RU2092592C1 - Gear for continuous refining of metal - Google Patents
Gear for continuous refining of metal Download PDFInfo
- Publication number
- RU2092592C1 RU2092592C1 RU9494033692A RU94033692A RU2092592C1 RU 2092592 C1 RU2092592 C1 RU 2092592C1 RU 9494033692 A RU9494033692 A RU 9494033692A RU 94033692 A RU94033692 A RU 94033692A RU 2092592 C1 RU2092592 C1 RU 2092592C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- refining
- metal
- gas
- electromagnetic
- melt
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к литейному и металлургическому производствам, в частности к рафинированию цветных металлов и сплавов. The invention relates to foundry and metallurgical industries, in particular to the refining of non-ferrous metals and alloys.
Известно устройство для непрерывного рафинирования расплавленных металлов, включающее камеру с огнеупорной перегородкой, нисходящими и восходящими отделениями, причем нисходящее отделение содержит огнеупорную перегородку, газовую камеру и два сменных фильтрующих элемента с перфорированными днищами, приспособление для подачи газа [1]
Однако фильтрующие пластины не обеспечивают высокой производительности вследствие ограниченного контакта газа с расплавом в фильтре, так как газ проходит лишь по отдельным отверстиям. Неравномерная фильтрация расплавленного металла по сечению фильтров приводит к образованию застойных зон в жидком металле и, следовательно, к ухудшению качества металла.A device for continuous refining of molten metals, comprising a chamber with a refractory baffle, downward and ascending compartments, and the downward compartment contains a refractory baffle, a gas chamber and two replaceable filter elements with perforated bottoms, a device for supplying gas [1]
However, the filter plates do not provide high performance due to the limited contact of the gas with the melt in the filter, since the gas passes only through individual holes. Uneven filtration of the molten metal over the cross section of the filters leads to the formation of stagnant zones in the liquid metal and, consequently, to a deterioration in the quality of the metal.
Известен способ и устройство для рафинирования металлического расплава с помощью активного и инертного газа, которые дозируют в сосуд с протекающим расплавом. При этом пузырьки газа, вводимые в расплав через форсунку, замешиваются в металл с помощью лопастей перемешивающего устройства [2]
Недостатком известного устройства является наличие механического контакта лопастей мешалки с жидким металлом, что приводит к окислению рафинируемого расплава. Кроме того, при рафинировании алюминия происходит быстрое разрушение элементов перемешивающего устройства, так как жидкий алюминий является химически активным металлом.A known method and device for refining a metal melt using an active and inert gas, which is dosed into a vessel with a flowing melt. In this case, gas bubbles introduced into the melt through the nozzle are mixed into the metal using the blades of the mixing device [2]
A disadvantage of the known device is the presence of mechanical contact of the blades of the mixer with liquid metal, which leads to the oxidation of the refined melt. In addition, when refining aluminum, the elements of the mixing device are rapidly destroyed, since liquid aluminum is a chemically active metal.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для рафинирования металла, содержащее рафинировочную камеру, верхнюю и нижнюю перфорированные перегородки, трубы для подачи и слива металла, электромагнитный вращатель, патрубок для удаления примесей [3]
Однако известное устройство имеет достаточно сложную конструкцию. Зона, прилегающая к днищу, зарастает задерживающимися нерастворимыми примесями, что приводит к повышению сопротивления проходу жидкого металла через осевую трубу для удаления примесей, кроме того, технологически сложно изготовить и эксплуатировать электромагнитный вращатель устройства, выполненный в виде статора асинхронного двигателя, так как из-за его больших размеров нелегко осуществлять монтажные и демонтажные работы вращателя на рафинировочную камеру. В известном устройстве также недостаточно эффективно осуществляется процесс дегазации жидкого металла.Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a device for refining metal containing a refining chamber, upper and lower perforated partitions, pipes for supplying and draining metal, an electromagnetic rotator, a pipe for removing impurities [3]
However, the known device has a rather complicated design. The zone adjacent to the bottom is overgrown with lingering insoluble impurities, which leads to an increase in the resistance to the passage of liquid metal through the axial pipe to remove impurities, in addition, it is technologically difficult to manufacture and operate the electromagnetic rotator of the device, made in the form of a stator of an induction motor, since its large size is not easy to carry out installation and dismantling of the rotator on the refining chamber. In the known device, the process of degassing liquid metal is also not sufficiently effective.
