Устройство для рафинирования расплавленных металлов Советский патент 1983 года по МПК C22B21/06 

2,Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оба фильтрующих элемента выполнены в виде выемных кассет.

3.Устройство по п. Ь сэ т л и ч аю щ е е с я тем, чтЬ общая площадь отверстий в Иерфорированном дне первого фильтрующего элемента составляет 20-60% плсяцади дна, а отношение

диаметра каждого из отверстий к шагу между ними - 0,3-0,7.

4, Устройство по пп. 1 и 3, отличающееся тем, что обцая площадь отверстий в дополнительном перфорированном дне первого фильтрующего элемента составляет площади его поперечного сечения/ а отношение диаметра каждого из отверстий к шагу между ними - 0,1-0,.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к рафинированию расплавленных металлов от металлических и газовых включений, и может быть применено, напри мер, для рафинирования расплавленно го алюминия и его сплавов. Известно устройство для рафинирования металлов путем непрерывной дегазации аломиния и его сплавов, содержащее камеру, разделенную огнеупорной перегородкой на два отделеьшя - нисходящее и восходящее, с выполненным в верхней части восходящего отделения устройством для подачи металла и с отверстиями в дне камеры для подачи рафинирующего газа О Недостатком данного устройства является то, что проводится только дегазация, фильтрацию же от неметаллических включений необходимо проводить предварительно и отдельно от дегазации. Кроме того, возможно образование застойных зон расплава, и вследствие этого наблюдается сниже ние эффекта дегазации и срока службы устройства. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для рафинирования металлов одновременно фильтрацией и дегазацией, включающее камеру с загрузочным отверстием, разделенную огнеупорной, не доходящей до дна перегородкой, на нисходящее и восходящее отделения, фильтрующий элемент, приспособление для подачи газа, при это фильтрующий элемент выполнен подвижным в вертикальной плоскости в виде емкости с перфорированным дном, заполненной абсорбентом с различной крупноетьйf2. Недостатком известного устройства является то, что невозможно оперативно удалять окислы с поверхности распхтава, а кроме того, степень насьацения пузырьков газа водородом Недостаточна из-за быстрого их всплывания, возможно быстрое засорение фильтра из-за дополнительного Ьбразования,, окислов в зоне продувки и уноса их потоком металла на фильтр. Целью изобретения является повышение эффективности дегазации, фильтрации и увеличение срока службы фильтра. Поставленная цель достигается тем, что устройство для рафинирования расплавленных металлов снабжено дополни,тельной огнеупорной перегородкой, смонтированной на дне камеры, дополнительным фильтрующим элементо, установленным между двумя, огнеупорными перегородками, дополнительным перфорированным дном в фильтрующем элементе, установленным первым относительно загрузочного отверстия с заполнением первого фильтрующего элемента более крупным абсорбентом, а второго фильтрующего элемента более мелким абсорбентом, приспособление для подачи газа расположено под первым филотрующим элементом. Причем оба фильтрующих элемента выполнены в виде выемных кассет. Кроне того, общая площадь отверстий в перфорированном дне первого фильтрующего элемента составляет 2060% площади дна, а отношение диаметра каждого из отверстий к шагу между ними - 0,3-0,7. Кроме того, общая площадь отверстий в дополнительном перфорированном дне первого фильтрующего элемента составляет -kQ% площади его поперечного сечения, а отношение диаметра icajRAoro из отверстий к шагу между ними - 0,l-0,ij. На чертеже представлено устройство для рафинирования металлов, разрез. Устройство содержит миксер 1, в ко тором выполнена летка 2, снабженная затычкой 3 для подачи расплава в прияеточный лоток k, расположенный в верхней части устройства 5. Устройство 5 для рафинирования металлов содержит камеру б, которая раз делена огнеупорной