Устройство для введения порошкообразных реагентов в расплав Советский патент 1992 года по МПК C22B9/05 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для рафинирования преимущественно алюминиевых расплавов.

Целью изобретения является разработка устройства для дегазации и рафинирования алюминиевых сплавов с повышенной степенью очистки от неметаллических и газовых включений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для введения порошкообразных реагентов в расплав, содержащее цилиндрический бункер с коническим днищем и поперечной перегородкой с центральным отверстием, трубу для подвода транспортирующего газа и трубу с насадком для ввода газопорошковой смеси в расплав, снабжено

трубой, установленной в бункере в центральном отверстии перегородки, нагревателем, расположенным на внутренней стенке бункера, перегородка выполнена перфорированной, а труба для подвода транспортирующего газа соединена с верхней частью бункера.

Пример работы устройства,

Жидкий сплав АЛ2 (ГОСТ 2685-75 готовили в индукционной печи. Для рафинирования использовали флюс следующего состава, мас.%: NaCI 34; KCI 56; NaaAIFe 10. Размер частиц флюса после размалывания в бегунках составлял 0,08-0,1 см. Обработку сплава проводили при 780 ±20°С

Рафинирование по способу-прототипу проводили 20 мин путем продувки расплава

VI

iCJ

о

ю о

с расходом аргона 0,75 л на 1 кг и флюса 1 % от массы металла.

Для получения 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 уровнях указан- ных параметров. Кроме того, один опыт проведен при температуре флюса и газа ниже нижнего уровня на 20°С и продолжительностью продувки 8 мин.

При температуре нагрева флюса свыше 500°С опыты не проводили ввиду того, что мелкие частицы последнего начинают слипаться и нарушается равномерность подачи его струей газа в расплав.

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).

Эффективность рафинирования (ЭР) оценивали по результатам металлографического изучения шлифов опытных отливок с помощью соотношения

ЭР Y 100,

где Vr, V - соответственно объемная доля, занятая включениями в поле зрения 1или- фов опытных отливок, полученных из нерафинированного сплава. (Vi) и сплава, обработанного по предлагаемому способу и способу-прототипу (V), %.

Просмотр шлифов во всех случаях проводился в 40 полях зрения,

Эффективность рафинирования (ЭР) и оценка газосодержания в образцах из сплава АЛ2 показаны в таблице.

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.

На чертеже изображено устройство для рафинирования алюминиевых сплавов продувкой порошками в печи и ковше в разрезе.

Устройство содержит воронку 1 с затвором 2, наружную трубу 3, вдоль внутренней стенки которой смонтирован нагреватель 4, горизонтальную перегородку 5 с отверстиями б, через центр перегородки проходит внутренняя трубка 7, камеру смешения 8,

образованную внутренней конусной частью наружной трубы и горизонтальной перегородкой, газопровод 9, заканчивающийся насадком 10 с отверстиями 11. Для подвода

продуваемого газа к наружной трубе жестко

прикреплены штуцеры 12 и 13, а газопровод

14 снабжен вентилями 15 - 17. В верхней

части фурма снабжена манометром 18.

Устройство работает следующим образом.

Затвор 2 опускают вниз и через воронку 1 засыпают порцию порошка, который заполняет дозатор, ограниченный пространством между наружной 3 и внутренней 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,

а затем разделяется на два потока. Один проходит через внутреннюю трубу 7, а другой - в виде смеси газа с порошком флюса поступает из дозатора через отверстия 6 перегородки 5 в камеру смешения 8. Оба

потока смешиваются в камере смешения 6 и в виде газопорошковой струи поступают в газопровод 9 и через отверстия 11 насадка 10 вдуваются в расплав. Ход вдувания контролируется показателямич манометра 18.

Если процесс поступления порошка в камеру смешения нарушается вследствие его слипания, то перекрывают вентиль 16, открывают вентиль 17,и газ, проходя через отверстия 6 перегородки 5 снизу, разрыхляет порошок. Затем вентиль 17 закрывают. Вновь открывают вентиль 16 и процесс продолжается в течение технологически необходимого времени. После окончания процесса перекрываются последовательно

вентили 16 и 15. Устройство извлекается из расплава и цикл повторяется.

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, связанных с необходимостью прогрева рафинирующей фазы до этого интервала температур.

Важным преимуществом изобретения

является то, что частица флюса (нагретая в устройстве), находящаяся внутри пузырька продуваемого газа (также предварительно нагретого), успевает расплавиться и покрыть тонкой пленкой всю поверхность

всплывающего пузырька.

При этом пленка флюса очищает Поверхность пузырька от оксидных частиц, адсорбируя и растворяя их, за счет чего снижается диффузионное сопротивление

при переходе водорода из металла в пузырек продуваемого газа.

Таким образом, скорость перехода водорода, растворенного в металле, в пузырьки инертного газа возрастает за счет того, что они покрыты флюсовой пленкой, более проницаемой для водорода по сравнению с оксидной.

При этом расплавление частиц флюса должно быть обеспечено за время, при ко- тором частица пройдет минимальное расстояние после ее введения в расплав. При использовании предлагаемого устройства продолжительность расплавления частиц диаметром 0,001 с составляет около 3 с, за это время частица всплывает только на 55 мм.

Использование предлагаемого устройства для рафинирования алюминиевых сплавов продувкой порошками в печи и ков- ше обеспечивает повышение степени алюминиевых сплавов от неметаллических и

газовых включений; не усложняет технологический процесс рафинирования; уменьшает брак отливок путем повышения качества металла.

Формула изобретения Устройство для введения порошкообразных реагентов в расплав, содержащее цилиндрический бункер с коническим днищем и поперечной перегородкой с центральным отверстием, трубу для подвода транспортирующего газа и трубу с насадком для ввода газопорошковой смеси в расплав, отличающееся тем, что, с целью повышения степени рафинирования, оно снабжено трубой, установленной в бункере в центральном отверстии перегородки, нагревателем, расположенным на внутренней стенке бункера, перегородка выполнена перфорированной, а труба для подвода транспортирующего таза соединена с верхней частью бункера.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для рафинирования преимущественно алюминиевых сплавов. Цель изобретения - повышение степени рафинирования. Через воронку 1, опуская затвор 2, заполняют дозатор порошковым флюсом и включают нагреватель 4. Газопровод 9 с насадком 10 погружают в расплав, одновременно открывая вентиль 15 газопровода 14. Часть газа проходит по трубе 7, а остальная в виде смеси с нагретым флюсом через отверстия 6 перегородки 5 - в камеру 8 смешения, откуда газопорошковая смесь через насадок 10 поступает в расплав. В случае слипания порошкового флюса его разрыхляют путем подачи газа через штуцер 13. Использование подогретых газа и флюса, слипание частиц которого легко устраняется, повышает степень рафинирования. 1 ил., 1 табл. СО с