CS212305B2

CS212305B2 - Method of rafination of the melted metal

Info

Publication number: CS212305B2
Application number: CS774027A
Authority: CS
Inventors: Andrew G Szekely
Original assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-06-18
Filing date: 1977-06-17
Publication date: 1982-03-26
Also published as: FR2355079B1; AU2618577A; IN146956B; CH621365A5; SE7706137L; BR7703792A; ES459881A1; GB1587662A; JPS52156105A; FR2355079A1; YU148677A; RO75207A; IT1078941B; NO772138L; CA1095732A; MX146591A; AU506332B2; DE2727142A1

Abstract

The refining gas, for example nitrogen, is injected into the molten metal by means of an injection device comprising a rotor (1) with fins (2), driven by a vertical shaft (3) surrounded by a stationary sleeve (4). The gas is introduced through an annular passage arranged between the shaft and the sleeve and comes out by virtue of a clearance provided between the rotor and a grooved stator (11). In the molten metal, the rotor creates currents which make the bubbles of refining gas travel outwards and downwards, and this improves the gas-metal content. Since the gas is preheated in the sleeve (4), the bubbles do not expand within the metal and remain small. <IMAGE>

Description

Vynniez se týká rafinování roztaveného kovu vybraného ze skupiny zaturnijící hořčík, měcá, zinek, cín a olovo a zejména způsobu odstraňování rozpuštěných plynů a nekovových nečistot z roztaveného kovu bez unikání korozivních nebo pro okolí Škodlivých plynů a dýmů·The invention relates to the refining of molten metal selected from the group of magnesium, copper, zinc, tin and lead, and in particular to a method for removing dissolved gases and non-metallic impurities from the molten metal without escaping corrosive or environmentally harmful gases and fumes.

Roztavený kov před odléváním obsahuje mnoho neččstot, které nejsou odstraněny, vyvolávají vysoké ztráty odpadem při lití nebo jinak jsou příčinou Spatné · jakosti kovu u zhotovených výrobků. Nejvíce nepříjemné neččstoty jsou tvořeny rozpuštěxými plyny a suspendovenými nekovovými částicemi, jako jsou kovové kysličníky a žáruvzdorné částice.The molten metal prior to casting contains many debris which is not removed, causes high waste loss during casting or otherwise causes poor metal quality in the manufactured articles. The most unpleasant debris consists of dissolved gases and suspended non-metallic particles such as metal oxides and refractory particles.

Cílem vynálezu je vfi^v°ořt způsob rafinace kovu řafinačním plynem, který účelně odstraňuje rozpuštěné plyny a jiné nekovové nečistoty z kovu v nepřetržitém postupu při vysokých prosezených mmnostvích kovu. Dosud bylo možno refčnovat tcko\ýfo způsobem pouze hliník.The invention aims ^at VFI ° ORT metal refining method refining gas, which efficiently removes dissolved gases and other non-metallic impurities from the metal in a continuous process at high prosezených mmnostvích metal. Until now, only aluminum could be refined in a manner.

Podstata způsobu odstraňování rozpuštěných kovů a nekovových neččstot z roztaveného kovu vybraného ze skupiny zalhmující hořčík, měá, zinek, cín a olovo, podle vynálezu spočívá v tom, že se roztavený kov zavádí do rafinačního pásma, nad povrchem roztaveného kovu se udržuje ochranná atmosféra na tlaku vyšším než je tlak atmosférický, do taveniny se zavádí rafinační plyn pod jejím povrchem, refčnační plyn se předelhtívá před jeho zavedením do roztaveného kovu na teplotu, kdy je zamezen tepelný růst bublin v tavenčně, rafinační plyn ee rozdělí na oddělené plynové bubliny, bubliny rafinačního plynu se vedou v oběhových drahách směrem ven s pohybovou složkou směšřjící dolů vůSi místto jejich vstupu do taveniny, spotřebovaný refčnačn plyn sbsιalujíeí rozpuštěné plyny, uvolněné kovem, se odvede, přčČmž se ostatní nekovové nečistoty'shromáždí ve strunkové vrstvě na povrchu roztaveného kovu e rafinovaný roztavený kov se z rafinačního pásma odtáhne.The principle of the method for removing dissolved metals and non-metallic impurities from molten metal selected from the group consisting of magnesium, copper, zinc, tin and lead, according to the invention, is to introduce the molten metal into the refining zone. higher than atmospheric pressure, refining gas is introduced into the melt below its surface, refining gas is pre-heated before it is introduced into the molten metal to a temperature that prevents thermal growth of bubbles in the melt, refining gas is separated into separate gas bubbles, refining gas bubbles are circulated outwardly with the movement component downstream of their entry into the melt, consumed refinery gas to collect dissolved gases released by the metal is drained, whereby other non-metallic impurities are collected in the string layer on the surface of the molten metal The refined molten metal is withdrawn from the refining zone.

