Рафинирование и дегазация на одной установке дегазации

Ранее, мы уже не раз, рассказывали о установках дегазации алюминиевых сплавов, сочетающих одновременно данный процесс с рафинированием или модифицированием, к примеру пост Как работает установка дегазации «ПЛЮС» ?, где ввод рафинирующего флюса осуществляют вдуванием с помощью аргона через внутренне отверстие вращающегося ротора в глубь ванны расплавленного металла.

Сегодня мы рассматриваем установку дегазации, в которой ввод рафинирующего флюса осуществляется на поверхность расплава с помощью отдельного дозатора, не связанного с ротором установки дегазации. Процесс протекает следующим образом: после включения установки, ротор с насаженной фурмой, погружается в расплав алюминия. Паралельно с этим, в расплав погружается и отражательная пластина установки дегазации, призванная обеспечить неподвижное состояние поверхности ванны расплава в ковше в процессе дегазации, для исключения перемешивания всплывшего водорода и шлака — с жидким расплавом алюминия, при интенсивной подаче продувочного газа и высокой частоте вращения ротора, что может привести к обратному растворению водорода в алюминиевом сплаве. Включается вращение ротора и подача продувочного газа. После вхождения в стабильный режим, отражательная пластина выводится из расплава. Расплав в ковше, под воздействием вращающейся фурмы,  приобретает форму воронки. На поверхность расплава дозируется порция рафинирующего флюса, который затягивается центробежными силами в донную часть ковша. В течение небольшого периода времени флюс равномерно распределяется по всему объему металла, после чего разделительная пластина повторно вводится в расплав алюминия, поверхность ванны ковша успокаивается и идет параллельное протекание процессов рафинирования и дегазации, о чем свидетельствует периодически всплывающий на поверхность металла шлак.

Предлагам посмотреть свими глазами, как протекает процесс:

Tags:

Дегазация и рафинирование

Эвтектика

Конкурентность машиностроительной продукции на внешнем рынке во многом определяется её качеством. Учитывая, что в конструкциях машин и агрегатов используются детали, изготовленные из алюминия и его сплавов, технологии их изготовления уделяется особое внимание. Проблема качества алюминиевых деталей осложняется в связи с вовлечением в оборот алюминиевого лома и отходов производства. Поэтому данному вопросу необходимо уделять внимание по всему технологическому циклу от начала плавки в металлургии и, наконец, в литейном производстве при получении литых заготовок. Для улучшения свойства алюминиевых сплавов используются операции по дегазации, рафинированию и модифицированию жидкого металла. Эти операции, как правило, проводятся в промышленных условиях путём введения специальных препаратов.

В настоящей работе обобщён пятнадцатилетний опыт создания эффективных препаратов научно-производственным предприятием

ОДО «Эвтектика» г. Минск.

В его номенклатуре более сорока наименований рафинирующих и модифицирующих флюсов, таблетированных препаратов, технологических покрытий, смазок, красок, модификаторов и т. д.

Все они потребляются ведущими заводами Российской Федерации, Украины, Республики Беларусь и стран дальнего зарубежья. Смотреть продукцию…

Теоретической базой в производстве необходимых материалов являлись современные представления о физико-химических процессах, протекающих при плавке алюминиевых сплавов и собственные исследования в данной области.

«В настоящей статье будут приведены примеры парктического использования флюсов производства ОДО «Эвтектика»: флюса покровно-рафинирующий, композиции флюсовой комплексной с модифицирующим эффектом, флюса покровно-рафинирующего с модифицирующим эффектом, флюса покровно-рафинирующего для обработки заэвтектических силуминов, таблетки дегазирующей для доэвтектических и заэвтектических силуминов, технического алюминия, препарата таблетированного комплексного и таблетки дегазирующей для деформируемых и литейных сплавов на основе алюминия.»

Известно, что качество алюминиевых сплавов, а также изделий из них, в значительной степени зависит от чистоты металла по неметаллическим включениям. Основными неметаллическими включениями в алюминиевых сплавах являются: оксид алюминия (твердая примесь) и водород (газовая примесь). Именно поэтому один из главных элементов современной технологии производства отливок из алюминиевых сплавов — это очистка или рафинирование расплава от инородных включений.

 

Разработка флюсовой композиции для удаления неметаллических включений и других твердых фаз, находящихся в расплаве, производилась с учетом процессов адгезии компонентов флюса по отношению к оксидам и жидкому металлу. В первом случае величина работы адгезии должна быть максимальной. Принципиальная схема офлюсования неметаллических включений в расплаве показана на рис. 1.

Фундаментальная схема офлюсовывыния неметаллических включений в расплаве показывает, что процессы протекают на границе раздела фаз. В печах стационарного типа крайне затруднительно выполнить данное условие. В некоторых цехах для интенсификации химических реакций используют метод Точинского А.С. и Р. Перрена, который применяют в металлургии стали. Сущность его заключается в смешивании жидкого флюса и металла в ковше. При заливке в ковш с некоторой высоты образуется металлофлюсовая эмульсия, способствующая ускорению протекания соответствующих реакций. Внедрение в производство роторных печей устранило недостаток стационарных печей.

В качестве эффективного компонента флюса для удаления твёрдых неметаллических включений (оксидов алюминия) используется криолит. Из теории металлургии алюминия следует, что криолит растворяет глинозем и имеет пониженные значения смачиваемости алюминия. Из практики литья алюминиевых сплавов известно, что криолит растворяет оксид алюминия, однако этот процесс достаточно сложен. Количество растворенного оксида алюминия составляет небольшую величину. Рафинирующее действие флюса, содержащего криолит, определяется адсорбционными способностями Na3AlF6. Смачивающую и растворяющую роль флюса по отношению к А12О3 повышает также СаF2, который вводится в состав флюса, как правило, в количестве 3 — 5%.

Состав флюса для удаления твердых включений определяется многими факторами. Прежде всего должно быть обеспечено расплавление флюса раньше расплавления металла, чем обеспечивается предотвращение контакта загружаемой шихты с печной атмосферой. После взаимодействия с расплавом продукты реакции, состоящие из компонентов флюса и твердых включений должны становиться сыпучими и легкоскачиваемыми с зеркала жидкого сплава.

Исследования протекания встречных химических реакций при обработке расплава алюминия различными рафинирующими веществами позволили определить оптимальный компонентный состав соединений для создания флюсовой композиции. Учитывалась также способность криолита увеличивать вязкость флюса и провоцировать самовозгорание шлаковой фазы. Поэтому в состав флюсовой композиции вводили вещества, нейтрализующие его негативные факторы.

На основании многолетних исследований разработаны варианты составов рафинирующих флюсов, учитывающих тип плавильного агрегата, условия плавки и используемые шихтовые материалы. Например, при плавке в роторной печи алюминиевого лома фирмы ООО «Талко» (Украина) металлический выход составил 96% при высокой чистоте по твердым инородным включениям.,
Выше отмечалось, что на качество алюминиевого литья большое влияние оказывает газовая пористость, основным источником которой является водород. В жидком металле при температуре Тпл + 100 °С растворяется до 1 см3 / 100 г., после затвердевания при t = 20 °С растворимость снижается до 0,05 см3 / 100 г металла. Следует отметить, что величина растворимости водорода в алюминии значительно ниже по сравнению, например, с никелем или магнием.

Однако, для процесса выделения водорода из расплава при его кристаллизации определяющее значение имеет коэффициент потенциального пересыщения расплава «П», определяемый из уравнения:
П=([Н]ме.ж.-[Н]ме.тв.)/[Н]ме.тв.
где [Н] — содержание растворенного водорода в жидком и твердом металле при температуре кристаллизации.

У алюминия параметр «П» равен 13. Поэтому для алюминия весьма вероятно поражение газовой пористостью водородного происхождения, несмотря на то, что он обладает сравнительно невысокой растворимостью в жидком состоянии.

Для удаления газов из алюминиевых расплавов используется дегазация путем продувки жидкого металла инертными и активными газами. Эффективность подобной обработки низкая, т.к. основное газовыделение происходит в интервале кристаллизации, увеличиваясь при снижении температуры. Вязкость металла также возрастает. Исключением является продувка хлором, который относится к веществам повышенной токсичности.

На рис. 2 приведена схема образования газоусадочной пористости при затвердевании отливки. Видно, что дефекты отливок располагаются, в основном, по границам дендритов затвердевающей фазы.

Принято считать, что движущейся силой при дегазации алюминиевых сплавов путём продувки газами является разность парциальных давлений между водородом в металле (РН>0) и пузырьке (РН>=0).

Эффективность действия хлора на газосодержание в алюминиевых сплавах объясняется образованием большого количества мельчайших пузырьков AlCl3 (Ткип=180 ˚С), которые пронизывают металл в значительно большем объёме, чем при продувке инертным газом. Разработаны и используются на практике различные методы продувки, измельчающие пузырьки вдуваемого газа. Это должно уменьшать путь диффузии атомов водорода к газовому пузырьку. Однако не принимаются во внимание следующие факторы. Атомы водорода имеет значительно меньший размер атомов алюминия, что обуславливает высокую скорость диффузии его протонов Н+е. Следовательно, расстояние атомов водорода от газовых пузырьков не является лимитирующим звеном процесса дегазации металла. Не учитывается так же взаимодействие водорода и хлора с образованием HCl.

Анализ взаимодействия водорода с другими элементами показал, что сера наряду с образованием газовой фазы в алюминиевых сплавах может взаимодействовать с водородом. Автором работы предложена технология удаления водорода из алюминиевых сплавов путем продувки жидкого металла серой. Рафинирующее действие которой определяется ее взаимодействием с водородом, с образованием соединения Н2S. Одновременно дегазация происходит за счет возникновения в расплаве значительного количества пузырьков газообразной серы. Последняя, обладая высокой упругостью пара (Ткип = 445 °С ), находится в расплаве в парообразном состоянии и выделяется на поверхность. При этом на пузырьках газообразной серы адсорбируется водород и твердые неметаллические включения, связанные в комплексы, например А1203*[Н]+. Таким образом, введение серы в расплав позволяет реализовать классическую схему адсорбционного рафинирования: введение и образование в расплаве газа, адсорбция других газов и твердых неметаллических включений, всплывание пузырьков и удаление их из расплава.

Расчеты показывают, что обработка 500 кг расплава добавкой серы в количестве 0,05% от его массы позволяет получить объем газообразной серы в 1,5…2,0 раза превышающий объем аргона, продуваемый через такое же количество металла в течение 7…10 мин. Так как эффективность рафинирования определяется длительностью существования газовых пузырьков и их суммарной поверхностью, то обработка расплава серой более эффективна.

Важным при разработке рафинирующих препаратов является их использование в производственных условиях. Ввод порошковой серы с помощью колокольчика не обеспечивает устойчивого воздействия ввиду ее интенсивного испарения при температуре обработки с образованием крупных газовых пузырей паров серы, которые выносятся на поверхность расплава без взаимодействия с ним. Разработаны варианты ввода порошковой серы в потоке азота или аргона.

В дальнейшем исследования были направлены на создание серосодержащих композиций, обладающих максимальным усвоением серы. Результатом этих разработок явилось создание таблетированных препаратов, обладающих высокой эффективностью рафинирования алюминиевых сплавов.

Как следует из вышеизложенного, водород является исключительно вредной примесью в алюминиевых сплавах, образуя газовую пористость, что является причиной негерметичности отливок и низких механических свойств. Поэтому подавляющее большинство исследований направлено на разработку способов удаления водорода из металла.

Однако, в последнее время появляются разработки, отмечающее положительное влияние водорода на процесс кристаллизации силуминов, что в свою очередь улучшает механические и технологические свойства.

Установлено, что характер влияния водорода на кристаллизацию алюминиевых сплавов определяется его агрегатным состоянием. Находясь в молекулярном виде пары водорода концентрируются преимущественно в зоне усадки, образуя сквозные усадочные раковины. Иная картина наблюдается, когда водород растворяется в жидком расплаве только в атомарном виде. Выделяясь в процессе кристаллизации отливки водород создает повышенное парциальное давление, компенсирующее усадку кристаллизующегося расплава в тепловых узлах отливки. При этом отливка получается без усадочной рыхлоты и сквозной пористости.

Разработка газифицирующих препаратов является сложной задачей, которая успешно решена специалистами ОДО «Эвтектика» и активно внедряется в производство.
Промышленное внедрение разработанного препарата произведено в условиях литейного завода ОАО «КАМАЗ-Металлургия». Обрабатывался сплав АК9ч, предназначенный для заливки отливок «картер маховика», получаемых методом литья под низким давлением.

