Modelling of the continuous refining process of AK-64 alloy

• Autorzy: Saternus M. , Botor J.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie procesu ciągłej rafinacji stopu AK-64

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The mathematical decription of the hydrogen desorption process from liquid aluminium and its alloys in the bubbling process was presented. The mathematical model based on the equation for the mass transfer coefficient and dimensionless number of the hydrogen concentration introduced by Sigworth and Engh is presented. This mathematical modelling was carried out for the continuous reactor under the atmospheric pressure. Also, the selection of main thermodynamic and kinetic parameters, that are essential to modelling calculations, was done. Among the most important parameters there are: the hydrogen solubility in aluminium and its alloys, the interfacial contact area in the system: liquid metals - the bubble of refining gas, and the mass transfer coefficient. The hydrogen solubility in aluminium alloys can be described basing on the activity coefficient calculated from Wagner's interaction parameters. This model and correctness of assumption, which were made, were verified. The comparison of the calculated hydrogen concentratiom with the industrial data for AK-64 alloy refining in a continuius reactor under the atmospheric pressure was carried out. The simulation of the refining process under vacuum based on the experimental data for AK-64 alloy under atmospheric pressure was done.

PL

W pracy przedstwaiono matematyczny opis procesu desorpcji wodoru z ciekłego aluminium i jego stopów w procesie barbotażu. Przedstawiono model matematyczny w oparciu o równanie na współczynnik przenikania masy i bezwymiarową liczbę kryterialną Sigwotha i Engha wyrażającą zmianę stężenia usuwanego gazu w czasie. Rozważania modelowe przeprowadzono dla reaktora pracującego w systemie ciągłym w warunkach ciśnienia atmosferycznego. Dokonano selekcji i doboru podstawowych danych fizykochemicznych i parametrów kinetycznych potrzebnych do obliczeń modelowych, w tym: rozpuszczalności wodoru w aluminium w funkcji temperatury; wpływu dodatków stopowych na powyższą rozpuszczalność, opisaną na podstawie zmiany współczynnika aktywności określonego z parametrów oddziaływania Wagnera; pola powierzchni wymiany masy w układzie ciekły metal - pęcherzyk gazu rafinujacego, określonej na podstwie oszacowanych wartości szybkości wznoszenia się pęcherzyka gazowego i jego ekwiwalentnej średnicy; współczynnika przenikania masy. przeprowadzono weryfikację modelu i słuszności przyjetych założeń oraz parametrów, dla wyników uzyskanych w warumkach przemysłowych dla stopu odlewniczego AK-64 rafinowanego w reaktorze ciągłym przy ciśnieniu atmosferycznym. Dokonano również symulacji procesu rafinacji w warunkach próżni na bazie danych doświadczalnych z procesu rafinacji prowadzonej w warunkach ciśnienia atmosferycznego.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen desorption; barbotage; refining process of AK-64 alloy

PL

desorpcja wodoru; barbotaż; rafinacja stopu AK-64

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Archives of Metallurgy
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 48, iss. 3
• Strony: 321--341
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Saternus M.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8

autor

Botor J.

• Wydział Inżynierii Materiałowej i Metalurgii, Politechnika Śląska, 40-019 Katowice, ul. Krasińskiego 8

Bibliografia

• [1] M. Saternus, J. Botor, Rudy Metale 48 (4), 154-160 (2003).
• [2] T. A. Engh, T. Pedersen, Light Metals TMS, 1329-1344 (1984).
• [3] R. D. Pehlke, A. I. Bement, A. Trans. AIME 224, 1237-1242 (1962).
• [4] J. Botor, Prace IMN Dodatek 7(1), 3-40 (1978).
• [5] J. Botor, Aluminium 56, 519-522 (1980).
• [6] J. A. Dantzig, J. A. Clumpner, D. E. Tyler, Metall. Trans. B 11B, 433-438 (1980).
• [7] G. K. Sigworth, T. A. Engh, Metall. Trans. B 13B, 447-460 (1982).
• [8] T. A. Engh, Principles of Metal Refining. Oxford University Press, Oxford, 171-217 (1992).
• [9] J. Szekely, X. J. Themelis, Rate Phenomena in Process Metallurgy. Wiley, New York, 695 (1971).
• [10] W. Baukloh, F. Oesterlen, Z Metallkd. 30, 386-389 (1938).
• [11] W. Baukloh, M. Redjali, Metallwirtschaft 21, 683-688 (1942).
• [12] C. E. Ransley, H. Neufeld, J. Inst. Metals 74, 599-620 (1948).
• [13] W. R. Opie, N. J. Grant, Trans. AIME 188, 1237-1241 (1950).
• [14] V. W. Eichenauer, K. Hattenbach, A. P. Darmstadt, Z. Metallkd. 52, 682-684 (1961).
• [15] D. E. J. Talbot, P. N. Anyalebechi, Mater. Sci. Technol. 4, 1-4 (1988).
• [16] A. San-Martin, F. D. Manchester. J. Phase Equilibria 13, 17-21 (1992).
• [17] H. Liu, M. Bouchard, L. Zhang, J. of Mat. Sc. 30, 4309-4315 (1995).
• [18] P. N. Anyalebechi, Light Metals 1998, San Antonio 827-842, (1998).
• [19] M. Saternus, Ph.D. Thesis. Politechnika Śląska, Katowice 17, (2002).
• [20] H. Shahani, Ph.D. Thesis. The Royal Institute of Technology. Stockholm, Sweden. (1984).
• [21] A. A. Grigoreva, V. A. Danilkin, Tsvetnye Metally 1, 90 (1984).
• [22] D. Stephenson, Ph.D. Thesis. Brunei University, Middlesex, England (1978).
• [23] P. N. Anyalebechi, D. E. J. Talbot, D. A. Granger. Metall. Trans. B 19B. 227-232 (1988).
• [24] M. Sargent, Ph.D. Thesis. Brunei University, Middlesex, England (1989).
• [25] R. M. Davies, G. I. Taylor, Proc. Roy. Soc. A 200, 375 (1950).
• [26] R. Clift, J. R. Grace, M. E. Weber, Bubbles, Drops and Panicles, Academic Press, New York 27, 36, 48, 123, 135, 136, 214 (1978).
• [27] J. Botor, Z. Pasich, P. Zgorzalewicz, S. Banaś, W. Zamarski, Rudy Metale 22(8), 392-398 (1977).
• [28] F. D. Richardson, Physical Chemistry of Metals in Metallurgy 2, 477-487 (1974).
• [29] E. T. Turkdogan, Physical Chemistry of Oxygen Steelmaking Thermochemistry and Thermodynamics. United States Steel Corpn. (1970).
• [30] E. M. Sacris, N. A. D. Parlee. Metall. Trans. 1, 3377 (1970).
• [31] M. Szweycer, Politechnika Poznańska - Rozprawy nr 102, 3-88 (1979).