Pod výrazem rafinační plyn se zde rozumí plyny, jichž se - obvykle používá pro rafinacl hořčíku, médi,- zinku, cínu a olova. Společnou vlastnotí těchto rafinačních plynů je okoonoot, že jsou inertní vůči rafinvvwiému roztavenému kovu. Dává se přednost argonu a dusíku nebo jejich směsím, i když pro vynález jsou vhodné i jiné inertní plyny uvedené v periodické tabulce· Jinými užitečrýfai rafinačními plyny jsou vodík a kysličník uhelnatý, nebo jejich směsi bud- navzájem nebo s inertními plyny periodické tabulky prvků· Třeba poznamenat, že vodík a kysličník uhelnatý jsou poiriitelné v případech, kdy nebudou reagovat s roztaveným kovem, avžak budou reagovat s plynnými nečistotami, například kyslíkem· - Lze rovněž použžt jiiých reaktivních plynů s podobnými vlastnostmi, jako jsou hexttfluorid síry, chlor a halogenované uhlovodíky· Výběr určitého rafinačního plynu se účelně provádí podle vlastností příslušného kovu, který má být rafinován·Refining gas as used herein refers to gases which are - usually used for refining magnesium, media, - zinc, tin and lead. The common property of these refinery gases is that they are inert to the refined molten metal. Argon and nitrogen or mixtures thereof are preferred, although other inert gases listed in the Periodic Table are also suitable for the invention. Other useful refinery gases are hydrogen and carbon monoxide, or mixtures thereof with or with the inert gases of the Periodic Table. note that hydrogen and carbon monoxide are insensitive when they do not react with the molten metal, but react with gaseous impurities such as oxygen · - Other reactive gases with similar properties such as sulfur hexafluoride, chlorine and halogenated hydrocarbons may also be used · The choice of a particular refining gas is expediently made according to the properties of the respective metal to be refined.

Výraz kov se nadále používá pro označení jak čistého kovu, tak i kovových slitin·The term metal continues to be used to refer to both pure metal and metal alloys.

Technický účinek podle vynálezu záleží v tom, že se takto poprvé podařilo rafinovat hořčík, mě£, zinek, cín a olovo·The technical effect of the invention is that, for the first time, magnesium, copper, zinc, tin and lead have been refined.

Vynález bude blíže vysvětlen v ^^v^osti s výlaresy·The invention will be explained in more detail with reference to the invention.

Obr· 1 znázorňuje v Šikmém průmětu zatřízení na vstřikování plynu pouužtelné pro způsob podle vynálezu· OOr· 2 je průřez zařízením znázorněným v obr· 1· Obr· 3 je v průřezu schématický diagpim výhodné soustavy pro rafinování proudu kovu při kontinuálním postupu podle vynálezu· Obr· 4 a 5 znázornuUÍ jednak v průřezu a jednak v pohledu shora jiné výhodné provedení přístroje vhodného pro rafinacl roztaveného kovu způsobem podle vynálezu·Fig. 1 shows an oblique projection of a gas injection apparatus applicable to the process of the invention. Fig. 1 is a cross-sectional schematic cross-sectional view of a preferred metal stream refining system according to the invention; 4 and 5 show, in cross-section and top view, another preferred embodiment of an apparatus suitable for refining molten metal by the process according to the invention.

Zařízení na - vstřikování plynu navržené k provádění způsobu podle vynálezu se vyznačuje svou schopn^sí vstřikovat plyn při vysokých průtočných rychlostech do - roztaveného kovu v podobě diskrétních plynových bublin a tím docííit vysokého stupně rozptýlení plynu v tavenině· Plynové bubliny, které se vytvšářeí, se podél výsledného tokového vektoru, který smítaje radiálně směrem ven a má vůči svislé ose vstřikovacího zařízení složku probíhající směrem dolů· Tyto proudové dráhy -mají různé výhodné účinky· Především se provádí v podstatě svislé promíchávání v celém množte! taveniny, čímž se dosáhne toho, že proud tměřřžící dolů podél zařízení v kombbnaci s otáčivými lopatkami vyvolává další rozdělení plynu do malých diskrétních plynových bublinek· Za druhé zabraňuje rychlé dopravování plynových^ublin od bodu jejich zavádění do taveniny shlukování bublin - v pásmu, kde je koncentrace plynových bublin nejvyšší· Tím se prodlouží doba prodlevy plynu v podobě dobře rozptýlených plynových bublinek v tavenině, jelikož plynové bubliny po vytvoření nestoupej okamžitě k povrchu pod vlivem tíže.The gas injection apparatus designed to carry out the process of the present invention is characterized by its ability to inject gas at high flow rates into molten metal in the form of discrete gas bubbles and thereby to achieve a high degree of gas dispersion in the melt. along the resulting flow vector which sweeps radially outwards and has a downward component relative to the vertical axis of the injection device. These flow paths have different advantageous effects. melt, so that the downward flow along the device in combination with the rotating blades causes further gas distribution into small discrete gas bubbles. Secondly, gas bubbles from the point of introduction into the melt prevent bubble bursting - in the zone where it is concentration of gas bubbles highest · This will increase the gas residence time in the form of well dispersed gas bubbles in the melt, since the gas bubbles do not immediately rise to the surface under the influence of gravity after formation.