Результаты плавок показали, что применение наводораживающего флюса совместно с другими препаратами позволило снизить брак по литью в 2 раза. При этом пористость отливок не превышает 1-го балла, а индекс, плотности находится в пределах 4…6 %, при существующих требованиях <= 10 %. Такой препарат включен в нормы расхода действующего технологического процесса.
Следующим этапом в процессе производства качественных сплавов является разработка процесса модифицирования, обеспечивающего получение требуемой макро- и микроструктуры в отливках. В первую очередь это относится к алюминиевым литейным сплавам — силуминам.

В большинстве случаев эффект действия этих препаратов зависит от степени их усвоения расплавом и возможности взаимодействовать с компонентами сплава, примесями, рафинирующими добавками и между собой. Вероятность протекания таких реакций, их последовательность, избирательный характер взаимодействия элементов, пределы протекания реакций в различных температурных условиях для алюминиевых сплавов исследованы недостаточно.

Применение термодинамических исследований и расчетов наиболее вероятных реакций, протекающих в расплаве при введении комплексной присадки позволяют однозначно решить вопрос о наиболее возможной эффективности того или иного элемента в составе препарата.

В настоящей работе исследованы различные реакции взаимодействия таких модификаторов как натрий, стронций, сера, фосфор и редкоземельные элементы с компонентами, примесями алюминиевых сплавов и между собой. Термодинамический расчет параметров взаимодействия указанных элементов позволяет сделать вывод о совместимости каждого химического элемента при их одновременном вводе в алюминиевый расплав с целью его модифицирования.

Для сравнительных исследований способности одних веществ вступать во взаимодействие с другими нет необходимости в высокой точности воспроизводства термодинамических расчетов. Поэтому, в качестве основного метода для исследований принят ускоренный приближенный метод расчета равновесия химических реакций, результаты которых приведены в работе.
С целью изучения структурообразования в сплавах системы А1 — Si выплавлялись образцы с содержанием кремния 9,0 %, 12,5 % и 20,0 % соответственно, которые подвергались термическому анализу. В качестве модификаторов использовали Na (0,02 %) и Р (0,1 %). Характерные кривые охлаждения показаны на рис. 3.

На термограммах немодифицированных силуминов наблюдается два минимума.

Первый минимум возникает вследствие переохлаждения при первичной кристаллизации α-твердого раствора кремния в алюминии.

Второй — при эвтектической кристаллизации с последующей рекалесценцией несколько ниже температуры плавления эвтектики.

Иная картина наблюдается при модифицировании сплавов натрием. Вид кривых затвердевания модифицированной эвтектики отличается от кривых охлаждения немодифицированных сплавов.

Во-первых, при наличии натрия отсутствует минимум, характерный для обычной эвтектики, а наблюдается округлый перегиб от участка кривой первичной кристаллизации к эвтектической остановке.

Во-вторых, во всех модифицированных сплавах кристаллизация эвтектики протекает не при постоянной, а при понижающейся во времени температуре. Значительный перепад температуры начала и конца кристаллизации модифицированной эвтектики указывает на замедление скорости роста кристаллов кремния. Это связано с тем, что количество теплоты кристаллизации недостаточно для сохранения постоянной температуры. На рис. 4. показаны микроструктуры исследуемых сплавов.

Из рисунка видно, что у немодифицированного сплава эвтектические кристаллы кремния имеют форму пластин, которые в поле шлифа выглядят иглами. Форма кристаллов кремния во многом определяется его кристаллохимичеким строением. Известно, что для кристаллов кремния, имеющих кристаллическую решетку типа алмаза, характерна ковалентная химическая связь между атомами, реализуемая, в основном, по плоскостям {111}. При росте из расплава даже в случае небольших переохлаждений эти плоскости получают преимущественное развитие, что приводит к образованию в структуре силуминов пластинчатых включений эвтектического кремния. В структуре закристаллизовавшейся модифицированной эвтектики наблюдаются тонкодисперсные волокнистые включения кремния. Собственно, эвтектика представляет собой композит, состоящий из αAl- и βSi-фаз. Образование подобной структуры является определяющим фактором в улучшении механических свойств конструкционных сплавов АК9ч. Следует отметить, что в зависимости от состава сплава, скорости охлаждения и других технологических параметров в структуре эвтектических силуминов наряду с модифицированной эвтектикой выпадают кристаллы αAl и первичного кремния. Однако подобная структура не сказывается отрицательно на свойствах отливок конструкционного назначения.

Совершенно иные требования предъявляются к экономно-легированым поршневым сплавам, важнейшей характеристикой которых является однородность структуры при максимальном измельчении всех составляющих. Определяющую роль в формировании подобной структуры играет фосфор. Из термограмм заэвтектического сплава с добавкой фосфора следует, что температура ликвидус повышается на 10…12 °С, что свидетельствует о более легком механизме образования первичных кристаллов кремния на изоморфных ему частицах АlР. Не замечено, также, существенное влияние фосфора на эвтектическую кристаллизацию сплава.

Таким образом, фосфор может являться одним из основных компонентов при создании модифицирующей композиции для поршневых заэвтектических сплавов.
В заключение на рис. 5 приведены отливки различного функционального назначения из алюминиевых сплавов, изготовленные на оборудовании фирмы LPM (Италия), требуемая микроструктура и свойства которых обеспечиваются следующими препаратами ОДО «Эвтектика»:

 

1. Флюс покровно-рафинирующий ТУ РБ 100196035.005-2000;
2. Композиция флюсовая комплексная с модифицирующим эффектом ТУ ВУ 100196035.018-2010;
3. Флюс покровно-рафинирующий с модифицирующим эффектом ТУ РБ 100196035.005-2000;
4. Флюс покровно-рафинирующий для обработки заэвтектических силуминов ТУ РБ 100196035.005-2000;
5. Таблетка дегазирующая для доэвтектических и заэвтектических силуминов, технического алюминия ТУ РБ 14744129.004-98;
6. Препарат таблетированный комплексный ТУ ВУ 100196035/017-2009
7. Таблетка дегазирующая для деформируемых и литейных сплавов на основе алюминия ТУ РБ 14744129.004-98;

Правильное построение технологического процесса производства отливок с применением оптимальных методов печной и внепечной обработки эффективными дегазирующими, рафинирующими и модифицирующими препаратами обеспечивает требуемые физико-механические свойства сплава и стабильное качество литья.

 

 

 

 

Рафинирование алюминиевых сплавов азотом — Мои статьи — Каталог статей

При дегазации алюминиевых сплавов азотом газ из баллона подают по резиновой трубке через кварцевую трубку (в основном все применяют обычную железную трубку), которая опускается в нижний слой металла. Для очистки азота от кисло­рода его пропускают через трубки, наполненные медной стружкой, нагретой до 900°. Продувку сплава азотом начинают при темпера­туре 680—690°. Процесс рафинирования длится 5—10 мин. После рафинирования температуру металла быстро повышают, снимают шлак и разливают металл в формы.
Азот с водородом не вступают в химическую реакцию. Пузырьки азота наполняются водородом и всплывают на поверхность. Выделяясь к поверхности ванны, азот увлекает за собой перешедший в него водород. По мере поступления новых пузырьков азота растворенный в металле водород будет перехо­дить в пузырьки и вместе с ними удаляться из сплава.
Одновременно с удалением водорода из сплава удаляются и неметаллические включения в виде окислов и шлака, которые при­липают к пузырькам азота и, на основе законов флотации, всплы­вают на поверхность.
Температуру металла при рафинировании необходимо поддер­живать низкой, так как азот в сплаве может давать значительное количество нитридов. Поэтому для сплавов, содержащих значитель­ное количество магния, рафинирование азотом применять не реко­мендуется.
Продувка алюминиевых сплавов азотом не дает достаточно хороших результатов, поэтому ее целесообразно применять в отдельных случаях в сочетании с другими способами рафинирования.

В настоящее время вышеописанная технология широко применяется китайцами при продаже литейных комплексов для производства цилиндрических слитков. На некоторых заводах где мне посчастливилось трудится  китайцами была внедрена именно такая технология рафинирования и дегазации алюминиевого расплава. Ничего кроме дополнительного замешивания дополнительных окисных плён и нитридов в расплав я в процессе свой работы не наблюдал. Поэтому настоятельно рекомендую отказаться от данного метода очистки алюминиевого расплава при производстве цилиндрических слитков и литейных сплавов и перейти как минимум на дегазацию и рафинирование расплава хлором и аргоном в различных видах (таблетки гексохлорэтана, установки дегазации и т.д.).Хотя в настоящее время в мировой практике наблюдается замена хлоридов при рафинировании алюминиевого расплава  на фториды что не менее эффективно.

Дегазация расплавов — Энциклопедия по машиностроению XXL

Кроме размерной обработки, ультразвук используется для интенсификации технологических процессов химико-термической обработки (например, азотирования), процессов сварки и пайки, особенно алюминия и его сплавов. При выплавке металла наложение ультразвуковых колебаний способствует дегазации расплава, повышает равномерность кристаллизации и мелкозернистость получаемых слитков. Недостатком процессов является большая стоимость установок и аппаратов, используемых для получения ультразвуковых колебаний, их передачи и распределения, сравнительно невысокий к. п. д. использования энергии.  [c.144]

Указанные режимы движения могут найти применение в некоторых технологических процессах, например при дегазации расплавов, при создании пеноматериалов с неоднородными свойствами, в частности с регулируемой плотностью [5, 8, 14].  [c.113]

Образование кавитационных пузырьков при УЗО подобно процессам газожидкостного плюмажа или инжекционной обработки расплава порошками, рассмотренным выше. Однако в отличие от них при УЗО происходит более интенсивная дегазация расплавов. Она включает зарождение кавитационных газовых пузырьков, их рост в результате направленной диффузии из расплава в полость, коалесценцию мелких пузырьков в результате развития акустических потоков и их вынос на поверхность расплава [346]. Однако определяющая роль кавитации в улучшении структуры расплава и твердого металла заключается отнюдь не в дегазации, а в эффектах самоорганизации диссипативных структур, обусловленной возникновением нелинейной динамики на границе твердая—жидкая фазы. При критических условиях она приводит к неустойчивости движения и бифуркациям, при которых рост кристаллов и затвердевание сплавов связано со сложными кооперативными процессами массо- и теплопереноса, течением жидкости, химическими реак-  [c.226]

Флокены возникают в больших поковках, если не было достаточно времени для выхода водорода из металла при охлаждении. Образование флокенов уменьшается при соответствующей термической обработке (медленное охлаждение или дегазация расплава).  [c.393]

При введении в расплав соответствующих модификаторов уменьшается работа образования зародышей, скорость зарождения центров кристаллизации в переохлажденном расплаве увеличивается, и происходит одновременный рост большого количества тонких столбчатых кристаллов, имеющих примерно одинаковую направленность. Вследствие этого фронт кристаллизации становится более равномерным, что способствует ослаблению возникающих напряжений в корке слитка, уменьшению ее деформации и образованию равномерного зазора. Толщина зазора к тому же становится меньше, так как модификаторы способствуют уменьшению усадки, что установлено измерением диаметров модифицированных и немодифицированных полых слитков. Кроме того, происходящая под влиянием модификаторов дегазация расплава устраняет выделение на фронте кристаллизации газовых пузырьков, тормозящих затвердевание слитка.  [c.154]

Некоторые теоретические основы дегазации расплавов путем продувки аргоном даны в приложении. Основы методов вакуумной дегазации здесь не приводятся. Об этих методах рафинирования, применяемых в плавильной технике с 1955 г., сообщается в многочисленных публикациях [7, 29, 31, 55, 56].  [c.14]

Для обеспечения эффективной дегазации расплава пористые блоки должны удовлетворять следующим требованиям способствовать тонкому распылению аргона, поступающего в расплав, а также пропускать требуемое количество аргона.  [c.19]

Эмаль нагревают до высокой температуры, при которой происходит дегазация расплава, затем его охлаждают и после достижения необходимой вязкости вытягивают палочки диаметром  [c.218]

Из выдержанного некоторое время для дегазации расплава после снижения температуры вытягивают палочки диаметром  [c.221]

Сварочное пламя. Сварочный факел создает защитную атмосферу вокруг жидкого металла шва, предохраняя его от окисления и азотирования. Регулирование вводимого в металл тепла при газовой сварке позволяет сваривать тонколистовой металл без местных прижогов. Увеличенное время прогрева металла, особенно при газах — заменителях ацетилена, обеспечивает полную дегазацию расплава с получением плотных структур металла. Газовая ацетиленовая сварка создает высокую температуру, вызывая  [c.59]

