Degaze și rafinare

Clorurarea - curățarea topiturilor cu clor gazos - este utilizată pentru a îndepărta impuritățile care au o afinitate ridicată pentru clor, principalul și principalul element de aliere al aliajului. Clorurarea poate elimina impuritățile de sodiu și magneziu din aliajele de aluminiu.

Clorura de aluminiu (AlCl3) cu presiuni de vapori înalte (cu punct de fierbere la 180 ° C), se topesc se află în stare de vapori, prin urmare, precum și acidul clorhidric sunt alocate la suprafață. În același timp, particule de clorură de aluminiu și acid clorhidric poartă în spatele lor bule de hidrogen.

Deoarece bulele de AlCl3 și HCI sunt eliberate rapid în atmosferă atunci când clorul este suflat, hidrogenul nu le satura complet. Între timp, o astfel de saturație este cel mai de dorit.

Pentru cel mai complet efect de degazare, este necesar ca bulele gazului de rafinare să crească încet în topitură. În plus, trebuie să creați o suprafață cât mai mare posibilă a contactului cu metalul. Pentru aceasta, gazele trebuie trecute sub formă de bule mici, cu o valoare mare a raportului suprafeței-volum.

Tratamentul cu clor facilitează, de asemenea, îndepărtarea particulelor de oxid suspendate acolo din topitură. Clorura de aluminiu absoarbe particule de oxizi și le scoate din adâncul băii la suprafață, formând o zgură.

Rafinarea topiturilor din impuritățile dizolvate poate fi efectuată prin oxidare, clorurare, procesarea topiturii prin fluxuri, distilare în vid și mediu reactiv gazos (argon).

Oxidarea rafinării este aplicabilă în cazurile în care aliajul este capabil să dizolve oxigenul. Prin această metodă, este posibilă purificarea topiturii de la impuritățile care au o afinitate mai mare pentru oxigen în cazul în care oxizii de impurități nu se dizolvă în topitură. Această metodă este utilizată pentru a purifica cuprul de plumb, arsen, bismut și antimoniu și nichel din siliciu, magneziu și mangan.

Uneori, oxidanți (oxizi și compuși care dau cu ușurință oxigen) sunt introduși în topitură pentru a oxida impuritățile. Atunci când topitura este în contact cu oxigenul, în primul rând, metalul de bază este oxidat și topitura este saturată cu oxigen. După aceea, impuritățile dizolvate, atunci când sunt combinate cu oxigen, formează oxizii corespunzători, care, fiind insolubili în topitură, trec treptat în zgură. Pentru îndepărtarea completă a impurităților este necesară o concentrație ridicată de oxigen în topitură. După efectuarea rafinării oxidative, este necesar să se elimine excesul de oxigen dizolvat. Acest lucru se realizează prin deoxidare.

Rafinarea prin rafinare este utilizată atunci când impuritatea se dizolvă în flux sau interacționează cu aceasta prin formarea de compuși volatili sau ușor de zgură care nu se dizolvă în metalul de bază. Un exemplu al unei astfel de metode de rafinare este purificarea aliajelor de aluminiu din magneziu prin criolit în producerea aluminiului secundar.

Se utilizează o distilare prin vid pentru a elimina impuritățile care au o presiune mai mare a vaporilor decât metalul rafinat. Această metodă este utilizată pe scară largă în rafinarea aliajelor secundare de aluminiu din magneziu și zinc.

Aliaje din metale neferoase utilizate pentru turnarea prin injecție, în timpul pregătirii, transportului și contactului cu fluxul de gaze din atmosfera turnătoriei. Saturarea topiturii cu gaze are loc ca urmare a compactării moleculelor de gaz la interfața dintre mediul metalic și gazos, difuzia, adică capacitatea gazelor în starea atomică de a penetra în adâncimea aliajului lichid și adsorbție; Dizolvarea unui gaz blocat într-un metal datorită difuziei. Pentru gazele ale căror molecule se disociază în atomi într-un metal lichid, aceste procese sunt legate în mod inextricabil. Cu toate acestea, atunci când gazele sunt eliberate din soluție, aceste procese pot avea semnificație independentă.