перегородкой 7, не доходящей до дна, на нисходящее 8 и восходящее 9 отделения. В нисходящем отделении 8 установлен фильтрующий подвижный в вертикальной плоскости элемент tO, который выполнен в виде емкости IV сперфорированным дном в виде удерживающей фильтровальной решетки, которая заполнена крупным аб сорбентом 15 представляющим собой фильтр предварительной (грубой) очист ки,с Устройство 5 снабжено второй огнеупорной перегородкой Н, которая смон тирована на дне камеры 6 и вторым фильтрунщим элементом 15, выполненным в виде емкости 16 с перфорированным дном 17, представляющим собой удерживающую фильтровальную решетку, на которой насыпан мелкий абсорбент 18, яв ляющийся фильтром тонкой очистки. . Емкость 11 с удерживающей фильтровальной решеткой( дном 12, подвижная и в вертикальной плоскости может быть выполнена как выемной, так и закрепленной в камере 6. В данном случае она выполнена в виде выемкой кассеты что обеспечивает быстра смену фильтра и его очистку,-Емкость 16 с перфорированным дном 17 также представлет собой выемную кассету. Огнеупорная перегородка 1k отделя ет в н)схфдящем отделении первый фильтрующий элемент 10 в вспомогательным отсеком 19 от второго фильтрующего элемента 15. В донной части первого фильтрующего элемента выполнена газовая камера 20, у которой стенки 21 выполнены огнеупорными, при этом камера 20 отделена от абсорбента 13, насыпанного на фильтровальной решетке 12 с дополнительным перфорированным дном 22, под которым вы- полнен газорасг.ределитель 23, соединенный с трубой 2k для ввода газа. В боковой части емкости второго фильтрующего гэлемента выполнено окно 25 на расстоянии от дна камеры, равном высоте перегородки 14. I Восходящее отделение 9 представляет собой раздаточный отсек, который образован огнеупорной перегородкой 7 и стенкой камеры 6, в которой выполнено выпускное отверстие 26. К нему примыкает раздаточный лоток 27. Оба фильтрующих элемента 10 и 15 р( перегородка 7 выполнены на одинаковом расстоянии от дна камеры и могут фиксироваться заплечиками за края камеры 6, вертикальными опорами для донной части или подставками из orнеупорЪв (не показаны. Уровень размещения абсорбента первого фильтрующего элемента 10 и окна 25 второго фильтруищего элемента 15 ниже уровня расплава, абсорбент 18 второго фильтрующего элемента 15 размещен ниже уровня окна 25 и первого фильтрующего элемента 10, а выпускное отверстие 26 выполнено на одном уровне с абсорбентом второго фильтрующего элементаJ5. Такое расположение элементов 10 и 15, окна 25, отверстия 2б, ypOBHjf абсорбентов 13 и 18 обуславливает, оптимальный перепад давления при одн временном противоположно направленном течении, т.е. обеспечивает оптимальные гидродинамические условия движения расплава металла и газа. Кроме того, емкость фильтрующего элемента 15 заполнена мелким абсорбентом, например, размером мкм, а емкость фильтрующего элемента 10 заполнена крупным абсорбентом, например, размером 12-15 мм. Это объясняется тем. что назначение фильтра из крупного абсорбента первого фильтрующего элемента - предварительная грубая очистка от неметаллических вкгночений, и, не менее важное, в совокупности, с расходом газа и металла, сопротивлением фильтровальной-решетки, создание струйного течения расплава через газовую подушку, образующуюся под фильтровальной решеткой 12. Назначение фильтра из мелкого абсорбента второго фильтрующего элемен-. та - тонкая очистка расплава. В удерживакхцей фильтровальной решет|$е 12 выполнены отверстия определенного размера и количества, т.е. при различной производительности оборудования общая площадь отверстий составляет 20-60 решетки 12, т.е. -§15 « Aft 00, где А - /1оля свободHorS сечения отверстий. В случае, если А 20, наблюдается большое сопротивление движению расплава и струйного течения расплава не .будет, если А 7 60, будет затруднено образование большого кояимества струй вследствие близкого расположения друг к другу отверстий, и также не будет струйного течения расплава. Отношение диаметра каждого из отверстий к шагу между ними 0,3-0,7, т.