RU2270876C2

RU2270876C2 - Rotating unit for scattering gases in treatment of molten bath

Info

Publication number: RU2270876C2
Application number: RU2003114738/02A
Authority: RU
Inventors: Марк БЕРТЕРА (FR); Марк БЕРТЕРА; БРЕН Пьер ЛЕ (FR); БРЕН Пьер ЛЕ; Мишель АЛЛИБЕР (FR); Мишель АЛЛИБЕР
Original assignee: Пешинэ Реналю; Алюминиюм Пешинэ
Priority date: 2000-10-20
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2006-02-27
Also published as: ATE264406T1; AU2002210668A1; CA2426268A1; NO20031762L; ES2218458T3; CN1469935A; EP1332235A1; DE60102832D1; FR2815642A1; US20040021257A1; NO20031762D0; WO2002033137A1; FR2815642B1; DE60102832T2; EP1332235B1; JP2004511661A

Abstract

FIELD: metallurgy; rotating units for scattering gases in treatment of molten bath, aluminum bath in particular.

SUBSTANCE: proposed rotating unit is made in form of injector whose gas exhaust parts are made from one and the same material wetted by molten metal which is inert relative to molten metal. Rotating unit includes at least one injector. Device for treatment of molten metal, degassing ladle, furnace and transportation chute may be also provided with one injector or one scattering rotating unit.

EFFECT: enhanced efficiency of cleaning metal melt.

19 cl, 7 dwg

Description

Область изобретенияField of Invention

Предлагаемое изобретение касается вращающегося устройства, предназначенного для рассеивания газов, используемых при обработке ванны жидкого металла, в частности ванны расплавленного алюминия, алюминиевого сплава, магния или магниевого сплава. Говоря более конкретно, предлагаемое изобретение касается вращающегося инжектора (или "ротора"), предназначенного для инжектирования и рассеивания по меньшей мере одного газа обработки в металле, находящемся в жидком состоянии.The present invention relates to a rotary device for dispersing gases used in the treatment of a molten metal bath, in particular a bath of molten aluminum, aluminum alloy, magnesium or magnesium alloy. More specifically, the present invention relates to a rotating injector (or "rotor"), designed to inject and disperse at least one processing gas in a metal in a liquid state.

Уровень техникиState of the art

Жидкий алюминий, поступающий из электролизных ванн или из печей переплавки, содержит различные примеси, находящиеся в растворенном или во взвешенном состоянии. Наиболее существенными из таких примесей являются водород, щелочные элементы, такие, например, как натрий или кальций, и различные окислы, в частности окислы, образующиеся в результате окисления данного металла в процессе его обработки.Liquid aluminum coming from electrolysis baths or from smelting furnaces contains various impurities in dissolved or suspended state. The most significant of these impurities are hydrogen, alkaline elements, such as, for example, sodium or calcium, and various oxides, in particular oxides, resulting from the oxidation of this metal during its processing.

Для того, чтобы устранить эти примеси, пагубным образом влияющие на последующие свойства получаемого полуфабриката, жидкий алюминий подвергается различным видам обработки, имеющей целью устранить эти примеси. Наиболее распространенный вид обработки подобного рода, при осуществлении которой используют в сочетании соответствующие химические реакции и явления флотации, состоит во введении в ванну жидкого металла так называемого "газа обработки" в виде мелких пузырьков, причем этот газ может представлять собой инертный газ или активный газ. Так, например, пузырек аргона может увлекать за собой на поверхность ванны жидкого металла твердые включения, находящиеся во взвешенном состоянии, и/или захватывать в результате диффузии водород, растворенный в жидком металле. Кроме того, пузырек хлора может вступать в химическую реакцию с содержащимся в жидком металле натрием и образовывать при этом соль натрия, которая также может быть транспортирована на поверхность данной ванны. При осуществлении этого способа используют также газовые смеси, например аргон, который может содержать несколько процентов способного к химической реакции газа, например хлора.In order to eliminate these impurities, adversely affecting the subsequent properties of the resulting semi-finished product, liquid aluminum is subjected to various types of processing, with the aim of eliminating these impurities. The most common type of treatment of this kind, in the implementation of which the appropriate chemical reactions and flotation phenomena are used in combination, consists in introducing into the bath of the liquid metal the so-called "treatment gas" in the form of small bubbles, which gas may be an inert gas or an active gas. Thus, for example, an argon bubble can entrain suspended solids onto the surface of a liquid metal bath and / or capture hydrogen dissolved in liquid metal as a result of diffusion. In addition, a chlorine bubble can react chemically with the sodium contained in the liquid metal and form a sodium salt, which can also be transported to the surface of the bath. In the implementation of this method also use gas mixtures, for example argon, which may contain several percent capable of a chemical reaction of a gas, such as chlorine.

Такая обработка путем воздействия газа может быть осуществлена прерывистым образом в печи или в ванне жидкого металла (при этом говорят об обработке "периодического" типа). Однако обработка подобного рода чаще всего осуществляется в непрерывном режиме между печью и литейной машиной в транспортировочном желобе или в резервуаре (или "ковше") обработки типа того, который схематически представлен на фиг.1.Such treatment by exposure to gas can be carried out in an intermittent manner in a furnace or in a bath of liquid metal (in this case, it is said that the processing is of a "batch" type). However, this kind of processing is most often carried out continuously between the furnace and the casting machine in a transport trough or in a processing tank (or “bucket”) of the type that is schematically represented in FIG. 1.