Toate metodele de rafinare și purificare a aliajelor nemetalice din incluziuni nemetalice pot fi împărțite în adsorbție și non-adsorbție. Primele includ metode de rafinare, pe baza următorului concept: introducerea în topitură a adsorbantului, adsorbant ascensiunea adsorbției de suprafață și îndepărtarea incluziunilor nemetalice gazoase și solide din topitură. Astfel de metode includ tratarea unui aliaj lichid cu fluxuri de clorură și săruri de fluorură, tratare cu hexacloretan, gaze neutre, flotare etc.

Metodele non-adsorbție pentru degazarea și curățarea topiturilor din incluziunile solide se bazează pe o schimbare rapidă a stării de echilibru a sistemului de gaze metalice. Un astfel de efect asupra topiturii este asigurat, de exemplu, prin vid și ultrasunete. Deoarece ionii de hidrogen atrag particule A12Oe. formând împreună cu ele complexe electrostatice [H2] Al2 03. atunci oricare dintre aceste metode este universală.

Îndepărtarea hidrogenului ar trebui să conducă la apariția sau depunerea incluziunilor de oxid pe fundul băii (în funcție de densitatea topiturii), iar îndepărtarea particulelor solide ar trebui să provoace degazare.

Pentru degazare și curățarea aliajelor lichide incluziuni nemetalice solide în producția de piese turnate ale metodei ATD utilizate în medii industriale de prelucrare a fluxurilor universale clorură de săruri, hexacloretan, gaz de purjare neutru, filtrare și uscare în vid. Degazarea poate fi efectuată în cuptoarele de distribuire și în turnătorii. Necesitatea degazare în melanjor a fost instalat un număr de studii, precum și practica de obținere a pieselor turnate aplicațiilor critice, inclusiv aplicarea vidului.

Degazarea și rafinarea aliajului topit cu lăsarea în repaus și se filtrează prin fibre de sticlă ineficiente, incomod într-un mediu de producție și neproductive, condiții totuși practic turnare, această metodă nu se aplică. Cele mai bune rezultate sunt obținute atunci când se utilizează fluxuri. Compoziția fluxurilor (1, 2, 3) pentru topirea rafinării este prezentată mai jos:

Aliajele de aluminiu pot fi prelucrate cu pulberi sau fluxuri lichide. Ultima metodă este mai expeditivă, deoarece mărește eficiența degazării și curățării metalelor din incluziuni nemetalice solide. Procesarea fluxului lichid este după cum urmează. Înainte de turnare, aproximativ 1% (în greutate) flux este plasat în distribuitor. Apoi umpleți o porțiune din aliajul lichid. În momentul umplerii creuzetului cuptorului de transfer, există o amestecare intensă a metalului cu fluxul, care accelerează procesul de degazare și curățare.

Utilizarea pentru degazarea sărurilor clorurate de aluminiu, zinc sau mangan nu conduce la o purificare eficientă a metalelor. În plus, acești reactivi sunt foarte higroscopici și necesită pre-uscare.

Un reactiv foarte eficient pentru degazarea și rafinarea unui aliaj lichid în cuptorul de transfer este hexacloretanul C2Cl6. Utilizați-l mai des sub formă de pulbere și injectați în topitură la 0,2% (în greutate). Totuși, după cum sa arătat mai sus, această metodă de introducere este irațională. În primul rând, atunci când se utilizează reactiv pulverulent relativ WAP dificil imersarea în fundul găleții, și în al doilea g? O procedeu de degazare FIG este scăzută, deoarece cinetica degradării hexacloretan depășește în mod semnificativ viteza de difuzie a hidrogenului dizolvat în clorură de aluminiu format bule. Când utilizați hexacloretan, comprimat în tablete, sunt rezolvate două probleme: intrarea degazor și eficiența procesului de tratare a metalului topit. Tableta este imersată în creuzetul cuptorului de distribuire folosind un clopot în formă de clopot. Descompunerea treptată a tabletelor hexacloretan în aluminiu lichid favorizează îndepărtarea mai completă a hidrogenului dintr-un metal și elimină posibilitatea de ejecție de reactiv metalic nereacționat pe suprafață. Prin urmare, consumul de hexachloroetan comprimat în tablete scade cu un factor de 1,5-2 față de pulbere.

