RU2016911C1

RU2016911C1 - Method and apparatus for preparation of aluminum alloys

Info

Publication number: RU2016911C1
Authority: RU
Inventors: Б.А. Коломиец; О.А. Соболев; М.И. Огрисько
Priority date: 1992-01-22
Filing date: 1992-01-22
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy; gas-salt refining and modification of aluminum alloys. SUBSTANCE: blow-through, refining and modification by introducing flux in the molten metal are performed simultaneously. The device of the invention has a rotor provided with radial ribs; an additional container (a bell) to hold flux; and immobile plates disposed around the rotor radially with respect to its rotation axis . The rotor is secured on the end portion of a driving shaft; its disk may be made solid. The flux container is disposed under the rotor. The container having a portion of flux and the rotor are immersed in molten metal; the rotor is brought in motion; and the blow- through gas is supplied. The gas bubbles and the molten flux are distributed evenly through the metal volume owing to the centrifugal flow of metal created by the rotor. EFFECT: reduced time of degassing - removal of dissolved hydrogen. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к газо-солевому рафинированию и модифицированию алюминиевых сплавов. The invention relates to foundry, in particular to gas-salt refining and modification of aluminum alloys.

Известен способ подготовки алюминиевых сплавов, при котором производят поочередно удаление из жидкого сплава растворенного в нем водорода продувкой инертным (нейтральным) газом и последующее рафинирование и модифицирование введением в расплав флюса [1]. There is a method of preparing aluminum alloys, which alternately removes dissolved hydrogen from a liquid alloy by blowing with an inert (neutral) gas and subsequent refinement and modification by introducing a flux into the melt [1].

Эти операции повышают качество сплава, однако их последовательное выполнение требует отдельных, суммирующихся затрат времени на каждую из них. These operations increase the quality of the alloy, however, their sequential implementation requires separate, cumulative time spent on each of them.

Задачей, на решение которой направлен предлагаемый способ, является сокращение времени обработки жидкого алюминиевого сплава и повышение его качества, обеспечиваемое более глубокой очисткой расплава от неметаллических (окисных) включений вследствие одновременного флотационного воздействия газовых пузырьков и капель флюса. The task to which the proposed method is aimed is to reduce the processing time of a liquid aluminum alloy and increase its quality, provided by a deeper cleaning of the melt from non-metallic (oxide) inclusions due to the simultaneous flotation effect of gas bubbles and droplets of flux.

Поставленная задача решается тем, что в способе подготовки алюминиевых сплавов, включающем удаление из жидкого сплава растворенного в нем водорода продувкой инертным газом и рафинирование и модифицирование введением в расплав флюса, удаление растворенного водорода и рафинирование и модифицирование производят одновременно. The problem is solved in that in a method for preparing aluminum alloys, including the removal of dissolved hydrogen from a liquid alloy by blowing with an inert gas and refining and modification by introducing a flux into the melt, the removal of dissolved hydrogen and refining and modification are performed simultaneously.

Известно устройство для подготовки алюминиевых сплавов путем дегазации, содержащее ротор, закрепленный на конце полого вала, и двигатель, также соединенный с валом. Для дегазации ротор погружают в расплав, приводят его во вращение и через полость вала подают рафинирующий газ [2]. A device is known for preparing aluminum alloys by degassing, comprising a rotor fixed to the end of the hollow shaft and an engine also connected to the shaft. For degassing, the rotor is immersed in the melt, it is brought into rotation, and refining gas is supplied through the shaft cavity [2].

Недостатками устройства являются ограничение его возможностей только функцией дегазации (продувка газом при дроблении ротором газового потока) и закручивание расплава радиальными лопастями ротора. The disadvantages of the device are the restriction of its capabilities only by the degassing function (gas purge during rotor crushing of the gas stream) and melt spinning by the radial rotor blades.

Задачей усовершенствования устройства является расширение его функциональных возможностей путем обеспечения одновременного с дегазацией флюсового рафинирования и модифицирования расплава и предотвращение его закручивания. The task of improving the device is to expand its functionality by providing simultaneous degassing of flux refining and modifying the melt and preventing its twisting.

Поставленная задача решается тем, что устройство для подготовки алюминиевых сплавов, содержащее ротор с радиальными ребрами, закрепленный на конце вала, и привод ротора, соединенный с валом, снабжено перфорированной емкостью (колокольчиком) для флюса с отверстием в дне, установленной под ротором, и радиальными по отношению к оси вращения ротора, расположенными вокруг него неподвижным пластинами. Ротор может быть выполнен со сплошным диском. The problem is solved in that the device for the preparation of aluminum alloys containing a rotor with radial ribs, mounted on the end of the shaft, and the rotor drive connected to the shaft, is equipped with a perforated capacity (bell) for flux with a hole in the bottom mounted under the rotor, and radial in relation to the axis of rotation of the rotor, fixed plates around it. The rotor can be made with a solid disk.

