Изобретен11е относится к металлургии цветных металлов и сплавов и нап равлено на совершенствование техноло гии рафинирования алюминия и его сплавов от растворенных в них газах и неметаллических включений. До разливки нерафинированный расплавленный алюминий содержит приме си, главными из которых являются растворенный водород и взвешенные неметаллические включения (окись магния, окись алюминия, частицы огнеупорных материалов и т.п.). Если эти примеси не удалить, снижается качест во изделий, отлитых нз металла, увеличиваются потери металла при литье В частности, водород вызывает мелкую пористость в быстро застывающем метгшле. Твёрдые неметаллические при меси играют роль центров при образовании кислородных пузырьков во время затвердевания металла и значитель но ухудшают свойства литого металла. Известно технологическое решение по снижению содержания растворенных газов и неметаллических включений в расплавленных металлах обработкой их смесью ннвертного газа и хлора Газ перед подачей в расплав подогревают 1. Наиболее близким к изобретению по технич еской сущности и достигаемому результату является способ рафинирования расплавленного алюминий и его сплавов, предусматривающий подачу расплавленного металла в зону рафинирования, ввод предварительно подогретого рафинирукидего газа в форме дискретных пузырьков через погруженный в расплав вращающийся газовый инжектор под-поверхность обрабатываемого расплава, перемешивание расплава и удаление его из зоны рафинирования после удаления растворенного в нем водорода и неметаллическизв примесей . Известный способ позволяет осуществить одновременное рафинирование и обезгаживание обрабатываемого расплава, однако не достаточно зффективно, поскольку не отработан режим предварительного нагрева рафинирующего газа, режим ввода газа в расплав и режим работы газового инжектора. Цельизобретения - повышение зффективности рафинирования. Цель Дбстигается тем, что согласно спосову рафинирования расплавленного алюминия и его сплавов над поверхностью расплава поддерживают защитную йгмосферу при положительном давлении относительно давления окружающей среды, рафинирую1г(Ий газ до разделения на пузырьки подогревают до температуры расплава и вводят в расплав в направлении радиально нару жу с нижней составляющей относительно точки ввода газа при скорости потока из расчета по формуле Y-W-C/N где N - скорость потока рафинируклцег газа через инжектор, V- NWC|N, г - скорость подачи металла в зо ну рафинирования, кг/мин; С - расходный коэффициент газа, равный 0,0003-0,0025 м/кг N - количество инжекторов в сиеПри этом инжектор для ввода газа приводят в действие со скоростью, определяемой по формуле 7..,1r сЗ где R - скорость вращения инжектора, об/мин; V - скорость потока газа через инжектор, м /мин; Г - Отношение наименьшего размера в сечении зоны рафинирования к диаметру инжектора (без размерности); 6 дисцлетр инжектора, м. Разработанное для осуществления предложенного способа устройство обеспечивает впрыскивание рафинирующего газа с высокой скоростью в расплавленный метёшл в виде дискретных газовых пузырьков/ чем достигает ся высокая степень рассеивания их в расплавленном металле. Устройство обеспечивает образование потоков в металле в районе устройства таким образом, что образованные пузырьки перемещаются вдаль получающегося в результате вектора потока., который направлен радиашьно в противоположную сторону с расположенными внизу компонентами относительно вертикальной оси устройства, что дает следующие преимущества: во-первых, по су ществу вертикальное перемещение обес печивается для всей массы расплавлен ного металла, в которой направленные вниз вдоль устройства потоки в сочетанин с вращающимися лопастями вызывают разделение газа на машенькие дискретные пузырьки; во-вторых, &лст рое распространение газовых пузырько в сторону от точки впрыскивания в ме талл предотвращает коалесценцию пузы ка в зоне, где концентрация пузырьков самая высокая; в-третьих, время пребывания хорошо рассеянных газовых пузырьков в расплавленном металле увеличивается из-за того, что сразу после образования пузырьки не поднимаются на поверхность под действием силы тяжести.. Другой фактор, который содействует максимальному разделению газа на маленькие пузырьки и, следовательнот ведущий к увеличению площади соприкосновения пузырьков и металла, является, предварительный нагрев газа до впрыски вания. Такое предваритель- ное нагревание обеспечивается в изобретении пропусканием газа через канал, идущий вдоль длины отверстия, которое погружено в расплавленнь й металл. Таким образом, холодный газ предварительно нагревается до температуры расплава, вступая в теплообмен с теплопроводными стенкг1ми канала, где |газ расширяется перед разделением на газовые пузырьки. Следовательно, количество пузырьков, выработанных из данного объема газа, значительно увеличивается и термический рост маленьких пузырьков в расплавленном металле и сущности предотвращается. При использовании впрыскивания в расплавленный алюминий устройство дает непредвиденные улучшения эффективности процессов рафинирования. Способность при высокой скорости дегазировать металл, интенсивное смешивание, создаваемое устройством в сочетании с увеличившимся контактом поверхностей газа и металла, благодаря хорошо рассеянным пузырькам газа, обеспечивают эффективное удаление твердых примесей в металле, чего главным образом недостает в известных технических решениях по рафинированию легких металлов инертными газами. В результате-, предлагаемым способом можно рафинировать алюминий с эффективностью, которую обеспечивает хлор, в то же время устраняются проблемы, связанные с офлюсованием хлором. Способ согласно изобретению может проводиться периодически или непре.