В основу изобретения положена задача создать такое устройство для непрерывного рафинирования металла, которое обеспечивает повышение эффективности процесса дегазации жидкого металла за счет интенсивного удаления водорода из расплавленного металла. The basis of the invention is the creation of such a device for continuous refining of metal, which provides an increase in the efficiency of the process of degassing liquid metal due to the intensive removal of hydrogen from the molten metal.
Поставленная задача решена таким образом, что в устройстве для непрерывного рафинирования металла, содержащем рафинировочную емкость, входную и сливную трубы, газоввод, электромагнитный вращатель, рафинировочная емкость дополнительно оснащена разделительной перегородкой, снабженной узлами ввода рафинирующего газа в расплавленный металл, причем форсунки этих узлов направлены навстречу друг другу и расположены в нижней части разделительной перегородки, а электромагнитный вращатель выполнен в виде трех катушек седлообразной формы, охватывающих цилиндрическую поверхность рафинировочной емкости. The problem is solved in such a way that in a device for continuous refining of metal containing a refining tank, an inlet and a drain pipe, a gas inlet, an electromagnetic rotator, a refining tank is additionally equipped with a dividing wall equipped with units for introducing refining gas into the molten metal, and the nozzles of these units are directed towards to each other and are located in the lower part of the dividing wall, and the electromagnetic rotator is made in the form of three saddle-shaped coils, about vatyvayuschih cylindrical surface of the refining vessel.
На фиг. 1 изображена схема устройства, на фиг.2 его поперечное сечение А-А. In FIG. 1 shows a diagram of the device, figure 2 its cross section aa.
Электромагнитное устройство непрерывного рафинирования металла состоит из входной трубы 1, крышки 2, узлов ввода 3 рафинирующего газа в жидкий металл, разделительной перегородки 4, сливной трубы 5, рафинировочной емкости 6, состоящей из камеры для очищенного металла 7 и камеры реактора 8, электромагнитного вращателя 9, выполненного из трех катушек седлообразной формы. An electromagnetic device for continuous refining of metal consists of an inlet pipe 1, a
Газовводные узлы размещены внутри разделительной перегородки, и их форсунки, расположенные в нижней части перегородки, направлены навстречу друг другу и в сторону камеры реактора. Подобное выполнение форсунок газовводных узлов позволяет дробить исходящие из форсунок струи рафинирующего газа на мелкие пузырьки, которые распространяются по объему реакционной камеры вращающимся потоком жидкого металла, дифундируют на себя водород и интенсифицируют процесс дегазации расплава. Выполнение электромагнитного вращателя в виде трех катушек седлообразной формы позволяет упростить конструкцию устройства и легко производить монтаж и демонтаж катушек на рафинировочной емкости, что является важным фактором при эксплуатации устройства. The gas inlet nodes are located inside the separation partition, and their nozzles located in the lower part of the partition are directed towards each other and towards the reactor chamber. A similar embodiment of the nozzles of the gas inlet units allows one to split refining gas jets emanating from the nozzles into small bubbles that propagate throughout the volume of the reaction chamber with a rotating stream of liquid metal, diffuse hydrogen onto themselves and intensify the process of degassing the melt. The implementation of the electromagnetic rotator in the form of three saddle-shaped coils makes it possible to simplify the design of the device and to easily assemble and disassemble the coils on the refining tank, which is an important factor in the operation of the device.
