способ очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия

Формула изобретения

Способ очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия, включающий удаление алюминия и электролита с внутренней поверхности ковша, отличающийся тем, что перед удалением алюминия и электролита с внутренней поверхности ковша отделяют от ковшей вакуум-носки для выливки алюминия, помещают их в печь, затем проводят их очистку нагревом до расплавления и самопроизвольного вытекания алюминия и электролита из вакуум-носков при температуре 700-1100°С путем нагнетания и воспламенения мазутно-воздушной смеси под давлением 3-20 кгс/см² через смонтированные на корпусе печи мазутные форсунки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к оборудованию для переработки алюминия и его сплавов, и может быть использовано для очистки вакуум-носков (заборных труб) разливочных, транспортных и вакуумных ковшей.

В настоящее время полученный в электролизерах расплавленный алюминий извлекают с помощью вакуум-ковша. Отсасывающая (заборная) труба вакуум-ковша подключается к вакуумной системе, погружается в слой металла и таким образом происходит транспортирование металла из электролизера в емкость вакуум-ковша. При отсасывании металла в вакумный ковш часто вместе с металлом попадает и электролит, поскольку температура кристаллизации его значительно выше температуры кристаллизации расплавленного алюминия (1030°С против 660°С), то попавший электролит кристаллизуется в первую очередь и там накапливается. После серии выливок (35-40 электролизеров) в ковше остается 500-600 кг застывшего электролита. Электролитом зарастает ковш, отсасывающая труба (сужается ее внутренний диаметр). Зарастание вакуум-ковша электролитом снижает коэффициент его использования, требует значительных трудозатрат при его чистке.

Известен способ очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия, включающий заливку в ковш алюминия при 800-900°С и введение в расплав хлористых и/или фтористых солей металлов более электроположительных, чем алюминий, в количестве 0,5-1,5 кг на 1 т алюминия (Авторское свидетельство СССР №1157137, кл. С 25 С 3/06, 1985).

Недостатком известного способа являются недостаточно высокая степень очистки ковша, значительная продолжительность процесса очистки и неудовлетворительное состояние окружающей среды из-за выделения газов в атмосферу в результате испарения и разложения солей, вводимых в расплав для очистки ковшей от гарнисажа. Кроме того, по известному способу не производят очистку вакуум-носков (заборных труб) вакуум-ковшей, а их складируют и отправляют на металлолом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является способ очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия, включающий заливку в ковш алюминия, введение в расплав агента-очистителя - жидкого кремния с температурой 1450-1700°С в количестве 20-40% от массы алюминия в ковше, перемешивание и удаление с поверхности расплава шлака (патент РФ №2093608, кл. С 25 С 3/06, 1997).

Недостатком известного способа являются недостаточно высокая степень очистки ковша, так как вакуум-носки невозможно очистить и направить на повторное использование. При этом увеличиваются трудозатраты и капиталовложения, затрачиваемые на изготовление новых вакуум-носков, и усложняется процесс выливки алюминия.

Задачей изобретения является снижение трудозатрат на очистку вакуумных ковшей за счет снижения капиталовложений, затрачиваемых на изготовление новых вакуум-носков вакуумных ковшей, и упрощение процесса выливки алюминия.

Технический результат заключается в увеличении срока службы вакуум-носков вакуумных ковшей за счет выплавки из них забившегося при заборе из ванны алюминия и электролита.

Поставленная задача достигается тем, что в способе очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия, включающем удаление алюминия с внутренней поверхности ковша, согласно заявляемому способу перед удалением алюминия отделяют от ковшей вакуум-носки, для выливки алюминия помещают их в печь, затем проводят очистку нагревом до расплавления и самопроизвольного вытекания алюминия и электролита из носков при температуре 700-1100°С путем нагнетания и воспламенения мазутно-воздушной смеси под давлением 3-20 кгс/см² через смонтированные на корпусе печи мазутные форсунки.