Jiným činitelem, který přispívá k maiímlizaci rozdělení plynu do meaých bublinek a tedy vede k velké hraniční ploěe mezi kovem a plynem, je předehřívání plynu, než vstoupí do taveniny· Takové předehřátí se podle vynálezu provádí tím, že se plyn vede kanálem- probíhajícím po délce zařízení a ponořením do horkého roztaveného kovu· Tím se plyn, původně chladný, předehřeje stykem s horkým., teplo vedoucími stěnami plynového průchodu, čímž se plyn roztáhne dříve, než se rozdělí do plynových bublin· V důsledku toho se značně světSÍ počet bublin vytvořených z daného objemu plynu a v podstatě se zabírání tepelnému zvětšování bublinek v - tavenině·Another factor which contributes to the smallisation of the gas distribution into the small bubbles and thus leads to a large boundary surface between the metal and the gas is the preheating of the gas before it enters the melt. By immersing in hot molten metal, the gas, initially cold, is preheated by contact with the hot, heat-conducting walls of the gas passageway, thereby expanding the gas before it is divided into gas bubbles. As a result, the number of bubbles formed from a given volume of gas and essentially avoids the thermal expansion of bubbles in the melt ·

Kyš se znázorněného vstřikovacího zařízení pouUžje pro vstřikování raf luční ho plynu do roztaveného kovu, nastane značné zlepSení účinnooti rafinačního děje· Kromě toho, že je možno zbavovat -kov plynu při vysokých prosazovaných množte ích,-zajišíuje prudké promíchávání vyvolávané zařízení ve spojení s velkou styčnou plochou mezi kovem a plynem v podobě dobře rozptýlených plynových bublinek účinné odstraňování pevných částicových nečistot suspendovaných v taverně·While using the injector shown to inject refining gas into the molten metal, there is a significant improvement in the efficiency of the refining process. In addition to being able to de-gas at high throughputs, vigorous agitation is induced by the apparatus in conjunction with a large interface. Effective removal of solid particulate matter suspended in the tavern by a metal-gas surface in the form of well-dispersed gas bubbles ·

Jak je znázorněno na obr. 1 a 2, sestává zařízení na vstřikování plynu z rotoru 1, který je opatřen svislými lopatkami 2 a uváděn v otáčení, například pomocí neznázorněného vzduchového motoru nebo elektrického motoru přes hřídel £· Hřídel 2, který při normálním provozu nepřichází do styku s taveninou, může být zhotoven z oceli, kdežto ostatní zařízení je s výhodou zhotoveno ze žáruvzdorného mattriálu, jako je obchodně dostupný grt?it nebo karbid křemíku, což jsou mattriály, které jsou vůči kovu netečné při pracovních teplotách přicházej jících v úvahu. Hřídel J je od roztaveného kovu odstíněn pláštěm 1, který je pevně připevněn ke statoru 2· Navzájem navěšující vnitřní povrchy 6 a 1 pláště £, popřípadě statoru 2, jakož i navzájem navetuujci vnější plochy 8 a 2 hřídele 2, popřípadě rotoru 1, tvoří prstencový osový průchod 10 pro vstřikovaný plyn.As shown in Figures 1 and 2, the gas injection device consists of a rotor 1 which is provided with vertical blades 2 and rotated, for example by means of an air motor or electric motor (not shown), via a shaft 2 which does not come in normal operation. the other device is preferably made of a refractory material, such as commercially available gristite or silicon carbide, which are materials that are inert to the metal at the working temperatures in question. The shaft 1 is shielded from the molten metal by a casing 1 which is fixedly attached to the stator 2. The interlocking inner surfaces 6 and 1 of the casing 6 or the stator 2 and the outer surfaces 8 and 2 of the shaft 2 or the rotor 1 an axial passage 10 for injection gas.

Ve statoru 5 je vytvořen větší počet svislých kanálů 11.Kornbbnace statoru 2 a rotoru 1 při provozu horní a dolní tokové dráhy roztaveného kovu kolem vstřikovacího zařízení, jak je obecně znázorněno šipkami ££. popřípadě 12.A plurality of vertical channels 11 are formed in the stator 5. The stator 2 and rotor 1 are corroded during operation of the upper and lower molten metal flow paths around the injection device, as generally indicated by arrows 62. 12.

