Спосіб газореагентної обробки сплавів в вакуумі

Реферат: Винахід належить до металургії і ливарного виробництва і може бути використаним при рафінуванні та модифікуванні сплавів. Спосіб газореагентної обробки сплавів в вакуумі включає продувку їх газом у камері, вакуумне ущільнення якої здійснюють оброблюваним металом, причому газ диспергують спочатку нижнім, а потім верхнім дисками, що розташувують на одному валу обертання і занурюють в стовп розплаву, який піднімають над рідкометалевою ванною під дією розрідження, а рівень стовпа металу в камері при вакуумуванні підтримують на 20-50 мм вище верхнього диска, діаметр якого у 2-3 рази більше діаметра нижнього. Спосіб підвищує ступінь рафінування сплавів і фізико-механічних властивостей литого металу. UA 104488 C2 (12) UA 104488 C2 UA 104488 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до металургії та ливарного виробництві і може бути використаним при рафінуванні та модифікуванні сплавів. Відомий спосіб вакуумно-плазмової обробки рідкого металу [Пат. № 85988, Україна, МПК С22В 9/04, 9/05. Опубл. - 10.03.2009, бюл. № 5], який включає плазмовий нагрів, продувку сплаву високотемпературним газом у камері, вакуумне ущільнення якої здійснюють оброблюваним розплавом, а циркуляційне переміщення металу з глибини ванни крізь вакуумну камеру над вертикальною перегородкою і назад у ківш здійснюють нагрітим газом, який подають з плазмотрона, встановленого в боковій стінці камери над поверхнею розплаву в ковші. Недоліками цього способу є, по-перше, неможливість проведення операції модифікування та рафінування сплавів різними домішками при їх вакуумуванні. По-друге, низький ступінь очищення сплавів від неметалевих включень, які ефективно видаляються з розплаву при обробці його флюсом, шлаком та іншими реагентами. Відомий також спосіб рафінування алюмінієвих сплавів [Декларац. пат. № 16672, Україна, МПК С22В 21/00. Опубл. 15.08.2006, бюл. № 8], в якому газ і флюс, що знаходяться над металом, дроблять і вводять в глибину розплаву зануреним у ньому обертовим диском. Недоліком цього способу є те, що внаслідок нерозвинутої міжфазної поверхні взаємодії розплаву з флюсом ефективність вилучення зі сплавів газів та неметалевих включень невелика. Крім цього, при рафінуванні сплавів таким способом ступінь видалення водню з розплаву не перевищує 30 %. Найбільш близьким аналогом з рівня техніки до запропонованого винаходу щодо технічної суті та досягнутого результату є спосіб обробки рідкого металу [Пат. № 69091 А, Україна, МПК С22В 9/04, 9/05. Опубл. - 2004, бюл. № 8], що включає плазмовий нагрів та рафінування шляхом продувки високотемпературними середовищами розплаву, що вакуумується, який відрізняється тим, що кольорові сплави рафінують та модифікують у реакційній камері, вакуумне ущільнення якої здійснюють оброблюваним розплавом. Недоліками цього способу є низькі швидкості та недостатня повнота протікання процесів тепломасообміну й термодинамічної взаємодії газореагентних середовищ у всьому об'ємі розплаву через утворення застійних зон за межами камери вакуумування. Крім вказаного, дрібні газові пузирі, що надходять із реакційної зони плазмового струменя, у міру підйому в розплаві, з'єднуються в крупні об'єми газу. В результаті цього зменшується поверхня взаємодії рафінуючої фази з рідким металом. Крупні газові об'єми при досягненні рідкометалевої ванни руйнуються з утворенням бризок металу, які наморожуються на стінках вакуумної камери. Задачею запропонованого винаходу є розробка способу газореагентного рафінування сплавів в вакуумі з одночасним введенням інертних газів та флюсів в розплав. Такий спосіб дозволяє підвищити ефективність процесів рафінування і модифікування сплавів та забезпечує високий ступінь очищення їх від газів і неметалевих включень. Поставлена задача вирішується тим, що у запропонованому способі газореагентної обробки сплавів в вакуумі, що включає продувку їх газом у камері, вакуумне ущільнення якої здійснюють оброблюваним металом, згідно з винаходом, газ диспергують спочатку нижнім, а потім верхнім дисками, що розташовані на одному валу обертання і занурені в стовп розплаву, який піднімають над рідкометалевою ванною під дією розрідження, а рівень стовпа металу в камері при вакуумуванні підтримують на 20-50 мм вище верхнього диска, діаметр якого у 2-3 рази більше діаметра нижнього. При обробці сплавів запропонованим способом рівень металу в камері повинен бути на 2050 мм вище верхнього диска. При висоті розплаву над верхнім диском менше 20 мм важко регулювати і забезпечувати такий рівень металу в камері постійним. При висоті металу більш 50 мм знижується ефект вакуумування сплавів. Це обумовлено тим, що як відомо, навіть при значному розрідженні в камері (>100 КПа) дія вакууму розповсюджується тільки на глибину до 50 мм. Необхідний рівень розплаву в камері підтримують шляхом регулювання витрати газу на продувку сплавів та ступенем розрідження. Діаметр Д верхнього диска повинен бути у 2-3 рази більш діаметра Д2 нижнього. При Д1