При этом эффективность обработки оказывается максимальной в том случае, когда поверхность обмена между ванной жидкого металла и газом сама по себе является максимальной. Такой эффект может быть достигнут, например, путем использования устройства рассеивания газа таким образом, чтобы обеспечить получение очень маленьких газовых пузырьков, выделения этих пузырьков во всем объеме жидкого металла (то есть так, чтобы оставлять так называемый "мертвый объем" по-возможности меньшим) и создания рециркуляции в самой этой ванне жидкого металла для того, чтобы он входил в контакт с этими пузырьками (а также для того, чтобы обеспечить возможно меньший мертвый объем).Moreover, the processing efficiency is maximized when the exchange surface between the molten metal bath and the gas itself is maximal. Such an effect can be achieved, for example, by using a gas dispersion device in such a way as to provide very small gas bubbles, isolating these bubbles in the entire volume of liquid metal (that is, so as to leave the so-called "dead volume" as small as possible) and creating a recirculation in this bath of molten metal so that it comes into contact with these bubbles (as well as in order to provide the smallest dead volume possible).

Рассеивание в жидком металле предназначенного для его обработки газа может быть осуществлено различными способами. Обычно для этого используют статические устройства рассеивания, например трубчатые фурмы, или, чаще всего, вращающиеся устройства рассеивания газов, которые содержат один или несколько вращающихся инжекторов.The dispersion in the liquid metal of the gas intended for its processing can be carried out in various ways. Typically, static dispersion devices, such as tubular tuyeres, or, most often, rotating gas dispersion devices that contain one or more rotating injectors, are used for this.

Такой вращающийся инжектор или "ротор" обычно содержит полый приводной вал, через который к инжектору подается газ, отверстия выпуска газа и лопасти. Эти лопасти служат для перемешивания ванны жидкого металла, для рассеивания в нем газа и, иногда, для дробления полученных газовых пузырьков на пузырьки меньшего размера под действием эффекта сдвига. Отверстия инжектора обычно располагаются в непосредственной близости от лопастей ротора, например между этими лопастями или на их концах. В публикации международной заявки на патент под номером WO 98/05915 (соответствующей американскому патенту US 6060013) описан вращающийся инжектор подобного типа.Such a rotating injector or “rotor” typically comprises a hollow drive shaft through which gas, gas outlets and vanes are supplied to the injector. These blades are used to mix a bath of liquid metal, to disperse gas in it and, sometimes, to crush the resulting gas bubbles into smaller bubbles under the effect of shear. The injector openings are usually located in the immediate vicinity of the rotor blades, for example between these blades or at their ends. The publication of the international patent application under the number WO 98/05915 (corresponding to US patent US 6060013) describes a rotating injector of this type.

В европейской заявке на патент ЕР 819770 (эквивалентной американскому патенту US 5904894) описан вращающийся инжектор, в котором газ обработки инжектируется при помощи пористого материала, инертного по отношению к данному жидкому металлу.European patent application EP 819770 (equivalent to US Pat. No. 5,904,894) describes a rotating injector in which a treatment gas is injected using a porous material that is inert with respect to the liquid metal.

Однако стремление к наибольшей эффективности обработки при помощи интенсивного перемешивания в объеме ванны жидкого металла, которое выражается, в частности, в постоянном возмущении свободной поверхности этой ванны, которое часто называют "поверхностными волнами" и которое может повлечь за собой выплески из ванны в результате подъема крупных пузырьков газа и в результате вихревых явлений вокруг приводного вала, что может вызвать "повторное насыщение газом" жидкого металла и привести к ухудшению качества металла в отношении содержания в нем различных включений в результате образования окислов на поверхности и/или в результате перевода включений или окислов, располагающихся на поверхности, в толщу жидкого металла. Таким образом, стремятся к ограничению возмущения свободной поверхности ванны жидкого металла в возможно большей степени.However, the desire for the greatest processing efficiency by intensive mixing in the volume of the bath of molten metal, which is expressed, in particular, in a constant perturbation of the free surface of this bath, which is often called “surface waves” and which can entail splashes from the bath as a result of large gas bubbles and as a result of vortex phenomena around the drive shaft, which can cause "re-saturation with gas" of the liquid metal and lead to a deterioration in the quality of the metal in relation to the content it contains various inclusions as a result of the formation of oxides on the surface and / or as a result of the transfer of inclusions or oxides located on the surface into the thickness of the liquid metal. Thus, they seek to limit the perturbation of the free surface of the liquid metal bath to the greatest possible extent.

Кроме того, значительное перемешивание обрабатываемого жидкого металла приводит к необходимости использования скорости вращения инжекторов газа, которая обычно имеет величину в диапазоне от 200 об/мин до 1000 об/мин в зависимости от типа применяемого в данном случае инжектора. Такие скорости вращения приводят к значительному износу подвижных деталей устройства рассеивания газа.In addition, significant mixing of the processed liquid metal necessitates the use of a gas injector rotation speed, which typically ranges from 200 rpm to 1000 rpm, depending on the type of injector used in this case. Such rotational speeds lead to significant wear of the moving parts of the gas dispersion device.

