Способ управления фильтрующей центрифугой в процессе рафинирования расплавленных металлов от твердых примесей Советский патент 1993 года по МПК B04B11/02 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к вопросам управления центрифугами разделения суспензий.

Известен способ управления процессом разделения суспензий фильтрующей центрифугой путем определения отношения массы фугата к массе поступающей в фильтр на разделение суспензии в единицу времени и регулирования количества поступающей суспензии до установления величины отношения постоянно заданно- ,му(авт.св.СССР№ 602229, кл. В 04 В 3/00, 1978).

Недостаток известного способа в том, что не позволяет регулировать поступление суспензии в погруженный фильтр центрифуги.

Наиболее близким по технической сущ-.7 ности и достигаемому результату является способ управления центрифугой и устройство для рафинирования расплавленных металлов с погружаемым фильтром, состоящим из двух сжатых конусообразных тарелей, с образованием фильтрующей щели и полости для осадка. Верхняя тарель снабжена окнами для всасывания суспензии в полость фильтра. Для управления такой центрифугой с погружным фильтром включают привод механизма погружения фильтра в расплав, включают привод вращения на установленную длительность, включает механизм поднятия фильтра из расплава и включает механизмы раскрытия тарелей для разгрузки твердого осадка. Затем механизмы включаются для повторного цикла (2).

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая производительность,

Основная причина недостаточной производительности в том, что механизмы включаются независимо от степени заполнения фильтра.

Производительность центрифуги с погружным фильтром характеризуется степенью заполнения фильтра осадком, длительностью наполнения фильтра м длительностью подготовки его к фильтрации в каждом цикле. Цикл состоит: погружение фильтра 10 с, наполнение фильтра 3 мин, подъем фильтра на отжатие 10 с, отжатие 1 мин, подъем и разгрузка 10 с. Полезное время - длительность наполнения фильтра, ос- тальное подготовительное. В начале процесса, когда расплав содержит высокую концентрацию твердых кристаллов, фильтр заполняется за 60-9.0 с на 90%, а остальное время 1,5 мин фильтр, уже будучи заполненным, вращается в расплаве, захватывая незначительное количество твердых кристап- лов. В конце процесса очистки при заданной длительности 3 мин. фильтр заполняется на 30-60% и такой длительности вращения в расплаве для полного его

заполнения явно недостаточно. Фильтр

разгружается будучи недозаполненным, что

снижает производительность аппарата.

Цель изобретения - повышение производительности процесса.

Поставленная цель достигается тем. что при погружении и поднятии фильтра измеряют дифференциальным датчиком силу давления вращающегося ротора - фильтра

5 на опору подшипника до погружения в расплав и после подъема из расплава. Определяют прирост силы давления, сравнивают с заданным значением и регулируют длительность вращения ротора-фильтра в расплаве,

0 причем при отрицательном значении разности повышает длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, а при положительном значении длительность вращения ротора- фильтра изменяют наоборот.

5 Для осуществления способа опора ротора снабжена тороидальным дифференциальным гидравлическим датчиком давления, соединенным с электрическим преобразователем давления (например, из сапфировых

0 элементов). Этот отличительный признак создает новое свойство центрифуге в саморегулировании длительности вращения в расплаве и обеспечивает соответствие критерию существенных отличий.

5На фиг.1 показано устройство для осуществления способа: на фиг.2 - схема постановки датчика в устройстве.

Устройство содержит обогреваемый котел-ванну 1 для расплавления металла, в

0 который погружен фильтр 2, закрепленный на роторе 3, соединенный с приводом 4 вращения. Фильтр 2 состоит из нижней 5 и верхней 6 конусообразных тарелей, соединенных большими основаниями с образова5 нием полости 7 (фиг.2) и сжатых, до образования фильтрующей щели 8 (фиг.1) между большими основаниями с зазором 0,1-1 мм. Верхняя тарель 6 снабжена заборными окнами 9.

0 Ротор 3, посаженный в обойме подшипников 10 на траверсе 11, кинематически свя- зан с приводом 12 вертикального перемещения фильтра в расплав и из расплава.

