Способ рафинирования расплава алюминия

Способ рафинирования расплава алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: очистка расплава алюминия от легколетучих примесей за счет полного удаления окисной пленки с поверхности расплава. Сущность: расплав нагревают до 700-750°С и выдерживают в вакууме при этой температуре в течение 3-4 ч в тигле, вращающемся со скоростью 20-30 об/мии. 2 табл.

(21) 4 (22) 0 (46) 0 (71) лов и (72)

В.А.Г (56) Т ства

28334/02 .03,91 .02.93. Бюл. № 5 расноярский институт цветных метал. М,И,Калинина .Г.Аккуратова, Ю.H. Витошинский, врилов и Г.Н.Малых хнологическая инструкция проиэводОЧ марки А5 ¹ 251100 026, 1989. (54) СПОСОБ РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВА АЛЮМИНИЯ (57) Использование: очистка расплава алюминия от легколетучих примесей за счет полного удаления окисной пленки с поверхности расплава. Сущность: расплав нагревают до 700-750 С и выдерживают в вакууме при этой температуре в течение 3-4 ч в тигле, вращающемся со скоростью 20-30 об/мин, 2 табл. цвет но д от ле зонн опер и вы мин с до те

П возм прим что д щени плав высо иэ ра парц ност рова прим ском особ зобретение относится к металлургии

ых металлов и может быть использовая очистки расплавленного алюминия колетучих. примесей, звестен способ очистки алюминия и перекристаллизацией, включающий ции расплавления исходного металла ер>кку под вакуумом в течение 30-45 последующим охлаждением расплава пературы кристаллизации. и использовании этого способа нежно полного удаления легколетучих сей (Mg, Zn, РЬ, Na) вследствие того, нный способ не предусматривает вратигля, удаления с поверхности расокисной пленки, которая из-за своей ой плотности препятствует удалению плава примесей, имеющих высокое альное давление паров.

Н иболее близким по технической сущи является способ вакуумного рафиниия алюминия зонной плавкой, няемой в настоящее время на Саянлюминиевом заводе в цехе алюминия о ч стоты, заключающийся в нагреве металла в горизонтальных печах сопротивления до 700-750 С и выдержке расплава в вакууме при этой температуре не менее 15 . ч (на заводе время выдержки 24 — 30 ч) с последующей кристаллизацией, При использовании известного способа неудается достаточно глубокая очистка расплава алюминия от легколетучих примесей, к тому же длительность процесса, обусловленная наличием на поверхности расплава О плотной окисной пленки и его слабым пере- Э . мешиванием, делает такое вакуумирование с© недостаточно производительным. 0

Целью изобретения является улучше- () ние качества металла за счет удаления иэ расплава ряда легколетучих примесей путем полного удаления окисной пленки с поверхности расплава при одновременном сокращении времени вакуумирования (что ведет к увеличению производительности процесса).

Указанная цель достигается тем, что в заявляемом способе очистки расплава алюминия от примесей осуществляют нагрев металла до 700-750 С, выдержку расплава

1792990 в вакууме при этой температуре в течение

3 — 4 ч при-одновременном вращении тигля со скоростью 20-30 об/мин, Нагрев расплава до 700-750 С, выдержка при этой температуре в течение 3-4 ч .при вращающемся тигле со скоростью 2030 об./мин позволяют эффективно очищать расплав от таких примесей как Mg, Zn, Pb, Na, содержание которых в особочистом алюминии снижает его потребительские качества.

Повышение температуры расплава от температуры плавления до 700-750 С с од"новременным вращением тигля приводит к увеличению интенсивности движения кон- 15 вективных потоков в объеме расплава и возникновению за счет вращения тигля центробежных сил, что приводит к удалению с поверхности расплава окисной плен ки. Расплав, на поверхности которого нет 20 окисной пленки, продол>кают вращать и подвергают выдержке в течение 3 — 4 ч при

700-750 С под вакуумом. За это время процесс вакуумирования металла успевает пройти достаточно полно, т.к, на поверхно- 25 сти расплава уже нет окисной пленки, затрудняющей этот процесс, а непрерывное интенсивное вращение тигля способствует перемешивани1о расплава, что также уско ряет процесс вакуумирования.