Устройство работает следующим образом. Расплавленный металл из раздаточной печи поступает через входную трубу 1, установленную в крышке 2 в камеру реактора 8 рафинировочной емкости 6 и далее, через зазор между разделительной перегородкой и нижней стенкой рафинировочной емкости в камеру 7 для очищенного металла и через сливную трубу 5 к заливочному устройству. При включении в сеть промышленной частоты электромагнитного вращателя 9, выполненного в виде трех катушек седлообразной формы, создается круговое вращающееся магнитное поле, которое вызывает возникновение в жидком металле вихревых токов. Вращающееся магнитное поле, взаимодействуя с наведенными токами в расплавленном металле, создает момент, вращающий жидкий металл вокруг оси рафинировочной емкости. The device operates as follows. The molten metal from the transfer furnace enters through the inlet pipe 1 installed in the
Известно, что при возникновении вращательного движения жидкости в цилиндрической емкости тангенциальная компонента скорости Vy имеет преобладающий характер по сравнению с радиальной Vr и осевой Vz компонентами скорости, то есть Vy > Vr и Vy > Vz [4] В результате азимутального движения расплава появляются центробежные силы, способствующие коагуляции твердых неметаллических включений, всегда присутствующих в расплаве. В поле электромагнитных и центробежных сил жидкий металл отжимается к стенкам рафинировочной емкости, а твердые неметаллические включения с адсорбированным на их поверхности водородом, сталкиваясь в процессе дрейфа, сцепливаются и коагулируют в шаровидные образования, которые собираются вдоль оси рафинировочной емкости. При кратковременном отключении седлообразных катушек от сети шлаковые образования, имеющие плотность меньше плотности расплава, флотируются на поверхность расплава и удаляются [5, 6]
Одновременно с наложением на расплав вращающегося магнитного поля в жидкий металл через форсунки газовводных узлов, расположенных в нижней части разделительной перегородки в реакторе, поступает рафинирующий газ. Причем форсунки газовводных узлов, а следовательно, и струи рафинирующего газа направлены навстречу, что способствует интенсивному дроблению струи газа на мелкие пузырьки. Пузырьки рафинирующего газа увлекаются вращающимся потоком расплава, равномерно распределяются по объему металла, дифундируют на себя водород и способствуют дегазации расплава. Затем рафинированный расплав поступает в камеру для очищенного металла и через сливную трубу в кристаллизатор для получения слитков или в машину для литья. В результате вышеуказанных технологических операций на предлагаемом устройстве достигается высокая степень рафинирования, например, алюминиевых сплавов.It is known that when a fluid rotates in a cylindrical container, the tangential velocity component V y is predominant in comparison with the radial V r and axial V z velocity components, that is, V y > V r and V y > V z [4] As a result In the azimuthal motion of the melt, centrifugal forces appear that contribute to the coagulation of solid non-metallic inclusions that are always present in the melt. In the field of electromagnetic and centrifugal forces, the liquid metal is squeezed to the walls of the refining tank, and solid non-metallic inclusions with hydrogen adsorbed on their surface, colliding in the process of drift, adhere and coagulate into spherical structures that collect along the axis of the refining tank. Upon short-term disconnection of saddle-shaped coils from the network, slag formations having a density lower than the melt density are floated on the surface of the melt and removed [5, 6]
At the same time as a rotating magnetic field is applied to the melt, refining gas enters the liquid metal through the nozzles of the gas inlet nodes located in the lower part of the separation wall in the reactor. Moreover, the nozzles of the gas inlet nodes, and therefore the refining gas stream, are directed towards each other, which contributes to the intense fragmentation of the gas stream into small bubbles. Bubbles of refining gas are carried away by the rotating flow of the melt, are evenly distributed over the volume of the metal, hydrogen diffuse on themselves and contribute to the degassing of the melt. Then, the refined melt enters the chamber for the purified metal and through the drain pipe into the mold to obtain ingots or into a casting machine. As a result of the above technological operations on the proposed device, a high degree of refining, for example, aluminum alloys, is achieved.