В то же время, известные типы вращающихся инжекторов не позволяют удовлетворительным образом контролировать расход выделяемого газа и размеры пузырьков этого газа. Такие вращающиеся инжекторы, содержащие отверстия для выхода газа, не предотвращают опасности закупоривания этих отверстий и изменения их размеров и размеров лопастей вследствие эрозии, что изменяет качество рассеивания газа.At the same time, the known types of rotating injectors do not allow satisfactory control of the flow rate of the released gas and the size of the bubbles of this gas. Such rotating injectors containing gas outlet openings do not prevent the danger of clogging these holes and changing their size and the size of the blades due to erosion, which changes the quality of gas dispersion.

В тех случаях, когда вращающиеся инжекторы содержат пористый материал, предназначенный для рассеивания газа, поры этого материала часто являются чрезмерно большими. Вследствие этого, с одной стороны, пузырьки газа оказываются слишком большими, что снижает эффективность обработки, причем газ оказывается недостаточно рассеянным в жидком металле и вызывает нежелательное волнение на свободной поверхности ванны, а с другой стороны, необходимо не допускать остановки в прохождении газа через поры этого материала для того, чтобы не допустить проникновения в них жидкого металла, в частности, на протяжении периодов остановки между разливками. Зато в том случае, когда поры такого пористого материала оказываются слишком маленькими, газовые пузырьки растягиваются и становятся достаточно большими, и оказывается затруднительным ввести достаточно большое количество газа в жидкий металл. Таким образом, многочисленные известные способы, в которых используются устройства рассеивания газа, изготовленные из пористого материала, даже обладающего весьма тонкой пористостью (например, менее 1 мм), и располагающиеся в донной части резервуаров или печей, в лучшем случае позволяют получить пузырьки, имеющие диаметр в диапазоне примерно от 30 мм до 50 мм.In cases where rotating injectors contain a porous material designed to disperse gas, the pores of this material are often excessively large. As a result of this, on the one hand, the gas bubbles turn out to be too large, which reduces the processing efficiency, the gas being insufficiently dispersed in the liquid metal and causing undesirable waves on the free surface of the bath, and on the other hand, it is necessary to prevent the gas from passing through the pores of this material in order to prevent the penetration of liquid metal into them, in particular, during stop periods between castings. But in the case when the pores of such a porous material turn out to be too small, the gas bubbles expand and become large enough, and it becomes difficult to introduce a sufficiently large amount of gas into the liquid metal. Thus, numerous known methods that use gas dispersion devices made of a porous material, even having a very thin porosity (for example, less than 1 mm), and located in the bottom of the tanks or furnaces, in the best case, allow to obtain bubbles having a diameter in the range of about 30 mm to 50 mm.

Заявитель продолжил усилия, направленные на повышение эффективности устройств газовой обработки жидкого металла, в частности, путем контроля и уменьшения диаметра пузырьков газа, выделяемого вращающимся инжектором газа.The applicant continued his efforts to increase the efficiency of gas processing devices for liquid metal, in particular by controlling and reducing the diameter of the gas bubbles generated by the rotating gas injector.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Объектом предлагаемого изобретения является вращающийся инжектор, предназначенный для инжектирования газа, так называемого "газа обработки", в жидкий металл и содержащий приводной вал, средства перемешивания, средства направления (подачи) газа и средства выпуска газа, и отличающийся тем, что упомянутые средства выпуска газа изготовлены, полностью или частично, по меньшей мере из одного материала, смачиваемого данным жидким металлом, причем упомянутый материал предпочтительным образом является по существу инертным по отношению к упомянутому жидкому металлу.The object of the invention is a rotating injector designed to inject gas, the so-called "processing gas", into liquid metal and containing a drive shaft, mixing means, means for directing (supplying) gas and means for discharging gas, and characterized in that said gas discharging means made, in whole or in part, of at least one material wetted by a given liquid metal, said material preferably being substantially inert with respect to said liquid metal.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации предлагаемого изобретения упомянутый материал может быть выполнен смачиваемым при помощи (за счет) покрытия из материала, смачиваемого данным жидким металлом.In accordance with a preferred embodiment of the invention, said material can be made wettable by (due to) a coating of a material wetted by a given liquid metal.

Объектом предлагаемого изобретения также является вращающееся устройство рассеивания (диспергирования) газа, имеющее в своем составе по меньшей мере один вращающийся инжектор, выполненный в соответствии с этим изобретением.The object of the invention is also a rotating device for dispersion (dispersion) of gas, having in its composition at least one rotating injector made in accordance with this invention.

Еще одним объектом предлагаемого изобретения является устройство обработки жидкого металла типа ковша дегазации, имеющее в своем составе по меньшей мере один вращающийся инжектор или по меньшей мере одно вращающееся устройство рассеивания газа в соответствии с этим изобретением.Another object of the invention is a liquid metal processing device such as a degassing bucket, comprising at least one rotating injector or at least one rotating gas dispersion device in accordance with this invention.