Дегазация жидкости, протекающая в УЗ-вом поле и при малых интенсивностях звука, существенно усиливается с появлением кавитации под влиянием направленной диффузии начинается интенсивный рост пузырьков и вынесение их акустич. течениями. При дегазации существенную роль играют и пондеромоторные силы УЗ-вого поля, вызывающие укрупнение пузырей за счёт их слияния и подталкивающие их при движении. Особую роль играет УЗ-вая дегазация расплавов металлов она способствует их рафинированию и получению бездефектных отливок (см. Ультразвук в металлургии).  [c.19]

Одним из УЗ-вых методов, используемых в металлургии, является кристаллизация под действием УЗ. При наличии кавитации изменяются условия зарождения и роста кристаллов существенную роль в этом случае играют кавитационные микропотоки и акустич. течения, дегазация расплава, улучшенное смачивание твёрдых примесей, наконец, дополнительное нагревание из-за поглощения звуковой энергии. В таких условиях получаются металлич. отливки с измельчённой структурой, повышенной плотностью и чистотой.  [c.19]

При интенсификации процессов Т. в у. п. в газовой фазе применяются в основном газоструйные излучатели либо используется возбуждение колебаний внешним потоком в резонаторах (как это имеет место в свистках) помещаемых на теплообменной поверхности. В случае работы в жидкостях используются магнитострикционные преобразователи, пьезоэлектрические преобразователи и жидкостные свистки. Наибольшее распространение получил Т. в у. п. в химической (экстракция, перемешивание) и в металлургической (дегазация расплавов) промышленности.  [c.342]

Подсушка шихты, изменение состава шихты, повышение температуры пере-> грева, тщательное раскисление и дегазация расплава, прокалка разливочных ковшей  [c.119]

Доля свободного (молекулярного) водорода составляет 0,01—0,2% по объему, однако роль этих дырок в жидком металле чрезвычайно велика, так как они служат зародышами кавитации и дегазации расплава и определяют поведение последнего в процессе рафинирования и кристаллизации.  [c.453]

При производстве отливок и слитков ИЗ алюминиевых сплавов необходимо проводить фильтрацию расплава от твердых неметаллических примесей. Одновременно с дегазацией расплава  [c.455]

Влияние ультразвуковой дегазации расплава на жидкотекучесть алюминиевых сплавов для фасонных отливок  [c.456]

В табл. 6 и 7 показано влияние ультразвуковой рафинирующей обработки расплава на качество крупногабаритных плоских слитков и толстых листов, а в табл. 8 — изменение механических свойств точных отливок под действием ультразвуковой дегазации расплава.  [c.457]

В жидкости, на которую воздействуют относительно интенсивные акустические колебания, уменьшается количество газа как растворенного, так и находящегося в виде пузырьков. Этот эффект находит применение в промышленной практике при дегазации расплавов металлов и стекла, растворов смол, вискозы, масел, различного рода напитков и проч. Кроме того, ультразвуковая дегазация является одной из причин ускорения электрохимических процессов в звуковом поле.  [c.255]

Литературные данные [72—75] о частотной зависимости скорости выделения газа весьма противоречивы. Так, в работе [72] отмечается, что оптимальная частота дегазации составляет 35 кгц, что, но мнению автора, соответствует резонансной частоте наиболее часто встречающихся в воде пузырьков (7 о=-0,01 см). При дегазации ряда вязких сред (масло, глицерин, раствор сахара) на частотах 40 и 500 кгц существенной разницы в скорости процесса не замечено [73, 74]. Точно так же дегазация расплава оптического стекла проходила одинаково успешно на частотах 20 и 200 кгц [90, 91]. В то же время, по данным работы [75], с увеличением частоты колебаний растет мощность, необходимая для выделения одного и того же количества газа.  [c.305]

Следует отметить, что решение вопроса о дальнейшем усовершенствовании ультразвуковых дегазаторов неизбежно связано с изучением механизма дегазации расплавов, ибо процесс обработки расплавов сопровождается рядом дополнительных явлений. В частности, возникает вопрос  [c.330]

Молекулы газа из окружающей среды проникают внутрь жидкости через ее открытые поверхности. Этот процесс растворения газа в жидкости продолжается до ее насыщения. Особенно интенсивно растворяются газы в охлаждающихся расплавах. При понижении давления часть растворенного газа из жидкости выделяется. На этой закономерности основана дегазация расплавов в вакуумных камерах с большой глубиной разрежения.  [c.159]

Осуществление процесса акустической дегазации расплавов связано с большими затруднениями, обусловленными сложностью передачи колебаний вибратора расплаву. Непосредственное соприкосновение вибратора с расплавом в большинстве случаев невозможно. В этих случаях устанавливают передающее устройство нз высокоогнеупорного и термостойкого материала. Интересными особенностями обладает акустическая дегазация расплавов при возбуждении упругих колебаний в них за счет наложения постоянного магнитного поля на высокочастотное поле электропечи. Применение такого метода для дегазации стекломассы дает возможность получать стекло высокого качества [107, 108].  [c.53]

Плавку стали в плазменно-дуговых печах применяют для получения высококачественных сталей и сплавов. Источник теплоты в этих печах — низкотемпературная плазма (30 000°С), получаемая в плазменных горелках. В этих печах можно создавать нейтральную среду заданного состава (аргон, гелий). Плазменно-дуговые печи позволяют быстро расплавить шихту, а в нейтральной газовой среде происходит дегазация выплавляемого металла, легкоиспаряющиеся элементы, входящие в его состав, не испаряются.  [c.48]

Кроме измельчения зерна и повышения механических свойств, вибрация интенсифицирует дегазацию залитого в матрицу расплава. Несмотря на получение мелкозернистой структуры, если до приложения давления газ не успевал выделиться, возможно даже снижение механических свойств сплавов в заготовках, получаемых с рассеянными газовыми раковинами, наблюдаемыми в расплющенном виде. Поэтому расплав перед заливкой должен быть тщательно рафинирован и дегазирован.  [c.143]

На конце горизонтально расположенного штока, управление которым осуш,ествляется извне вакуумной камеры, укрепляли своеобразную ложку , на которую и помещали навеску жидкой фазы. Путем продольного перемещения штока ложку со сплавом вводили в печь. В печи также находилась подложка твердой фазы. После дегазации и очистки поверхностей (выше температуры опыта) путем поворота штока капли расплава помещали (выливали) на ис-  [c.8]

Электромагнитное перемешивание расплава с интенсивностью ниже критической способствует дегазации чу-  [c.102]

Г. Ф. Стасюк, Ю. Н. Крамалин, М. И. Гладков и др. [106, с. 195—196] предлагают использовать в виде критерия для установления оптимальной концентрации модификатора значения плотности расплава, определяемые при помощи гамма-излучения. Обнаружено, что в расплавах Fe, стали 40Л, Х18Н9Л плотность увеличивается при введении оптимальной концентрации добавок, что, очевидно, связано с дегазацией расплава.  [c.115]

Сравнение этих расчетных кривых с результатами проведенных опытов показывает, что произошла заметная дегазация расплава. Для дальнейшего снижения содержания водорода путем продувки аргоном необходимо увелич1ить его расход до 2—3 м /т стали в зав исимости от исходного содержания водорода в расплаве.  [c.32]

ЛожйиЦе (рис. 26). При этом в результате продувки че-рез пористый блок происходит дегазация расплава, а также устраняется повторное насыщение его газами из атмосферы. Продувка аргоном способствует более быстрому охлаждению расплава. Этот способ обработки особенно выгоден при разливке металла в большие  [c.52]

Печи типа ИЧТ имеют девять ступеней напряжения вторичной обмотки (например, в петн ИЧТ-10 напряжение от 1175 дб 391 В), из которых п звые пять ступеней используются для плавки, остальные — аяя спекания тигля и миксерного режима выд жки жидкого металла. При включении печи происходит электродинамическое движение жидкого металла в тигле, тем большее, чем больше подводимая мощность. Перемешиванием обеспечивается выравнивание температуры в объеме печи, растворение частиц шихты и кар вризатора, дегазация расплава при длительной выдержке (30—60 мин), особенно в сочетании с высокотемпературным нагревом и активным перемешиванием, содержание газов, главным образом кислорода и водорода, начинает увеличиваться.  [c.214]

Вакуумно-лигатурная обработка чугуна. Вакуумирование исходного чугуна до давления 0,13-2,0 кПа обеспечивает дегазацию расплава, уменьшает загрязнение окружающей среды, предотвращаетошлаковывание магниевых лигатур с повышенным содержанием кальция и значительно сокращает их расход. Так, при исходном содержании 8 = 0,02…0,06 % расход лигатуры ЖКМК-4 составляет 0,7-1,5%.  [c.519]

Рис. 2. Принципиальные схемы ультразвуковой дегазации расплавов алюминия и его сплавов в стационарном объёме тигельной печи (а) и в потоке при непрерывном литье (б) I — кристаллизатор 2 — слиток 3 — волноводы — излучатели ультразвука 4 — преобразователи (блок преобразователей) 5 — литехтный жёлоб б — миксер (печь)

Эффективная дегазация расплава тозможна только в условиях протекания активной кавитации и действия акустических течений (рис. 4).  [c.455]

Устройства для ультразвуковой дегазации расплава алюминиевых сплавов в тигельной печи. Ультразвуковой дегазатор УЗД-200 для обработки 100— 200 кг расплава в тигельной печи перед разливкой в формы [12] изготовляют двух моделей с передвижением по полу цеха и по монорельсу (рис. 28). Этот агрегат УЗД-200 работает в сочетании с любым ультразвуковым генератором и эксплуатируется в радиусе 20—30 м от генератора. Для поочередной, работы четырех преобразователей типа ПМС-15А-18 используется специальный коммута Т ор. Последний посредством механического реле времени и электродвигателя позволяет через 15— 20 с переключать сеточную цепь генератора на обмотку обратной акустической связи следующего по очереди преобразователя. Поэтому в течение всего периода работы дегазатора каждый преобразователь находится в оп-  [c.482]

Однако для получения ленты без газовых пузырей и рыхлот требуется более высокая степень дегазации расплава, чем при литье по схеме, приведенной на рис. 1, д. Особое внимание уделяется удалению оксидов и плен из расплава, предназначенного для изготовления фольговой заготовки. С этой целью жидкий металл фильтруют через керамические фильтры и продувают азотом непосредственно в литниковой системе (см. рис. 3, б). Для предотвращения приваривания ленты к валкам на них непрерывно наносят смазку распылением графитосодержащей эмульсии или кремнийорганических соединений.  [c.575]

В статических условиях понижение парциального давления газа над жидкостью приводит к уменьшению величины равновесной концентрации, чем способствует выделению газа, но препятствует его поглощению. Так как разность равновесной концентрации и той, которая имеется в жидкости в данный момент, представляет собой двин ущую силу процесса и, наряду с коэффициентом массообмена, определяет его скорость, можно ожидать, что понижение статического давления приведет к изменению скорости массообмена. Имеющиеся в литературе сведения указывают на то, что действие ультразвуковых колебаний в сочетании с понижением давления значительно ускоряет массообмен (например, при дегазации расплавов металлов [104]). Однако каких-либо ко.личественных оценок, позволяющих установить изменение эффективности воздействия звука при различных величинах статического давления, нет.  [c.306]

Наиболее широко разработано применение ультразвука для дегазации расплавов металлов, в частности, алюминиевых сплавов [104, 108—114]. Водород, попадающий в алюминий и его сплавы главным образом в результате диссоциации адсорбированных водяных паров, служит основной причиной брака алюминиевых отливок (газовая пористость). Для удаления водорода из расплава перед его заливкой применяются методы рафинирования (обработка хлором, азотом, хлористыми солями). Однако этот метод дегазации имеет ряд недостатков, например, рафинирующие вещества в большей или меньшей степени содержат влагу. Примененио ультразвуковых колебаний позволяет получить более высокую степень очистки алюминиевых сплавов.  [c.329]