При скорости вращения тигля менее 20 об./мин и времени выдержки менее 3 ч не происходит устранения с поверхности расплава окисной пленки, препятствующей удалению легколетучих примесей. Наличие 35 на йоверхности расплава йленки делает невозможным эффектйтвну1о очистку расплава, следовательно, нет"улучшенИя"качества ме-

; галла. -, При скорости вращения тигля более 30 40 об./мин за счет возникающих центробеж ных сил происходит выброс расплава из тигля, ойрокидывание графитовото тигля, что приводит к вь ходу из строя нагревателя, в результате"чего осуществлять процесс 45 очистки при этом" не" йредставляется воз" " можным. Незначительный перегрев распла ва от температуры плавления до 700-750 С необходим для обеспечения возможности удаления окисной пленки и ускорения про- 50 цесса вакуумирования,-котбрый происходит в течение 3 — 4 часовой выдержки расплава, подвергаемого очистке

При нагреве расплава до 700-750оС и вращении тигля со скоростью 20 — 30 55 об./мин происходит удаление с поверхности расплава окисной пленки, что делает возможным очистку расплава от примесей.

За время выдержки 3-4 ч при отсутствии на поверхности расплава окисной пленки и вращающемся тигле происходит интенсивное вакуумирование расплава, необходимое для получения металла высокого качества. Одной из основных примесей по наличию которой в алюминии оценивается его качество, является магний, очистка от которого кристаллизационньили методами практически невозможна. Предлагаемый способ позволяет почти полностью удалять из расплава магний.

Для оценки влияния скорости вращения тигля и времени выдержки расплава на степень удаления легколетучих примесей были проведены эксперименты по очистке расплава при различных скоростях вращения тигля и различном времени вакуумирования, В качестве исходного материала исйользовали алюминий марки А85 (85%). От каждой партии очищенного заявляемым способом металла брали на анализ пробы, анализ проводили на квантометре AP 34000.

Полученные значения концентрации примесей в очищенном металле сравнивали с концентрацией в исходном металле.

Для определения эффективности влияния вращения тигля и времени вакуумирования на степень удаления примесей рассчитаны коэффициенты очистки, которые определяли как отношение

Сисх оч

Спосле очистки где Сискод — концентрация примесей в исходном металле, Спосле очистки концентрация примесей в металле после очистки.

В табл . 1 представлены результаты анализа влияния вращения тигля и времени вакуумирования на степень очистки алюминия. Сопоставляя полученные коэффициенты очистки во всех трех случаях, можно сделать вь вод, что эффективность очистки при проведении процесса по заявляемому способу в среднем, например, по магнию, в 600 раз выше, чем при очистке металла, проведенной без вращения тигля, и в 16 раз выше по сравнению с прототипом.

Таким образом, данные приведенные в табл, 1. наглядно показывают эффективность очистки, осуществляемой по заявляемому способу.

В табл. 2 приведены результаты влияния BGGx заявляемых параметров на степень очистки расплава алюминия. Качество металла в данном случае характеризуется величиной коэффициентов очистки; чем эффективнее происходит удаление примесей, тем выше качество очищенного метал1792990 ормула изобретения особ рафинирования расплава алю, включающий нагрев металла до 700, выдержку расплава в вакууме и

С мини

-750о

Таблица 1

Коэффициент очистки

Беэ вращения тигля, время выдержки 3-4 ч

Коэффициент очистки

Коэффициент очистки

Скорость вращения тигля

20-30 об./мин, время выдержки 3-4 ч

По прототипу

Элемент!

p e g Cssocea очостзи. мас. » с, „,!от, С,ол !О" %

Соосло очистки. мас.

4.5

О.Э

«!

5 н!

63

1.1

1,05

1,05

1,1!

Э

5

6Э

>!00

>4.5

0,02

О.!

15

Na !

Mg

1 ! Zn

РЬ

100

63

4.5

П р и м е ч а н н е. Cess - концентрация примеси в искодном металле;

C e, ° — концентрация примеси а очищенном металле.