Еще одним объектом предлагаемого изобретения является применение вращающегося инжектора, выполненного в соответствии с этим изобретением, для обработки жидкого металла непрерывно или периодически, в частности, в печи или в транспортировочном желобе.Another object of the invention is the use of a rotating injector made in accordance with this invention, for processing molten metal continuously or periodically, in particular in a furnace or in a transport chute.

Еще одним объектом предлагаемого изобретения является способ обработки жидкого металла, отличающийся тем, что используют по меньшей мере один вращающийся инжектор, выполненный в соответствии с этим изобретением.Another object of the invention is a method for processing molten metal, characterized in that at least one rotating injector made in accordance with this invention is used.

Упомянутый выше и подлежащий обработке жидкий металл в данном случае может представлять собой алюминий или его сплавы, а также магний или его сплавы.The liquid metal mentioned above and to be treated in this case may be aluminum or its alloys, as well as magnesium or its alloys.

Описание чертежейDescription of drawings

Фиг.1 представляет собой схематический вид типичного устройства обработки жидкого металла, в котором используются вращающиеся инжекторы.Figure 1 is a schematic view of a typical liquid metal processing device in which rotating injectors are used.

Фиг.2 схематически иллюстрирует критерий смачиваемости в контексте предлагаемого изобретения.Figure 2 schematically illustrates the wettability criterion in the context of the invention.

Фиг.3 представляет собой схематические перспективные виды, иллюстрирующие четыре варианта реализации вращающегося инжектора в соответствии с предлагаемым изобретением.Figure 3 is a schematic perspective views illustrating four embodiments of a rotating injector in accordance with the invention.

Фиг.4 представляет собой схематические виды по оси симметрии и со стороны части, предназначенной для погружения в жидкий металл, иллюстрирующие два варианта реализации вращающегося инжектора газа в соответствии с предлагаемым изобретением.Figure 4 is a schematic view along the axis of symmetry and from the side intended for immersion in liquid metal, illustrating two embodiments of a rotating gas injector in accordance with the invention.

Фиг.5 представляет собой схематический вид в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось симметрии и соответствующей плоскости разреза В-В, показанной на фиг.4, иллюстрирующий вариант реализации вращающегося инжектора газа в соответствии с предлагаемым изобретением.FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view along a plane passing through the axis of symmetry and corresponding to section plane BB shown in FIG. 4, illustrating an embodiment of a rotating gas injector in accordance with the invention.

Фиг.6 представляет собой схематические виды в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось симметрии, иллюстрирующие два варианта реализации вращающегося инжектора газа в соответствии с предлагаемым изобретением.6 is a schematic longitudinal sectional view along a plane passing through the axis of symmetry, illustrating two embodiments of a rotating gas injector in accordance with the invention.

Фиг.7 представляет собой схематические виды в продольном разрезе по плоскости, проходящей через ось симметрии, иллюстрирующие три варианта реализации вращающегося инжектора газа в соответствии с предлагаемым изобретением.Fig.7 is a schematic view in longitudinal section along a plane passing through an axis of symmetry, illustrating three embodiments of a rotating gas injector in accordance with the invention.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Как можно видеть на фиг.1, устройство (40) обработки жидкого металла обычно содержит камеру (41), снабженную средствами (42) подачи так называемого "необработанного" жидкого металла (421) (то есть жидкого металла, подлежащего обработке газом), средства (43) отвода обработанного жидкого металла (431) и по меньшей мере одно вращающееся устройство (30) рассеивания газов. Эти средства (42) подачи жидкого металла и средства (43) его отвода обычно располагаются либо на концах упомянутого устройства (40), либо на одной и той же его стороне.As can be seen in FIG. 1, a liquid metal processing device (40) typically comprises a chamber (41) equipped with means (42) for supplying a so-called “untreated” liquid metal (421) (i.e., a liquid metal to be treated with gas), means (43) a discharge of the treated liquid metal (431) and at least one rotating gas dispersion device (30). These means (42) for supplying liquid metal and means (43) for its removal are usually located either at the ends of the said device (40), or on one and the same side thereof.

Вращающееся устройство (30) рассеивания газов обычно содержит вращающийся инжектор (1), средства (31) приведения этого инжектора во вращательное движение, источник (32) газа обработки и трубопроводы (33), соединяющие упомянутый источник (32) газа с инжектором (1). Вращающийся инжектор (1) или каждый такой инжектор входит в упомянутую камеру (41) через отверстие (44), которое обычно снабжено средствами (45) герметизации. Камера (41) обработки обычно представляет собой ванну (резервуар) с одним или несколькими отсеками (46, 47).A rotary gas dispersion device (30) typically comprises a rotating injector (1), means (31) for bringing this injector into rotational motion, a treatment gas source (32) and pipelines (33) connecting said gas source (32) with an injector (1) . A rotating injector (1) or each such injector enters said chamber (41) through an opening (44), which is usually provided with sealing means (45). The processing chamber (41) is usually a bath (tank) with one or more compartments (46, 47).

