способ рафинирования алюминия и его сплавов

Формула изобретения

1. Способ рафинирования алюминия и его сплавов в транспортных ковшах, включающий подачу флюса в расплав и перемешивание расплава, отличающийся тем, что перемешивание осуществляют путем воздействия на расплав несколькими бегущими электромагнитными полями, создаваемыми источниками электромагнитного поля, расположенными под разными углами друг к другу в трехмерном пространстве, с переменной интенсивностью, а флюс подают в воронку, образованную под воздействием электромагнитных полей на расплав.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие на расплав осуществляют бегущим электромагнитным полем, имеющим попеременно прямое и обратное направления.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие на расплав бегущим электромагнитным полем осуществляют непрерывно или повторно-кратковременно.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что воздействие на расплав бегущим электромагнитным полем осуществляют с боковой стороны ковша, или со стороны днища, или со стороны крышки.

5. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что воздействие на расплав бегущим электромагнитным полем осуществляют попарно или с боковой стороны ковша и со стороны крышки, или с боковой стороны ковша и со стороны днища, или со стороны крышки ковша и днища.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что воздействие на расплав бегущим электромагнитным полем осуществляют одновременно с боковой стороны ковша, со стороны крышки и со стороны днища.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии и предназначено для рафинирования алюминия и его сплавов от примесей, в частности от растворенных примесей щелочных и щелочноземельных металлов.

Известен способ рафинирования алюминия продувкой расплава смесью инертного газа и активного углеродистого вещества, в качестве добавки используют галоидные соли (А.С. №834175, кл. С 22 В 21/06, 1979).

Продувка расплава разбавленными в потоке газа-носителя активными веществами позволяет при малых количествах вредных выделений производить глубокую очистку расплава от натрия, однако при этом требуется довольно продолжительное время для дегазации металла.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ рафинирования алюминия и его сплавов, включающий обработку расплава металла флюсом, при перемешивании механической мешалкой (А.С. №1688595, кл. С 22 В 21/06, 1989). Мешалка оснащена приводом, позволяющим регулировать скорость ее вращения.

Недостаток такого способа заключается в том, что механическое перемешивание требует относительно больших затрат времени для проработки рафинируемого расплава флюсом по всему его объему. Кроме того, реализация данного способа требует наличия довольно сложной системы электропривода, что приводит к усложнению всего процесса рафинирования.

В основу изобретения положена задача создания способа рафинирования алюминия и его сплавов, позволяющего повысить производительность процесса и степень очистки металла от щелочных и щелочноземельных металлов.

Поставленная задача решается тем, что в способе рафинирования алюминия и его сплавов в транспортных ковшах, включающем подачу флюса в расплав и перемешивание расплава, согласно изобретению перемешивание осуществляют путем воздействия на расплав несколькими бегущими электромагнитными полями, создаваемыми источниками электромагнитного поля, расположенными под разными углами друг к другу в трехмерном пространстве, с переменной интенсивностью, а флюс подают в воронку, образованную под воздействием электромагнитных полей на расплав.

При этом воздействие электромагнитным полем может осуществляться:

- с боковой стороны ковша, или со стороны днища, или со стороны крышки;

- попарно с боковой стороны ковша и со стороны крышки, или с боковой стороны ковша и со стороны днища, или со стороны крышки ковша и со стороны днища;

- с боковой стороны ковша, со стороны крышки и со стороны днища одновременно.

С целью повышения производительности процесса и глубины проработки расплава флюсом воздействие бегущим электромагнитным полем на расплав осуществляют попеременно в прямом и обратном направлениях непрерывно или повторно-кратковременно.

На фиг.1 представлена схема движения металла в ковше, поясняющая способ, когда воздействие бегущим электромагнитным полем на расплав осуществляют со стороны крышки и с боковой стороны ковша; на фиг.2 представлена схема, поясняющая способ, когда воздействие бегущим электромагнитным полем на расплав осуществляют с боковой стороны ковша; на фиг.3 представлена схема, поясняющая способ, когда воздействие бегущим электромагнитным полем на расплав осуществляют со стороны днища и с боковой стороны ковша; на фиг.4 представлена схема, поясняющая способ, когда воздействие бегущим электромагнитным полем на расплав осуществляют со стороны крышки и со стороны днища ковша.

В ковше 1 находится электропроводный расплав 2. С боковой стороны и под днищем ковша расположены источники бегущего электромагнитного поля соответственно 3 и 4. С боковой стороны ковша на расплав воздействуют бегущим электромагнитным полем Ф₁, приводящим расплав в поступательное движение вдоль его стенки (фиг.1) по траектории 5. При этом у стенки ковша, вблизи источника 3 электромагнитного поля, в расплаве образуется воронка, в которую осуществляют подачу рафинирующего флюса. Под действием поступательного движения металла флюс перемещается от поверхности расплава к днищу ковша. Одновременно с этим, воздействуя на расплав бегущим электромагнитным полем Ф₂, аналогичным полю торцевого асинхронного двигателя, со стороны днища ковша, расплав приводят во вращательное движение с угловой скоростью , относительно его продольной оси по траектории 6, тем самым обеспечивая перемешивание флюса по всему объему ковша.

Аналогичное воздействие на расплав можно осуществить, расположив источники бегущего электромагнитного поля 3 и 4 с боковой стороны ковша (фиг.2). При этом источник 3 приводит расплав в движение от поверхности ковша к его днищу по траектории 5. Под действием бегущего электромагнитного поля, создаваемого источником 4, расплав приходит во вращательное движение относительно оси ковша по траектории 6.

В качестве источников бегущего электромагнитного поля можно использовать электрические машины (например, плоские линейные индукционные машины специальной конструкции или торцевые асинхронные двигатели).

Если источники 3 и 4 бегущего электромагнитного поля расположены со стороны крышки и боковой поверхности ковша 1 соответственно, то под действием бегущего электромагнитного поля Ф₁, создаваемого источником 3, расплав 2 в верхней части ковша приходит во вращательное движение вокруг его продольной оси с угловой скоростью по траектории 5 (фиг.3). При достаточной интенсивности воздействия на поверхности расплава образуется воронка, обеспечивающая увеличение площади поверхности соприкосновения расплава с флюсом, подаваемым на его поверхность. Источник 4 бегущего электромагнитного поля, расположенный с боковой стороны ковша, посредством бегущего электромагнитного поля Ф₂ создает дополнительное воздействие, приводящее расплав в движение по траектории 6 и 7, тем самым усиливая массообмен между поверхностью и днищем ковша.

Установка источников 3 и 4 бегущего электромагнитного поля со стороны крышки и днища ковша соответственно (фиг.4) позволяет осуществить послойное перемешивание металла. Воздействие бегущим электромагнитным полем Ф₁ приводит расплав в верхней части ковша в движение по траектории 5 с угловой скоростью ₁. Под воздействием бегущего электромагнитного поля Ф₂ расплав в нижней части ковша приходит во вращение по траектории 6 с угловой скоростью ₂. Изменением интенсивности и направления воздействия бегущих магнитных полей Ф₁ и Ф₂ на расплав можно добиться изменения распределения потоков металла в ковше, тем самым увеличивая глубину проработки расплава флюсом и уменьшая время, затрачиваемое на процесс рафинирования.

Предлагаемый способ имеет следующие преимущества перед известными:

- воздействие на расплав электромагнитными полями в разных зонах транспортного ковша позволяет создать профиль движения металла в ковше, обеспечивающий быстрое равномерное распределение флюса в рафинируемом расплаве;

- реализация предложенного способа не требует сложных электротехнических систем, а также капитальной реконструкции оборудования, на котором осуществляется процесс рафинирования;

- простота оборудования и бесконтактный способ его работы с агрессивной средой обеспечивают высокую надежность предлагаемого способа.