O metodă de degazare a topiturilor lichide cu gaze neutre, azot și argon a fost larg utilizată. Esența acestei metode de curățare este după cum urmează. Un gaz neutru, care nu interacționează cu hidrogen, este introdus în baie sau ladă la o anumită adâncime sub formă de bule. Hidrogenul difuzează în bule și este îndepărtat împreună cu ele. Trecerea hidrogenului din metal într-un mediu gaz inert continuă până când presiunea parțială a Pn2 și concentrația acestuia în topitura din topitură se potrivesc cu ecuația Siverts. Volumul VH.G. gazul neutru necesar pentru a reduce conținutul de hidrogen într-un metal lichid de la o concentrație inițială de c0 la cK este determinat de formula

unde GM este masa metalului lichid prelucrat; p este presiunea gazului neutru deasupra metalului, care este egală în condiții atmosferice normale; α este un coeficient egal cu 0,9-1.

Instalațiile de degazare a unui aliaj lichid cu gaze neutre sunt foarte simple în proiectare și, deosebit de valoroase în turnarea sub presiune, pot fi utilizate în mod eficient în cuptoarele de distribuție (Figura 19). De la un cilindru cu un gaz neutru, gazul este alimentat în

gel presurizat 0,007-0,015 MPa printr-un tub de metal, grafit sau cuarț având o duză prevăzută cu un difuzor, sau printr-un tub cu orificii de 1-2 mm diametru. Gazul este trecut de jos prin întreaga grosime a topiturii, în timp ce hidrogenul dizolvat în topitură difuzează în bulele de gaz. Bulele de tip pop-up se întâlnesc în modul în care au fost suspendate incluziunile nemetalice și le transportă la suprafață. Cu cât diametrul bulelor unui gaz neutru este mai mic, cu atât mai mult contactul cu metalul tratat. Pentru bule fine prevăzută o metodă de introducere a unui gaz neutru în topitură prin discul ceramic poros amplasat în partea inferioară a creuzetului. Diametrul bulelor care trece prin disc este de 10 ori mai mic decât diametrul bulelor care ies din tub.

Una dintre metodele promițătoare de degazare și rafinare este evacuarea aliajelor lichide. Metoda este deosebit de rentabilă pentru cantitățile mici de metal utilizate în cuptoarele de distribuire. Pe măsură ce presiunea este coborâtă peste topitură, hidrogenul adsorbit pe incluziuni nemetalice solide le transportă împreună cu suprafața. Acest proces are loc simultan pe întregul volum al metalului. Dacă un flux de adsorbție a aluminei este introdus pe suprafața topiturii, procesul de rafinare are loc mai rapid și efectul de evacuare este mai semnificativ.

Starea evoluției hidrogenului "în bule" în cuptorul de transfer este determinată de inegalitate

unde pvn este presiunea externă deasupra suprafeței aliajului în creuzet; rm este presiunea metastatică egală cu pM ghM 1C (aici h este distanța de la locul de nucleare al bulei de hidrogen la suprafața aliajului din creuzet); o este tensiunea superficială a aliajului; r este raza bulei.

Flux de evacuare scade cu PVN presiunea externă și brusc reduce tensiunea superficială a peliculei de oxid de pe suprafața topiturii. Ca urmare, există o eliberare rapidă a bulelor de gaze, însoțită de amestecarea intensă a metalului lichid. Evoluția hidrogenului continuă extensiv până când valoarea lui Pn2 depășește suma de pvn + pM + 2G / r.

Evoluția ulterioară a gazului se produce datorită difuziei în mediul gazos de deasupra topiturii.

Degaze și rafinare

Degaze și rafinare

Vezi de asemenea

Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: