SU1730190A1

SU1730190A1 - Arrangement for adding powder reagents to melt

Info

Publication number: SU1730190A1
Application number: SU894726145A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Семенович Кауфман; Жорж Владимирович Токарев; Александр Львович Савичев; Николай Борисович Лошкарев
Original assignee: Уральский политехнический институт им.С.М.Кирова
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1992-04-30

Abstract

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к устройствам дл рафинировани преимущественно алюминиевых сплавов. Цель изобретени - повышение степени рафинировани . Через воронку 1, опуска затвор 2, заполн ют дозатор порошковым флюсом и включают нагреватель 4. Газопровод 9 с насадком 10 погружают в расплав, одновременно открыва вентиль 15 газопровода 14. Часть газа проходит по трубе 7, а остальна в виде смеси с нагретым флюсом через отверсти 6 перегородки 5 - в камеру 8 смешени , откуда газопорошкова смесь через насадок 10 поступает в расплав. В случае слипани порошкового флюса его разрыхл ют путем подачи газа через штуцер 13. Использование подогретых газа и флюса, слипание частиц которого легко устран етс , повышает степень рафинировани . 1 ил., 1 табл. СО сThe invention relates to foundry, in particular, to devices for refining predominantly aluminum alloys. The purpose of the invention is to increase the degree of refining. Through the funnel 1, lowering the shutter 2, the dispenser is filled with powder flux and the heater 4 is turned on. The gas pipeline 9 with the nozzle 10 is immersed in the melt, simultaneously opening the valve 15 of the gas pipeline 14. Part of the gas passes through pipe 7 and the rest as a mixture with heated flux through openings 6 of the partition 5 - into the mixing chamber 8, from where the gas-powder mixture through the nozzles 10 enters the melt. In the case of agglomeration of powdered flux, it is loosened by supplying gas through fitting 13. The use of heated gas and flux, the agglutination of particles of which is easily eliminated, increases the degree of refining. 1 ill., 1 tab. SO with

Description

Изобретение относитс к литейному производству, в частности к устройствам дл рафинировани преимущественно алюминиевых расплавов.The invention relates to foundry, in particular, to devices for refining predominantly aluminum melts.

Целью изобретени вл етс разработка устройства дл дегазации и рафинировани алюминиевых сплавов с повышенной степенью очистки от неметаллических и газовых включений.The aim of the invention is to develop a device for degassing and refining aluminum alloys with a high degree of purification from non-metallic and gaseous inclusions.

Поставленна цель достигаетс тем, что устройство дл введени порошкообразных реагентов в расплав, содержащее цилиндрический бункер с коническим днищем и поперечной перегородкой с центральным отверстием, трубу дл подвода транспортирующего газа и трубу с насадком дл ввода газопорошковой смеси в расплав, снабженоThe goal is achieved by the fact that a device for introducing powdered reagents into the melt, comprising a cylindrical hopper with a conical bottom and a transverse partition with a central opening, a pipe for supplying carrier gas and a pipe with a nozzle for introducing the gas-powder mixture into the melt, is provided

трубой, установленной в бункере в центральном отверстии перегородки, нагревателем , расположенным на внутренней стенке бункера, перегородка выполнена перфорированной , а труба дл подвода транспортирующего газа соединена с верхней частью бункера.a pipe installed in the bunker in the central opening of the partition, a heater located on the inner wall of the bunker, the partition is perforated, and the pipe for supplying the carrier gas is connected to the upper part of the bunker.

Пример работы устройства,An example of the operation of the device

Жидкий сплав АЛ2 (ГОСТ 2685-75 готовили в индукционной печи. Дл рафинировани использовали флюс следующего состава, мас.%: NaCI 34; KCI 56; NaaAIFe 10. Размер частиц флюса после размалывани в бегунках составл л 0,08-0,1 см. Обработку сплава проводили при 780 ±20°СLiquid alloy AL2 (GOST 2685-75 was prepared in an induction furnace. A flux of the following composition was used for refining, wt%: NaCI 34; KCI 56; NaaAIFe 10. The particle size of the flux after grinding in the runners was 0.08-0.1 cm The processing of the alloy was carried out at 780 ± 20 ° C

Рафинирование по способу-прототипу проводили 20 мин путем продувки расплаваRefining according to the method prototype spent 20 minutes by blowing the melt

VIVI

iCJiCJ

оabout

ю оyoo o

с расходом аргона 0,75 л на 1 кг и флюса 1 % от массы металла.with an argon consumption of 0.75 liters per 1 kg and a flux of 1% by weight of the metal.

Дл получени сравнительных данных проводили параллельно продувку аргоном с подачей порошка флюса, предварительно нагретых до 450-500°С 10-15 мин, с последующим выстаиванием продолжительностью 5-6 мин. При этом опыты проводили на верхнем,среднем и нижнем уровн х указан- ных параметров. Кроме того, один опыт проведен при температуре флюса и газа ниже нижнего уровн на 20°С и продолжительностью продувки 8 мин.To obtain comparative data, an argon purging was performed in parallel with the supply of flux powder, preheated to 450–500 ° C for 10–15 min, followed by standing for 5–6 min. In this case, experiments were performed on the upper, middle, and lower levels of the indicated parameters. In addition, one experiment was carried out at a temperature of the flux and gas below the lower level by 20 ° C and a purge duration of 8 minutes.