Вторая газовая пористость возникает вследствие незавершившегося процесса дегазации расплава [42]. Это случается тогда, когда расплав значительно насыщен растворенными газами, охлаждается медленно (в утепленной изложнице) или процесс переплава замедлен (при электрошлаковом переплаве), в результате чего создаются условия для ультразвуковой дегазации. Как известно, такая дегазация требует определенного времени, в течение которого образуются газовые пузырьки, более или менее равномерно распределенные по объему слитка, коагулирующие и устремляющиеся вверх. Так как время кристаллизации обычно меньше времени, в течение которого могла бы произойти полная дегазация, т. е. удаление растворенных газов при избыточном их давлении, то возникает незавершен-  [c.499]

В зависимости от количества газа, выделяющегося при переходе жидкой фазы в твердую, преобладает тот или иной средний размер всплывающих пузырьков (от 10″ см до примерно 10см, см. гл. 2). Звуковое поле ускоряет дегазацию расплава за счет усиленного роста пузырьков, их слияния и всплытия (см. часть IV, стр. 253).  [c.570]

ОТВЕРСТИЕ ДЛЯ ДЕГАЗАЦИИ РАСПЛАВА, ИМЕЕТСЯ СМЕСИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКТ ЧЕРВЯКОВ (ШНЕКОВ) ДИАМЕТРАМИ 25,,.70 ММ И ДЛИНОЙ 362), ХОРОШЕЕ САМООЧИЩЕНИЕ ШНЕКОВ ПОЗВОЛЯЕТ СОКРАТИТЬ ВРЕМЯ ПЕРЕХОДА С ОДНОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ДРУГУЮ ДО 30 МИН И ПОТЕРИ МАТЕРИАЛА ДО 2,,.5 КГ, НЕСМОТРЯ НА УДВОЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬПОСТИ В СРАВНЕНИИ С ПРЕДЫДУЩЕЙ МОДЕЛЬЮ,  [c.7]

---

Осушение растворителей (современный метод)

Strict Standards: Only variables should be assigned by reference in /var/www/web783/html/plugins/content/pbspoiler/pbspoiler.php on line 24

Подробности

Опубликовано 14 Сентябрь 2013

Автор: Administrator

Многие классические методы абсолютизирования были разработаны в те времена, когда не существовало высокочувствительных методов определения содержания воды (как например, кулонометрическое титрование воды по Фишеру), и при проверке оказывается, что они уступают методам современным, хотя и находят широкое применение. В 2010 году Williams и Lawton^[1] предложили более простой и более эффективный метод абсолютизирования, основанный на сорбции воды окисью алюминия (или силикагелем) и молекулярными ситами.

Авторы количественно показали, что уже при простом пропускании растворителя через слой силикагеля или окиси алюминия (который кроме того разрушает перекиси) содержание воды достигает меньших значений, чем при использовании классических способов абсолютизирования. А при выдерживании растворителя над молекулярными ситами в течение нескольких дней содержание воды падает еще больше.

Вот некоторые сравнительные данные (данные по ДМФА и ДМСО из собственного опыта):

Растворитель	Осушитель	Время осушения	Остаток воды (по Фишеру, м.д.)
ТГФ	натрий + бензофенон	48 часов, перегонка после приобретения синей окраски	43.4 ± 0.7
	MS 3 Å (20% m/v)	48 часов	6.1 ± 0.2
	нейтральная окись алюминия	10% m/v, пропускание через слой окиси алюминия	5.9 ± 0.4
Толуол	натрий + бензофенон	48 часов, перегонка после приобретения синей окраски	31.4 ± 1.9
	MS 3 Å (10% m/v)	24 часа	0.9 ± 0.3
Дихлорметан	Гидрид кальция	24 часа, с последующей перегонкой	12.9 ± 1.3
	MS 3 Å (10% m/v)	24 часа	0.1 ± 0.1
Ацетонитрил	MS 3 Å (10% m/v)	24 часа	0.5 ± 0.4
Метанол	Mg/I2 (0.5 г Mg/л)	24 часа, с последующей перегонкой	53.6 ± 0.6
	MS 3 Å (20% m/v)	24 часа	28.1 ± 0.4
	MS 3 Å (20% m/v)	120 часов	10.5 ± 0.9
Этанол	KOH порошок (10% m/v)	24 часа, с последующей перегонкой	26.4 ± 0.6
	MS 3 Å (20% m/v)	24 часа	119.8 ± 0.7
	MS 3 Å (20% m/v)	120 часов	8.2 ± 0.4
ДМФА	MS 3 Å (2% m/v)	2 недели	10
ДМСО	MS 3 Å (2-5% m/v)	2 недели	100

Область применения

Получение абсолютных растворителей, для использования в реакциях, чувствительных к содержанию воды.

Оборудование

1 Метод

1. В колбу Шленка, заполненную аргоном, помещают растворитель и необходимое количество активных молекулярных сит 3 Å. Проверить активность молекулярных сит можно зажав их в руке и смочив небольшим количеством воды. Сита активны, если происходит их разогрев. Колбу закрывают и запарафинивают. Через несколько дней растворитель готов к использованию. Все операции с абсолютным растворителем должны выполняться в абсолютной атмосфере (под аргоном или азотом).

   Посмотреть

   
   

2 Метод

1. В хроматографическую колонку засыпают требуемое количество безводной окиси алюминия или силикагеля. Осушаемый растворитель пропускают через колонку. Первые порции выходящего растворителя (около 5% от всего количества), возвращают на колонку. Сбор растворителя производят в колбу Шленка, в которой хранят абсолютный растворитель над молекулярными ситами в атмосфере аргона.
   

   Посмотреть

   
   

Хранение растворителя.

Абсолютный растворитель может храниться в течение нескольких недель или даже месяцев в запарафиненной плотно закрытой колбе, снабженной молекулярными ситами, под аргоном. Однако, после длительного хранения содержание воды должно быть проконтролировано.

Использование растворителя.

В виду высокой гигроскопичности абсолютных растворителей все операции с ними должны проводиться в токе аргона. Для этого:

1. Отвод колбы Шленка соединяют с линией аргона.
2. Открыв кран на колбе Шленка впускают аргон в колбу с абсолютным растворителем.
3. Открывают пробку на колбе Шленка, оставляя ее в «парить» в токе аргона.
4. Шприцем с длинной иглой отбирают требуемое количество абсолютного растворителя в токе аргона.
5. Плотно закрывают колбу пробкой и запарафинивают.
6. Закрывают кран на колбе Шленка.
7. Отсоединяют колбу от линии аргона.

Литература

1. D. B. G. Williams, M. Lawton. Drying of Organic Solvents: Quantitative Evaluation of the efficiency of Several Desiccants. J. Org. Chem. 2010, v. 75, 8351–8354. DOI: 10.1021/jo101589h.

Все виды сварочных работ

Аргоновая сварка

Все виды сварочных работ

Технологический процесс проведения работ позволяет использовать этот метод для ремонта и изготовления деталей и конструкций любых цветных металлов и тугоплавких сталей. Наша компания гарантирует высокий уровень качества выполняемых рвбот. Многолетний опыт в этой области позволяет нам выполнять проекты любой сложности

• Сварка алюминия
• Сварка нержавейки
• Сварка чугуна

• Сварка титана в среде аргона
• Углеродистые стали
• Сварка медных изделий

Газодинамическое напыление

Нанесение металлического покрытия

Технология позволяет наносить металлические покрытия не только на металлы, но и на стекло, керамику, камень, бетон. К настоящему времени технология позволяет наносить покрытия из алюминия, цинка, меди, олова, свинца, баббитов, никеля и наносить их не только на металлы, но и на стекло, керамику, камень, бетон. Важно, что температуры при нанесении покрытий не превышают 150 градусов, т.е. температуры работающего двигателя, что позволяет широко применять в авторемонтных работах, а именно:

• Ремонт головки блока цилиндров двигателя
• Герметизация топливных баков
• Ремонт радиаторов
• Ремонт и восстановление кондиционеров автомобиля

• Ремонт посадочных мест коленвалов и постелей распредвалов
• Ремонт обогревателей заднего стекла
• Цинкование, антикоррозийная обработка

Пропарка топливных баков

Технология которая улучшает процесс ремонта топливных баков. Пропарка необходима для повышения качества выполняемых работ в связи с чем без нее не обходиться ни одна работа. Очистка и дегазация баков проводятся паром с давлением 2— 4 кгс/см2 и температурой 120—140 °С. После пропарки бак считается дегазированным и взрывобезопасным для работ с открытым огнем

Ремонт радиаторов

В нашей фирме при ремонте радиаторов применяют аргоновую сварку, а так же высокотемпературную и низкотемпературную пайку. Сочетание различных технологий позволяют нам добиться высочайшего качества и оставаться лидерами на рынке.

• Высокое качество
• Гарантия выполняемых работ

• Доступные цены
• Большой опыт

Методы и измерения дегазации алюминия

Для производства качественных алюминиевых отливок специалисты по металлу должны удалить излишки водорода из расплавленного металла, при этом проводя тесты, чтобы убедиться в этом.

A СОВРЕМЕННОЕ ЛИТЬЕ Отчет персонала

(Щелкните здесь, чтобы увидеть историю в августовском выпуске Modern Casting.)

Расплавленный алюминий чрезвычайно реактивен, поэтому при контакте с влажным воздухом или влажными инструментами вода разлагается с выделением водорода в расплаве.Избыточные количества этого растворенного газа имеют хорошо документированное пагубное влияние на механические свойства конечных алюминиевых отливок. Любому, кто занимается изготовлением отливок, также хорошо известно, что растворенный газ имеет решающее влияние на распределение и величину пористости и усадки. Уровни растворенного водорода необходимо контролировать, чтобы свести к минимуму брак. Чтобы контролировать газ в алюминии, металлурги должны выполнить две задачи:

1. Предотвратить и минимизировать попадание водорода в расплав.
2. Отмерьте и удалите водород перед заливкой.
Эта статья будет посвящена измерению и удалению.
Удаление газа

Способность дегазировать расплавленный алюминий обычно достигается с помощью продувочного газа, обычно вводимого в расплав с помощью роторной установки дегазации. Этот процесс дегазации ограничен термодинамическими законами; когда в расплав попадают пузырьки продувочного газа, они собирают водород, всплывая к поверхности. Наилучшая возможная ситуация — эти насыщенные водородом пузырьки покидают расплав и снижают уровень водорода.В этом случае эффективность процесса с термодинамической точки зрения составляет 100%. Но по мере того, как содержание газа в расплаве падает, снижается и равновесное давление водорода в пузырьках, поэтому количество продувочного газа, необходимого для удаления оставшегося водорода, должно увеличиваться.

Равновесный коэффициент удаления газа показан на рис. 1 для чистого алюминия при температуре выше 1400F (760 ° C). Например, коэффициент удаления газа 200 означает, что для удаления одного литра водорода потребуется 200 литров инертного газа. Такое поведение ограничивает способность металиста дегазировать до очень низкого уровня водорода.Растворимость также увеличивается экспоненциально с температурой, а это означает, что увеличение на 200 ° F (111 ° C) увеличивает растворимость вдвое. При прочих равных условиях более высокая температура алюминиевого расплава увеличивает необходимое время дегазации.

Легирующие элементы также могут влиять на растворимость водорода. Влияние легирующих элементов характеризуется изменениями поправочного коэффициента сплава, причем некоторые распространенные литейные сплавы показаны в таблице 1. Сплавы с более высокими значениями дегазировать труднее, поэтому, например, для алюминия 535 потребуется в четыре раза больше времени для дегазации, чем для чистый алюминий.К счастью, этими факторами можно управлять, а содержание газа и процесс, необходимые для устранения чрезмерной пористости в алюминиевых отливках, в большинстве случаев могут быть достигнуты без излишних трудностей.

Практические процедуры дегазации

Дегазация обычно выполняется на одном из трех участков литейного производства:

1. В передаточном ковше, используемом для перемещения металла между плавильной и раздаточной печами.
2. В тигельных печах, обычно непосредственно перед разливкой расплавленного алюминия.
3. В поточной системе, когда металл транспортируется в раздаточные печи через желоб.

Первые два варианта являются наиболее распространенными, и операция дегазации для обоих обычно выполняется с помощью дегазатора с роторным рабочим колесом (RID). На практике не все роторные дегазаторы созданы равными. Важно иметь оптимальную конструкцию головки для получения высокоэффективных маленьких пузырьков. Значительная экономия средств может быть достигнута за счет более короткого времени обработки и уменьшения использования газа.В прошлом в отрасли литья металлов тяготели к простым конструкциям головок, которые дешевле обрабатывать, но производят более крупные пузыри. Этот путь представляет собой ложную экономию из-за снижения эффективности.