Пример. Испытания предлагаемого устройства проводились при непрерывной разливке алюминия марки А7. Из миксера расплавленный металл поступает через входную трубу в камеру реактора рафинировочной емкости. При включении электромагнитного вращателя (трех седлообразных катушек) под напряжение создается вращающееся магнитное поле, приводящее расплав во вращательное движение с угловой скоростью 52 рад•с-1. Причем в поле действия центробежных и электромагнитных сил происходит процесс отделений примесных частиц от металла и их дрейф по спиралеобразным траекториям к оси емкости и затем к зеркалу расплава, откуда они впоследствии удаляются. Одновременно в металл, находящийся в реакторе, через противоположно расположенные форсунки газовводных узлов, размещенные в нижней части разделительной перегородки, поступает инертный газ аргон под давлением 400 кПа. Так как струи выходящего газа направлены навстречу, то происходит образование мелких пузырьков, которые замешиваются в металл. Такая обработка расплава способствует увеличению межфазной поверхности пузырьков с металлом, времени их контакта и позволяет интенсифицировать процесс дегазации расплава. Рафинированный расплав поступает в камеру очищенного металла и через сливную трубу в машину для литья.Example. Tests of the proposed device were carried out during continuous casting of aluminum grade A7. From the mixer, the molten metal enters through the inlet pipe into the reactor chamber of the refining vessel. When you turn on the electromagnetic rotator (three saddle-shaped coils) under voltage, a rotating magnetic field is created, which leads the melt into rotational motion with an angular velocity of 52 rad • s -1 . Moreover, in the field of action of centrifugal and electromagnetic forces, there is a process of separation of impurity particles from the metal and their drift along spiral paths to the axis of the vessel and then to the melt mirror, from where they are subsequently removed. At the same time, inert gas argon under a pressure of 400 kPa enters the metal located in the reactor through the opposite nozzles of the gas inlet nodes located in the lower part of the separation wall. Since the jets of the outgoing gas are directed towards one another, small bubbles form, which are mixed into the metal. Such treatment of the melt helps to increase the interfacial surface of the bubbles with the metal, the time of their contact and allows to intensify the process of degassing the melt. Refined melt enters the chamber of the purified metal and through a drain pipe into the casting machine.
Эффективность рафинирования алюминия оценивалась по результатам механических испытаний отливок в литом состоянии по ГОСТ 1497-73, а газосодержание по ГОСТ 21132.1-81. Приведенные в таблице экспериментальные данные сплава А7 после рафинирования на предлагаемом устройстве показывают повышение механических свойств и снижение содержания водорода в исследуемых образцах по сравнению с известными устройствами. Так, механическая прочность на разрыв σB увеличивается в 1,1.1,3 раза, а относительное удлинение δ в 1,2.1,4 по сравнению с применяемыми в промышленности.The efficiency of aluminum refining was evaluated according to the results of mechanical tests of castings in a molten state according to GOST 1497-73, and gas content according to GOST 21132.1-81. The experimental data given in the table of the A7 alloy after refining on the proposed device show an increase in mechanical properties and a decrease in the hydrogen content in the samples under study in comparison with the known devices. Thus, the mechanical tensile strength σ B increases 1.1.1.3 times, and the relative elongation δ 1.2.1.4 compared with those used in industry.
Как следует из табличных данных, применение предлагаемого устройства для рафинирования металла позволяет достичь степени дегазации расплава 62% что значительно выше, чем в прототипе и аналогах, где они соответственно составляют 44% и 37%
Использование предлагаемого устройства позволит повысить эффективность рафинирования за счет интенсивной дегазации и удаления твердых неметаллических включений. Кроме того, уменьшается расход инертного газа, необходимого для обработки расплава, в 1,5 раза, а также повышается качество получаемых изделий.As follows from the table data, the use of the proposed device for metal refining allows to achieve a degree of degassing of the melt of 62%, which is significantly higher than in the prototype and analogues, where they respectively make up 44% and 37%
Using the proposed device will improve the efficiency of refining due to intensive degassing and removal of solid non-metallic inclusions. In addition, the consumption of inert gas required for processing the melt is reduced by 1.5 times, and the quality of the products obtained is also increased.
Источники информации
1. А. с. N 1150278, СССР, МКИ5 С 22 В 9/00. Опубл. 15.04.88, Бюл. N 14. Устройство для рафинирования алюминия и его сплавов.Sources of information
1. A. p. N 1150278, USSR, MKI 5 C 22
2. Заявка N 0436465 ЕПВ, МКИ5 С 22 В 21/06. Изобретения стран мира, N 7, 1992, вып. 48. Рафинирование металлического расплава.2. Application N 0436465 EPO, MKI 5 C 22 V 21/06. Inventions of the World, N 7, 1992, no. 48. Refining metal melt.
3. А.с. N 1039975, СССР, МКИ5 С 22 В 9/02. Опубл. 07.09.1983, Бюл. N 33. Устройство для рафинирования металла.3. A.S. N 1039975, USSR, MKI 5 C 22
4. Кучаев А. А. Жуков Л.Ф. Измерение углов скорости движения жидкого алюминия в цилиндрическом канале электромагнитной установки // Магнитная гидродинамика.-1991.-N 2.-C.135-138. 4. Kuchaev A. A. Zhukov L. F. The measurement of the angles of the velocity of movement of liquid aluminum in the cylindrical channel of an electromagnetic installation // Magnetic hydrodynamics.-1991.-N 2.-C.135-138.