е. я , , где dn.- диаметр отверстий; р - шаг между отверстиями; Е - отношение диаметра отверсти к шагу, В случае, если 6 0,3 то степень дегазации будет меньше, так как струек металла будет меньше, Е 0,7, то струи расплава будут сливаться, и дегазация будет затруднена Таким образом, если диаметр каждого отверстия в удерживающей фильтровальной решетке 2-10 мм, то шаг между отверстиями бтЗ-ТБ мм. В дополнительном перфорированном дне первого фильтрующего элемента общая площадь отверстий составляет площади его поперечного сечения. В случае, если плснцадь отверстий А со ставит менее 15%, то количество посту пающего газа.будет недостаточно для эффективной дегазации и снизится произвоидтельиость, если более , то снизится скорость образования газовой подушки, так как слияние струй газа будет затруднено после прохождения его через эти отверстия, вследствие этого снизится эффект дегазации. Отношение диаметра каждого отверсfия в этом случае к шагу между ними составит 0,1-0,. т.е. р - Ог Сл - ,1 J где Cloi диаметр отверстия; t - шаг между отверстиями; отношение диаметра отверстия к шагу. В случае, если 2i 0,1, струи газа будут проходить того же размера, так как слияние газа в большие пузыри будет затруднено, образование газовой подушки замедлится, и эффект дегазации снизится, если же будет более 0,4, то наблюдается бол|5шое сопротивление движению рафинирующего газа, затруднено прохождение расплава, и вследствие этого снизится производительность процесса. При размере отверстий 2-10 мм в дополнительном перфорированном дне шаг мемаду ними может быть выбран 12-30 мм. Необходимо отметить, что при равной величине отверстий перфорированного дна первого фильтрующего элемента, которое представляет собой удерживающую фильтровальную решетку, и отверстий дополнительного перфорированного дна этого фильтрующего элемента общая площадь отверстий в дополнительном перфорированном дне меньше, а шаг между ними больше, так как это дополнительное перфорированное дно участвует непосредственно в процессе дегазации, а удерживающая фильтровальная решетка - в дегазации и фильтрации. Устройство работает следующим образом. Перед заполнением первого фильтрующего элемента из трубопровода рафинирукмций газ подают через распределитель. Расплав из миксера 1 по прилеточному лотку поступает в нисходящее отделение 8, в емкость 11 первого фильтрующего элемента 10. Затем расплав проходит через крупный абсорбент 13, замедляя скорость и очищается от крупных неметаллических включений, протекает в камеру дегазации 20, оч1«цается отгазовых включений рафинирующим газом. Затем из камеры дегазации расплав поступает снизу вверх во вспомогательный отсек 19, откуда через окно 25 в емкости второго фильтрующего элемента 15 поступает на тонкую очистку от мелких твердых вк/ючений. Пройдя сверху вниз через абсорбент 18 второго фильтрующего элемента расплав протекает в восходящее отделение 9 и через выпускное отверстие 26 попадает на раздаточный лоток 27, откуда поступает на участок разливки. . Технико-экономический эффект от использования предлагаемого устройства зак/яочается в повышении эффективности дегазации, фильтрации, увеличений ррока службы фильтра. Выполнение газовой камеры под фильтром грубой очистки позволяет проводить одновременно предварительную фильтрацию и дегазацию на газовой подушке, выполнение камеры дегазации между двумя перфорированными дни щами первого фильтрующего длемента, размеры, число отверстий, шаг между ними обеспечивают высокий эффект дег зации на газовой подушке, и, как 1 96 . 8 . следствие, повышение качеств сплава. Повышение срока службы фильтра за счет° выемки кассет с абсорбентом и прочистки, продувки фильтра обеспечивает экономию металла, идущего на фильтры, а также экономию металла, остабг шегося на абсорбенте. Экономический эффект от использования изобретения составит не менее 15575 руб. в год.