitindo que o pó seja distribuído no metal fundido na parte superior da câmara para mistura. A unidade de redemoinho 18 é formada como um “nariz humano” e o flange de entrada entra pela placa de retenção 17, permitindo ao metal fundido enriquecido com o pó aderir à parede da unidade de redemoinho 18 na parte superior do nariz. O formato de nariz define uma leve curvatura na parte superior, e a curvatura aumenta levemente até atingir uma curva mais inclinada em sua extremidade externa na parte mais à direita da câmara para mistura. A curvatura é suavizada até atingir a forma plana ou quase plana em uma parte do fundo da câmara para mistura. O formato faz então uma curva fechada para baixo para formar a saída 14. A curva fechada para baixo forma um degrau na saída 14. O formato é côncavo ou plano ao longo de todo seu comprimento, além da curva aguda para baixo para a saída 14. Esse perfil é formado totalmente em uma unidade de redemoinho 18. A placa de retenção 17 localizada abaixo do flange de entrada 13 oposto à unidade de redemoinho 18 também define uma superfície curva cônica virada na direção da unidade de redemoinho 18, com a curvatura mais aguda na parte superior, próxima ao flange de entrada 13. A superfície curva da placa de retenção 17 se prolonga até a saída 14. A superfície curva da placa de retenção impõe uma força para cima no metal fundido contra a placa de retenção, facilitando assim o movimento de vórtice do metal fundido, melhorando a mistura. Também, a saída forma um duto com um lado substancialmente plano na unidade de redemoinho 18, e um lado substancialmente curvo na placa de retenção oposto ao lado plano da unidade de redemoinho 18. A saída 14 é retangular quando vista por baixo. As linhas de fluxo mostram como o metal fundido e a mistura de pó seguem a parede da unidade de redemoinho 18 antes de alcançarem a placa de retenção 17 acima da saída 14, formando assim um movimento de redemoinho no nariz antes de sair pela saída 14 e para o banho de metal fundido no cadinho.[031] Figure 2 is a cross-section of the drain head of figure 1 in detail, also indicating the flow of molten metal with flow lines. The flow lines show how the molten metal in the mixing chamber that forms the rotor chamber drives the molten metal and powder in a swirling or vortexing motion in the mixing chamber, facilitating mixing of the molten metal and powder. The specific shape of the mixing chamber shown in the drawings provides three “rotors” or vortices, finely distributing the powder in the molten metal. Powder 10 in powder tank 1 travels through shut-off valve 11 and powder spreader 3 at the top of the mixing chamber. A metering nozzle 2 in the flow path between the powder spreader 3 and the opening and closing valve 11 ensures that the correct amount of powder is added to the molten metal. A “dry” cavity 12 is formed in the mixing chamber above the molten metal, allowing the powder to be distributed on an upper surface 20 of the molten metal within the mixing chamber, where the inlet for the powder is located. A retaining plate 17 and a swirl unit 18 define the outer perimeter of the interior of the mixing chamber. Powder spreader 3 is located at the top of the mixing chamber and swirl unit 18, allowing powder to be distributed into the molten metal at the top of the mixing chamber. The vortex unit 18 is formed as a “human nose” and the inlet flange enters through the retainer plate 17, allowing the powder-enriched molten metal to adhere to the wall of the vortex unit 18 at the top of the nose. The nose shape defines a slight curvature at the top, and the curvature increases slightly until it reaches a steeper curve at its outer end at the far right of the mixing chamber. Curvature is smoothed to a flat or nearly flat shape in a portion of the bottom of the mixing chamber. The shape then curves sharply downward to form outlet 14. The sharp downward curve forms a step at outlet 14. The shape is concave or flat along its entire length, in addition to the sharp downward curve to outlet 14 This profile is formed entirely in an eddy unit 18. The retaining plate 17 located below the inlet flange 13 opposite the eddy unit 18 also defines a conical curved surface facing the direction of the eddy unit 18, with the most curvature. sharp at the top, close to the inlet flange 13. The curved surface of the retainer plate 17 extends to the outlet 14. The curved surface of the retainer plate imposes an upward force on the molten metal against the retainer plate, thereby facilitating the vortex motion of the molten metal, improving mixing. Also, the outlet forms a duct with a substantially flat side in the swirl unit 18, and a substantially curved side in the retaining plate opposite the flat side of the swirl unit 18. The outlet 14 is rectangular when viewed from below. The flow lines show how the molten metal and powder mixture follow the wall of the swirl unit 18 before reaching the retaining plate 17 above outlet 14, thus forming a swirling motion in the nose before exiting through outlet 14 and for the molten metal bath in the crucible.

