Дегазация металлов – это процесс удаления растворенных газов из расплавленных сплавов. В результате бурно выделяются пузырьки газов, которые также содержат неметаллические включения. Это повышает чистоту металлов и сплавов, улучшает их свойства.
Содержание:
- Камерная дегазация металлов и сплавов – преимущества и недостатки
- Процесс струйного вакуумирования – особенности проведения
- Поточное вакуумирование металлических сплавов – технология
- Элементы установки для циркуляционной дегазации металлов
Установки дегазации в вакууме могут отличаться по конструктивным характеристикам. В зависимости от вида установки различают несколько способов дегазации в условиях вакуума.
Камерная дегазация металлов и сплавов – преимущества и недостатки
При камерной дегазации применяются установки, состоящие из вакуум-камеры с ковшом. Она закрывается футерованной крышкой с уплотнителем для создания герметичности.
Камерная дегазация металлов и сплавов – преимущества и недостатки
На дне ковша находится пористая вставка, через которую подключается вакуумный насос. По трубопроводу в систему подается аргон. Металлические сплавы вводятся раздельно, начиная с бункеров, которые оснащены гидроприводами и вакуумными шлюзами.
Такая установка дегазации подходит для обработки различных металлов и сплавов. Нераскисленные металлы подаются в ковш с хорошо разогретой футеровкой. Высота металлического слоя должна быть такой, чтобы после расплавления жидкость не переливалась через бортик. Ферросплавы вводятся в металл после углеродного раскисления.
Рассмотрим протекание технологического процесса дегазации на примере алюминиевых сплавов:
- Алюминиевый сплав помещается в ковш, где расплавляется.
- Вдувается инертный газ при помощи импеллера, который двигается с высокой скоростью, разбивая поток газа на мелкие пузырьки. Они равномерно распределяются в ковше и всплывают к металлической поверхности. В качестве инертного газа может использоваться аргон или азот. Лучше аргон, так как азот образует соединения с алюминием, приводя к появлению большого количества шлака.
- Растворенный водород десорбируется.
Также в ковш с расплавом может добавляться небольшое количество хлора (не более 0,5%), который не дает образовываться связям с алюминием. Чтобы дегазация прошла успешно, важно обеспечить полную неподвижность ковша, чтобы всплывший водород и шлак не перемешивались при подаче инертного газа.
Этот метод имеет ряд преимуществ:
- Оборудование легко эксплуатируется, во время обработки наблюдаются незначительные потери тепла.
- Раскислители хорошо усваиваются.
- Достигается высокий процент дегазации: до 75% по водороду и до 40% по азоту.
- Количество неметаллических включений уменьшается в несколько раз.
Но есть у такого метода дегазации и некоторые недостатки. В процессе разливки нельзя допускать взаимодействия металла и атмосферы. Также такой метод имеет низкую эффективность при дегазации глубоко раскисленной стали.
Процесс струйного вакуумирования – особенности проведения
Процесс струйного вакуумирования – особенности проведения
Установки вакуумной дегазации такого типа обладают следующей конструкцией:
- Вакуум-камера. В нее устанавливается ковш. Также существуют установки, состоящие из ковша, оборудованного крышкой с гляделкой и вакуумным фланцем.
- Впускная труба. По ней подается инертный газ. Она ограничивает расширение струи и предотвращает потери материала.
- Промежуточный ковш. При струйной дегазации используется два ковша. В верхний устанавливается стакан с небольшим отверстием, через который разливается жидкий расплав. В нижнем ковше создается вакуум до начала перелива металлического расплава.
Нормальная дегазация достигается при скорости разлива 25-30 т/минуту. Эффективность вакуумирования повышается при введении инертного газа внутрь вакуум-камеры. При возникновении шлака процесс вакуумирования прекращается.
Поточное вакуумирование металлических сплавов - технология
Схема установки для дегазации включает разливочный ковш, вакуум-камеру, трубопровод, дополнительный ковш, кристаллизатор и гидроцилиндры.
Поточное вакуумирование металлических сплавов - технология
Дегазация выполняется следующим образом:
- К днищу разливочного ковша подсоединяется вакуум-камера, которая расположена над промежуточным ковшом и удерживается гидроцилиндрами.
- Перелив металлического расплава осуществляется через воронку с диаметром отверстия 6 см. Оптимальная скорость разлива составляет 3,8-4,6 тонн в минуту.
- В проточной камере металлическая струя пузырится. Дегазация продолжается на подине вакуум-камеры. Ее степень можно регулировать, меняя скорость разливки и подавая инертный газ.
- Металлический расплав подается во второй ковш, а затем - в кристаллизатор.
Такой метод дегазации металлов эффективен, так как растет степень рафинирования при незначительных скоростях перелива, сокращается количество операций дегазации, металл не взаимодействует с атмосферой.
Элементы установки для циркуляционной дегазации металлов
Циркуляционная дегазация происходит в оборудовании, состоящем из вакуум-камеры, оснащенной двумя трубами – всасывающей и сливной. Они опускаются в ковш с расплавленным металлическим сплавом.
Элементы установки для циркуляционной дегазации металлов
Также оборудование оснащено бункером для сплавов, кольцевым коллектором для ввода инертного газа. Чаще всего применяется аргон. Он, проникая в расплавленный металлический сплав, приводит к формированию большого количества маленьких пузырьков. Эти пузырьки поднимаются по всасывающей трубе и тянут за собой металл. Он попадает в вакуумную камеру, вакуумируется и по сливной трубе стекает в ковш.