Регулировка параметров процесса

Как только установка RID будет полностью опущена в жидкий металл с установленным валом, можно начинать дегазацию. Лучшее расположение вала немного смещено от центральной линии тигля или ковша, чтобы избежать образования вихрей при его круговом вращении в жидком металле.Обычно достаточно смещения 2–4 дюйма от осевой линии. Использование перегородки также является хорошей идеей, потому что перегородка препятствует циркуляции металла и уменьшает образование вихрей.

Установите RID в нужное место, включите устройство и установите скорость вала на 300 об / мин. Также должен быть включен поток инертного газа, и операторы должны затем отрегулировать расход газа и скорость вала. Поток газа следует увеличивать до тех пор, пока не станут видны пузырьки газа, всплывающие на поверхность жидкого металла.По мере увеличения потока газа размер пузырьков должен увеличиваться.

Желаемый результат — хорошее рассеивание мелких пузырьков при сохранении относительно тихой поверхности. Когда будет найдено оптимальное сочетание расхода и скорости вращения вала, запишите параметры для использования в будущем. Также обратите внимание на общее время дегазации, которое обычно составляет от четырех до восьми минут, если только температура не очень высокая или количество необходимого газа мало.

Измерение газа

Существует два основных метода анализа газа: методы отбора проб и методы in situ.Методы отбора проб можно разделить на два класса. В первом случае жидкий образец отбирается и вводится непосредственно в измерительный прибор до того, как произойдет затвердевание. Во втором случае образец жидкости выливается в специально разработанную форму и анализируется твердый образец. Методы анализа представлены в таблице 2.

Все три метода анализа жидкой пробы в некоторой степени зависят от содержания включений в расплаве, поскольку эти включения вызывают образование пузырьков газа.На рис. 2 показана пора в отливке из сплава A356, образовавшаяся на оксидных пленках. Несмотря на эту проблему, испытание пониженным давлением (RPT), процедура исследования твердого образца, является широко используемым и эффективным инструментом. Процедура проста для понимания и выполнения. Оборудование простое, прочное и недорогое, а результаты обычно зависят от качества литья. Однако во время затвердевания необходимо контролировать давление.

Либо затвердевший образец для испытаний RPT разрезается и полируется для получения качественного или полуколичественного измерения содержания газа, либо плотность образца определяется путем измерения веса образца, когда он сухой, а затем суспендируется в воде.Пока в образце нет усадки, предпочтительным методом является измерение плотности, поскольку оно устраняет субъективность, связанную с визуальным осмотром поверхности среза.

При использовании методов in situ процесс отбора проб не вызывает ошибок, поэтому эти измерения потенциально могут быть наиболее точными и надежными. Большинство методов in situ имеют систему, которая включает рециркуляцию инертного газа, вводимого в расплав с помощью пробоотборника. Инертный газ рециркулирует через расплав, собирается и пропускается через датчик дифференциальной теплопроводности для определения содержания водорода в газе.Эта рециркуляция продолжается до тех пор, пока содержание водорода не достигнет значения, равновесного с расплавом.

Перспективен новый метод измерения водорода. Последняя версия электрохимического датчика почти эквивалентна термопаре. Это было бы святым Граалем измерения газа, позволяющим нам измерять газ так же, как мы измеряем температуру с помощью портативных устройств.

Практические рекомендации по RPT

По крайней мере, 90% производителей алюминия в Северной Америке используют RPT для определения качества металла.Несколько практических подходов могут улучшить производительность.

Оборудование, необходимое для оценки вакуума расплава алюминия, состоит из насоса, манометра для контроля уровня вакуума внутри испытательной камеры и системы управления для регулирования давления (рис. 3). На практике расплавленный образец помещают на подставку, над образцом помещают камеру со смотровым окном, из камеры откачивают воздух до желаемого давления, и образец оставляют для затвердевания при пониженном давлении.Снижение давления в камере заставляет растворенный водород выходить из раствора в расплаве и либо выходить из образца через расплавленную поверхность, либо образовывать пузырьки внутри затвердевающего образца.

Важно, чтобы оператор мог просматривать образец во время затвердевания, чтобы увидеть, образуются ли на поверхности пузырьки. На практике испытание пониженным давлением проводится двумя способами:

1. Низкое содержание газа: Иногда может потребоваться металл с низким содержанием газа, например, для высококачественных отливок для аэрокосмической промышленности или критически важных для безопасности компонентов.В этих случаях лучше всего использовать низкое испытательное давление (высокий вакуум) и подсчитывать пузырьки, образующиеся на поверхности. Когда на поверхности отливки появляется менее двух или трех пузырьков, содержание газа низкое.
2. От среднего до высокого содержания газа: Иногда более высокие уровни газа полезны, например, при отливке в постоянные формы, где более высокий уровень газа может помочь избежать усадки. В этом случае используется более высокое испытательное давление (более низкий вакуум), чтобы газ оставался внутри затвердевающего образца. Результат теста обычно измеряется путем определения плотности или удельного веса образца RPT.

В любом случае рекомендуется обучить операторов смотреть на поверхность образцов как во время испытания, так и после него. Два образца RPT показаны на рис. 3. Образец справа имеет лучшее качество металла, имеет меньше оксидов и предположительно более низкое содержание газа.

Важно выбрать правильное испытательное давление для теста RPT. Для этого нужно знать немного больше о том, как измеряется давление и как давление определяет, когда обнаруживается пористость во время затвердевания.Большинство манометров, используемых в тестерах RPT, являются дифференциальными, они измеряют разницу давления между вакуумной испытательной камерой и окружающим воздухом. На уровне моря среднее атмосферное давление будет поддерживать столб ртути 29,92 дюйма (760 мм) или 30 дюймов для простоты. Большинство металлургов будут использовать манометрическое давление 26-28 дюймов, которое называется уровнем вакуума или давлением.

Сплав

A356 можно выбрать в качестве примера, чтобы показать, что происходит во время затвердевания. Металл содержит газообразный водород 0.12cc / 100g, довольно низкое содержание газа. Когда образец этого металла извлекается из тигля и помещается в RPT, давление водорода увеличивается из-за двух факторов:

1. Образец остывает до более низкой температуры.
2. По мере замораживания водород и кремний разделяются и накапливаются в оставшейся жидкости.

Давление газа продолжает расти во время затвердевания, пока не достигнет значения, равного среднему атмосферному давлению, когда затвердело 70% образца.

При отливке этого металла методом замораживания в цехе пористость не может образоваться до тех пор, пока 70% материала не замерзнет в твердом состоянии. Однако, когда применяется вакуум, ситуация иная. Сначала рассмотрим случай, когда к затвердевающему образцу прикладывают манометрическое давление 28 дюймов. Манометрическое давление 28 дюймов соответствует абсолютному давлению 50 Торр. Это немного ниже равновесного давления газа в этом образце в начале затвердевания, поэтому на поверхности этого образца могут образоваться пузырьки газа, прежде чем он начнет замерзать.

Получение точных показаний при испытаниях при пониженном давлении имеет важное значение для создания качественных отливок. Вот несколько из многих способов обеспечения надлежащих процедур RPT:

• Используйте тонкостенную чашку для сбора образцов.
• Обезжиренные оксиды из расплава
• поверхность.
• Разогрейте чашку на прилегающей поверхности.
• Быстро переместите образец в вакуумную установку с надлежащими уплотнениями и мощностью насоса.
• Закройте камеру для визуального наблюдения.
• Контролировать вакуум до заданного уровня.
• Отрегулируйте время цикла, чтобы обеспечить полное затвердевание образца.
• Измерьте удельный вес образца и сравните его со спецификациями процесса (или подсчитайте пузырьки на поверхности).

Эта статья была взята из книги Джеффри К. Сигворта «Лучшие практики в литье алюминиевого металла» 2014 года, опубликованной AFS и доступной для покупки на сайте www.afsinc.org/store.куб.