[032] A câmara para mistura tem assim uma seção transversal variável em uma direção do fluxo do metal fundido a partir do tubo de dreno 8. Uma entrada para o pó 22, uma entrada do metal fundido 21 e a saída 14 compõem a trajetória de fluxo para a mistura de metal fundido e do pó entre a câmara para mistura e o cadinho. A parte do lado de deflexão localizada na unidade de redemoinho 18 se opõe à entrada para o metal fundido 21. A entrada para o pó 22 está localizada em uma parte superior da câmara para mistura. A entrada para o metal fundido 21 está localizada em uma parte do lado de entrada da câmara para mistura. A saída 14 está localizada em uma parte inferior da câmara para mistura, e a parte do lado de deflexão se opõe à parte do lado da entrada da câmara para mistura 4.[032] The mixing chamber thus has a variable cross section in a direction of flow of molten metal from the drain tube 8. A powder inlet 22, a molten metal inlet 21 and outlet 14 make up the path of flow for mixing molten metal and powder between the mixing chamber and the crucible. The deflection side portion located in the swirl unit 18 opposes the molten metal inlet 21. The powder inlet 22 is located in an upper part of the mixing chamber. The inlet for molten metal 21 is located in a part of the inlet side of the mixing chamber. The outlet 14 is located in a lower part of the mixing chamber, and the deflection side part opposes the inlet side part of the mixing chamber 4.

[033] A entrada para o metal fundido 21 da câmara para mistura está localizada em uma extremidade superior da parte lateral da entrada, adjacente à entrada para o pó 22.[033] The molten metal inlet 21 of the mixing chamber is located at an upper end of the inlet side, adjacent to the powder inlet 22.

[034] A entrada para o metal fundido 21 é horizontal ou tem um ângulo agudo próximo à horizontal, e está adaptada para induzir um jato de metal fundido na horizontal ou um ângulo agudo próximo à horizontal para o interior da câmara para mistura.[034] The inlet for molten metal 21 is horizontal or has an acute angle close to horizontal, and is adapted to induce a jet of molten metal horizontally or an acute angle close to horizontal into the chamber for mixing.

[035] A unidade de redemoinho 18 forma um perfil que define uma leve curvatura na parte superior, seguida por uma curvatura levemente aumentada até atingir uma curva fechada em uma parte do ápice, para então suavizar até atingir uma parte quase plana em uma parte do fundo da câmara para mistura 4.[035] The eddy unit 18 forms a profile that defines a slight curvature at the top, followed by a slightly increased curvature until reaching a closed curve in a part of the apex, then smoothing until reaching an almost flat part in a part of the apex. bottom of mixing chamber 4.