В соответствии с предлагаемым изобретением вращающийся инжектор (1), предназначенный для инжектирования газа (2) в жидкий металл (3), содержит приводной вал (4), средства (5) перемешивания (жидкого металла), средства (6, 7, 11) направления или подачи газа и средства (8, 9) выпуска газа (2), причем упомянутый инжектор отличается тем, что упомянутые средства (8, 9) выпуска полностью или частично изготовлены из по меньшей мере одного материала, смачиваемого данным жидким металлом (3).In accordance with the invention, a rotary injector (1) for injecting gas (2) into a liquid metal (3) comprises a drive shaft (4), means (5) for mixing (liquid metal), means (6, 7, 11) directing or supplying gas and gas discharging means (8, 9) (2), said injector being characterized in that said discharging means (8, 9) are wholly or partially made of at least one material wetted by the given liquid metal (3) .

Предпочтительным образом этот смачиваемый материал является по существу инертным по отношению к данному жидкому металлу, то есть это означает, что указанный материал имеет продолжительность срока службы в данном жидком металле, которая является достаточно большой для того, чтобы обеспечить приемлемые условия для его промышленного использования. Обычно такой материал рассматривается в качестве по существу инертного по отношению к данному жидкому металлу в том случае, когда он может быть погружен в этот жидкий металл на срок, продолжительность которого составляет примерно 10 часов или более, без существенного ухудшения свойств и характеристик вращающегося инжектора и без неприемлемого загрязнения обрабатываемого жидкого металла. Таким условиям обычно отвечают различные керамические материалы, в частности керамические материалы, изготовленные на основе окислов, карбидов, нитридов, боридов и их смесей. Некоторые жаропрочные металлы также отвечают этим условиям, например вольфрам.Preferably, this wettable material is substantially inert with respect to a given liquid metal, that is, it means that said material has a life expectancy in that liquid metal that is long enough to provide acceptable conditions for its industrial use. Typically, such a material is considered to be substantially inert with respect to a given liquid metal when it can be immersed in this liquid metal for a period of about 10 hours or more, without significant deterioration of the properties and characteristics of the rotating injector and without unacceptable contamination of the processed liquid metal. These conditions are usually met by various ceramic materials, in particular ceramic materials made on the basis of oxides, carbides, nitrides, borides and mixtures thereof. Some heat-resistant metals also meet these conditions, such as tungsten.

Можно также обеспечить достаточную продолжительность срока службы инжектора и, в случае необходимости, снижение стоимости его изготовления и технического обслуживания при использовании материала, имеющего покрытие из материала, являющегося инертным по отношению к данному жидкому металлу и смачиваемого этим жидким металлом. В этом случае средства (8, 9) выпуска газа и/или средства (5) перемешивания, и/или приводной вал (4), и/или вставка (90) содержат покрытие, изготовленное из материала, смачиваемого на всей или на части его поверхности, находящейся в непосредственном контакте с данным жидким металлом. Упомянутый пористый материал также может быть выполнен смачиваемым жидким металлом при помощи или за счет покрытия, изготовленного из смачиваемого материала, то есть пористый материал может содержать покрытие из такого смачиваемого материала.It is also possible to ensure a sufficient lifetime of the injector and, if necessary, reduce the cost of its manufacture and maintenance when using a material having a coating of a material that is inert with respect to a given liquid metal and wetted by this liquid metal. In this case, the means (8, 9) for discharging gas and / or the means (5) for mixing, and / or the drive shaft (4), and / or the insert (90) contain a coating made of a material that is wetted on all or part of it surface in direct contact with this liquid metal. Said porous material can also be made wettable by liquid metal using or due to a coating made of a wettable material, that is, the porous material may comprise a coating of such a wettable material.

В контексте предлагаемого изобретения материал рассматривается в качестве смачиваемого в том случае, когда угол смачивания, который образует данный жидкий металл при контакте с этим материалом, составляет менее 90°(см. фиг.2). В том случае, когда используемый материал является смачиваемым данным жидким металлом (случай, представленный на фиг.2а), угол (21) смачивания между касательной Т к пузырьку (20) газа в точке его контакта со средством (9) выпуска газа и наружной поверхностью S этого средства выпуска имеет величину менее 90°. В этом случае жидкий металл, который хорошо смачивает данный материал в непосредственной близости от отверстия (8) выпуска газа, противодействует растеканию пузырька (20) и ограничивает его диаметр. В том случае, когда используемый материал не смачивается данным жидким металлом (случай, представленный на фиг.2b), угол (21) смачивания имеет величину, превышающую 90°. В этом случае жидкий металл, который плохо смачивает материал, из которого изготовлено средство выпуска газа, позволяет пузырьку газа растекаться.In the context of the invention, the material is considered to be wettable in the case when the contact angle that forms this liquid metal in contact with this material is less than 90 ° (see figure 2). In the case when the material used is wetted by this liquid metal (the case shown in Fig. 2a), the contact angle (21) between the tangent T to the gas bubble (20) at the point of contact with the gas discharge means (9) and the outer surface S of this release means is less than 90 °. In this case, the liquid metal, which wetts this material well in the immediate vicinity of the gas outlet (8), prevents the bubble (20) from spreading and limits its diameter. In the case when the material used is not wetted by this liquid metal (the case shown in Fig.2b), the contact angle (21) has a value exceeding 90 °. In this case, the liquid metal, which does not wet the material of which the gas discharge means is made, allows the gas bubble to spread.

