Введение 4
1 Обзор способов рафинирования алюминиевых сплавов 6
1.1 Причина необходимости осуществления рафинирования
алюминиевых расплавов 6
1.2 Технологии рафинирования алюминиевых сплавов адсорбционным
методом 8
1.2.1 Рафинирование газами (флотационная обработка) 9
1.2.2 Рафинирование хлористыми солями 11
1.2.3 Обработка сплавов флюсами 12
1.2.4 Метод фильтрационного рафинирования 14
1.3 Технологии рафинирования алюминиевых сплавов
неадсорбционным методом 16
1.3.1 Рафинирование методом вымораживания 17
1.3.2 Рафинирование методом отстаивания 17
1.3.3 Рафинирование расплава ультразвуком 18
1.3.4 Рафинирование расплава постоянным электрическим током 19
1.4 Рафинирование алюминиевых сплавов методом вакуумирования.... 20
1.4.1 Параметры, влияющие на процесс вакуумной дегазации 20
1.4.2 Оборудование и способы вакуумного рафинирования 22
1.4.3 Физика процесса вакуумного рафинирования 26
1.5 Вакуумирование в ковше, с применением МГД перемешивателя. 36
2 Моделирование процесса вакуумирования алюминиевого сплава в
ковше с применением МГД перемешивателя 38
2.1 Моделирование электромагнитных процессов при воздействии
перемешивателя 38
2.2 Моделирование гидродинамики движения расплава в ковше под
действием электромагнитных сил 52
2.3 Расчет эффективности дегазации вакуумированием в
ковше 54
Заключение 61
Список использованных источников 62
В настоящее время в современном, динамично развивающемся мире появляется большое количество принципиально новых технически сложных устройств, происходит усовершенствование и усложнение уже существующих, при постоянно ожесточающихся требованиях к ним, что приводит к необходимости повышения их эксплуатационных характеристик. Кроме того, большое внимание уделяется снижению массы деталей, что увеличивает потребительский спрос на литые заготовки из алюминиевых сплавов. Следовательно, задача повышения качества отливок и совершенствования процесса их производства крайне актуальна.
Одним из основных критериев получения высококачественных сплавов из цветных металлов (алюминий, медь, никель, олово, цинк и т.п.) с высокой добавленной стоимостью является их соответствие по прочностным характеристикам заданным требованиям. Т.е. устойчивость материала изделия к возникновению и росту макро и микротрещин.
Поры и неметаллические включения - неизбежные явления в структуре отливок. Они оказывают отрицательное влияние на механические и прочностные свойства изделий, так как являются концентраторами напряжений, что обуславливает трещинообразование. Поэтому одна из задач при производстве -уменьшение размеров пор, увеличение равномерности их распределения в объеме металла, а также снижение концентрации неметаллических включений.
Для осуществления задач, описанных выше на производстве применяют операцию рафинирования. Эта операция включает в себя процесс дегазации расплавленного металла, что позволяет снизить процент содержания водорода, наличие которого обуславливает образование пор. При активной дегазации, когда пузыри газа всплывают из объема метала на поверхность, за счет явления флотации на поверхность выносятся неметаллические частицы, которые скапливаются на поверхности зеркала в виде шлака.
Существует несколько методов рафинирования расплавленного металла: рафинирование газами, хлористыми солями, флюсовое, а также фильтрование, отстаивание, воздействием ультразвуком, виброимпульсное воздействие и т.д. В данной работе будет рассмотрен метод рафинирования вакуумированием. Наиболее эффективно газ будет выделяться с поверхности зеркала расплава, поэтому для повышения интенсивности и эффективности воздействия вакуума будет осуществляться перемешивание металла в ковше с помощью МГД устройства.
1. Выполнен обзор методов и устройств рафинирования алюминиевых расплавов.
2. Сделан вывод о перспективности применения в цветной металлургии установок вакуумного МГД - рафинирования.
3. Представлено описание физики взаимодействия системы газ -металл с точки зрения кинематики и термодинамики процесса, а также основные зависимости влияния пониженного давления на систему газ -металл. Приведены основные уравнения, описывающие процесс вакуумирования и особенности вакуумной обработки металла промышленных условиях.
4. Разработана математическая модель системы «расплав-ковш-МГД перемешиватель» для анализа электромагнитных процессов.
5. Исходя из результатов анализа и технического задания определена конструкция, размеры и электромагнитные параметры индуктора для установки вакуумной дегазации.
6. Разработана математическая модель системы для моделирования магнитогидродинамических процессов, протекающих в расплаве под действием электромагнитных сил.
7. Выполнен анализ гидродинамических течений и определен оптимальный режим работы индуктора, обеспечивающего наилучшую циркуляцию расплава.
7. Рассчитано содержание водорода в расплаве, прошедшем операцию рафинирования в ковше под действием вакуума при перемешивании. По результатам расчета оценена эффективность этого метода рафинирования.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