E
Столкновение со сценарием, при котором вы вынуждены внезапно и немедленно приостановить плавильные операции на длительный период, может стать смертным приговором для многих предприятий по литью металла. Малые и средние предприятия составляют основу отрасли, но многие из них не выживают, когда вынуждены находиться в длительном простое. Однако один пострадавший от стихийного бедствия литейщик обрел устойчивость благодаря собственной настойчивости и поддержке со стороны коллег, друзей, поставщиков, групп поставщиков услуг по установке и ремонту, производителя оригинального оборудования и даже конкурентов.
Tonkawa Foundry, семейное предприятие в третьем поколении в Тонкаве, штат Оклахома, в этом году вступило в 65-й год работы, когда 17 января произошел серьезный технический сбой, разрушивший электроснабжение и плавильные печи. По словам операционного менеджера Кэрри Хейли, никто не пострадал во время инцидента, но степень эмоционального и финансового ущерба, а также то, как долго это событие приведет к отключению Тонкавы, оставалось неясным.
Электроснабжение Тонкавы и две печи со стальным кожухом необходимо будет реконструировать.Никакая часть процесса реконструкции не могла начаться до тех пор, пока страховая компания не одобрила удаление оборудования с площадки. Потенциальная потеря сотрудников и клиентов Тонкавы из-за конкурирующих металлургов казалась неизбежной.
В течение двух дней после инцидента представители по ремонту, установке и оборудованию прибыли в Тонкава для осмотра повреждений. После того, как страховая компания выдала разрешение на начало работы, монтажная бригада в течение 24 часов мобилизовалась, чтобы снять оборудование и разобрать плавильную платформу.
С тех пор, как поврежденное оборудование было установлено в 1980-х и 1990-х годах, Tonkawa и компания по обслуживанию и ремонту оборудования быстро разработали план и определили способы повышения безопасности, эффективности и общей производительности плавильной платформы Tonkawa.
«Самым важным вопросом для нашей команды была организация плана реагирования», — сказал Стив Отто, исполнительный вице-президент подразделения установки EMSCO в Нью-Джерси. «Нам нужно было прибыть в Тонкаву готовыми к работе как можно скорее и доставить быстро и тщательно, чтобы они могли вернуться к плавке и производству отливок и минимизировать риск закрытия.
Спустя несколько лет после того, как была установлена ​​плавильная площадка Тонкавы, потребовалось изменить высоту, чтобы приспособить использование ковша большей емкости под носиком печей. Вместо того, чтобы поднимать всю площадку плавки, была поднята только площадка, на которой располагались печи. В результате источник питания и рабочая станция располагались на две ступеньки ниже печей, что создавало ряд неудобств и проблем, влияющих на общий рабочий процесс в зоне плавления. Кроме того, близость источника питания к печам не только способствовала ограниченному рабочему пространству, но также увеличивала вероятность повреждения источника питания.
Повреждение плавильной платформы потребовало ее восстановления. Было решено, что это идеальная возможность поднять всю площадку на одну высоту и расположить источник питания, рабочую станцию ​​и печи на одном уровне. Компания, занимающаяся установкой печи, предоставила концепции компоновки, и с помощью Раджеша Кришнамурти, инженера по приложениям, Университет штата Оклахома, Тонкава использовал эти концепции для создания чертежей для конструкции новой платформы. В результате появилась модернизированная система плавления с равномерной высотой, стратегически размещенным источником питания, повышенной безопасностью и производительностью оператора.
«Устранение ступенек и перемещение источника питания подальше от печей стало значительным улучшением для нашей плавильной платформы», — сказал совладелец Tonkawa Джим Солсбери.
В течение четырех дней после утверждения страховой компанией все поврежденное оборудование было снято и отправлено в ремонт.
Страховая компания потребовала вскрытия поврежденной печи, прежде чем можно было начать какие-либо ремонтные работы. Судебно-медицинский анализ был проведен EMSCO в Аннистоне, штат Алабама, в присутствии персонала страховой компании, а также собрания представителей отрасли из компаний, которые получили уведомления о потенциальной суброгации от страховой компании.Печь
Tonkawa была полностью разобрана, в то время как судебно-медицинский инспектор страховой компании руководил, фотографировал, каталогизировал и анализировал каждый поворот каждого болта на печи в течение девятичасового рабочего дня. Змеевик был рассечен, а образцы футеровки сохранены для использования в будущем.
Хотя печь получила серьезные повреждения, ее не пришлось заменять полностью.
Была проведена структурная реконструкция с целью устранения повреждений из-за биения в нижней части печи, изготовлен новый змеевик, а гидроцилиндры были переупакованы и герметизированы.К счастью, основные компоненты можно было утилизировать, и в конечном итоге печь была восстановлена ​​за половину стоимости новой печи.
«В печи произошел серьезный технический сбой, — сказал Джимми Хортон, вице-президент и генеральный менеджер по южным операциям, EMSCO. «Однако блок не только был восстановлен, но и восстановлен с использованием минимального количества запасных частей».
Хотя работы на печах продолжались, Тонкава столкнулась с трудностями в связи с прогнозируемым сроком выполнения поставки в 14 недель.
При учете трех недель, потерянных страховой компанией, и времени, необходимого для установки, Тонкава рассчитал, что общие производственные потери составят 18-20 недель.С точки зрения братьев и сестер-совладельцев Сэнди Солсбери Линтон и Джима Солсбери, Тонкава не смогла бы пережить такой долгий период потери производительности. После того, как они объединились с поставщиком печи, было установлено, что причину длительного ремонта блока питания можно отнести к производителю стального шкафа, в котором размещался блок питания.
Решение? Существующий шкаф будет полностью отремонтирован, и работу возьмет на себя Тонкава, а не первоначальный производитель.Это сократило 14-недельное время выполнения заказа до пяти недель.
Tonkawa — единственный источник для ряда своих клиентов. Несмотря на то, что время выполнения заказа было значительно сокращено, команде Tonkawa по-прежнему требовалась стратегия, позволяющая удерживать клиентов из одного источника в бизнесе, а также план по удержанию более крупных клиентов.
Tonkawa разливает множество износостойких высокохромистых сплавов для сельского хозяйства и дробеструйной промышленности. Компания Kansas Castings, Belle Plaine, Kan., Дружественный конкурент, расположена в 50 милях к северу от Тонкавы.Канзас Кастингс предлагал Тонкаве по два-три заезда каждую пятницу на столько, сколько было необходимо.
«Мы сделали формы, поместили их на бортовой прицеп, помолились, чтобы в Оклахоме не пойдет дождь, и отвезли формы в Kansas Castings. Каждую пятницу мы производили формование, дробеструйную очистку, чистку, шлифовку и отгрузку », — сказал Солсбери Линтон.
Другие присоединились к кругу поддержки, которая быстро окружала семью Tonkawa Foundry.
Modern Investment Casting Corporation (MICC) расположена в 12 милях к востоку от Тонкавы в Понка-Сити, Окла.Хотя MICC — инвестиционный магазин, а Tonkawa — предприятие по литью в песчаные формы, отношения MICC с Тонкавой восходят к тому времени, когда у руля стоял отец Сэнди и Джима, Джин Солсбери.
«Джин всегда был готов помочь вам», — сказал владелец MICC Дэйв Кэшон. «Его совет был бесценным для нас на протяжении многих лет, поэтому, когда появилась возможность поддержать Сэнди и Джима, мы вызвались помочь».
MICC предлагал разливать все, что нужно Tonkawa, каждую пятницу в ее печь. Tonkawa привезла свой сплав, ручку печи и формы, а MICC предоставила свою печь и ручку печи для трех плавок.Многие специальные детали, которые производит Tonkawa, были изготовлены при поддержке MICC.
Когда Солсбери Линтон подошла к Кэшону и попросила его выписать ей счет на покрытие накладных расходов, которые потребляла Тонкава, Кэшон сказал ей, что если она будет приносить шесть дюжин пончиков каждую пятницу утром, они будут звонить.
«Мы все как одна семья», — сказал Кэшон. «Мы все принадлежим к одной отрасли, и хотя иногда мы можем быть дружественными конкурентами, вы не хотите, чтобы кто-то прошел через то, через что они прошли, и с такой же легкостью наша печь могла потерпеть неудачу.Хотя мы все принимаем соответствующие меры и выполняем техническое обслуживание, чтобы предотвратить возникновение этих сценариев, они, к сожалению, время от времени возникают в нашей отрасли ».
Tonkawa недавно добавила сталелитейные работы в свое меню услуг, а Central Machine & Tool, Энид, Оклахома, смогла взять образцы Тонкавы и выполнить свои заказы на сталь, чтобы не отставать от этих клиентов, в то время как CFM Corporation, Blackwell, Окла., Временно взяли троих сотрудников Тонкавы и заставили их работать во время простоя.Кроме того, несколько основных поставщиков Tonkawa продлили сроки выплаты кредиторской задолженности.
Благодаря поставщикам, друзьям и собственной страсти, настойчивости и целеустремленности Tonkawa, бизнес встал, работает и восстанавливается, благодаря чему он входит в число немногих магазинов такого размера, чтобы преодолеть трудности и остаться в бизнесе после столкновения с бедой.
Спустя почти восемь месяцев после того разрушительного субботнего вечера в январе Солсбери Линтон размышлял о людях и событиях, которые помогли Тонкаве воскреснуть из пепла.«У нас определенно не было бы возможности увидеть, что ждет Тонкава в будущем, если бы не все добрые люди, которым небезразлично то, что с нами произошло. Все до сих пор проверяют нас ».

ИННОВАЦИЙ В АЛЮМИНИИ: II

ИННОВАЦИИ В АЛЮМИНИИ: II

---

ИННОВАЦИИ В АЛЮМИНИИ: Сессия II

Спонсор: LMD Aluminium Committee
Организатор программы: Робин Конгер, Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория, P.O. Box 999, K8-11, Richland, WA 99352

Комната: 232B

Председатель заседания: Ларри Боксолл, Fluor Daniel / C107I, 100 Fluor Daniel Drive, Greenville, SC 29607-2762

---

14:00

ДЕГАЗАЦИЯ ЖИДКИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ АРГОНОМ В ЗАМКНУТОМ КОНТУРЕ: Роберт А.Рапп, Л. Fan, Университет штата Огайо, Департамент материаловедения и инженерии, 116 W. 19 Ave., Columbus, OH 43210

Большое снижение растворимости растворенного водорода в алюминии по мере его затвердевания с образованием слитков, полос, листов или литых изделий требует, чтобы жидкий металл дегазировали перед литьем. Чистый аргон часто вводят в жидкий сплав через погружную фурму или барботер, так что растворенный водород попадает в пузырек аргона перед выбросом в окружающую среду.В этой работе представлена ​​запатентованная концепция для достижения такой же дегазации аргоном жидких алюминиевых сплавов с рециркуляцией аргона в замкнутом контуре, что позволяет сэкономить на аргоне. На практике водород, уносимый аргоном из жидкого сплава, будет окисляться с образованием h3O () в результате реакции с неподвижным слоем гранул оксида меди, а продукт h3O () будет экстрагирован слоем эксикатора. Когда слой реагента оксида меди в основном восстанавливается до меди и эксикатор приближается к насыщению, срабатывает реле, вызывающее перенаправление потока газа, которое заменяет отработанные реагенты вновь регенерированными.

14:30

ЗАМКНУТАЯ АЗОТНО-ХЛОРИНОВАЯ ДЕГАЗАЦИЯ / ФЛЮСИРОВАНИЕ ЖИДКИХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ: Л.С. Фан, Роберт А. Рапп, Университет штата Огайо, факультет материаловедения и инженерии, 116 W. 19 Ave., Columbus, OH 43210

Необходимость дегазации жидких алюминиевых сплавов для уменьшения растворенного водорода до затвердевания с образованием любого продукта присуща всем предприятиям по переработке алюминия. Аналогичным образом, для производства алюминиевого листа и некоторых других продуктов растворенные натрий и кальций должны быть превращены в флюс в результате реакции с хлором.Сегодня комбинированная дегазация и флюсование часто достигается барботированием газовой смеси азота и хлора в расплав с выделением продукта HCl и непрореагировавшего Cl2 в окружающую среду. В этой работе представлена ​​запатентованная концепция дегазации / флюсования алюминиевых расплавов с помощью обычной газообразной азотно-хлорной смеси, но с рециркуляцией хлора в замкнутой системе, чтобы он не попал в окружающую среду. Реакция HCl и Cl2 из газообразных продуктов дегазации с гранулами оксида меди в неподвижном слое приводит к их превращению в хлориды меди, и продукт h3O () безопасно выводится в окружающую среду.Окружающий воздух используется для регенерации реагента оксида меди из хлорида меди.

2:50 вечера

ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГИИ И ДРУГИХ ЗАТРАТ С ПОМОЩЬЮ NOVEL, СТАТИЧЕСКАЯ ДЕГАЗИРОВКА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПЕРЕРАБОТАННОГО АЛЮМИНИЯ: Дэвид А. Ларсен , Blasch Precision Ceramics, Inc., 580 Broadway, Albany, NY 12204

Новый метод производства керамических компонентов для дегазации путем литья вымораживанием и литья под давлением используется для производства компонентов, используемых в производстве переработанного металлического алюминия, где уровни загрязнения выше нормального, что приводит к более низкому качеству металлов.Операции по дегазации вторичного алюминия, основанные на сегодняшней стандартной практике, не подходят для этой задачи, требуя либо дорогостоящих вращающихся компонентов, требующих высоких затрат на техническое обслуживание и эксплуатационные расходы, либо керамических пористых заглушек с большими порами, которые не могут надежно и непрерывно обеспечивать необходимую структуру мелких пузырьков газа.

15:10 ПЕРЕРЫВ

3:30 вечера

ОЦЕНКА НОВОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ КАТОДОВ КЛЕТОК HALL-HEROULT: Thomas J. Mroz , Advanced Refractory Technologies, Inc., 699 Hertel Avenue, Buffalo, NY 14207

Недавно был идентифицирован новый неоксидный материал, который демонстрирует электрическое сопротивление на 2 порядка меньше, чем графит, и который может быть образован реакционным горячим прессованием или спеканием при относительно низких температурах. Кроме того, этот материал легко поддается механической обработке и обладает хорошей стойкостью к окислению и отличной стойкостью к тепловому удару. Похоже, он является хорошим кандидатом для катодных применений в ячейках Холла. Кроме того, представляется возможность недорогой обработки поверхности этого материала для получения интегральных покрытий из TiB2.Мы оценим коррозионную стойкость этого материала с покрытием TiB2 и без него и далее оценим параметры, необходимые для получения покрытия TiB2.

3:50 вечера

УТИЛИЗАЦИЯ ОБЛИЦОВКИ ЯЧЕЙКИ HALL-HEROULT: J.R. Divine , ChemMet, Ltd., P.O. Box 4068, West Richland, WA 99353-2309

Предлагаемый процесс утилизации обеспечивает энергоэффективный механизм для извлечения солей из футеровки баков и утилизации самой углеродистой футеровки.Предлагаемый способ заключается в измельчении отработанной футеровки на мелкие частицы с последующим их окислением. Метод, который кажется наиболее успешным, заключается в измельчении до диаметра примерно 1 мм, нагревании до примерно 1300 К в «инертной» атмосфере CO2 и затем в реакции с паром. Полученная смесь CO и h3 может использоваться в качестве топлива в котле для выработки пара, предварительного нагрева отработанной футеровки котла или обеспечения когенерации для подачи электроэнергии обратно в сеть или в процесс производства алюминия.

4:10 вечера

ДАТЧИК КОНЦЕНТРАЦИИ АЛЮМИНИЯ: Джеймс Оксли , Oxley Research Inc., 25 Science Park, New Haven, CT 06511

Эта работа касается разработки нового электроаналитического датчика для отслеживания снижения концентрации глинозема, которое происходит во время электровыделения алюминия из ванн расплавленного криолита и глинозема. Концепция основана на использовании инертного индикаторного электрода, который непосредственно реагирует на изменения концентрации растворенного оксида алюминия. Произведенный таким образом электрический сигнал можно использовать в алгоритме управления, чтобы обеспечить автоматическую подачу глинозема в ванну, тем самым избегая возникновения «анодного эффекта».

---

Генератор азота

для дегазации алюминия — Parker Hannifin

Алюминий — это металл, который часто используется из-за его относительной прочности, учитывая его небольшой вес. Однако при литье алюминия примеси, известные как включения, могут создавать слабые места в продукте. У этих включений несколько причин, но одна из самых распространенных — в присутствии водорода. Газообразный водород растворим в жидком алюминии, и он может проходить через расплавленный алюминий почти так же легко, как через воздух.Когда жидкий металл охлаждается и затвердевает, водород течет из областей с высоким давлением в области с низким давлением. Он сливается и образует газовые карманы, которые, когда металл затвердевает, превращаются в включения и слабые места. Дегазация — это процесс, используемый для удаления водорода из расплавленного алюминия.