В частности, в случае расплавленного до жидкого состояния алюминия, магния или их сплавов смачиваемый материал, из которого изготовлено устройство рассеивания газа, может быть выбран среди некоторых жаропрочных металлов, по существу инертных по отношению к упомянутым жидким металлам, таких, например, как молибден (Мо), вольфрам (W), ванадий (V), титан (Ti), хром (Cr), железо (Fe), стали различных типов или их сплавы, или же среди керамических материалов, таких, например, как диборид титана (TiB₂), нитриды (в частности, нитриды алюминия (например, AiN)), карбиды (в частности, карбиды алюминия (например, Al₄С₃) и карбиды титана (например, TiC_1-х)) и т.п. По этому поводу можно отметить, что графит или оксид алюминия обычно не смачиваются этими жидкими металлами. ZrO₂ и SiC также представляют собой материалы, которые не смачиваются жидким алюминием и его сплавами. В проведенных Заявителем испытаниях было установлено, что нитрид бора (BN) также оказался не смачиваемым жидким алюминием и его сплавами. Способность материала к смачиванию зависит также от шероховатости поверхности этого материала и от состояния окисления его поверхности.In particular, in the case of aluminum, magnesium or their alloys molten to a liquid state, the wettable material of which the gas dispersion device is made may be selected among some heat-resistant metals that are substantially inert with respect to said liquid metals, such as, for example, molybdenum ( Mo), tungsten (W), vanadium (V), titanium (Ti), chromium (Cr), iron (Fe), steel of various types or their alloys, or among ceramic materials, such as, for example, titanium diboride (TiB _2), nitrides (such as aluminum nitrides (for example, AiN)), carb dy (in particular aluminum carbide (e.g., Al ₄ C ₃₎ and titanium carbide (e.g., TiC _1-x)), etc. In this regard, it can be noted that graphite or alumina is usually not wetted by these liquid metals. ZrO ₂ and SiC are also materials that are not wetted by liquid aluminum and its alloys. In tests conducted by the Applicant, it was found that boron nitride (BN) was also not wettable by liquid aluminum and its alloys. The wetting ability of a material also depends on the surface roughness of this material and on the oxidation state of its surface.

Средства выпуска газа и средства перемешивания жидкого металла, которые образуют так называемую "активную" часть вращающегося инжектора, обычно располагаются на так называемом "нижнем" конце этого инжектора, то есть на том его конце, который предназначен для погружения в жидкий металл. Такой инжектор обычно предназначен для использования в вертикальном положении при том, что упомянутая нижняя часть этого инжектора обращена вниз. При этом активная часть инжектора обычно содержит по меньшей мере одну нижнюю поверхность (120, 121, 122), по меньшей мере одну верхнюю поверхность (130, 131) и боковые поверхности (140, 141, 142).Gas discharging means and liquid metal mixing means, which form the so-called "active" part of the rotating injector, are usually located on the so-called "lower" end of this injector, that is, on its end, which is intended for immersion in liquid metal. Such an injector is usually intended to be used in an upright position, with the said lower part of this injector facing down. The active part of the injector usually contains at least one lower surface (120, 121, 122), at least one upper surface (130, 131) and side surfaces (140, 141, 142).

Как можно видеть на фиг.5, средства (6, 7, 11) направления газа обычно имеют в своем составе основной канал (6), проходящий внутри приводного вала (4) вращающегося инжектора, и по меньшей мере один вторичный канал (7), предназначенный для направления или подачи газа обработки к средствам (8, 9) выпуска этого газа. При этом основной канал (6) обычно располагается по оси симметрии упомянутого приводного вала.As can be seen in FIG. 5, the gas guiding means (6, 7, 11) usually comprise a main channel (6) extending inside the rotary injector drive shaft (4) and at least one secondary channel (7), designed to direct or supply processing gas to the means (8, 9) of the release of this gas. In this case, the main channel (6) is usually located along the axis of symmetry of the aforementioned drive shaft.

В соответствии с предпочтительным вариантом реализации предлагаемого изобретения упомянутые выше средства выпуска газа содержат по меньшей мере одно отверстие (8) выпуска газа (2). Диаметр этого отверстия (8) оказывает определенное влияние на диаметр получаемого газового пузырька. Для того, чтобы обеспечить получение пузырьков достаточно малых размеров, диаметр каждого выпускного отверстия (8) предпочтительным образом должен иметь как можно меньшие размеры. На практике диаметр этих отверстий предпочтительным образом составляет от 0,5 мм до 5 мм и еще более предпочтительным образом заключен в диапазоне от 1 мм до 3 мм, что позволяет надлежащим образом контролировать размеры этих отверстий в процессе их изготовления.According to a preferred embodiment of the invention, the aforementioned gas discharge means comprise at least one gas outlet (8) (2). The diameter of this hole (8) has a definite effect on the diameter of the resulting gas bubble. In order to obtain sufficiently small bubbles, the diameter of each outlet (8) should preferably be as small as possible. In practice, the diameter of these holes is preferably in the range of 0.5 mm to 5 mm, and even more preferably in the range of 1 mm to 3 mm, which allows proper control of the size of these holes in the manufacturing process.

