Способ внепечной вакуумной обработки алюминиевых сплавов Советский патент 1984 года по МПК C22B9/00 C22B21/06 

Изобретение относится к цветней металлургии, в частности к вагсуум-ному рафинированию алюминиевых сплавов от металлических примесей, например цинка. Известен способ вакуумниг-о с.оесцинкования алюминиевых сплаБо;з в вакуум-дистилляционных печах (ВДП) нк; кой частоты Г1 . Этот способ характеризуется невь сокой производительностью (1,5 т/ч на 3-тонной ВДП), связанной с недостаточным тепло- и массопереносом в ванне и небольшой удельной поверхностью испарения (0,7 ), значи-тельным расходом электроэнергии (250 кВтч/т)5 сложностью конструкции И эксплуатации ВДП, частыми сменами футеровки, высокими капитапьными затратами на переделе. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ внепечной вакуумной обработки алюминиевых сплавов, включаю1Ц1.й вакуумировавие и барботаж сплава икерт ным газом в ковше через трубу, погру женную в сплав 2 J, Однако использование этого способ для вакуумного обесцинкования не пре тавляется возможным из-за низкой телчпературы металла в ковше (700-750°С) кратковременности вакуу пюй обработк (10-15 мин) и несовершенства режима продувки сплава инертны.м газом. Цель изобретения - повышение эффективности очистки сплава от цинка Указанная цель достигается тем, что согласно способу внепечнрй вакуумной обработки алюминиевьп сплавов включающему вакуумирование и барбота сплава инертным газом в ковше,, cnjias перед вакуумированием подогревают до 850-900 С, вакуумирование и барботаж инертным газом проводят так, чтобь остаточное давление в ковше в процес се обработки было равным 30-80% от равновесного парциального давления пара цинка над сплавом, а зону барбо тажа непрерывно или периодически перемещают в объеме сплава. Выбор параметров объясняется специ фикой внепечного способа вакуумного обесцинкования алюминиевых сплавов. При температуре сплава ниже и парциальном давлении остаточных газов выше 80% от равновесного давления пара цинка над рафинируемым сплавом значительно понижается скорость отгонки цинка и полнота обесцинкозаниЕ сплавсг.. Иерегоев сплава выше вызывае.Т значительные потери алюминия из-за окисления и цопо,л ;ительный )- еоправданный расход топлива. При понижении остаточного 5 давления и камере ниже 30% от равновесрого давления пара цинка над рафинируемым сплавом скорость отгонки ш-;нка существенно не возрастает.. тО; в то же время, требует установки более мощных и дорогих B-.Kyyt-iabiA насосов. Перемещение зоны ввода барботажного газа в объеме ванны в ходе обесцинкования обеспечивает более эффективный массе- и тешюобмек в сплаве и тем ускоряет отгсн- у цинка по сравнению со стационарной подачей аргона (в фиксированном месте ванны или ковша) ОпЫТЬ выполняются на ОПЬйТНО-ПрОмьиштенной установке ПЗЦМ с емкостью ковша 3 т (ВАКУ-3) Пример 1. Условия: Исходное содержание цинка в сплаве5 % 1s35 Масса сплава в ковше, т2,S Исходная гзмпера-тура металла в ковше,°С850 Время вакуумной дистилляции (с барботажем cmi,a-ва аргоном) 5 40 Давление остаточных газов в камере, llai исходное400 конечное200 Барботер устанавливается неподвижно (зона ввода инертного газа в объее сплава не перемептается) Подача инертного газа по парциа.г1ьному давлению пара цинка не регулиуется (Р Результаты; Остаточное содержание гщнка ,в сплаве, % Os65 Степзнь о5ес1щнкованияз % 52 Средняя скорость обесцинкования, %/ч 1,05 Условия: Исходное содержание цинка в сплаве, % Масса сплава в ковше, т Время вакуумной дистилляции (с барботажем сплава аргоном, мин Исходная температура металла в ковше,°С Остаточное давление газов в камере. Па исходное. конечное Барботер устанавливается непод вижно (зона ввода инертного газа объеме сплава не перемещается). П дача инертного газа по парциально давлению пара цинка не регулирует ()Результаты:Остаточное содержание цинка, %1,03 Степень обесцинкования, % 18 Средняя скорость обесцинкования, %/ч 0,33 Из сопоставления результатов д приведенных опытов видно, что пон ние исходной температурысплава о 870°С до 820°С при прочих равных ловиях приводит к повышению остат ного содержания цинка в рафинируе сплаве в 1,6 раза, а скорость обе цинкования уменьшается втрое. Пример 2. Условия: Исходное содержание цинка в сплаве, % 1,28 Масса сплава в ковше,т 2,5 Исходная температура металла в ковше,с 900 Время вакуумной дистилляции, мин42 Давление остаточных газов в камере. Па: начальное260 конечное80 Барботер устанавливается неподвиж(зона ввода инертного газа в объесплава не перемещается). Подача инертноТо газа по парциальу давлению пара цинка не регулируя ( ог)Результаты:Остаточное содержание цинка в сплаве, % 0,72 Степень обесцинкования,% 45 Средняя скорость обесцинкования, %/ч 0,78 Условия: Исходное содержание цинка в сплаве, % 0,61 Масса сплава в ковше, т2,5 Исходная температура металла в ковше,°С880 Время вакуумной дистилляции, мин 60 Остаточное давление в камере. Па: начальное 260 конечное 150 Барботер устанавливается подвижно на ввода инертного газа периодики перемещается в объеме сплава). Подача инертного газа по парциному давлению пара цинка не регу-. уется (2г« от Результаты: Остаточное содержание цинка в сплаве, % 0,57

