Process of solid oxide inclusions removal from liquid aluminium. Part 1

Onopiak, K.; Botor, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Process of solid oxide inclusions removal from liquid aluminium. Part 1

Autorzy

Onopiak K. , Botor J.

Identyfikatory

Warianty tytułu

Proces usuwania stałych wtrąceń tlenkowych z ciekłego aluminium. Część 1

Języki publikacji

Abstrakty

In paper types of inclusions occurring in liquid aluminium, techniques of their removal by barbotage and molten metal quality assessment methods were characterized. High efficiency refining devices equipped with rotors such as AFD, Alpur, ASV, URO and SNIF allow to claim that barbotage by rotors is one from the most effective methods for solid and gaseous impurities removal. Among techniques of metal analyzing for inclusions presence especially favorable are these which facilitate testing the liquid metal samples in the process of production, i.e.: based on solid inclusion physical properties — e.g. ultrasonic technique and electric-sensing zone technique — LiMCA and filtration techniques - e.g. PREFIL. Mechanisms of liquid aluminium refining from solid inclusions and hydrogen are different but both impurities are removed from aluminium by inert gases (Ar or N2). Active gas admixture is possible, e.g. chlorine for alkalis removal (Li, Na). For oxide inclusion removal flotation is decisive factor. Rate of hydrogen removal from aluminium and its alloys is controlled by mass transport, especially in liquid metallic phase and heterogenic reaction on interfacial surface. From hydrodynamic factors the most important for description of liquid metal refining from solid inclusions are diameters and velocities of refining gas bubbles characterized by Davidson and Amick plus Davies and Taylor equations. Liquid aluminium film thickness hkr between sharp angular alumina and gas bubble surface amounts for hole formation model about 0.5 to 3mum. These values are a few times higher than those acquired for spherical inclusion (e.g. silica inclusion) — gas bubble system. It means that it is easier to get firm union between bubble and angular shape inclusion.

W artykule scharakteryzowano rodzaje występujących w aluminium wtrąceń, sposoby ich usunięcia metodą barbotażu przy zastosowaniu rotorów oraz techniki kontroli jakości analizowanego metalu. Wysoka efektywność rafinatorów wyposażonych w rotory, takich jak AFD, Alpur, ASV, URO oraz SNIF, pozwala stwierdzić, że technika barbotażu przy użyciu wymienionych urządzeń jest jedną z najefektywniejszych w usuwaniu zanieczyszczeń stałych i gazowych. Pomiędzy metodami analizy metalu na obecność wtrąceń szczególnie korzystne są te, umożliwiające badanie na bieżąco próbek ciekłego metalu, tj.: analiza aluminium oparta na własnościach fizycznych stałych wtrąceń (np. LIMCA) oraz metody filtracyjne (np. PREFIL). Mechanizmy rafinacji wodoru i stałych wtrąceń są odmienne, lecz oba rodzaje zanieczyszczeń usuwa się z aluminium przy użyciu gazu obojętnego (Ar lub N2), z ewentualną domieszką gazu aktywnego, np. chloru dla usunięcia pierwiastków alkalicznych (Li, Na). O przebiegu procesu usuwania wtrąceń tlenkowych decyduje przede wszystkim czynnik flotacji stałych tlenków. O stopniu usunięcia wodoru z aluminium i jego stopów decydują zjawiska transportowe, szczególnie w fazie ciekłej oraz reakcja heterogeniczna na powierzchni międzyfazowej. Z czynników hydrodynamicznych najistotniejsze dla opisu przebiegu rafinacji ciekłego metalu od stałych wtrąceń są średnice i prędkości pęcherzyków gazu rafinującego, scharakteryzowane zależnościami Davidsona i Amicka oraz Daviesa i Taylora. Grubość hkr ciekłej warstewki aluminium między ostrokątnym wtrąceniem tlenku glinu, a powierzchnią pęcherzyka gazowego wynosi dla modelu formującego się otworu około 0,5 do 3mum. Są to wartości kilkakrotnie większe od otrzymanych dla modelu oscylacyjnego, charakteryzującego układ wtrącenie sferyczne (np. tlenek krzemu)—pęcherzyk gazu, co oznacza, że łatwiej jest uzyskać trwałe połączenie między pęcherzykiem a wtrąceniem o kształtach nieregularnych.

Słowa kluczowe

aluminium refining oxide inclusions barbotage rotor argon alumina oxide

rafinacja aluminium wtrącenia tlenkowe barbotaż argon rotor tlenek glinu

Wydawca

Wydawnictwo SIGMA-NOT

Czasopismo

Rudy i Metale Nieżelazne

Rocznik

2006

Tom

R. 51, nr 6

Strony

356--362

Opis fizyczny

Bibliogr. 56 poz., tab., rys., wykr.

Twórcy

autor

Onopiak K.

autor

Botor J.

Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice

Bibliografia

1. Botor J.: Prace IMN Dodatek 1978, t. 7, nr 1.
2. Sigworth G. K., Engh T. A.: Metall. Trans. B 1982, nr 13B, s. 447.
3. Geller W.: Z. Metallkd. 1943, nr 35, s. 213.
4. Pelhke R. D., Bement A. I.: Trans. AIME 1962, nr 224, s. 1237.
5. Botor J.: Metal. Odlewn. 1980, t. 6, nr 21.
6. Botor J.: Aluminium 1980, nr 56, s. 519.
7. Dantzig J. A., Clumpner J. A., Tyler D. E.: Metall. Trans. B 1980, nr 11B, s. 433.
8. Onopiak K., Botor J.: Solid oxide inclusions refining from molten aluminium by barbotage, Archives of Metallurgy and Materials (w druku).
9. Lech-Grega M.: Analiza zanieczyszczeń metalicznych i niemetalicznych przy zastosowaniu aparatu „LAIS”, Sprawozdanie IMN nr 4717/91, Gliwice.
10. Dumont R., Litalien M., Waite P.: Light Metals, TMS 1992, s. 1077.
11. Clumpner J. A., Hershey R. E., Hoffman W. L.: Light Metals 1986, TMS, s. 815÷819.
12. Bildstein J., Ventre I.: Light Metals 1990, TMS, s. 755 − 763.
13. Bildstein J., Hicter J. M.: Light Metals 1985, TMS, s. 1209.
14. Hicter J. M.: Light Metals 1983, TMS, s.1005.
15. Nilmani M., Thay P. K., Simensen C. J.: Light Metals 1992, TMS, s. 939.
16. Myrbostad E., Pedersen T., Venas K., Johansen S. T.: Light Metals 1986, TMS, s. 861.
17. Chin E. J., Celik C., Hayes P., Bouchard P., Larouche G.: Light Metals 1994, TMS, s. 929.
18. Ohno Y., Hampton D.T., Moores A. W.: Light Metals 1993, TMS, s. 915.
19. Otsuka R., Tanimoto S., Toyoda K., Sakaguchi M.: J. of Japan Inst. of L. M. 1990, nr 40, s. 290.
20. Snow G., Pattle D., Walker G. P.: Light Metals 1987, TMS, s. 717.
21. Walker G. P., Zeliznak T. A., Sibley S. R.: Light Metals 1989, TMS, s. 777.
22. Hampton D. T., Moores A., Tessandori J. L.: Light Metals 1991, TMS, s. 1159.
23. http://www.aluminiummartignyfrance.com/uk_rotoxal.htm
24. Szekely A. G.: Met. Trans. B 1976, nr 7B, s. 259÷270.
25. Kimzey D.: Light Metals 1978, TMS, s. 227.
26. Davis R., Dokken R. N.: Light Metals 1987, TMS, s. 11.
27. Eister W. C., Krumme W. R.: Light Metals 1991, TMS, s. 1171.
28. Fryda S., Pierewicz L., Wężyk W.: Sprawozdanie IMN, 5322/I/1996, Gliwice.
29. Engh T. A.: Principles of Metal Refining, Oxford University Press,
30. Hu H., Luo A.: J. Min. Met. Mat.1996, nr 10, s. 47÷51.
31. Dupuis C., Dumont R.: Light Metals 1990, TMS, s. 997÷1002.
32. Bates D. A., Hutter L. C.: Light Metals 1981, TMS, s. 707÷721.
33. Prospekt informacyjny firmy ABB Bomem Inc. — urządzenie Prefil.
34. Onopiak K., Botor J.: Napięcie powierzchniowe i międzyfazowe w układzie Al(C)-Al2O3(S)-Ar(G). Rudy Metale 2004, t. 49, nr 2, s. 53÷56.
35. Onopiak K.: Badania procesu usuwania stałych wtrąceń tlenkowych z ciekłego aluminium metodą barbotażu. Katowice, 2005 [pr. doktorska].
36. Saternus M., Botor J.: Archives of Metallurgy, 2003, t. 48, nr 3, s. 321÷341.
37. Davidson L., Amick E. H. Jr.: AIChE Journal, 1956, nr 2, 337, cyt. z [1].
38. Davies R. M., Taylor G. I.: Proc. Roy. Soc. 1950, nr A 200, s. 375, cyt. z [1].
39. Williams M. B., Davis S. H.: J. Colloid Interface Sci. 1982, nr 90, s. 220.
40. Sharma A., Ruckenstein E.: J. Colloid Interface Sci. 1986, nr 113, s. 456.
41. Hwang C. C., Chang S. H., Chen J. L.: J. Colloid Interface Sci. 1993, nr 159, s. 184÷188.
42. Chen J. L., Hwang C. C.: J. Colloid Interface Sci. 1994, nr 167, s. 214÷216.
43. Hwang C. C., Chang S. H.: J. Appl. Phys. 1993, t. 74, nr 4, s. 1965÷1967.
44. Sharma A., Ruckenstein E.: J. Colloid Interface Sci. 1986, nr 111, s. 8.
45. Sharma A., Ruckenstein E.: J. Colloid Interface Sci. 1990, t. 137, nr 2, s. 433÷445.
46. Padday J. F.: Spec. Discuss. Faraday Soc. 1970, nr 1, s. 64.
47. Sharma A., Ruckenstein E.: J. Colloid Interface Sci. 1989, nr 133, s. 358.
48. Yoon R. H., Yordan J. L.: J. Colloid Interface Sci. 1991, t. 146, nr 2, s. 565÷572.
49. Schulze H. J: Colloid Polymer Sci. 1975, t. 253, nr 9, s. 730.
50. Hewitt D., Fornasiero D., Ralston J.: J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1993, t. 89, nr 5, s. 817÷822.
51. Schulze H. J., Birzer J. O.: Colloids Surf. 1987, nr 24, s. 209÷224.
52. Fisher L. R. i in.: Colloids Surf. 1991, nr 52, s. 163÷174.
53. Oeters F.: Metallurgy of steelmaking. Berlin 1994, VSHD.
54. Gebhardt E., Becker M., Dorner S.: Aluminium 1955, nr 31, s. 315.
55. Bailar J. C. i in.: Comprehensive inorganic chemistry. Oxford 1973, Pergamon Press.
56. Laurent V. i in.: Acta Metall. 1988, nr 36, s. 1797.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-AGH6-0005-0015