Для диаметров выпускных отверстий менее 0,5 мм наиболее предпочтительно использовать смачиваемые жидким металлом пористые материалы, для которых нетрудно обеспечить спекание и формирование пористой структуры. В этом случае упомянутые средства выпуска газа содержат пористый материал, смачиваемый используемым жидким металлом (3) и также предпочтительным образом являющийся по существу инертным по отношению к этому жидкому металлу (3), у которого диаметр открытых пор, выходящих наружу на поверхности данного пористого материала, предпочтительным образом составляет менее 0,5 мм.For outlet diameters less than 0.5 mm, it is most preferable to use porous materials wettable by liquid metal, for which it is easy to provide sintering and formation of a porous structure. In this case, said gas discharge means comprise a porous material wettable by the liquid metal used (3) and also preferably being substantially inert with respect to this liquid metal (3), which has a diameter of open pores extending outward on the surface of the porous material, preferably less than 0.5 mm.

Для обеспечения наилучшего контроля диаметра выпускаемых пузырьков газа важно, чтобы давление газа на уровне выпускного отверстия (8) и/или пор, открывающихся на поверхности данного средства выпуска, то есть на поверхности раздела между жидким металлом и поверхностью средства (9) выпуска газа, было по существу постоянным при любом расходе выпускаемого газа, в частности, в процессе формирования и отрыва пузырьков (20) газа. Для достижения этой цели вращающийся инжектор (1) также может иметь в своем составе некоторую промежуточную полость (11), которая обычно располагается между основным каналом (6) и вторичными каналами (7) и которая выполняет функцию буферного объема и/или средства, предназначенного для введения локальной потери давления точно перед входной частью отверстия выпуска газа, например, пористого материала. Эта промежуточная полость (11) обычно имеет цилиндрическую форму, и упомянутые выше вторичные каналы (7) выходят из нее в радиальном направлении в сторону средств (8, 9) выпуска.To ensure the best control of the diameter of the vented gas bubbles, it is important that the gas pressure at the level of the outlet (8) and / or the pores that open on the surface of this outlet means, that is, on the interface between the liquid metal and the surface of the gas outlet means (9), essentially constant at any flow rate of the exhaust gas, in particular, in the process of formation and separation of gas bubbles (20). To achieve this, the rotating injector (1) can also include some intermediate cavity (11), which is usually located between the main channel (6) and secondary channels (7) and which serves as a buffer volume and / or means intended for introducing local pressure loss exactly in front of the inlet of the gas outlet, for example, a porous material. This intermediate cavity (11) usually has a cylindrical shape, and the aforementioned secondary channels (7) radially exit from it in the direction of the discharge means (8, 9).

Выпускные отверстия (8) предпочтительным образом располагаются в непосредственной близости от лопастей (5) данного инжектора, обычно между этими лопастями (см. фиг.3а и 3b) или на концах этих лопастей (см. фиг.3с и 3d). Эти выпускные отверстия могут быть предусмотрены и на конце инжектора; например, можно предусмотреть наличие такого выпускного отверстия в центральной части нижней поверхности (120) данного инжектора. Количество выпускных отверстий (8) может отличаться от количества используемых в данном случае лопастей (5). Можно также предусмотреть наличие располагающихся одно над другим выпускных отверстий. На практике обычно предусматривают одно выпускное отверстие для каждой лопасти.The outlet openings (8) are preferably located in the immediate vicinity of the blades (5) of the injector, usually between these blades (see FIGS. 3a and 3b) or at the ends of these blades (see FIGS. 3c and 3d). These outlets may also be provided at the end of the injector; for example, it is possible to provide for the presence of such an outlet in the central part of the lower surface (120) of this injector. The number of outlet openings (8) may differ from the number of blades (5) used in this case. You can also provide for the presence of one above the other outlet openings. In practice, usually one outlet is provided for each blade.