Необходимость поддержания температуры нагрева в диапазоне 700-1100°С обусловлена тем, что температура плавления алюминия составляет 660,2°С, а чугуна (из которого изготовлен носок) 1165°С, при этом температура начала интенсивного его окисления в кислороде - 1350°С. Поэтому выбранный температурный режим обеспечивает наиболее полную очистку носка от алюминия и электролита без деформации и повреждения корпуса самого носка. При температуре меньше 700°С алюминий и электролит не успеют расплавится полностью. При температуре больше 1100°С начнут протекать реакции окисления, приводящие к разрушению чугунной основы вакуум-носка.

Для достижения заявленных интервалов температур необходимо поддерживать давление нагнетания мазутно-воздушной смеси в пределах 3-20 кг/см ². При давлении нагнетания меньше 3 кг/см² не достигается требуемая длина факела, при которой обеспечивается полная очистка сливного носка от алюминия и электролита. При давлении нагнетания больше 20 кг/см² температура нагрева будет значительно превышать требуемые значения, что приведет к плавлению чугуна и разрушению вакуум-носка.

Сущность предложения заключается в следующем. Основным отличительным признаком данного предложения, обеспечивающим достижение поставленной задачи, является то, что перед удалением алюминия и электролита с внутренней поверхности ковша отделяют от ковшей вакуум-носки для выливки алюминия, помещают их в печь, затем проводят очистку нагревом до расплавления и самопроизвольного вытекания алюминия и электролита из носков при температуре 700-1100°С путем нагнетания и воспламенения мазутно-воздушной смеси под давлением 3-20 кгс/см ² через смонтированные на корпусе печи мазутные форсунки.

Сопоставительный анализ признаков заявляемого решения и признаков прототипа свидетельствует о соответствии решения критериям "новизна" и "существенные отличия".

Предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет неоднократно использовать вакуум-носки в процессе выпивки алюминия и, кроме того, исключить безвозвратные потери алюминия.

Способ поясняется чертежом, где представлена схема участка выплавки заплавленных вакуум-носков вакуумных ковшей, где загрязненные вакуум-носки (1) помещены на днище (2) печи (3). На корпусе печи (3) смонтированы мазутные форсунки (4). Для теплоизоляции выложен слой шамотного кирпича (5). В верхней части печи (3) установлена вытяжная труба (6) и термопара (7) через металлический стакан (8).

Способ осуществляется следующим образом. Перед удалением алюминия и электролита с внутренней поверхности ковша в процессе очистки отделяют от ковшей вакуум-носки (1). Процесс отделения легко выполнимая операция, поскольку вакуум-носки выполнены съемными. Загрязненные вакуум-носки (1) загружают штабелем на днище (2) печи (3) и нагревают до температуры 700-1100°С. Нагрев производят путем нагнетания по трубопроводам и воспламенения мазутно-воздушной смеси под давлением 3-20 кгс/см² через мазутные форсунки (4). Отработанные газы удаляются через вытяжную трубу (6). Загрузка и выгрузка вакуум-носков производится при помощи электротельфера. Удаление алюминия и электролита производят следующим образом. В ковш, предназначенный к очистке, заливают расплавленный алюминий при температуре 850°С в количестве 3600 кг. В расплав заливают жидкий кремний при температуре 1450°С из рудно-восстановительной печи в количестве 720 кг или 20% от веса алюминия в ковше. В процессе введения жидкого кремния производят перемешивание расплава продувкой азотом. После 5-10 минут отстоя снимают шлак и полученный сплав алюминия с кремнием заливают в миксер по приготовлению силуминов. Ковш взвешивают до и после его очистки.

Использование вышеописанного способа очистки ковшей для выливки и транспортировки алюминия на ОАО "БрАЗ" позволяет возвращать в эксплуатацию до 300 вакуум-носков в месяц. Предлагаемый способ используется на БрАЗе в течение полутора лет и зарекомендовал себя как более удобный и экономичный с точки зрения трудозатрат на процесс очистки. На сегодняшний день он является в достаточной степени актуальным для алюминиевых заводов, использующих электролизеры с самообжигающимся анодом. Размещение данной установки в действующем электролизном корпусе с нормальной аэрацией либо в ином промышленном помещении с вытяжкой не создает экологических проблем. Затраты, произведенные на очистку вакуум-носков в способе очистки, в 30 раз меньше, чем затраты на приобретение аналогичного количества вакуум-носков.