При температуре нагрева флюса свыше 500°С опыты не проводили ввиду того, что мелкие частицы последнего начинают слипатьс и нарушаетс равномерность подачи его струей газа в расплав.At a flux heating temperature above 500 ° C, the experiments were not performed due to the fact that the fine particles of the latter begin to stick together and the uniformity of its flow by the gas stream into the melt is disturbed.

Газонасыщенность металла после его обработки, а также газонасыщенность необработанных образцов по обоим сравниваемым способам оценивали с помощью вакуум-кристаллизации образцов из сплава АЛ2 в соответствии с методикой ВИАМ (по баллам пористости).The gas saturation of the metal after its treatment, as well as the gas saturation of the untreated samples, were evaluated using both the compared methods by vacuum crystallization of samples from the AL2 alloy in accordance with the VIAM technique (by porosity scores).

Эффективность рафинировани (ЭР) оценивали по результатам металлографического изучени шлифов опытных отливок с помощью соотношени The efficiency of refining (ER) was evaluated by the results of metallographic study of thin sections of experimental castings using the ratio

ЭР Y 100,ER Y 100,

где Vr, V - соответственно объемна дол , зан та включени ми в поле зрени 1или- фов опытных отливок, полученных из нерафинированного сплава. (Vi) и сплава, обработанного по предлагаемому способу и способу-прототипу (V), %.where Vr, V are respectively the volume share, which are included in the field of view of 1 or 10 of experimental castings obtained from an unrefined alloy. (Vi) and alloy, processed by the proposed method and the method prototype (V),%.

Просмотр шлифов во всех случа х проводилс в 40 пол х зрени ,The viewing of thin sections in all cases was carried out in 40 fields,

Эффективность рафинировани (ЭР) и оценка газосодержани в образцах из сплава АЛ2 показаны в таблице.The efficiency of refining (ER) and the assessment of gas content in samples of alloy AL2 are shown in the table.

Анализ данных, приведенных в таблице , показывает, что обработка сплава по предлагаемому способу по сравнению со способом-прототипом обеспечивает более глубокое рафинирование сплава от неметаллических включений и газов.Analysis of the data in the table shows that the processing of the alloy according to the proposed method, compared with the method of the prototype, provides a deeper refining of the alloy from non-metallic inclusions and gases.

На чертеже изображено устройство дл рафинировани алюминиевых сплавов продувкой порошками в печи и ковше в разрезе .The drawing shows a device for refining aluminum alloys by blowing powders in a furnace and a ladle in a section.

Устройство содержит воронку 1 с затвором 2, наружную трубу 3, вдоль внутренней стенки которой смонтирован нагреватель 4, горизонтальную перегородку 5 с отверсти ми б, через центр перегородки проходит внутренн трубка 7, камеру смешени 8,The device contains a funnel 1 with a stopper 2, an outer pipe 3, along the inner wall of which a heater 4 is mounted, a horizontal partition 5 with holes b, an internal tube 7 passes through the center of the partition, mixing chamber 8,

образованную внутренней конусной частью наружной трубы и горизонтальной перегородкой , газопровод 9, заканчивающийс насадком 10 с отверсти ми 11. Дл подводаformed by the inner conical part of the outer pipe and the horizontal partition, the gas line 9, which ends with a nozzle 10 with openings 11. For the supply

продуваемого газа к наружной трубе жесткоpurged gas to the outer pipe rigidly

прикреплены штуцеры 12 и 13, а газопроводfittings 12 and 13 are attached, and the gas pipeline

14 снабжен вентил ми 15 - 17. В верхней14 is equipped with valves 15 - 17. At the top

части фурма снабжена манометром 18.parts of the lance equipped with a pressure gauge 18.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Затвор 2 опускают вниз и через воронку 1 засыпают порцию порошка, который заполн ет дозатор, ограниченный пространством между наружной 3 и внутренней 7The shutter 2 is lowered down and a portion of the powder is filled in through the funnel 1, which fills the dispenser, limited by the space between the outer 3 and inner 7

трубами, а снизу перегородкой 5. Включают нагреватель 4. Газопровод 9 с насадком 10 погружают в расплав, открывают вентиль 15 газопровода 14, а затем вентиль 16. При этом продуваемый газ поступает в дозатор,pipes, and the bottom partition 5. Turn on the heater 4. The gas pipeline 9 with the nozzle 10 is immersed in the melt, open the valve 15 of the pipeline 14, and then the valve 16. At the same time, the purge gas enters the dispenser,