Степень обесцинко64вания, %

Средняя скорость обесцинкования, %/ч 1s02

Из сопоставления результатов этих двух опытов видно, что перемещение зоны ввода инертного газа в объеме расплава в процессе вакуумной дистилляции приводит к снижению остаточного содержания цинка в сплаве от 0,72 до 0,57% и повышает скорость обесцинкования в 1,3 раза.

П р и м,е р 3. Условия;

Исходное содержание

цинка в расплаве, % 1526

Масса сплава в ковше, т

Исходная температура металла в ковше,

с

Время вакуумной дистилляции, мин

Давление остаточных газов в камере, Па:

исходное конечное Зона ввода инертного га лав перемещается в объеме Подача инертного газа п ному давлению пара цинка н ется ( Результаты: Остаточное содержание цинка в сплаве, % Степень обесцинкования, %49 Средняя скорость обесцинкования, %/ч 0, Условия: Исходное содержание цинка в сплаве, %

Масса сплава в

ковше 5 т2,2

Исходная температура металла в ковше,Ч:860

Бремя вакуумной дистилляции, мин 60

Давление остаточных газов в камере, Па1

исходное 260 конечное 60

Зона ввода инертного газа псремещается в объеме ванны сплава в процессе вакуумной дистилляции.

Подача инертного газа дозируется таким образом, что на начальном этап дистилляции (в первые 20 мин) давление остаточных газов поддерживается на уровне 30-50% от текущих значений равновесного давления пара цинка над рафинируемым сплавомэ на втором этапе (следующие 20 мин) давление осте,точны- газов в камере поддерживагтся на уровне 50-60% от текущих значени; равновесного давления пара цинка, а на последнем этапе - до 80% от равновесного давления пара цинка над рафкнируеь№1м сплавом, Результаты: Остаточное содерлсание )лнка в сплаве Д Степень обесцинкования, % Средняя скорость обесцинкования, %/ч Из сопоставления результатов дв;лс последних опытов видно, что дозирование подачи барбота хного газа в процессе йакуумной дистилляции по услоРО (0,3-0,8)-/„ обеспечивает значительное повышение эффективности вакуумного обесцинкования алюминиевых сплавов, в частности таких важных показателей этого процесса как степень и, особенно, глубина обесцинкования.п Приведенные примеры подтве - здют,, что использование совокупност}, прие-71096295 .8

MOB: предварительного разогрева сила-вают значительное повышение скоросвов до 850-900 С, дозирования подачити и глубины обесцинкования апюмини

барботажного инертного газа в процес-евых сплавов и, в конечном счете,

се вакуумного обесцинкования по ус-экономичности данного передела, ловию, перемещение зоны ввода инерт- 5 Ожидаемый экономический эффект

ного газа в объеме расплава в процес-от внедрения этого спсхсоба составит

се вакуумного рафинирования обеспечи-500 тыс. руб. в год.

СПОСОБ ВНЕПЕЧНОЙ ВАКУУМНОЙ ОБРАБОТКИ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ, включающий вакуумирование и барботаж сплава инертным газом в ковше, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности очистки сплава от цинка, сплав перед вакуумированием подогревают до 850-900°С, вакуумирование и барботаж инертным газом проводят так, чтобы остаточное давление в ковше в процессе обработки бьшо равным 30-80% от равновесного парциального давления пара цинка над сплавом, а зону барботажа непрерывно или периодически перемещают в объеме сплава.