Horní, toková dráha ££ má hlavní rychlostní vektor, směěřujcí v podstatě směrem dolů, tj. souosý s osou otáčení rotoru 1, čímž je roztavený kov donucován procházet kanály ££· statoru 2» dolní, více lokalizovaná toková dráha, označená šipkami 12, vzniká pod rotorem 1 a směřuje v podstatě vzhůru a kolmo k ose otáčení rotoru 1. VVsledný tok vyvolaný těmito složkami je naznačen šipkami ,14. které ukázní, že roztavený kov je nucené vyimšťován otáčejícími se lopatkami 2 radiálně a směrem dolů od rotoru 1. VVsledný tokový obrazec vyvolává dobře rozdělenou a stennoměrnou dispersi plynu a důkladné promíchání roztaveného kovu uvnitř zpracovávací nádoby.The upper flow path has a main velocity vector directed substantially downward, i.e. coaxial with the axis of rotation of the rotor 1, thereby forcing the molten metal to pass through the stator channels. The lower, more localized flow path, indicated by the arrows 12, it arises below the rotor 1 and is directed substantially upwards and perpendicular to the axis of rotation of the rotor 1. The resulting flow induced by these components is indicated by arrows, 14. which shows that the molten metal is forced to be expelled by the rotating blades 2 radially and downwardly from the rotor 1. The resulting flow pattern induces a well-distributed and moderate gas dispersion and a thorough mixing of the molten metal within the processing vessel.

Retfinační plyn (naznačený šipkou 15), se zavádí do prstencového průchodu 10 při předem určeném tlaku a průtočné ryclhLosti. Plyn vyplní zvonovitou kapsu 12, která tvoří pokračování průchodu 10 a obklopuje čep 17 rotoru 1. Jelikož plyn je dodáván při tlaku větším než je tlak v roztaveném kovu na výšce vyznačené šipkou 18, zabrání plynová kapsa 16 roztavenému kovu, tby nepostupoval nazpět plynovým průchodem a nepřicházel do styku s kovovým hřídelem 1 zařízení na vstřikování plynu. Čep 17 obkLopuje hřídel 2 a je zhotoven z materiálu odolného vůči roztavenému kovu, aby chránil hřídel 2 před porušením roztvveiým kovem. Jak je znázorněno v obr. 2, přenáší se kroutící moment od hřídele 2 na rotor 1 okřídlniým příčiýfa dílem 21, který je našroubován nt hřídel 2· Příčný díl 21 se při sestavování umíítí do dutiny 23 rotoru 1, přičemž dutina 23 má tvar odpioví^í^ , tvaru příčného dílu 21. Potom se dutina 23 utěsní tím, že se čep 17 našroubuje do závitu 24 v rotoru 1 a zatmělí se.The refining gas (indicated by arrow 15) is introduced into the annular passage 10 at a predetermined pressure and flow rate. The gas fills a bell-shaped pocket 12 that continues the passage 10 and surrounds the rotor pin 17. As the gas is supplied at a pressure greater than the molten metal pressure at the height indicated by the arrow 18, the gas pocket 16 prevents the molten metal from progressing back through the gas passage; does not come into contact with the metal shaft 1 of the gas injection device. The pin 17 surrounds the shaft 2 and is made of molten metal resistant material to protect the shaft 2 from breakage by the molten metal. As shown in FIG. 2, the torque is transmitted from the shaft 2 to the rotor 1 by a wing-shaped part 21 which is screwed onto the shaft 2. The transverse part 21 is positioned in the cavity 23 of the rotor 1 during assembly. Then, the cavity 23 is sealed by screwing the pin 17 into the thread 24 in the rotor 1 and getting darkened.

Zavádění rafinačního plynu 15 do prstencového průchodu ,10 nemusí být nutně jedirým prostřsdkee pro dodávání plynu, který má být vstřikován. Jiné provedení vynálezu může zahrnovat dutý hřídel, přičemž průchod 19 probíhá osově hřídelem 1 a je opatřen vellým počtem vývrtů 20. které tvoří spojení s průchodem 10 a plynovou kapsou 16.The introduction of the refining gas 15 into the annular passage 10 does not necessarily have to be the only means for supplying the gas to be injected. Another embodiment of the invention may include a hollow shaft, wherein the passage 19 extends axially through the shaft 1 and is provided with a plurality of bores 20 forming a connection with the passage 10 and the gas pocket 16.

Tímto způsobem může být plyn (naznačený ěi^p^k^t^l 15 a 22), dodáván bud průchodem 10 nebo průchodem £2 nebo oběma těmito průchody.In this way, the gas (indicated by 15 and 22) can be supplied either through the passage 10 or through the passage 52 or both.