Как вводится водород

Водород может попадать в жидкий алюминий в результате сжигания в газовых печах, конденсации на инструментах, флюсах и добавках к сплавам.Однако чаще всего водород вводится в расплавленный алюминий через влажность воздуха. Растворение водорода увеличивается с увеличением относительной влажности воздуха.

Процесс снятия

По мере роста спроса на алюминиевые изделия более высокого качества, особенно в аэрокосмической промышленности, растет и потребность в сокращении количества включений в формованных изделиях. Популярный метод удаления водорода включает введение в жидкий алюминий барботированного азота.Водород притягивается к пузырькам азота, затем переносится через алюминий и выделяется на поверхности. Аргон также очень эффективен, но из-за высокой стоимости, связанной с этим газом, предпочтение отдается азоту.

Газообразный азот вводится в расплавленный металл посредством статической фурмы или вращающейся крыльчатки. Метод статической фурмы дешевле, но также менее эффективен, чем вращающаяся крыльчатка, особенно во влажной среде.

Статическое копье

Статическая пика представляет собой трубку, которая вставляется в емкость с жидким алюминием.Большие пузырьки азота выходят из конца фурмы и проходят через продукт. Под воздействием влажного воздуха большие пузырьки разбивают поверхность и притягивают больше влаги, которая диссоциирует на водород и кислород. Затем водород снова растворяется в алюминии.

Роторное колесо

Роторная крыльчатка работает за счет увеличения площади поверхности инертного газа, вводимого в металл. Меньшие по размеру пузырьки азота, создаваемые рабочим колесом, имеют гораздо большую общую площадь поверхности и собирают больше водорода.Более низкое поверхностное возмущение более мелких пузырьков также позволяет улавливать меньше водорода в металле из-за влажности атмосферы.

Подача азота

Азот для дегазации алюминия может поставляться двумя способами:

• Поставляемый расходный материал в форме баллонов высокого давления или в виде жидкости в емкостях Дьюара и наливных цистернах
• Генератор азота на месте
  

Недостатки баллонов и наливных цистерн:

• Зависимость от внешних поставщиков: поставленный газ зависит от роста цен, договоров аренды, долгосрочных контрактов, сборов за риск, негибких графиков поставок, надбавок и налогов, а также дополнительной административной работы.

• Соображения, касающиеся окружающей среды: Азот образуется при фракционной перегонке воздуха. Хотя N ₂ не считается парниковым газом, важно понимать, что выделение газа из воздуха путем фракционной перегонки является энергоемким процессом. Энергия, используемая для производства N ₂ , производит значительное количество диоксида углерода (CO ₂ ). Кроме того, доставка азота осуществляется тяжелыми грузовиками, что дополнительно способствует выбросам CO ₂ .

• Угрозы безопасности: Баллоны высокого давления обычно заполняются до 2000 фунтов на квадратный дюйм. С ними необходимо осторожно обращаться и хранить, поскольку могут возникнуть утечки или взрывы.
  

Преимущества местного генератора азота:

• Рентабельность: генератор азота на месте обычно окупается менее чем за 24 месяца. После этого единственные затраты, связанные с эксплуатацией, — это электричество.

• Непрерывная подача: Генератор азота предназначен для автоматической работы в режиме 24/7.Нет необходимости прерывать обслуживание для замены резервуаров.

• Безопасность: наличие генератора на месте избавляет от необходимости хранить и обрабатывать тяжелые газовые баллоны высокого давления, которые могут привести к травмам или повреждению имущества.

• Повышенная эффективность: азотная система вырабатывает азот с давлением и скоростью потока, необходимыми для конкретного применения, по запросу, поэтому газ не тратится впустую.

• Простота установки — генераторы азота представляют собой системы «включай и работай».Просто подключите стандартную линию сжатого воздуха ко входу генератора азота и подключите выход к линии азота.

Для получения дополнительной информации о генераторах азота Parker, пожалуйста, обратитесь к брошюре по продукции. Прочтите этот технический документ, чтобы получить информацию об экологических преимуществах собственного производства азота.

Этот пост предоставил Дэвид Коннотон, менеджер по продукции систем генерации азота — Parker Hannifin.

Связанное содержание:

Производство азота с использованием собственного генератора и фракционная перегонка — Часть 1 из 3

Преимущества использования мембранной системы из полого волокна для производства азота Часть 2 из 3

Девять причин рассмотреть производство азота на месте

Ультразвуковая дегазация алюминия предлагает более низкую стоимость

При плавке чугуна стоит та же проблема, что и в электропечах и вагранках — окисление расплавленного металла.Окисление вызывается контактом расплавленного железа с атмосферой. В прошлом году на этих страницах мы подробно рассмотрели факторы, способствующие окислению при плавлении EF, и технологии противодействия этому. Купольная плавка сталкивается с более серьезной проблемой: во время цикла плавления образуется гораздо больший объем оксида железа.

При вагранке дутьевой воздух контактирует с опускающимися каплями расплавленного металла, мгновенно образуя покрытия из оксида железа на поверхности капель. Воздействие атмосферного контакта на расплавленный металл намного выше при вагранке; Этого нельзя избежать, что увеличивает величину потерь от окисления в вагранке по сравнению с плавкой ЭФ.

На протяжении многих лет сторонники EF рекламировали плавку для лучшего контроля химического состава железа. Эта претензия объясняется меньшими потерями от окисления при плавлении EF.

Купольная плавка была предпочтительна для увеличения объемов производства, но качество металла временами ухудшалось. Проблема качества металла связана с оксидом железа, который образуется во время плавки, но процесс, с помощью которого это происходит, неизвестен большинству вагранок.

Цикл плавления вагранки необходимо изучить, чтобы точно определить, как возникают потери от окисления и как их можно преодолеть.

Описание купольного процесса

Дутьевой воздух поступает в купол через фурмы, выходящие в зону плавления. Насыщенный кислородом воздух контактирует с раскаленным коксом, вызывая возгорание и выделяя тепло. При этом насыщенный кислородом воздух контактирует с опускающимися каплями расплавленного металла. Нельзя избежать образования оксида железа на поверхности капель. Если дутьевой воздух содержит молекулы кислорода, необходимые для горения, всегда образуется оксид железа.

Обдувной воздух, насыщенный кислородом, доступен только в ограниченной зоне на мелководье на уровне фурмы.В остальной части купола отсутствуют молекулы кислорода, способные образовывать оксид железа. В этой области, называемой каналом фурмового канала, температура достигает 5000 ° F, что вызывает частичное испарение всего присутствующего. Расплавленное железо, оксид железа и коксовая зола SiO ₂ испаряются, поднимаются по вагранке в виде газа и снова конденсируются в жидкость над зоной плавления. Этот процесс, идентичный тому, что происходит в доменных печах, распределяет жидкий оксид железа по верхней вагранке. Все ингредиенты вагранки покрыты оксидом железа.Таким образом, при нормальной работе все вагранки загрязняются оксидом железа.

В доменных печах сжигание кокса регулируют, чтобы способствовать образованию больших количеств оксида углерода, который химически восстанавливает оксид железа. Оксид железа — основной ингредиент для плавки в доменных печах.

В вагранках оксид железа не должен быть частью металлической шихты, а присутствует только в качестве загрязнителя. Необходимо учитывать тот факт, что оксид железа распределяется по всему верхнему куполу во время нормальной плавки.

Оксид железа был определен как основная причина проблем плавления EF. Это справедливо и для вагранки. Образование оксида железа невозможно остановить при плавлении вагранки, что означает, что необходимо разработать какой-то метод для нейтрализации его присутствия.

Производство оксида железа в каналах канала фурмы и, в конечном итоге, загрязнение им всей вагранки невозможно остановить. Но с загрязнением оксидом железа в верхней вагранке можно бороться, регулируя расход кокса. При содержании кокса, превышающем 12%, образуется достаточно оксида углерода для химического восстановления осажденного из паровой фазы оксида железа в верхней зоне плавления.При содержании кокса менее 12% остается некоторое количество оксида железа, что приводит к окислению кремния на начальных стадиях плавления железа, происходящих в верхней зоне плавления.

Ключ к успеху . Чтобы добиться успеха, операторы вагранки должны понимать, что оксид железа всегда образуется во время нормальных циклов плавки и всегда происходит загрязнение оксидом железа верхней зоны плавления. Потери кремния при окислении могут превышать пятьдесят процентов в худшем случае.

Помимо потерь кремния в верхней зоне плавления, значительное окисление углерода происходит в зоне канала фурмы, высокотемпературной зоне вагранки.Эти потери углерода могут превышать один процент углерода, присутствующего в расплавленном чугуне, что очень важно с учетом общих уровней углерода около 3,50% C. Более одной трети углерода, содержащегося в расплавленном чугуне, может быть потеряно в результате окисления.

Важная рабочая точка . Потери углерода на уровне канала качения фурмы не учитывались в большинстве вагранок. Химический состав расплавленного железа при отводе отражает химический состав металла до того, как загрязнение оксидом железа распространится по всей вагранке.Уровни углерода и кремния, присутствующие в этой точке, представляют собой почти истинный химический состав без потерь на окисление. Потери от окисления быстро растут по мере продолжения плавления, при этом потери достигают установившегося состояния через 1,0–1,5 часа после начала плавления.

Вниманию операторов купола

Сравните химию разветвления с химией хода вагранки через один час. Убедитесь сами в уровне потерь от окисления, которые обходятся вашим литейным производственным потерям, намного превышающим все, что вы предполагали ранее.Доля кокса может достигать 6-7% при раскислении в процессе плавки вагранки. Нормы содержания кокса вагранки составляют 10% -14%.

Впрыск DeOX в фурму мгновенно уменьшает оксид железа, образующийся в дорожках качения фурмы. DeOX не может остановить образование оксида железа, но он мгновенно уменьшает объем оксида после его образования. Оксид железа восстанавливается до инертных побочных продуктов, которые больше не поставляют атомы кислорода в расплавленное железо. Это единственный материал, который позволяет это сделать. Купола необходимо раскислить, и обработка металла DeOX — единственный метод для этого.

Важная новая технология. Потери углерода в результате окисления, всегда происходящие в каналах купола фурмы, останавливаются за счет раскисления, как и испарение оксида железа и его распространение по куполу.

Купольная плавка дает прямые химические результаты при нейтрализации оксида железа. Оксид железа, безусловно, оказывает наибольшее пагубное влияние на работу вагранки, и в прошлом его присутствие не контролировалось из-за невозможности противодействовать ему. Обработка металла DeOX устраняет это ограничение, и теперь вагранка может не содержать загрязнений оксидом железа.

Расход кокса вагранки. Сегодня нормы кокса увеличиваются для увеличения содержания углерода в выплавленном чугуне. Как правило, увеличение количества углерода минимально по сравнению с потерями углерода, происходящими в дорожках качения фурмы.

Потери углерода в дорожках качения превышают один процент, и обычно требуется увеличение количества кокса для повышения уровня углерода на 0,10–0,15% C. Потери углерода в результате окисления, происходящие в дорожках качения, в конечном итоге становятся огромным источником повышения уровня углерода.

Купола эффективно плавят железо при 6% -7.Уровень кокса составляет 5%, что продолжается и сейчас на предприятиях по литью металлов в США. Но как только применяется ограничение плавки, требующее увеличения уровня углерода из кокса, нормы кокса повышаются. Устранение потерь от окисления углерода способствует снижению содержания кокса на 6-7%.

Контроль окисления. Тепло выделяется в вагранке при сгорании кокса, который представляет собой процесс окисления. Успешная работа вагранки позволяет беспрепятственно продолжать горение кокса, но подводит черту к окислению железа.Необходимо противодействовать образованию оксида железа; это не остановить.

Расплавленный чугун при контакте с насыщенным кислородом дутьевым воздухом образует оксид железа на поверхности расплавленного чугуна. Деокисление DeOX удаляет оксидное покрытие, не препятствуя процессу горения кокса.

Технология без атома кислорода. Оксид железа, когда он присутствует в поверхностном шлаке, добавляет свободные атомы кислорода в ванну железа. Эти атомы кислорода распространяются по всей ванне, быстро образуя «оксиды», попадая в ванну с железом.Прекращение подачи атома кислорода — избавление поверхностного шлака, контактирующего с железной ванной, от оксида железа — становится ключом к раскислению.

Ключевые технологии. Оксид железа — единственный значительный источник свободных атомов кислорода в расплавленном железе. Кремний, который окисляется до SiO ₂ , добавляет несколько свободных атомов кислорода, но оксид железа гораздо более влиятельный. Как подробно описано в предыдущей серии, посвященной методам плавки EF, контроль оксида железа имеет первостепенное значение для успешной вагранки.Раскисление купола легко достигается путем химического восстановления оксида железа, который образуется в дорожках качения купола. Обработка металлов DeOX — единственная технология, которая достигла этой цели.