[036] A Figura 3 é uma seção transversal do cabeçote de dreno da figura 1 em detalhe, em uma seção perpendicular à seção transversal da figura 2. A Figura 3, mostra a largura da câmara para mistura, que a seção transversal em “forma de nariz” é uniforme em sua largura e que a saída retangular do metal 14 provê a saída da câmara para mistura 4. A válvula de abertura ou fechamento 11 e o injetor de medição 2 estão localizados na trajetória de fluxo do pó 10 no recipiente para o pó 1. O injetor de medição 2 na trajetória de fluxo acima do espalhador de pó 3 garante que o espalhador 3 distribua a quantidade correta de pó para o metal fundido. O espalhador inclui uma estrutura em formato de arado para distribuir o pó para uma cortina de pó. Em sua forma mais simples, o injetor de medição 2 inclui uma placa com um furo ou abertura que permite que uma certa quantidade de pó seja vazada. A natureza do pó do pó 10 permite que o pó corra para o interior da câmara para mistura 4 devido à gravidade, apesar do vácuo ou da baixa pressão no recipiente para o pó. A unidade de redemoinho inclui duas partes laterais substancialmente planas 19 que forma o alojamento completo da câmara para mistura.[036] Figure 3 is a cross section of the drain head of figure 1 in detail, in a section perpendicular to the cross section of figure 2. Figure 3 shows the width of the mixing chamber, which the cross section in “form of nose" is uniform in its width and that the rectangular metal outlet 14 provides the outlet of the mixing chamber 4. The opening or closing valve 11 and the metering nozzle 2 are located in the powder flow path 10 in the container for the powder 1. Measuring nozzle 2 in the flow path above the powder spreader 3 ensures that the spreader 3 delivers the correct amount of powder to the molten metal. The spreader includes a plow frame to distribute dust to a dust curtain. In its simplest form, the metering nozzle 2 includes a plate with a hole or opening that allows a certain amount of powder to be poured out. The powder nature of the powder 10 allows the powder to flow into the mixing chamber 4 due to gravity, despite the vacuum or low pressure in the powder container. The swirl unit includes two substantially flat sides 19 which form the complete housing of the mixing chamber.

[037]O pó é tipicamente o fluoreto de alumínio (AIF3), e o metal fundido é tipicamente o alumínio fundido.[037]The powder is typically aluminum fluoride (AIF3), and the molten metal is typically molten aluminum.

[038]Não existem partes móveis em contato com o metal fundido, e o pó é totalmente misturado ao metal fundido após a entrada no banho de metal fundido (banho de metal fundido 9 na figura 1). Assim, a mistura do pó com o metal fundido é rápida e não exige energia suplementar.[038]There are no moving parts in contact with the molten metal, and the powder is fully mixed with the molten metal after entering the molten metal bath (molten metal bath 9 in figure 1). Thus, mixing the powder with the molten metal is quick and does not require additional energy.

[039] A cavidade no interior do cadinho e a cobertura do cadinho ficam expostas ao vácuo quando o tubo de dreno estiver em uma posição de dreno em uma célula com o alumínio fundido de maneira a sugar o alumínio fundido pelo tubo de dreno. A válvula do tanque para pó abre ao mesmo tempo em que a cavidade fica exposta ao vácuo. O pó é medido no jato de metal fundido, sendo misturado ao metal. A forma da câmara para mistura 4 cria rotações axiais ou turbulências que retêm o metal ao mesmo tempo em que o pó é misturado ao metal para obter uma distribuição homogênea e uniforme do pó no metal.[039] The cavity inside the crucible and the crucible cover are exposed to vacuum when the drain tube is in a drain position in a cell with molten aluminum in order to suck the molten aluminum through the drain tube. The powder tank valve opens at the same time the cavity is exposed to vacuum. The powder is metered into the molten metal jet and mixed with the metal. The shape of the mixing chamber 4 creates axial rotations or turbulence that traps the metal while the powder is mixed with the metal to achieve a homogeneous and even distribution of powder on the metal.

[040]O pequeno número de partes móveis provê uma estrutura relativamente descomplicada e custo efetiva, ambos em termos de custos de construção e de operação. Além da válvula, o sistema pode ser construído sem partes móveis.[040]The small number of moving parts provides a relatively uncomplicated structure and cost effective, both in terms of construction and operating costs. In addition to the valve, the system can be constructed without moving parts.

[041]O sistema tem fácil adaptação dos equipamentos existentes e envolve modestos custos de instalação.[041] The system is easy to adapt to existing equipment and involves modest installation costs.

[042]O projeto compacto com os componentes essenciais no interior do cadinho abaixo da cobertura do cadinho também fornece uma solução com mínima perda de temperatura e assim não há aumento das áreas de superfície quente na solução.[042] The compact design with the essential components inside the crucible below the crucible cover also provides a solution with minimal temperature loss and thus no increase in hot surface areas in the solution.