5с помощью привода 12 вертикального перемещения фильтр может подниматься в положение 13 над расплавом (фильтр в положении отжима) и подниматься в положение 14 (фильтр в положении разгрузки) против бункера 15. Ротор 3 снмбжрц механизмом 16 открывания тарелей фильтра 2 путем разжатия и смещения тарелей в положении 14 против бункера 15.

На ротор 3 посажена обойма подшипника 10, а под обойму подшипника на траверсе 11 установлен тороидальный дифференциальный гидродатчик 17 давления ТГД. К дифференциальному гидродатчику ТГД давления подсоединен электрический преобразователь давления 18, например, из сапфировых элементов. Устройство содержит также устройство сопряжения 19, анализатор 20 (управляющий комплекс ДВК-3), который связан через устройство 19с сельсиндагчи- ком 21, таймером 22, задатчиком 23 и блоком 24 управления приводами.

Устройство работает следующим образом:

8 ванне 1 расплавляют металл, с. помощью траверсы 1 и привода 12 погружают в расплав фильтр 2, закрепленный на комбинированном роторе 3 и приводят во ера- щениес помощью привода 4. При вращении фильтра 2 рафинируемый металл вовлекается в фильтр. 2 через заборное окно 9. Расплав продавливается под действием центробежных сил через фильтрующую щель 8 в ванну. Твердые кристаллы накапливаются в виде осадка в полости 7.

Периодически по мере накопления осадка в фильтре 2 с помощью привода 12 и траверсы ,11 фильтр 2 приподнимается над уровнем расплава в положение 13 и, продолжая вращать фильтр, производится очистка досуха осадка от остатков жидкой фазы. Затем с помощью привода 12 и траверсы 11 фильтр 2 приподнимается в положение 14. Тарели 5 и 6 фильтра 2 с помощью. механизма 16 открываются и осадок под действием центробежных сил выбрасывается в зоне бункера 15 и осадок разгружается транспортером. После этого тарели 5 м 6 фильтра 2 с помощью механизма 16 закрываются, сжимаются и погружаются приводом 12 в ванну 1 с рафинируемым расплавом для повторения цикла.

Способ осуществляется следующим образом:

Включают привод 12 погружения фильтра 2 в расплав и фиксирует сигналы от датчика 17 давления ротора. При опускании фильтра 2 з момент касания к расплаву датчик 17 фиксирует изменение давления ротора на опору подшипника 10. Изменение давления гидродатчика ТГД 17 через электропреобразователь Сапфир 18, включенным по схеме с дифференцированием злектросигнала базы и корректировкой нуля через У СО 19 типа Щ 711(н) передается на анализатор (например. ЭВМ УВМ ДВКЗ)

20. Анализатор блока УВМ 20 управляющего комплекса ДВК-3 фиксирует по сигналу сельсин-датчика 21 начало погружения фильтра 2 в расплаа и отсчитывает задан- 5 ную глубину погружения фильтра 2 в расплав, затем блок управления приводом БуП 24 отключает двигатель вертикального перемещения 12 и включает привод вращения 4 на заданную таймером 22 длительность

0 вращения фильтра в расплаве для полного наполнения фильтра.

По истечении первоначально программно-заданной таймером 22 длительности заполнения фильтра анализатор блока УЗМ 20

5 через блок БУП 24 включает привод перемещения 12 фильтра 2, поднимают его до заданного по сельсин-датчику 21 до уровня 13 и через блок ВУП 24 включает привод 4 увеличения скорости вращения ротора для

0 повышения полноты отделения жидкой фазы из твердых кристаллов, набранных в полости фильтра 7. Одновременно измеряют сигналы датчика 17 давления ротора 2 на опоры и после преобразования его в блоке

5 18 подают в анализатор 20,

Анализатор 20 определяют разность обоих последовательных сигналов и сравнивают с заданным значением. Величина заполнения фильтра зависит от длительности

0 вращения фильтра в расплаве, от удельного веса твердый кристаллов и типа фильтруемого материала. Сели указанная разность сигналов от гидродатчика 17 меньше заданного, то с ДВКчерезУСО 19 подается сигнал

5 таймеру 22 на увеличение длительности вращения фильтра 2 в последующем цикле. Если указанная разность сигналов гидродатчика 17 больш заданного аналогичным образом подается сигнал таймеру

0 22 на уменьшение длительности вращения фильтра 2 последующего цикла в погруженном состояний.