5. Колесниченко А.Ф. Гориславец Ю.М. Об удалении неметаллических включений из жидкого алюминия // Цв.металлы.-1988.-N 2.-C.66-69. 5. Kolesnichenko A.F. Gorislavets Yu.M. On the removal of non-metallic inclusions from liquid aluminum // Tsv.metally.-1988.-N 2.-C.66-69.
6. Кучаев А.А. Исследование влияния электромагнитного перемешивания на процесс рафинирования алюминиевых сплавов // Цв.металлы.-1991.-N 4.-C.50-52. 6. Kuchaev A.A. Investigation of the effect of electromagnetic stirring on the refining process of aluminum alloys // Tsv.metally.-1991.-N 4.-C.50-52.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UA94096876 | 1994-09-06 | ||
UA94096876A UA20091C2 (en) | 1994-09-06 | 1994-09-06 | device FOR uninterrupted metal fining |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94033692A RU94033692A (en) | 1997-05-27 |
RU2092592C1 true RU2092592C1 (en) | 1997-10-10 |
Family
ID=20160490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9494033692A RU2092592C1 (en) | 1994-09-06 | 1994-09-15 | Gear for continuous refining of metal |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2092592C1 (en) |
UA (1) | UA20091C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU197407U1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" | Device for refining liquid metals and alloys |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU203368U1 (en) * | 2020-04-03 | 2021-04-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" | Device for refining liquid metals and alloys |
-
1994
- 1994-09-06 UA UA94096876A patent/UA20091C2/en unknown
- 1994-09-15 RU RU9494033692A patent/RU2092592C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 1039975, кл. С 22 В 9/02, 1984. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU197407U1 (en) * | 2019-11-26 | 2020-04-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр магнитной гидродинамики" | Device for refining liquid metals and alloys |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94033692A (en) | 1997-05-27 |
UA20091C2 (en) | 1997-12-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0183402B1 (en) | Rotary device, apparatus and method for treating molten metal | |
US5527381A (en) | Gas treatment of molten metals | |
US4673434A (en) | Using a rotary device for treating molten metal | |
JPH0765126B2 (en) | Molten metal processing apparatus and processing method | |
RU2092592C1 (en) | Gear for continuous refining of metal | |
US4909836A (en) | Apparatus and a method for improved filtration of inclusions from molten metal | |
US5071471A (en) | Method of and apparatus for removing non-metallic inclusions from molten metal | |
NO171044B (en) | PROCEDURE FOR SEPARATION BY FILTERING OF INCLUSIONS INCLUDED IN A MOLD METAL BATH | |
JPH09122846A (en) | Production device for fine gas bubble | |
SU1611961A1 (en) | Apparatus for refining metal | |
WO2003106717A1 (en) | Method of reagents injection into the melt, metal melt stirring and device for its implementation | |
SU653303A1 (en) | Device for continuous refining of metal | |
JPH04232218A (en) | Apparatus for metallugy of nonferrous metal molten fluid | |
RU2370547C2 (en) | Movable module for complex treatment of metal in ladle | |
JPH0647691B2 (en) | Method of reducing inclusions in molten steel | |
RU2598730C2 (en) | Device for refining aluminium and its alloys (versions) | |
SU1752800A1 (en) | Process for refining aluminum and its alloys | |
JPH04365809A (en) | Device for removing non-metallic inclusion in molten metal | |
JPS5827020B2 (en) | Method for cleaning molten steel in a tandate for continuous casting | |
JPH04300055A (en) | Device for eliminating non-metallic inclusion contained in molten metal | |
RU2083319C1 (en) | Apparatus for refining metal at vertical continuous casting | |
JPS63157745A (en) | Promoting method for removing inclusion in molten steel | |
JPH08229670A (en) | Cleaning method of molten metal to remove bubble and impurities and device therefor | |
JPH03126809A (en) | Continuous vacuum refining method for molten steel | |
UA63423A (en) | An apparatus for introduction of reactants into the metal melt and mixing thereof (variants) |