Снабжение устройства емкостью для флюса дает возможность погружения в расплав порции флюса для последующего рафинирования и модифицирования металла одновременно с дегазацией. Неподвижные радиальные пластины препятствуют закручиванию ротором расплава, обеспечивают оптимальное направление потоков металла, его перемешивание и равномерное распределение флюса и пузырьков газа по объему металла. Сплошной диск ротора исключает проскакивание крупных пузырей газа к зеркалу металла. The supply of the device with a capacity for flux makes it possible to immerse a portion of the flux into the melt for subsequent refinement and modification of the metal simultaneously with degassing. Fixed radial plates prevent the melt from twisting by the rotor, provide optimal direction of metal flows, its mixing and uniform distribution of flux and gas bubbles throughout the metal volume. A solid rotor disk prevents large gas bubbles from slipping into the metal mirror.

Изобретение позволяет достичь плотности металла в отливке, соответствующей 1 баллу пористости по ГОСТ 1853-89, в зависимости от выбранного состава модифицирующего флюса повысить прочностные показатели металла на 25... 40%. Время подготовки металла сокращается в 2...3 раза благодаря интенсивному массообмену, что способствует повышению производительности труда, экономии энергоресурсов. The invention allows to achieve a metal density in the casting corresponding to 1 point of porosity according to GOST 1853-89, depending on the selected composition of the modifying flux, to increase the strength characteristics of the metal by 25 ... 40%. The metal preparation time is reduced by 2 ... 3 times due to intensive mass transfer, which helps to increase labor productivity and save energy.

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 2. In FIG. 1 shows a device, a General view; in FIG. 2 is a view A in FIG. 1; in FIG. 3 is a section BB in FIG. 2.

Предлагаемый способ реализуют с помощью одной из возможных модификаций устройства, включающего ротор 1 в виде сплошного диска из керамики (графита или другого инертного и нерастворимого в жидком металле материала) с радиальными выступами на его плоскости, вал 2, на котором закреплен ротор, и привод 3, соединенный с валом. Вал 2 пропущен через кожух 4. На кожухе закреплены перфорированная емкость-колокольчик 5 для флюса и неподвижные радиальные по отношению к оси вращения ротора 1 пластины 6, расположенные вокруг ротора. Емкость 5 расположена под ротором 1. В дне емкости выполнено отверстие с коническими стенками, обращенными внутрь емкости, обеспечивающее возможность поступления к ротору расплава и продуваемого газа. Ротор 1 с нижним концом вала 2, емкость 5 и пластины 6 составляют погружную часть устройства. The proposed method is implemented using one of the possible modifications of the device, which includes rotor 1 in the form of a continuous ceramic disk (graphite or other inert and insoluble material in a liquid metal) with radial protrusions on its plane, a shaft 2 on which the rotor is mounted, and a drive 3 connected to the shaft. The shaft 2 is passed through the casing 4. On the casing there is a perforated jar-bell 5 for the flux and fixed plates radial relative to the axis of rotation of the rotor 1 of the plate 6 located around the rotor. The tank 5 is located under the rotor 1. In the bottom of the tank a hole is made with conical walls facing the inside of the tank, which allows the melt and the purged gas to enter the rotor. The rotor 1 with the lower end of the shaft 2, the tank 5 and the plate 6 constitute the immersion part of the device.

Привод 3 установлен на плите 7, экранированной снизу термостойким покрытием 8. К плите 7 верхней частью прикреплен кожух 4 и присоединены опоры 9 с изменяемым и фиксируемым раствором. Под емкостью 5 расположен выход трубопровода 10 для подачи продуваемого газа. Трубопровод через камеру 11 дегидратации и расходомер 12 соединен с газовым баллоном 13. Концы опор 9 установлены на футеровку раздаточной тигельной печи 14 с тиглем 15. Устройство мобильно. The drive 3 is mounted on a plate 7, shielded from below by a heat-resistant coating 8. To the plate 7, a casing 4 is attached with its upper part and supports 9 with a variable and fixed solution are attached. Under the tank 5 is the outlet of the pipeline 10 for supplying a purged gas. The pipeline through the dehydration chamber 11 and the flow meter 12 is connected to a gas cylinder 13. The ends of the supports 9 are mounted on the lining of the distributing crucible furnace 14 with the crucible 15. The device is mobile.