Je důležité, aby chladný plyn (vyznačený ši^i^k^em^ 15 a 25» vystup^ící do vstřikovacího zařízení, byl předehříván při svém průchodu průchodem 12, nebo průchodem 12 a plynovou kapsou ££ tím, že se uvede do styku 8 pláštěm £ a hřídelem 2, které jsou v pK^E^tatě ne teplotě ttveniny. Předehřátý plyn se tlačí mezi lopatky rotoru 1, kde se rozděluje na mea.é diskrétní bublinky střetnutím s lopatkami 2 a a tokem kovu procházejícím kolem lopatek. Nucená cirkulace kovu kolem vstřikovacího zařízení rychle rozptyluje plynové, bubliny, tak jek jsou vytvářeny, ve směru v podstatě podél hlavního rychlostního vektoru toku, naznačeného šipkami 1£. Původní dráha plynových bublin sleduje směr šipek JH. až převládne vztahová síle a způsobí vystupování bublinek k povrchu taveniny.It is important that the cold gas (indicated by the widths 15 and 25 exiting the injection device) be preheated as it passes through the passage 12 or through the passage 12 and the gas pocket by contacting it. The pre-heated gas is forced between the blades of the rotor 1, where it is divided into meager discrete bubbles by encountering the blades 2 and the metal flow passing around the blades. The metal bubbles around the injector rapidly disperse the gas bubbles as they are formed in a direction substantially along the main flow velocity vector indicated by the arrows 16. The original gas bubble path follows the direction of the arrows 11 until the reference force prevails and causes bubbles to rise to the melt surface. .

Výhodné účinky nucené cirkulace kovu kolem vstřikovacího ztřízení zahrnují především vytvoření účirrného mechanismu pro vznik metých plynových bublinek, dálezabránění shlukování bublin v důsledku rozptylování miQých plynových bublinek- téměř současně s jejich vytvářením dále vznik účinné cirkulace kovu a konečně prodloužená doba prodlevy plynových bublin v tavenině vůči sobě, po kterou by zůstaly v tavenině, kdyby na ně působila pouze zemská tíže.Advantageous effects of forced metal circulation around the injection molding mechanism include, in particular, providing an efficient mechanism for the formation of swept gas bubbles, further preventing bubble agglomeration due to scattering of low gas bubbles - almost simultaneously with their formation of efficient metal circulation and finally extended gas bubble residence time. , which would remain in the melt if only the gravity of the earth would affect them.

Způsob podle vynálezu může být prováděn jako přetržitý způsob nebo kontinuální způsob, a to za užití rafinační soustavy znázorněné na obr. 3. REďinační soustava sestává z litinového pláště 31, který je udržován na jeho pracovní teplotě obvyklými zahřívacími prostředky, které mohou být umístěny v jímce 22., a je izolován proti 2trátám tepla vnějším žáruvzdorným pláštěm 33. Vvntřní pěvrch pláště 31 je obložen grafieem 34 nebo jirýfa žáruvzdoriým maaeriálem, který je inertní vůči roztavenému kovu a vůči nekovovým nečistotě, které mohou být přítomny. PláŠt 31 je opatřen víkem 36. které spočívá na přírubách 32· Mezi přírubami 22 a víkem 36 je neprodyšné těsnění, které- může být k uvedeným členita přišroubováno nebo jinak připevněno, takže soustava může pracovat bez přístupu vzduchu. Zařízení 35 na vstřikování plynu, v provedení znázorněném na ob]?. 1, je připevněno k víku 36 a probíhá od něho směrem dolů.The process according to the invention can be carried out as a continuous process or a continuous process using the refining system shown in Fig. 3. The refining system consists of a cast iron jacket 31 which is maintained at its working temperature by conventional heating means which can be placed in a sump. 22, and is insulated against heat loss by the outer refractory sheath 33. The inner surface of the sheath 31 is lined with graphite 34 or jirf with a refractory material inert to the molten metal and to non-metallic impurities that may be present. The housing 31 is provided with a cover 36 which rests on the flanges 32. A sealing gasket is provided between the flanges 22 and the cover 36, which can be screwed or otherwise attached to said articulation so that the assembly can operate without air. The gas injection device 35 in the embodiment shown in FIG. 1 is attached to the lid 36 and extends downwardly therefrom.

Rtafinační plyn - (naznačený šipkou 37) je vstřikován do roztaveného kovu gg plynovým injekoorem 35. Po průchodu roztoverým kovem se plyn shromažďuje v horním prostoru 43 a tvoří pokrývku inertního plynu nad taveninou a odchází vstupním kanálem 40 pro kov do protiproudu k přicházejícímu toku kovu. Volná'průřezová plocha plynového kanálu a tedy tlak v soustavě se regid.ují -hradítkem 49 umístězým v kanálu 40. Inertní plyn v horním prostoru 43. který má nepatrný přetlak, zabraňuje prosakování vzduchu do nádoby.The refining gas - (indicated by arrow 37) is injected into the molten metal gg by the gas injector 35. After passing through the molten metal, the gas collects in the upper space 43 and forms an inert gas blanket above the melt and exits the metal inlet channel 40 upstream. The free cross-sectional area of the gas passage and thus the pressure in the system is controlled by a damper 49 located in the passage 40. The inert gas in the upper space 43 having a slight overpressure prevents air leakage into the vessel.