Это первый из серии отчетов, в которых рассматривается конструкция вагранки, практика вагранки и технологические решения вагранки.

Рон Бейерстедт — президент Mastermelt LLC . Свяжитесь с ним по телефону ron@mastermelt.com

(PDF) Влияние дегазации на межфазную реакцию расплавленного алюминия и твердой стали

238 АРХИВЫ FOUNDRYENGINEERINGV olume 1 7, I ssue 2/2 0 1 7, 2 2 7 — 2 3 9

4.Заключение

Толщина слоя IMC увеличивалась с увеличением времени погружения

для всех обработок. При более продолжительном времени погружения Fe

в стали и Al в алюминиевых сплавах имеют достаточно времени для реакции,

образуют IMC и превращаются в сталь. IMC в форме губки будет иметь вид

после времени погружения в 600 с. Помимо времени погружения,

содержание газообразного водорода в расплавленном алюминии также играет важную роль в образовании ИМС.Из-за высокого содержания водорода

образцы подложки, погруженные в расплав алюминия

без дегазатора, имели самый толстый слой ИМС. Дегазация

может снизить содержание газообразного водорода в расплавленном алюминии, а

затем подавить рост IMC. Дегазация аргоном была на

более эффективной, чем дегазация таблеток, для уменьшения роста КИМ.

Кроме того, твердая и хрупкая фаза IMC, FeAl3, составляла

, преимущественно в образцах, погруженных на 900 с без дегазатора

, в то время как в образцах с аргоном и таблетками

образовывалась частично.Благодаря природе FeAl3 стенка тигля

легко разрушается.

Благодарности

Это исследование было финансово поддержано Университетом Себеласа Марета

в рамках гранта PNBP 2015 с контрактом №. 698

/ UN27 / PN / 2015.

Ссылки

[1] Раисзаде, Р. и Гриффитс, У.Д. (2010). Поведение дефектов двойной оксидной пленки

в жидких алюминиевых сплавах при атмосферном и пониженном давлениях

.Журнал сплавов и

соединений. 491, 575-580.

[2] Рен, Ю., Ма, В., Вэй, К., Ю, В., Дай, Ю., и Морита, К.

(2014). Дегазация алюминиевых сплавов с помощью электромагнитной направленной кристаллизации

. Вакуум. 109, 82-

85.

[3] Zhao, L., Pan, Y., Liao, H. & Wang Q. (2012). Дегазация алюминиевых сплавов

при переплавке. Материалы Письма. 66,

328-331.

[4] Haghayeghi, R., Бахаи, Х. и Капранос, П. (2012). Влияние ультразвуковой дегазации аргона

на растворенный водород в алюминиевом сплаве

. Материалы Письма. 82, 230-232.

[5] Диспинар, Д., Ахтар, С., Нордмарк, А., Ди Сабатино, М.,

,

, Арнберг, Л. (2010). Дегазация, водород и пористость

явления в A356. Материаловедение и инженерия A.

527, 3719-3725.

[6] Эйсаабади, Б.Г., Давами, П., Ким, С.К. и Варахрам, Н.

(2012). Влияние водорода и оксидов на свойства при растяжении

литых сплавов Al – Si – Mg. Материаловедение и инженерия

А. 552, 36-47.

[7] Цзэн, Дж., Гу, П. и Ван, Ю. (2012). Исследование внутреннего метода вакуумирования

для дегазации расплавленного алюминия,

Материаловедение и инженерия B. 177, 1717-1720.

[8] Сюй, Х., Мик, Т.Т. и Хан, К. (2007). Влияние ультразвукового поля

и вакуума на дегазацию расплавленного алюминиевого сплава.

Материалы Письма. 61, 1246–1250.

[9] Эскин, Г.И. (1998). Перспективы ультразвуковой (кавитационной) обработки расплава

при производстве алюминиевого сплава

изделий. Металлург. 42, 284-291.

[10] Ву Р., Цюй З., Сунь Б. и Шу Д. (2007). Влияние параметров дегазации

на содержание водорода и свойства алюминия технической чистоты

, материаловедение и

Engineering A.456, 386-390.

[11] Варке В.С., Трюггвасон Г. и Махлуф М.М. (2005).

Математическое моделирование и компьютерное моделирование очистки расплавленного металла

с вращающейся крыльчаткой дегазатора: Часть I.

Поток жидкости. Журнал технологий обработки материалов.

168, 112-118.

[12] Ван, Л., Го, Э., Хуанг, Ю. и Лу, Б. (2009). Рабочее колесо поворотное

, доработка из сплава 7075Al. Редкие металлы.28, 309-

312.

[13] Самуэль А.М. И Самуэль, Ф.Х. (1992). Различные аспекты

участвует в производстве алюминиевых отливок с низким содержанием водорода

. Журнал материаловедения. 27, 6533-6563.

[14] Ориани, Р.А. (1993). Физические и металлургические аспекты

водорода в металлах. в ICCF4. Четвертая международная конференция

по холодному синтезу. Лахайна, Мауи: Electric Power

Research Institute 3412 Hillview Ave., Palo Alto, CA 94304.

[15] Сонг, Р.Г., Ценг, М.К., Чжан, Б.Дж., Лю, Дж., Цзинь, З.Х. И

Шин, К.С. (1996). Сегрегация границ зерен и разрушение

, вызванное водородом, в алюминиевом сплаве 7050. Acta

Металл. 44, 3241-3248.

[16] Шахверди, Х.Р., Гомащи, М.Р., Шабестари, С., &

,

Хиджази, Дж. (2002). Микроструктурный анализ межфазной реакции

между расплавленным алюминием и твердым железом.Журнал

Технология обработки материалов. 124, 345-352.

[17] Chen, C.M. И Ковачевич Р. (2004). Соединение сплава Al 6061

со сталью AISI 1018 комбинированным действием плавления и твердотельной сварки

. Международный журнал станков

& Производство. 44, 1205–1214.

[18] Кобаяси С. и Якоу Т. (2002). Контроль слоев интерметаллического соединения

на границе раздела между сталью и алюминием с помощью диффузионной обработки

.Материаловедение и инженерия A.

338, 44-53.

[19] Цю Р., Ши, Х., Чжан, К., Ту, Ю., Ивамото, К. и Сатонака,

S. (2010). Характеристика межфазного соединения между низкоуглеродистой сталью

и алюминиевым сплавом, сваренных контактной точечной сваркой.

Характеристики материалов. 61, 684-688.

[20] Танака Т., Моришиге Т. и Хирата Т. (2009).

Комплексный анализ прочности стыков для разнородных

сварных швов трением с перемешиванием мягкой стали и алюминиевых сплавов.Scripta

Materialia. 61, 756-759.

[21] Огура, Т., Сайто, Ю. Нисида, Т., Нисида, Х., Йошида, Т.,

Омичи, Н., Фудзимото, М., Хиросе, А. (2012). Разделение

оценка механических свойств и микроструктуры поверхности раздела

в сварном трением с перемешиванием сплава алюминия

/ нержавеющей стали внахлест. Scripta Materialia. 66, 531-534.

[22] Шимек, М., Спрингер, А., Кайерле, С., Kracht, D. &

Wesling, V. (2012). Лазерная сварка разнородных швов сталь-алюминий

для облегченных автомобильных конструкций. Физика

Процедуры. 39, 43-50.

[23] Uematsu, Y .; Токаджи К., Тозаки Ю. и Накашима Ю.

(2010). Усталостные характеристики неоднородного точечного шва

, сваренного трением с перемешиванием, между A6061 и SPCC, приваренного инструментом с буртиком

с буртиком. Разработка процедур. 2, 193-201.

Дегазация расплавленного алюминия с использованием Sialon

Алюминий (Al) и его сплавы подвержены уникальной форме химической коррозии, известной как водородное растрескивание, которое вызывается постепенной диффузией молекул водорода (H) через кристаллическую решетку металла.Это создает локализованный дефект в сплаве, который может значительно ухудшить как его предел прочности, так и пластичность, тем самым увеличивая риск разрушения поверхности. В твердом состоянии растворимость алюминия в водороде незначительна. Однако расплавленный алюминий — невероятно реактивное вещество, которое активно разлагает влагу с образованием водорода (H).

Расплав при переработке расплавленного алюминия может поглощать водород из атмосферы и разлагать воду, которая собирается или конденсируется на таких инструментах, как передаточный ковш или тигельная печь.Если расплав поглотит чрезмерное количество водорода, это может повлиять на пористость конечного продукта и способствовать увеличению количества брака. Исключить абсорбцию газа из расплавленного алюминия невозможно, поэтому металлурги сосредотачиваются на удалении водорода из расплава перед разливкой.

Объяснение дегазации расплавленного алюминия

Дегазация расплавленного алюминия — важный процесс при литье сплавов. Это осуществляется одним из двух методов: флюсовой или ротационной дегазации.Ротационный дегазатор состоит из моторизованного привода и полого вращающегося вала, который непосредственно впрыскивает инертный газ, такой как аргон (Ar) или азот (N ₂ ), в расплав алюминия. Комбинация вращательного движения вала и продувки инертным газом вызывает образование большого объема пузырьков в расплаве.

Водород, растворенный в расплавленном алюминии, затем диффундирует в эти пузырьки и отделяется от жидкой фазы. Это обеспечивает более эффективный и чистый метод удаления водорода из расплавленного алюминия по сравнению с дегазированием флюсом.

Сиалон для дегазации расплавленного алюминия

Дегазация расплавленного алюминия может быть проблематичной, поскольку ее необходимо проводить на месте, когда температура расплава превышает 700 ° C (1292 ° F). Это может вызвать химическое воздействие и термическое разрушение вала ротора и продувочных клапанов.

Ротационные дегазаторы, изготовленные с использованием сиалоновой керамики, уникально подходят для того, чтобы выдерживать жесткие термохимические условия обработки расплавленного алюминия. Syalon 101 — это современный технический материал, который не реагирует на расплавленный алюминий в течение продолжительных периодов воздействия (<1000 часов).Он нашел широкое применение при обработке и формовке цветных металлов и имеет хороший потенциал для использования в основных процедурах дегазации.

Ротационные дегазаторы

Sialon могут успешно достичь равновесия расплавленного алюминия в ковше перед формовкой, улучшая выход разливки и снижая ненужные затраты, связанные с утилизацией.

Обработка расплавленного алюминия с использованием международных сиалонов

International Syalons — ведущий британский производитель сиалонной технической керамики для промышленного применения.Мы разработали инновационный ассортимент технических материалов для работы с расплавленным алюминием, в том числе Syalon 101.

Если вам нужна дополнительная информация об использовании сиалонов, прочтите наши предыдущие сообщения в блоге:

В противном случае, свяжитесь с нами напрямую для получения дополнительной информации о технических сиалоновых ротационных дегазаторах для литья расплавленного алюминия.

Связанные

Мы покупаем и продаем б / у роторное дегазирующее оборудование

У вас есть товар (ы) в корзине; вы можете продолжить добавление элементов, нажав любую из кнопок «Связанные элементы» внизу страницы.Если вы закончили, вы можете запросить предложения, нажав кнопку «Запросить предложение сейчас».

У вас нет товаров в корзине.

Продолжить просмотр

Ваш запрос на дополнительную информацию был добавлен в корзину запросов предложений, которая содержит перечисленные ниже товары.Вы можете продолжить просмотр нашего инвентаря, чтобы добавить дополнительные элементы, или отправить свой запрос сейчас, заполнив поля ниже и нажав «Отправить».

Ваш запрос обрабатывается!

Хотели бы вы получать бесплатные автоматические уведомления по электронной почте, когда появится новый инвентарь, соответствующий этой машине?

«

Настройка учетной записи для оповещений

Имя:
Компания:
Имя пользователя (электронная почта):

Ваш адрес электронной почты уже связан с учетной записью.

Щелкните здесь, чтобы войти в систему и добавить эти предупреждения в существующую учетную запись.

Благодарим вас за посещение нашего веб-сайта и за проявленный интерес к нашему оборудованию.

Наши профессиональные сотрудники ответят вам предложения в кратчайшие сроки.
Вы можете просмотреть весь наш инвентарь на сайте: www.diecastmachinery.com
Если у вас есть другие вопросы, свяжитесь с нами, нажав здесь.

.