Индукционная установка для рафинирования алюминиевых расплавов

• Автор: Маракушин, Николай Петрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 175 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ИНДУКЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ РАФИНИРОВАНИЯ АЛЮМИНИЕВЫХ РАСПЛАВОВ И МЕТОДЫ ИХ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
1.1. Рафинирование с использованием электромагнитных
перемешивателей
1.2. Использование индукционных установок для рафинирования
алюминиевых расплавов
1.3. Индукционные канальные установки с электромагнитными
вращателями
1.4. Методы математического моделирования индукционных
установок
1.5. Основные выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИНДУКЦИОННОЙ ЕДИНИЦЫ
2.1. Выбор расчетной модели и основные допущения
2.2. Дискретная модель индукционной единицы
2.3. Основные выводы
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Дифференциальные характеристики индукционной установки.
3.2. Электромагнитные мощность, момент и параметры схемы
замещения индукционной единицы
3.3. Основные выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ ЕДИНИЦ НА ФИЗИЧЕСКИХ МОДЕЛЯХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ
УСТАНОВКАХ
4.1. Экспериментальные исследования на физических моделях..

4.2. Экспериментальные исследования на промышленных установках
4.3. Исследование эффективности рафинирования
на установке МГДР-
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Отечественный и зарубежный опыт металлургии показывает, что получение качественных алюминиевых сплавов при минимальных затратах на его производство имеет решающее значение в новых условиях рыночной экономики. Спросом пользуются сплавы, отвечающие самым высоким технологическим требованиям по очистке от вредных примесей. Рафинирование расплавленных металлов предполагает процесс улучшения состава сплава путем удаления газообразных и твердых примесей из расплава. Принцип очистки алюминиевого расплава от вредных примесей заключается в его объемной проработке смесью рафинирующих газов на основе аргона (Аг) и хлора (С1) или газопорошковыми хлор-, фторсодержащими смесями. В процессе проработки обеспечиваются благоприятные условия для протекания реакций между активными компонентами рафинирующей смеси и вредными примесями - водородом (Н2), натрием (Na) и так далее путем создания максимальной разветвленной поверхности из газовых пузырьков внутри объема расплава. Существует два основных метода рафинирования: печное и внепечное. Печное рафинирование осуществляется непосредственно в печи (миксере), где готовится расплав. Для глубокой проработки расплава в этом случае используются различные способы перемешивания расплава, а также глубокое вакуумирование. Вместе с тем самым экономичным и прогрессивным способом очистки алюминиевого расплава от вредных примесей является внепечной способ в рафинирующих установках.
В настоящее время в России и других странах при получении сплавов ответственного назначения широкое распространение получили установки внепечного рафинирования SNIF, ALPUR, а также установка HI - 422 компании Hydroaluminium, в которых для обеспечения глубокой проработки расплава используется интенсивное механическое перемешивание в рафинирующей камере при помощи специальных роторов. Эксплуатация этих уста-

рафинировочную камеру емкостью около 2000 кг с проточными трактами и индукционной единицей, пристыкованной к рабочей ванне, интегрированными фильтрами I-70R и роторами с форсунками для подачи рафинирующего газа. Мощность индукционной единицы составляет 70 кВА. Индуктор ИЕ имеет водяное охлаждение. При этом индукционная единица является устройством, использующимся только для подогрева поступающего металла в рафинировочную камеру. Производительность установки по рафинированию составляет 45 т/ч, скорость вращения роторов 700-850 об/мин. Подобные агрегаты нашли широкое применение на заводах западной Европы. Для поддержания оптимальной температуры расплава при рафинировании помимо индукционного способа применяется подогрев ванны нагревателями сопротивления (радиационные нагреватели).
В последнее время широкое применение получила установка рафинирования алюминиевых сплавов ALPUR, разработанная центром исследований в Вореппе и алюминиевыми заводами Пешине [32]. Установка (рис. 1.20) представляет собой футерованную ванну объемом 0,4 — 2,1 тонны, установленную на подвижной раме. Подогрев расплава в рафинировочной камере производится специальными нагревателями, опускаемыми в расплав в перерывах между циклами литья. Непосредственно при запуске литья нагреватели извлекаются из ванны и на их место устанавливаются форсунки - роторы с подачей в них рафинирующей смеси. Интенсивность проработки объема ванны регулируется скоростью вращения форсунок и величиной подачи смеси. Недостатком системы является низкая стойкость нагревателей и форсунок, связанная с циклическим характером их работы (выгорание графита форсунок, разрушение чехлов нагревателей сопротивления из-за резких перепадов температур).
На заводах западной Европы и в России применяются в настоящий период установки рафинирования SNIF (например R-60) [33], позволяющие