Введение к работе
Актуальность работы, г5 настоящее время в фасонсшпч іном производстве остается актуальной проблема снижения брака выпускаемой продукции из алюминиевых сплавов. Основной причиной брака являются неметаллические включения и высокое газосодержание расплавов. В соответствии с возрастающими требованиями к качеству готовой продукции содержание неметаллических включений в отливках ограничивают тысячными долями процента, а количество газа стремятся поддерживать на уровне менее 0,2 см /100 г Ме.
В решение проблемы повышения чистоты алюминиевых СПЛЭЕОВ решающий вклад вносит рафинирование. Наиболее широкое распространение получили такие способы как вакуумирование, фильтрование, обработка расплава хлористыми солями, флюсовое рафинирование, продувка активными и инертными газами. Сравнительный анализ показал, что глубокая дегазация алюминиевых расплавов и удаление неметаллических включений возможны в случае его продувки инертным газом с высокой скоростью истечения. При этом не происходит заметного загрязнения окружающей среды, а для организации процесса не требуется значительных капитальных затрат.
Благодаря трудам Альтмана М. К , Арсентьева Е П., Бакакина A. В. , Добаткина R И. , Макарова Г. С. .Сизова А. И. , Тена Э. Б. и других ученых достигнут значительный прогресс в области теории и практики рафинирования металлических расплавов от растворенных газов и неметаллических включений. Однако, теоретические и прикладные аспекты рафинирования алюминиевых расплавов продувкой высокоскоростной струей инертного газа изучены недостаточно. Необ-
ходимо дальнейшее исследование процесса взаимодействия с жидкой средой высокоскоростной струи газа, истекающей через сопла малого ' диаметра. При этом требует более глубокой проработки вопрос 'стабильного получения пузырьков рафинирующей фазы размером 1-3 мм, обладающих максимальным рафинирующим эффектом. В полной мере не исчерпаны возможности комбинированного рафинирования, позволяющие быстро очищать расплав от растворенных газов и неметаллических включений.
Дель работы.
1. Осуществить физическое моделирование процесса высокоско
ростной продувки алюминиевых расплавов через сопла малого диа
метра (0,2-1,5 мм) с целью дальнейшего изучения процесса взаимо
действия струи газа с жидкой средой и исследования закономернос
тей барботажа.
2. Изучить закономерности процесса рафинирования алюминие
вых сплавов при высокоскоростной продувке. Установить оптималь
ные режимы продувки: избыточное давление газа и его расход; ско
рость истечения газа; длину и диаметр сопла для достижения раз
витой межфазной поверхности контактирующих фаз.
а Разработать и исследовать технологию комбинированного рафинирования алюминиевых сплавов, совмещающую высокоскоростную продувку расплава с его обработкой летучими галогенидами и флюсовыми добавками, повышающими скорость массопереноса водорода и работу адгезии включений к газовому пузырьку.
Научная новизна.
1. Установлены закономерности барботажа расплава при его продувке газами с высокой скоростью истечения ч реэ сопла малого
диаметра: найдены зависимости величины зоны диспергирования, скорости истечения и расхода газа, размера пузырьков в барб>таж-ном слое от избыточного давления и диаметра сопла.
-
На основании экспериментальных данных оценена зависимость коэ^ициента скорости массопереноса водорода на границе пузырек-расплав от критериев йдадта и Рейнольдса Установлено решающее влияние на его величину размера газовых пузырей рафинирующей фаза
-
Изучены термодинамические аспекты и предложен механизм' удаления неметаллических включений при введении в струю инертного газа летучего галогенида и расплавленного флюса
Практическая значимость работы. На базе проведенных исследований разработана и защищена авторскими свидетельствами технология высокоскоростной продувки, позволяющая в течение 3-5 мин очищать расплав от растворенных газов и эффективно удалять неметаллические включения. Передвижная дегазирующая установка (УД) для рафинирования алюминиевых сплавов эксплуатируется на госзаводе "Ижмаш".
Апробация работы. Основные положения работы были доложены и обсуждены на следующих научно-технических конференциях:
-
X Всесоюзная научно-техническая конференция "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах", г. Запорожье, 1988г.
-
Всесоюзная научно-техническая конференция "Прогрессивные процессы плавки и литья цветных металлов и сплавов"»-г. Москва, 1989г.
-
Отраслевое научно-техническое совещание работников литейного производства "Технологические процессы и оборудование,
обеспечивающие безопасность работы и экологическую чистоту в литейном производстве", г.Ижевск, 1990г.
-
Научно-техническая конференция "Управление технологичес-'кими процессами литья и свойствами отливок",-г. Москва, 1990г.
-
Научно-технический семинар "Совершенствование технологии и оборудования в литейном производстве с целью улучшения условий труда и экологии окружающей среды", г.Москва, 1991г.
-
331 научно-техническая конференция "Неметаллические включения и газы в литейных сплавах",-г,Запорожье, 1991г.
-
Научнг-техническая конференция "Теория и технология производства отливок из сплавов цветных металлов",-г. Владикавказ, 1991г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 3 статьи и получено 2 авторских свидетельства
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 20S страницах машинописного текста, содержит ^^ таблиц и '6 рисунков. Библиографический список включает '' * наименований использованной литература