а затем раздел етс на два потока. Один проходит через внутреннюю трубу 7, а другой - в виде смеси газа с порошком флюса поступает из дозатора через отверсти 6 перегородки 5 в камеру смешени 8. Обаand then divided into two streams. One passes through the inner tube 7, and the other, in the form of a mixture of gas and flux powder, flows from the metering device through the openings 6 of the partition 5 into the mixing chamber 8. Both

потока смешиваютс в камере смешени 6 и в виде газопорошковой струи поступают в газопровод 9 и через отверсти 11 насадка 10 вдуваютс в расплав. Ход вдувани контролируетс показател мич манометра 18.the streams are mixed in the mixing chamber 6 and in the form of a gas-powder jet enter the gas pipeline 9 and through the holes 11 the nozzle 10 is blown into the melt. The blow stroke is monitored by the gauge 18 gauge.

Если процесс поступлени порошка в камеру смешени нарушаетс вследствие его слипани , то перекрывают вентиль 16, открывают вентиль 17,и газ, проход через отверсти 6 перегородки 5 снизу, разрыхл ет порошок. Затем вентиль 17 закрывают. Вновь открывают вентиль 16 и процесс продолжаетс в течение технологически необходимого времени. После окончани процесса перекрываютс последовательноIf the process of entering the powder into the mixing chamber is disturbed due to its sticking together, then shut off valve 16, open valve 17, and the gas, passing through the openings 6 of the partition 5 from below, loosens the powder. Then the valve 17 is closed. The valve 16 is reopened and the process continues for the technologically necessary time. After completion of the process, overlap in succession.

вентили 16 и 15. Устройство извлекаетс из расплава и цикл повтор етс .valves 16 and 15. The device is removed from the melt and the cycle is repeated.

Введение в расплав предварительно нагретых до 450 - 500°С порошкообразного флюса и инертного газа с помощью предлагаемого устройства способствует снижению тепловых потерь в жидкой ванне, св занных с необходимостью прогрева рафинирующей фазы до этого интервала температур.Introduction to the melt of pre-heated to 450-500 ° C powdery flux and inert gas using the proposed device helps to reduce heat losses in the liquid bath associated with the need to heat the refining phase to this temperature range.

Важным преимуществом изобретени An important advantage of the invention

вл етс то, что частица флюса (нагрета в устройстве), наход ща с внутри пузырька продуваемого газа (также предварительно нагретого), успевает расплавитьс и покрыть тонкой пленкой всю поверхностьis that the flux particle (heated in the device) located inside the bubble of the purge gas (also preheated), has time to melt and cover the entire surface with a thin film

всплывающего пузырька.pop up bubble.

При этом пленка флюса очищает Поверхность пузырька от оксидных частиц, адсорбиру и раствор их, за счет чего снижаетс диффузионное сопротивлениеAt the same time, the flux film cleans the surface of the bubble from oxide particles by adsorbing and dissolving them, thereby reducing the diffusion resistance

при переходе водорода из металла в пузырек продуваемого газа.during the transition of hydrogen from the metal in the bubble purged gas.

Таким образом, скорость перехода водорода , растворенного в металле, в пузырьки инертного газа возрастает за счет того, что они покрыты флюсовой пленкой, более проницаемой дл водорода по сравнению с оксидной.Thus, the rate of transition of hydrogen dissolved in the metal into bubbles of inert gas increases due to the fact that they are coated with a flux film more permeable to hydrogen than oxide.

При этом расплавление частиц флюса должно быть обеспечено за врем , при ко- тором частица пройдет минимальное рассто ние после ее введени в расплав. При использовании предлагаемого устройства продолжительность расплавлени частиц диаметром 0,001 с составл ет около 3 с, за это врем частица всплывает только на 55 мм.In this case, the melting of the flux particles should be ensured during the time at which the particle will travel a minimum distance after its introduction into the melt. When using the proposed device, the duration of the melting of particles with a diameter of 0.001 s is about 3 seconds, during which time the particle emerges only 55 mm.

Использование предлагаемого устройства дл рафинировани алюминиевых сплавов продувкой порошками в печи и ков- ше обеспечивает повышение степени алюминиевых сплавов от неметаллических иThe use of the proposed device for refining aluminum alloys by blowing powders in a furnace and a ladle increases the degree of aluminum alloys from non-metallic and non-metallic alloys.

газовых включений; не усложн ет технологический процесс рафинировани ; уменьшает брак отливок путем повышени качества металла.gas inclusions; does not complicate the refining process; reduces cast rejects by improving metal quality.

Claims

Apparatus for injecting powdered reagents into a melt comprising a cylindrical hopper with a conical bottom and a transverse partition with a central opening, a pipe for supplying a carrier gas and a pipe with a nozzle for introducing a gas-powder mixture into the melt, characterized in that, in order to increase the degree of refining, it is equipped with a pipe installed in the bunker in the central opening of the partition, a heater located on the inner wall of the bunker, the partition is made perforated and tr Ubi for the supply of the transporting pelvis is connected to the upper part of the bunker.