PL166501B1 - Sposób i urządzenie do rafinacji aluminium I stopów aluminium - Google Patents

Abstract

1. Sposób rafinacji aluminium i stopów aluminium, polegający na wdmuchiwaniu do roztopionego metalu, za pomocą głowicy obrotowej zanurzonej w kąpieli, obojętnego gazu, znamienny tym, że do kąpieli roztopionego metalu wprowadza się gaz obojętny i sproszkowany żużel, przy czym gaz wdmuchuje się przez otwory rozmieszczone na powierzchni bocznej obracającej się głowicy, zaś sproszkowany żużel przez otwór znajdujący się w jej dnie, a mieszanie gazu i żużla z roztopionym metalem odbywa się na zewnątrz głowicy, w całej objętości kąpieli metalu.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do rafinacji aluminium i stopów aluminium.

Znany sposób rafinacji roztopionego aluminium i stopów aluminium prowadzony jest na zasadzie barbotażowej, czystymi gazami obojętnymi, jak azot lub argon. Proces mieszania gazu z ciekłym metalem odbywa się za pomocą obracającej się głowicy, zanurzonej w kąpieli metalu. Metal, w wyniku ruchu obrotowego głowicy, zasysany jest do jej komory poprzez otwór znajdujący się w dnie, natomiast z góry, pod ciśnieniem, doprowadzany jest gaz rafinujący. Metal zmieszany z gazem we wnętrzu głowicy, w wyniku siły odśrodkowej jest wyrzucany z głowicy, poprzez otwory rozmieszczone na jej bocznej powierzchni.

Znane urządzenie do rafinacji aluminium i stopów aluminium wyposażone jest w zespół podnoszenia i wychyłku głowicy, w ramię mocujące obudowę obracającego się wrzeciona oraz w układ napędu obrotu wrzeciona. Z wrzecionem połączony jest wydrążony wał, do wnętrza którego doprowadzany jest gaz rafinujący. Wał na jednym z końców posiada zamocowaną głowicę rozprowadzającą gaz. Głowica ma kształt cylindryczny. W dnie posiada otwór, przez który metal jest zasysany do wnętrza jej komory. Natomiast na ściankach bocznych ma otwory, przez które jest wyrzucany metal zmieszany z gazem. Cylindryczna głowica jest obracana z prędkością 500-900obr./min.

Opisany sposób rafinacji cechuje się nadmiernym zużyciem jednostkowym gazu rafinującego, wynikającym z małej prędkości liniowej medium gazowego, wypływającego przez otwory boczne głowicy.

166 501

Znane urządzenie znajduje głównie zastosowanie do procesów ciągłych, gdzie występują stabilne i powtarzalne warunki produkcyjne. Natomiast w odlewniach, gdzie dominują odlewy o małych masach jednostkowych, a w trakcie odlewania zmniejsza się poziom metalu w tyglu, skuteczność rafinacji za pomocą tego urządzenia jest niewielka.

Wad tych nie posiada sposób i urządzenie do rafinacji aluminium i stopów aluminium według wynalazku.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że do kąpieli roztopionego metalu wprowadza się gaz obojętny i sproszkowany żużel. Gaz wdmuchuje się przez otwory rozmieszczone na powierzchni bocznej głowicy, zaś sproszkowany żużel przez otwór znajdujący się w jej dnie. Mieszanie gazu i żużla z roztopionym metalem odbywa się na zewnątrz głowicy, w całej objętości kąpieli metalu.

Urządzenie charakteryzuje się tym, że zawiera dwa układy: układ doprowadzający gaz rafinujący i układ doprowadzający sproszkowany żużel. Układ doprowadzający gaz stanowi wydrążony wał, połączony w górnej części z obrotowym wrzecionem i poprzez łożyska z nieruchomą tuleją wyposażoną w króciec doprowadzający gaz, natomiast w dolnej części z obrotową głowicą, rozprowadzającą gaz w kąpieli metalu. Układ doprowadzający sproszkowany żużel stanowi przewód, umieszczony wewnątrz wydrążonego wału. Jeden z końców przewodu zamocowany jest poprzez łożysko w nieruchomej nasadce wyposażonej w króciec doprowadzający sproszkowany żużel, zaś jego drugi koniec jest osadzony w osi głowicy. Obrotowa głowica, zamocowana na końcu wydrążonego wału, ma postać stożka ściętego, o średnicy dolnej d2 i górnej d1, przy czym stosunek średnic d2 do d1 wynosi 1,4 do 2,2. Na pobocznicy stożka ściętego głowicy znajdują się wyżłobienia z otworami rozprowadzającymi gaz, przy czym kąt nachylenia osi otworów do osi głowicy wynosi 45-60°.

Dzięki takiemu skojarzeniu środków technicznych, sposób i urządzenie do rafinacji aluminium i stopów aluminium, zapewniają wysoką efektywność procesu. Połączenie rafinacji gazowej z rafinacją żużlową, przy odpowiednim doborze parametrów, takich jak: ilość doprowadzanego medium rafinującego, prędkość obrotowa głowicy, ilość doprowadzanego żużla oraz głębokość zanurzenia głowicy w kąpieli, wpływają na efektywność usuwania wodoru i innych zanieczyszczeń to jest wtrąceń niemetalicznych i pierwiastków śladowych z kąpieli metalu. Głowica, w postaci stożka ściętego, o odpowiednio dobranych średnicach, dolnej i górnej, zapewnia określoną prędkość liniową gazu, co w konsekwencji prowadzi do wytworzenia w kąpieli metalu wewnętrznego ruchu jego cząsteczek, a tym samym dobrego kontaktu gazu rafinującego i żużla z metalem. Rafinacja żużlowa, wspomaga rozpuszczanie i zwilżanie wtrąceń niemetalicznych oraz niepożądanych pierwiastków śladowych. Urządzenie jest proste w konstrukcji i wygodne w stosowaniu, gwarantuje skuteczną rafinację metalu nawet przy niskim poziomie metalu w tyglu bez niekorzystnej powierzchniowej turbulencji metalu. Konstrukcja urządzenia oraz rozwiązanie wzajemnych połączeń obrotowych elementów obu układów, umożliwiają działanie tych układów, to jest układu doprowadzającego gaz rafinujący i układu doprowadzającego żużel, łącznie lub oddzielnie.