Vstup kovu . 38 do rafinační soustavy se děje vstupním kanálem 40 pro kov. Uvvltř nádoby je kov 38 skrápěn rovnoměrně rozdělenými malými bublinkami inertního plynu a je promícháván působením otáčejícího se plynového injektoru 35. Plyny rozpuštěné v tavenině difundují do bublinek inertního plynu a jsou jimi odnášeny, když tyto bublinky vystupují taveninou k povrchu 42 taveniny. Velká povrchová plocha jemně rozdělených, popřípadě - rozptýlených plynových bublin slouží také jako účinný dopravní prostředek pro suspendované nekovové částice ke struskové vrstvě 48 na povrchu. 42 taveniny, odkud se mohou odstranit stažením nebo stěrem. Havní celkový cirkulační obrazec vzniklý v roztaveném kovu je schematický znázorněn šipkami 50. Jsou to tyto vynucené tokové dráhy kovu v nádobě, které stále uváddjí čerstvý kov do styku s plynovými bublinkami, které jsou vypouštěny z prostoru mezi rotorem a statorem vstřikovacího zařízení.Metal input. 38 to the refinery system is effected through the metal inlet channel 40. Inside the vessel, metal 38 is sprinkled with uniformly distributed small bubbles of inert gas and is agitated by a rotating gas injector 35. The gases dissolved in the melt diffuse into the bubbles of inert gas and are carried away as these bubbles exit the melt to the melt surface 42. The large surface area of finely divided or dispersed gas bubbles also serves as an effective means of transport for suspended non-metallic particles to the slag layer 48 on the surface. 42 melt from which they can be removed by shrinking or swabbing. The main overall circulation pattern formed in the molten metal is schematically represented by arrows 50. These are the forced metal flow paths in the vessel that still bring fresh metal into contact with gas bubbles that are discharged from the space between the rotor and stator of the injection device.

Rafinovaný roztavený kov opouutí rafinační nádobu vypouštěcím otvorem £4 umístěiýfa pod povrchem 42 kovu ve stěně 45. Ко v potom prochází jímkou 46 a opot^tí soustavu výpustním žlabem 47 směrem k od-évací stanici. Jímka 46 může obsahovat běžné filtrační prostředí jako je grafit nebo - úlomky žáruvzdorné pevné hmc^o^ty.The refined molten metal leaves the refining vessel through the discharge opening 44 located below the metal surface 42 in the wall 45. Then, it passes through the sump 46 and wears the assembly through the discharge trough 47 toward the removal station. The well 46 may comprise a conventional filter medium such as graphite or refractory solid mass fragments.

Stírání kovového povrchu 42 může být prováděno buď za vyuužtí zvláštní konstrukce rafinační nádoby nebo zastavením příchozího toku kovu do rafinační nádoby, zatímco se udržuje proud inertního plynu 37 plynovým injektorem 35. aby se strjstrná vrstva 48 tlačila do . vstupního žlabu 40, odkud může být odstraněna mechanickými prostředky. Podle jiného provedení může být kovový povrch 42 sbírán ručním nástroeem zavedeným do pláště 31 . vstupním kanálem 40 nebo neznázornětým otvorem ve víku gg.The wiping of the metal surface 42 can be carried out either by using a particular refining vessel design or by stopping the incoming metal flow to the refining vessel while maintaining the inert gas flow 37 through the gas injector 35. to push the stiffness layer 48 into. an inlet trough 40 from where it can be removed by mechanical means. According to another embodiment, the metal surface 42 may be collected by hand-held tool introduced into the housing 31. an inlet duct 40 or a hole (not shown) in the lid gg.

Rafinační děj není omezen na provádění pouze v jediném rafnnačním pásmu, jak je znázorněno v obr. 3; nádoba může naopak obsahovat větší počet jednotlivých rafinačních oddělení nebo pásem, kterými roztavený kov prochází v sérii. Obr. 4 a 5 tuto alternativu vynálezu.The refining process is not limited to performing in a single refining zone as shown in Figure 3; the container may in turn comprise a plurality of individual refining compartments or zones through which the molten metal passes in series. Giant. 4 and 5 of this alternative invention.

Rsďinační nádoba 55 znázorněná na obr. 4 . a 5 je zhotovena ze žáruvzdorného meate^^, který je inertní vůči roztavenému kovu, a je izolována proti tepelrým ztráám vysokoteplotními izolačními mateeiály. Je-li zapoořebí, může být nádoba také opatřena neznázorněiými elekt^rckými topnými členy - za účelem komppnzování ztrát tepla. Rafinační nádoba 22 je opatře na krytem £6, který je plynotěsně připojen к nádobě 55 a ponechává bez utěsnění pouze vstupní žlab 57 pro kov. Plynové injektory 59 a ófi., které jsou typu znázorněného v obr. 1, a jejich příslušné pohony 61 a 62 jsou neseny krytem 56. Značky 75 označují inertní plyn vstupující do plynových injektorů 59 a 60 jejich příslušnými vstupními kanály.The recovery vessel 55 shown in FIG. 4. and 5 is made of a refractory material which is inert to the molten metal and is insulated against heat loss by high temperature insulating materials. If desired, the vessel may also be provided with electrical heating elements (not shown) to compensate for heat loss. The refining vessel 22 is provided with a cover 56 which is gas-tightly connected to the vessel 55 leaving only the inlet trough 57 for the metal unsealed. The gas injectors 59 and 60 of the type shown in FIG. 1 and their respective drives 61 and 62 are supported by the housing 56. The marks 75 indicate the inert gas entering the gas injectors 59 and 60 through their respective inlet ducts.