рывно. Эффективным и удобным способом подачи флюсующего агента непосредственно в ванну является добавление незначительных количеств хлора к инертному газу. При подаче хлора в расплавленный алюминиевый сплав, содержащий магний, часть хлора реагирует с магнием, образуя хлорид магния, который является эффективным флюсующим агентом, оставшаяся часть реагирует с аллюминием, образуя газ .хлорида магния. Установлено, что в присутствии больших излишков инертного газа преимущественно образуется хлорид магния по сравнению с хлоридом алюминия, причем в таком количестве, что весь хлор, подавае еай с инертным газом, реагирует с магнием. Поэтому можно сразу подавать эфф тивный флюсующий агент в алюминиевы сплав, содержащий магний, путем вве дения в.расплавленный металл неболь шого количества хлора, растворенного в инертном газе, ереэ впрыскива щее устройство. Непосредственное смешивание впрыскиваемого газа и расплавленного металла ускоряет образование хлорида магния. Это предотвращает эмиссию непрореагировавшего хлора и хлорида г171юминия из систе1«л. Концентрация хлора в инертном га зе обычно регулируется в пределах 0-5 об%, в зависимости от содержани магния в сплаве Ни в коем случае не допускается превышение количества хлора, которо вызывает эмиссию вредных побочных продуктов из системы. Преимуществом предложенного способа является то, что может быть легко срегулирована подача рафини- рукнцего газа в любые сорта сплавов и при любой скорости литья. Особые требования к рафинирующему газу, выраженные обычно в виде объема газа при нормальной температуре и давлении на единицу веса обрабатываемого металла, зависят от состава сплава и требуемого уровня чистоты готового продукта. Скорость потока металла через рафинирующую систему определяется скоростью лите ных работ, натфимер типом применяемой литейной маишны и количества за готовок, изготовляемых одновременно из рафинированного метгшла. Следующие примеры показывают удобный способ регулирования рабочих условий в системе в зависимости от определенного рафинируемого сплава и необходимой скорости рафинирования соглас но изобретению. Вначале скорость потока рафинирующего газа в газовом инжекторе ра считывается по формуле: NW-CjN- C-t) , где V - скорость прохождения рафинирующего газа через устройство, - скорость потока металла или скорость рафинирования, кг/мин; С - особые требования к рафинирующему газу,. MVKr металла Ы - количество впрыскивающих устройств в системе. Особые требования к рафинирующему определяются зксперимен- Тсшьным путем или при пуске системы по количеству хлора, используемого для офлюсования этого определенного сплава при чзбычном способе. Например, сплавы, относительно легко поддаюйщеся дегазации или неприменяюциеся в критических условиях, могут быть рафинированы.с С - 0,0014 м /кг галла, в то время как высокопроч- . -ые структурные сплаву требуют С 0,011 м газа/кг металла дття получения более чистого продукта. После определения скорости прохождения потока газа через впрыскивающее устройство скорость вращения ротора регулируется в соответствии с формулой о- .r d где R - скорость вращения ротора/ об/мин V - скорость прохождения потока газа через устройство (рассчитывается по формуле 1) - отношение размера наименьшего поперечного сечения рафинирующей зоны вокруг ротора к диаметру ротора (рассчитывается с помощью составляюойх единиц); а -диаметр ротора, м. Эта формула дает-приблизительное количество оборотов в минуту ротора, обеспечивгиощего удовлетворительное рассеивание рафинирующего газа и хорошее перемешивание металла при исключительных рабочих условиях. По формуле видно, что скорость ротора может быть увеличена с возрастанием скорости потока рафинирующего газа. Следует отметить, что. устройство можно применять при значительно более низких скоростях по сравнению с теми, которые дает формула. Оптимальная скорость в основном диктуется необходимой степенью рафинирования. Пример. 744 кг сплава алюминия, имеющего следующий химический состав, вес. % Vkg 0,94 Си 0,14: Zn 0,06 Si 0,51 Mn 0,17 Ti 0,02 Fe 0,28 Cr 0,15 Al Остальное рафинируют в течение 12 мин с применением рафинирующего газа аргона в садочном процессе согласно описанному способу. Применяя формулу (1) V-W-C/N, где tf-62 кг/мин; ,000912 , Угб20,000912/1 0,0565. Применяя формулу (2) R (7,62 + 673У + 2,lr)d, где ,0565 MVbWH; гМ ; d 0,2032 м, об/мин.