[043] A invenção foi desenvolvida particularmente para o alumínio e o pó de fluoreto de alumínio, mas a invenção pode ser usada para outros metais e aditivos sob a forma de pó. Outro metal relevante é o magnésio.[043] The invention was developed particularly for aluminum and aluminum fluoride powder, but the invention can be used for other metals and additives in powder form. Another relevant metal is magnesium.

Claims

1. SYSTEM FOR THE ADDITION AND MIXING OF POWDER AND CAST ALUMINUM, characterized in that it comprises: a powder tank (1); a mixing chamber (4) with a variable cross section in a direction of flow of molten aluminum from a drain tube (8), an inlet for powder (22), an inlet for molten aluminum (21), an outlet (14) providing a flow path for mixing the molten aluminum and powder between the mixing chamber (4) and a crucible (5) for the molten aluminum (9) with a crucible cover (7) and fur at least one connector (16) for connection to a vacuum unit, and at least one deflection piece opposing the inlet for the molten aluminum (21); and a flow path between the powder tank (1) and the powder inlet (22) in the mixing chamber (4).

2. SYSTEM according to claim 1, characterized in that the inlet for the powder (22) is located in an upper part of the mixing chamber (4), the inlet for the molten aluminum (21) is located in a part of the side of the mixing chamber inlet (4), the outlet (14) is located at a lower part of the mixing chamber (4), and the deflection side part opposes the inlet side part of the mixing chamber (4 ).

3. SYSTEM according to claim 2, characterized in that the molten aluminum inlet (21) of the mixing chamber (4) is located at an upper end of the side of the inlet, adjacent to the inlet for the powder (22).

4. SYSTEM according to claim 3, characterized in that the inlet is horizontal or at an acute angle, whereby the inlet is adapted to induce a jet of cast aluminum horizontally or at an acute angle into the chamber for mixing.

A SYSTEM according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the part of the deflection side that opposes the side of the inlet of the mixing chamber (4) forms a swirl unit (18) with a defining profile. a slight curvature at the top, followed by a slightly increased curvature until reaching a sharp curve at a part of the apex, and then smoothing until reaching an almost flat part at a part of the bottom of the mixing chamber (4).

6. SYSTEM according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the mixing chamber (4) is formed between a retaining plate (17) and a swirl unit (18), in which the inlet for the molten aluminum (21) is formed in the retaining plate (17), and wherein the at least one deflection piece opposing the inlet for the molten aluminum (21) is formed in the swirl unit (18).

7. SYSTEM according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the flow path between the powder tank (1) and the powder inlet (22) includes a first closing valve (11) and a nozzle for measurement (2).

8. SYSTEM according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the inlet for the powder (22) in the mixing chamber (4) includes a powder spreader (3).

9. SYSTEM according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the cast aluminum inlet (21) is formed by an inlet curved tubular flange (13) with a part for fastening a drain pipe (8) .

10. SYSTEM according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the mixing chamber (4) has a rectangular cross section perpendicular to the flow direction.

11. SYSTEM according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the flow path between the powder tank (1) and the powder inlet (22) in the mixing chamber (4) is mounted to allow the powder is fed into the mixing chamber (4) under the influence of gravity.

12. SYSTEM FOR THE PRODUCTION OF ALUMINUM, including a drain pipe (8), a crucible (5) and a crucible cover (7), defining a crucible cavity, the system being characterized by further including: a powder tank (1); a mixing chamber (4) within the crucible cavity, a mixing chamber (4) including a powder inlet (22), a molten aluminum inlet (21), an outlet (14) providing a path of flow for mixing the molten aluminum and the powder between the mixing chamber (4) and the crucible (5), at least one deflection piece opposing the inlet for the molten aluminum (21); and a flow path between the powder tank (1) and a powder inlet (22) in the mixing chamber (4).

13. SYSTEM according to claim 12, characterized in that the crucible cover (7) includes at least one connector (16) for connection with a vacuum unit.

14. SYSTEM according to any one of claims 12 or 13, characterized in that it has a system for the addition and mixing of powder and molten aluminum, according to any one of claims 2 to 9.

15. USE OF THE SYSTEM, as defined in any one of claims 1 to 14, characterized in that aluminum fluoride is powder.