Rafinační nádoba 55 jé určena к použití pro kontinuální provoz, tj. roztavený kov je plynule dodáván vstupním žlabem 21 nádoby 22, kov je rafinován plynulým promícháváním a vstřikováním plynu injektory 59 a 60 a rafinovaný kov je plynule odtahován z nádoby výstupním žlabem 58, obr. 5. Na obr. 5 je patrno, že rafinační nádoba 55 je opatřena dvěma rafinačními pásmy 63 a 64 oddělenými přepážkou 62.. Kov nejdříve vetoupí do rafinačního pásma 63. kde se promíchává, tj. uvádí v prudký pohyb, a zkrápí inertním plynem dodávaným plynovým injektorem 22· ^Kov opouští rafinační pásmo 63. a to zčásti přepadem přes horní hranu přepážky 65. a zčásti spodním proudem otvory 66 upravenými v deskové přepážce 62. Kov se dále rafinuje v druhém rafinačním pásmu 64. kde se podobně promíchává a zkrápí inertním plynem dodávaným plynovým injektorem 60. Kov opouští rafinační pásmo 64 přepadem přes deskovou přepážku 67 a vstupuje do výstupního potrubí 68. Výstupní potrubí 68 je zhotoveno ze žáruvzdorného materiálu, například grafitu nebo karbidu křemíku a slouží pro vedení rafinovaného roztaveného kovu z rafinačního pásma 64 do výstupní jímky 69. kde opouští rafinační nádobu vypouštěcím žlabem 58.The refining vessel 55 is intended for use in continuous operation, i.e. the molten metal is continuously fed through the inlet trough 21 of the vessel 22, the metal is refined by continuously mixing and injecting gas with injectors 59 and 60 and the refined metal is continuously withdrawn from the vessel through the exit trough 58. 5. Referring to Figure 5, the refining vessel 55 is provided with two refining zones 63 and 64 separated by a baffle 62. The metal first enters the refining zone 63 where it is agitated, i.e., agitated, and sprinkled with the inert gas supplied. a gas injector 22 · ^metal leaves the refining zone 63 and partly over the weir upper edge of the partition 65 and partly underflow openings 66 provided in the partition plate 62. the metal is further refined in a second refining zone 64 which is similarly stirred and sparged with an inert gas The metal leaves the refining zone 64 by an overflow over the plate p The outlet pipe 68 is made of a refractory material such as graphite or silicon carbide and serves to guide the refined molten metal from the refining zone 64 to the exit well 69 where it leaves the refining vessel through the discharge chute 58.

Rafinační plyn zaváděný do soustavy prochází roztaveným kovem, shromažďuje se v horním prostoru 74 nad kovem a opouští rafinační nádobu 55 vstupním žlabem 57 nad proudem vstupujícího roztaveného kovu a v protiproudu к tomuto kovu. Tlak v rafinační nádobě 55 může být nastavován zavěšeným hradítkem 73. umístěným ve vstupním žlabu 57 regulací volné průřezové plochy plynového průchodu ve vstupním žlabu 57. Kromě statického těsnění tvořeného krytem 56 je tedy možno vytvořit dynamické plynové těsnění pro rafinační nádobu tím, že se s nádobou 55 pracuje při tlaku poněkud vyšším než je okolní tlak, takže se zabrání vzduchu ve vstupu do nádoby.Refinery gas introduced into the system passes through the molten metal, collects in the upper space 74 above the metal and exits the refinery vessel 55 through the inlet trough 57 above and in countercurrent to the molten metal stream. The pressure in the refining vessel 55 may be adjusted by a suspended dam 73 positioned in the inlet trough 57 by controlling the free cross-sectional area of the gas passage in the inlet trough 57. Thus, in addition to the static seal formed by the cover 56, 55 operates at a pressure somewhat higher than ambient pressure, so that air is prevented from entering the vessel.

Významnou předností soustavy podle vynálezu je okolnost, že snadno lze nastavit dodávání rafinačního plynu v množství požadovaném pro různé kovy a že rychlost rafinování může být ve velmi širokém rozsahu přizpůsobeném rozsahu rychlosti odlévání. Požadavek na určitý rafinační plyn, který je obvykle vyjádřen jako objem plynu při normální teplotě a tlaku na hmotnostní jednotku zpracovávaného kovu, je funkcí složení slitiny a stupně čistoty požadované u hotového výrobku. Rychlost proudění kovu rafinační soustavou může být ovládána rychlostí odlévání, tj. typem použitého licího stroje a počtem ingotů současně z rafinovaného kovu odlévaných.An important advantage of the system according to the invention is that it is easy to adjust the supply of refining gas in the amount required for the various metals and that the refining rate can be adjusted to a very wide range adapted to the casting speed range. The requirement for a particular refinery gas, which is usually expressed as the volume of gas at normal temperature and pressure per weight unit of metal being processed, is a function of the alloy composition and the degree of purity required of the finished product. The metal flow rate through the refining system can be controlled by the casting rate, i.e., the type of casting machine used and the number of ingots cast from the refined metal simultaneously.