Ниже приведены примеры осуществле- 5 ния предлагаемого способа и по прототипу. Пример1,В ванне расплавлено 30 кг алюминиевого сплава силумина с 12,1% кремния, содержащего 1,86% железа как примеси. При температуре 620 град, автома- 0 тически или вручную погружали фильтр диаметром 130 мм с фильтрующей щелью 0,6 мм и вращали при 110 об/мин в течение задаваемого времени. Отжим (осушка) осадка осуществлялась при 700 об/мин. Сплав 5 отрафинироеан до содержания 0,61 % железа. Средняя производительность до получения отрафинироаанного сплава составила 61,0 гр. осадка в минуту (табл.1). Средняя доля наполнения фильтра 96,9%. Выход фильтр-остатка 12,4%.

Рафинирование этого сплава способом по прототипу осуществлено с производительностью 46,67 гр. осадка в минуту (табл.2). Средняя доля наполнения фильтра 65,6%. Выход фильтростаткэ 12,6. Рафинированием сплава в ручном режиме с разной длительностью вращения демонстрирует оптимальное наполнение фильтра в разные периоды фильтрации (табл.3) с разной концентрацией удаляемой примеси, %,

Способ и устройство обеспечивают саморегулировку длительности вращения фильтра в расплаве до полного наполнения фильтра осадком, что повышает производи- тельность центрифуги в 1,1-1.3 раза.

(56) Патент США Ns 4248106, кл. 494-35, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1655020. кл. В 04 В 13/00. 1989.

Использование: для управления центрифугами разделения суспензий в металлургии цветных металлов. Сущность изобретения, при погружении и поднятии фильтра измеряют дифференциальным датчиком силу давления вращающегося ротора- фильтра на опору подшипника до погружения в расплав и после подъема из расплава Определяют прирост силы давления, сравнивают с заданным значением и регулируют длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, причем при отрицательном значении разности повышают длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, а при положительном значении длительность вращения ротора-фильтра изменяют наоборот. Для осуществления способа опора ротора-фильтра снабжена тороидальным дифференциальным гидравлическим датчиком давления, к которому подсоединен электрический преобразователь давления например, из сапфировых элементов, через устройство сопряжения УСО соединен с анализатором (управляющий комплекс), который также связан через УСО с таймером, задатчиком и блоком управления приводами. Данное техническое решение обеспечивает саморегулировку .длительности вращения фильтра в расплаве до полного наполнения фильтра осадком, что повышает производительность центрифуги в 1,1 -1,3 раза 2 ил. 3 табл.

Рафинирование силумина Исходный силумин вес - 30 кг 1,86% железа Максимальная загрузка фильтра 320 гр.

Оптимальн.ЗЮ гр., соответствует показанию датчика - Длительность подъема, отжима, разгрузки - 1,5 мин

Рафинирование силумина по прототипу Исходный силумин - вес 30 кг, 1,86% железа Максимальная загрузка фильтра 320 гр Оптимальн. 310 гр., соответ.показанию датчика - 125 мв Длительность подъема, отжима, разгрузки - 1,5 мин

Таблица 1

Таблица 2

Рафинирование силумина Исходный силумин вес - 30 кг 1,86% железа Максимальная загрузка фильтра 320 гр. Длительность подъема, отжима, разгрузки 1,5 мин

Продолжение табп.2

Т а б л и ц а 3

Формула изобретения

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕЙ ЦЕНТРИФУГОЙ В ПРОЦЕССЕ РАФИНИРОВАНИЯРАСПЛАВЛЕННЫХМЕТАЛЛОВ ОТ ТВЕРДЫХ ПРИМЕСЕЙ, предусматривающий регулирование погружения фильтра в расплав, вращение фильтра, поднятие фильтра над расплавом и раскрытие его для разгрузки твердой фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, измеряют

силу давления вращающегося ротора- фильтра на опору подшипника до погружения в расплав и после подъема из о расплава, определяют прирост силы давления,-сравнивают с заданным значением и регулируют длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, причем при отри- j цательном значении разности увеличивают 0 длительность вращения ротора- фильтра в расплаве, а при положительном значении длительность вращения ротора-фильтра уменьшают.

/в