Концентрация примеси после очистки для расчета коэффициента очисток беретов как среднее значение по результатам несколькик измерений

Таблица 2

Результат влияния параметров пыт Температура, еС

Коэффиц. очистки

Время вы- Скорость держки, ч вращения об/мин температура. скорость вращения и время выдержки недостаточны дггя удаления с поверкностн расплава окисной пленки,следовательно, получается металл недостаNa 450.!

2.5

Зло ЗЗО

Zn 40 точно высокого качества

Pb 1 ла, что го изо

П прове торый учени очист польз прош ности (царс графи ме те женн мм,н алюм на ус распл дали перед алюм нием является основной целью заявляеморетенил, и м е р. По предлагаемому способу ена очистка расплава алюминия, ков дальнейшем используется для пол- 5 алюминия высокой чистоты. Для и в качестве исходного материала исвали алюминий марки А 85 (85 $ AL) дший химическую обработку поверхв смеси соляной и азотной кислот 10 ая водка). Алюминий наплавляли в овый тигель, установленный в систелоизолирующих экранов, располох в рабочем объеме печи, до уровня 5 же его верхней кромки. Наплавление 15 ния и процесс очистки вели в вакууме ановке иРедмет-10". За процессом аления и процессом очистки наблюсмотровое окно, расположенное на ей стенке печи. После наплавления 20 ния, которое осуществляют увеличеемпературы по заданной программе (Тпд = 660 С), расплав подвергают перегреву до 700 — 750 С, выдерживают при этой температуре в течение 3-4 ч с одновременным вращением тигля со скоростью 20-30 об./мин. При этом происходит удаление окисной пленки с поверхности расплава за счет центробежных сил, возникающих в расплаве в результате вращения тигля, что можно визуально наблюдать в смотровое окно. По истечении времени очистки расплав охлаждают до комнатной температуры, йосле чего аналйзигровали йа содержание примесей на квантометре АЙ1

34000 (результаты анализа представлены в табл. 1 в виде концентраций примесей Na, Mg, Zn, РЬ), Сравнивая содержание примесей в исходном металле с содержанием примесей в металле, прошедшем очистку"при помощи заявляемого способа, можно оценить эффективность данного сйособа очистки. кристаллизацию, отличающийся тем, что, с целью повышения качества металла, выдержку проводят во вращающемся тигле. со скоростью 20-30 об/мин в течение 3-4 ч.

1792990

Продолжен«е табл.2

Результат, влияния параметров

Скорость

Коэфиц. очистки

Время выдержки, ч

Опыт Температура. ОС вращения об/мин

23.0

20 такой очистки имеет высокое качество

Na 700. : Полученные зпачейия коэффициейтов очистки позволяют говорить о том, что при

Mg 600 этих параметрах происходит праектически nonhoe удаление примесей. следовэZn 90 тель«1. пРоисходит улучшенив качеотеа металла

РЬ 4.5 ъ 2

3.0

3 730

Na 750 СовокупноЬь этих параметров приводит к максимально возможному достижению

Mg 730 Ухабов«КНОй ЦЕЛИ. ВЫСОКИЙ КОЭффИцИЕНт ОЧИСТКИ ПОЗВОЛяЕт СдвпатЬ ВЫВОД О ЭффЕКZn100 тивностн очйстки. йровод«мой пб заявленному способу

Pb5

Состачвитель Н;Акькуркатова

Техред М.Моргентал Корректор С.Лисина

Редактор

Заказ 483 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 йэ 680

Mg 570

Zn 80

РЬ4

Совокупность этих параметров приводит к возможности удаления с поверхности расплава окибной пленки. Достаточно высокий коэффициент очистки. Металл после увеличение скорости вращения тигля прйводит к образоевнйю в расплаве глубокой воронки и выбробу расплава «a тигля. что делает проведение прицесса очистки практически йввсзможным. Увеличенио темпера1урЫ рве«лава 6oriee 800 С приводит к активному «оперению алюминия и конденсации его на стенках камеры печи и смотрбвом окне. В результате становится невозможным визуальное наблюдение sa процессом