V následujícím bude ilustrován vhodný způsob, kterým lze nastavit pracovní podmínky v soustavě v závislosti na určité slitině určené pro rafinaci a na žádané rychlosti rafinace podle vynálezu.The following will illustrate a suitable method by which the operating conditions in the system can be adjusted depending on the particular alloy to be refined and the desired refining rate according to the invention.

Nejdříve se vypočte průtočná rychlost rafinačního plynu pro každé vstřikovací zařízení z následujícího vzorce:First, the flow rate of the refinery gas for each injection device is calculated from the following formula:

V = W . C/N (1) kde se rovnáV = W. C / N (1) where equals

V rychlost proudění rafinačního plynu zařízením (v m^/min); W průtočná rychlost kovu nebo rafinační rychlost (kg/min); C požadované množství určitého rafinačního plynu (m^/kg kovu); N počet zařízení na vstřikování plynu v soustavě.V the flow rate of the refinery gas through the apparatus (in m / min); W metal flow rate or refining rate (kg / min); C required amount of certain refinery gas (m / kg of metal); N number of gas injection devices in the system.

Požadované množství C určitého rafinačního plynu se zjistí experimentálně nebo pro účely spuštění provozu může být odhadnuto na základě množství rafinačních plynů použitých pro rafinování daného kovu v běžné praxi,The required amount C of a particular refinery gas is determined experimentally or can be estimated for start-up purposes based on the amount of refinery gases used to refine the metal in normal practice

Po určení nutné průtokové rychlosti plynu vstřikovacím zařízením se . určí rychLost otáčení rotoru v soulhLasu s následujícím vzorcem:After determining the necessary gas flow rate through the injection device, the. determine the rotational speed of the rotor in accordance with the following formula:

R = (7,62 + 673 + 2,1 r²)/d (2) kde se rovnáR = (7.62 + 673 + 2.1 r ² ) / d (2) where equals

R rychlost otáčení rotoru (ot/min);R rotor speed (rpm);

V rychLost proudění plynu zařízením vypočtená ze vzorce (1), (m^/min); , r poměr minimálního průřezového rozměru rafinačního pásma kolem rotoru k průměru rotoru (vypočteno za použití stejných jednotek) - například v rafinační soustavě znázorněné na obr. 5 je nejmenší průřezový rozměr rafinačního pásma 63 ten msnší ze dvou ' rozměrů, označených šipkami 19, a 21;The gas flow rate through the device calculated from formula (1), (m / min); The ratio of the minimum cross-sectional dimension of the refining zone around the rotor to the rotor diameter (calculated using the same units) - for example, in the refining system shown in Fig. 5, the smallest cross-sectional dimension of the refining zone 63 is the smaller of the two dimensions indicated by arrows 19, and 21 ;

d průměr rotoru v metrech.d rotor diameter in meters.

Tento vzorec dává přibližnou hodnotu otáček za minutu pro rotor^která zajištuje uspokojivé rozptýlení rafinačního plynu a dobré promíchávání kovové lázně při většině pracovních podmínek. Ze vzore· lze snadno - seznat, že rychlost rotoru se musí zvětšovat při zvyšování průtokových rychlostí rafinačního plynu. .This formula gives an approximate rpm value for the rotor which ensures satisfactory dispersion of the refinery gas and good mixing of the metal bath under most operating conditions. It can be easily seen from the example that the rotor speed must increase as the flow rates of the refinery gas increase. .

Avšak je zapotřebí upozornit na to, že je možné'pracovat se zařízením při značně nižších rychlostech než jsou ryclh.08ti stanovené shora uvedeným vzorcem, nebol optimální rychlost je' především dána ' žádaným stupněm rafinace.However, it should be noted that it is possible to operate the apparatus at considerably lower speeds than those set forth in the above formula, since the optimum speed is primarily due to the desired degree of refining.

Claims

A process for refining molten metal selected from the group consisting of magnesium, copper, zinc, tin and lead, characterized in that the molten metal is introduced into a refining zone, a protective atmosphere is maintained above the surface of the molten metal at a pressure higher than atmospheric pressure, refinery gas is introduced into the melt below its surface, the refinery gas is preheated before its introduction into the molten metal to a temperature where the thermal growth of the bubbles in the melt is prevented, the refinery gas is separated into separate gas bubbles, the refinery gas bubbles are conducted outwardly in the orbits with the movement component downwardly relative to their melt inlet points; the consumed refractory gas dissolved by the metal released is removed, while the other non-metallic impurities are collected in the slag layer on the surface of the molten metal and the refined molten metal is withdrawn from the refining zone.