Обработку металла производят непосредственно перед разливкой по достижении металлом заданной температуры 730...750^оС. В емкость 5 засыпают навеску универсального флюса, любым источником тепла прогревают нижнюю погружную часть устройства примерно до 200^оС и задают расход рафинирующего газа. Устанавливают нужную глубину погружения ротора в емкости, фиксируя определенный раствор опор 9. Расстояние между емкостью и дном тигля 15 составляет 80...120 мм. Устройство помещают с тигельную печь 14, устанавливая опоры на ее футеровку и опуская погружную часть в расплав. Сообщают вращение валу 2 и ротору 1, включив привод 3. Вращающийся ротор, увлекая радиальными выступами жидкий металл, закручиванию которого за пределами ротора препятствуют пластины 6, создает в тигле 15 центробежный поток металла, поступающего к ротору через коническое отверстие в дне емкости 5. По трубопроводу 10 из баллона 13 через расходомер 12 и камеру 11 дегидратации под емкость 5 подают рафинирующий газ. Струя газа, выходя из трубопровода, вместе с потоком расплава через отверстие в дне емкости 5 попадает в зону вращающегося ротора и дробится на мелкие пузырьки. Сплошной диск ротора исключает попадание крупных пузырей газа к зеркалу металла. Центробежный поток металла увлекает пузырьки газа к периферии тигля, обеспечивая дегазацию всего объема металла. Универсальный флюс в емкости 5 расплавляется под воздействием тепла жидкого металла и так же равномерно распределяется потоком металла по всему его объему.The treatment produces a metal just prior to casting metal reaches a predetermined temperature of 730 ... 750 ^C. The tank 5 is filled weighed universal flux is heated by any heat source of a lower portion of the submersible device to about 200 ^{° C} and set the flow rate of the refining gas. Set the desired immersion depth of the rotor in the tank, fixing a specific solution of the supports 9. The distance between the tank and the bottom of the crucible 15 is 80 ... 120 mm. The device is placed with a crucible furnace 14, installing supports on its lining and lowering the immersion part into the melt. Rotation is reported to shaft 2 and rotor 1 by turning on drive 3. Rotating rotor, entraining radial protrusions of liquid metal, whose rotation outside the rotor is prevented by plates 6, creates in the crucible 15 a centrifugal metal flow entering the rotor through a conical hole in the bottom of the vessel 5. By the pipeline 10 from the cylinder 13 through the flow meter 12 and the dehydration chamber 11 under the tank 5 serves refining gas. A gas stream, leaving the pipeline, together with the melt flow through the hole in the bottom of the vessel 5 enters the zone of the rotating rotor and is crushed into small bubbles. A solid rotor disk prevents large gas bubbles from entering the metal mirror. A centrifugal metal flow carries gas bubbles to the periphery of the crucible, ensuring the degassing of the entire metal volume. The universal flux in the tank 5 is melted under the influence of heat of the liquid metal and is equally evenly distributed by the metal flow throughout its volume.

Под совместным одновременным влиянием газа и флюса происходит эффективная флотация мелких окисных включений, чем уменьшается количество потенциальных центров образования газовых пузырьков при кристаллизации, приводящих к пористости. Тепловое излучение расплава экранируется термостойким покрытием 8 плиты 7, на которой закреплен кожух 4. Обработку металла ведут в течение 5. . .7 мин. По ее окончании, не прекращая подачу газа, устройство извлекают из расплава, затем газ перекрывают. Under the simultaneous simultaneous influence of gas and flux, the effective flotation of small oxide inclusions occurs, which reduces the number of potential centers of gas bubble formation during crystallization, leading to porosity. The thermal radiation of the melt is shielded by a heat-resistant coating 8 of the plate 7, on which the casing 4 is fixed. Metal processing is carried out for 5.. .7 minutes At its end, without stopping the flow of gas, the device is removed from the melt, then the gas is shut off.

Claims

1. The method of preparation of aluminum alloys, including the removal of liquid hydrogen from a liquid alloy by blowing with an inert gas, refining and modification by introducing a flux into the melt, characterized in that the blowing inert gas, refining and modification are carried out simultaneously.

2. A device for the preparation of aluminum alloys containing a rotor with radial ribs, mounted on the end of the shaft, and a rotor drive connected to the shaft, characterized in that it is equipped with a flux tank with a hole in the bottom mounted under the rotor and fixed plates located around the rotor radially with respect to the axis of rotation.