Przykład . Do tygla zawierająeeoo 200leg roztopioneoo stopu aluminiowego, siluminu , podgrzanego do temperatury 680 - 750°C wprowadza się głowicę urządzenia doprowadzającą gaz i sproszkowany żużel. W pierwszym etapie rafinacji wprowadza się sproszkowany żużel, w postaci czterofluorku glinowo potasowego (KALF4). Ilość wprowadzonego żużla wynosi 0,05% masy rafinowanego metalu. Prędkość obrotową głowicy ustala się na 100-200rbe./min. Po rafinacji żużlowej, następuje etap rafinacji gazowej. Do głowicy obracającej się z prędkością 500700 obr./min. podaje się azot lub argon, w ilości 0,21/kg rafinowanego metalu. Po przeprowadzonej rafinacji i usunięciu z powierzchni metalu produktów rafinacji oraz odstaniu metalu przez około 10 min., rafinowany metal charakteryzuje się zawartością H2^0,08cm³/100g metalu.

Urządzenie według wynalazku jest przedstawione w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urządzenie w przekroju wzdłużnym, z fig. 2 - przekrój głowicy rozprowadzającej gaz.

Urządzenie składa się z dwóch układów: układu doprowadzającego gaz rafinujący i układu doprowadzającego sproszkowany żużel. Układ doprowadzający gaz stanowi wydrążony wał 1, połączony w górnej części z obrotowym wrzecionem 2 i poprzez łożyska 3 z nieruchomą tuleją 4 z

166 501 króćcem doprowadzającym gaz, natomiast w dolnej części z obrotową głowicą 5. Układ doprowadzający sproszkowany żużel stanowi przewód 6, umieszczony wewnątrz wydrążonego wału 1. Jeden z króćców przewodu 6 zamocowany jest poprzez łożysko 8 w nieruchomej nasadce 7 wyposażonej w króciec doprowadzający sproszkowany żużel, a jego drugi koniec jest osadzony w osi obrotowej głowicy 5.

Obrotowe wrzeciono 2 łożyskowane jest za pomocą łożysk 9 i zamocowane do ramienia 10. Między przewodem 6, a nieruchomą nasadką 7 umieszczony jest pierścień uszczelniający 11, zaś między nieruchomą tuleją 4, a wrzecionem 2 inny pierścień uszczelniający 12.

Obrotowa głowica 5, zamocowana na końcu wydrążonego wału 1, ma postać stożka ściętego o średnicy dolnej d2 i górnej d-1, przy czym stosunek średnic d2 do d-ι wynosi 1,4 do 2,2. Na pobocznicy stożka głowicy 5 znajdują się cztery wyżłobienia 13 z otworami 14, przy czym kąt nachylenia osi otworów 14 do osi głowicy 5 wynosi korzystnie 45°.

żużel +gaz

I

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims (4)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rafinacji aluminium i stopów aluminium, polegający na wdmuchiwaniu do roztopionego metalu, za pomocą głowicy obrotowej zanurzonej w kąpieli, obojętnego gazu, znamienny tym, że do kąpieli roztopionego metalu wprowadza się gaz obojętny i sproszkowany żużel, przy czym gaz wdmuchuje się przez otwory rozmieszczone na powierzchni bocznej obracającej się głowicy, zaś sproszkowany żużel przez otwór znajdujący się w jej dnie, a mieszanie gazu i żużla z roztopionym metalem odbywa się na zewnątrz głowicy, w całej objętości kąpieli metalu.

2. Urządzenie do rafinacji aluminium i stopów aluminium, wyposażone w zespół podnoszenia i wychyłu głowicy, w ramię mocujące wrzeciono wraz z napędem obrotu wrzeciona oraz w układ doprowadzający gaz rafinujący, w postaci wydrążonego wału z zamocowaną na jego końcu głowicą rozprowadzającą gaz, znamienne tym, że zawiera układ doprowadzający gaz i układ doprowadzający sproszkowany żużel, przy czym układ doprowadzający gaz rafinujący stanowi wydrążony wał (1) połączony w górnej części z obrotowym wrzecionem (2) i poprzez łożyska (3) z nieruchomą tuleją (4), wyposażoną w króciec doprowadzający gaz, natomiast w dolnej części z obrotową głowicą (5), a układ doprowadzający sproszkowany żużel stanowi, umieszczony wewnątrz wydrążonego wału (1) przewód (6), którego jeden z końców zamocowany jest poprzez łożysko (8) w nieruchomej nasadce (7) wyposażonej w króciec doprowadzający sproszkowany żużel, zaś drugi jego koniec jest osadzony w osi głowicy (5).

3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że obrotowa głowica (5), zamocowana na końcu wydrążonego wału (1) ma postać stożka ściętego o średnicy dolnej d2 i górnej di, przy czym d2/di wynosi 1,4 do 2,2.

4. Urządzenie według zastrz. 2 lub 3, znamienne tym, że na pobocznicy stożka ściętego głowicy (5) znajdują się wyżłobienia (13) z otworami (14), rozprowadzającymi gaz rafinujący, przy czym kąt nachylenia osi otworów (14) do osi głowicy (5) wynosi 45 - 60°.