Выпускные отверстия (8) предпочтительным образом открываются на упомянутых выше боковых поверхностях (140, 141, 142), например, на внешней боковой поверхности (141) одной из лопастей (5) или на боковой поверхности (140) между лопастями. Предпочтительным образом расположение этих выпускных отверстий таково, что оно позволяет обеспечить максимальный сдвиг пузырьков в процессе их формирования. В том случае, когда выпускные отверстия располагаются между лопастями, эти отверстия предпочтительным образом позиционируются на середине высоты соответствующей боковой поверхности (140); в том случае, когда выпускные отверстия располагаются непосредственно на лопастях, они могут быть позиционированы в верхней половине соответствующей наружной боковой поверхности (141) (то есть в той части этой боковой поверхности, которая располагается ближе к приводному валу (4)). Упомянутые выпускные отверстия обычно открываются на поверхности под некоторым углом по отношению к боковой поверхности, величина которого составляет примерно 90°; в некоторых случаях величина этого угла может отличаться от 90°, причем в этих случаях ось вторичных каналов (7) также может располагаться под некоторым углом по отношению к оси основного канала, величина которого отличается от 90°.Outlets (8) advantageously open on the aforementioned side surfaces (140, 141, 142), for example, on the outer side surface (141) of one of the blades (5) or on the side surface (140) between the blades. The preferred arrangement of these outlet openings is such that it allows maximum displacement of the bubbles during their formation. In the case where the outlet openings are located between the blades, these openings are preferably positioned in the middle of the height of the corresponding side surface (140); in the case where the outlet openings are located directly on the blades, they can be positioned in the upper half of the corresponding outer side surface (141) (that is, in that part of this side surface that is closer to the drive shaft (4)). Said outlet openings usually open on the surface at a certain angle with respect to the side surface, the magnitude of which is approximately 90 °; in some cases, the value of this angle may differ from 90 °, and in these cases, the axis of the secondary channels (7) can also be located at a certain angle with respect to the axis of the main channel, the value of which differs from 90 °.

Средства (5) перемешивания также могут быть изготовлены, полностью или частично, из по меньшей мере одного материала, смачиваемого жидким металлом (3) и предпочтительным образом являющегося по существу инертным по отношению к этому жидкому металлу (3), причем этот материал может отличаться от материала, используемого для изготовления средств (8, 9) выпуска газа. Эти средства перемешивания обычно имеют в своем составе лопасти (5). Лопасти обычно имеют простую форму, например форму пластин. Средства перемешивания также могут иметь в своем составе дополнительное средство рассеивания, такое, например, как диск (12), располагающийся поверх упомянутых лопастей и обычно находящийся в контакте с этими лопастями (как это проиллюстрировано на фиг.3а, 3с и 4а).The mixing means (5) can also be made, in whole or in part, from at least one material wettable by a liquid metal (3) and preferably being substantially inert with respect to this liquid metal (3), and this material may differ from material used for the manufacture of means (8, 9) for the release of gas. These stirring agents usually comprise blades (5). The blades usually have a simple shape, such as the shape of plates. The mixing means may also include additional dispersion means, such as, for example, a disk (12) located on top of the said blades and usually in contact with these blades (as illustrated in FIGS. 3a, 3c and 4a).

Приводной вал (4) предпочтительным образом может быть изготовлен, полностью или частично, из по меньшей мере одного материала, смачиваемого используемым в данном случае жидким металлом и предпочтительным образом являющегося по существу инертным по отношению к используемому жидкому металлу, причем этот материал может отличаться от материала, используемого для изготовления средств (8, 9) выпуска. На практике достаточно того, чтобы часть этого приводного вала, предназначенная для погружения в жидкий металл, была образована, по меньшей мере на своей поверхности, из такого смачиваемого материала.The drive shaft (4) can advantageously be made, in whole or in part, of at least one material wetted by the liquid metal used in this case and preferably being substantially inert with respect to the liquid metal used, and this material may differ from the material used for the manufacture of means (8, 9) release. In practice, it is sufficient that a part of this drive shaft, intended for immersion in liquid metal, be formed, at least on its surface, from such a wettable material.

Для того, чтобы сделать более простым изготовление, техническое обслуживание и ремонт вращающегося инжектора, этот инжектор (1) в соответствии с предлагаемым изобретением может быть сформирован из нескольких различных деталей (4, 5, 12, 13, 14, 90), как это показано на фиг.6 и 7. Эти детали могут быть изготовлены из различных материалов. В частности, вращающийся инжектор предпочтительным образом может иметь в своем составе вставку (90), содержащую упомянутые средства (8, 9) выпуска и изготовленную из материала, смачиваемого жидким металлом, что позволяет легко заменять эту вставку в зависимости от обрабатываемого в данном случае металла или в случае ее случайного повреждения. Та часть вращающегося инжектора, которая предназначена для погружения в жидкий металл, может быть образована одной единственной деталью.In order to simplify the manufacture, maintenance and repair of a rotating injector, this injector (1) in accordance with the invention can be formed from several different parts (4, 5, 12, 13, 14, 90), as shown 6 and 7. These parts can be made of various materials. In particular, the rotating injector may advantageously include an insert (90) containing the said release means (8, 9) and made of a material wetted by liquid metal, which makes it easy to replace this insert depending on the metal being processed in this case or in case of accidental damage. That part of the rotating injector, which is intended for immersion in liquid metal, can be formed by one single part.

В качестве не являющимся ограничительным примером реализации, схематически проиллюстрированным на фиг.6а, вращающийся инжектор содержит следующие детали: приводной вал (4), диск (12), лопасти (5), центральный сердечник (13) и соединительное тело (14). Центральный сердечник содержит промежуточную полость (11), каналы (7) направления газа и выпускные отверстия (8). В способе реализации, схематически проиллюстрированном на фиг.6b, вращающийся инжектор содержит следующие детали: приводной вал (4), лопасти (5) и соединительное тело (14). В этом варианте реализации лопасти содержат каналы (7) направления газа, выпускные отверстия (8) и промежуточную полость (11), причем эта промежуточная полость обычно является общей для всех лопастей и заключена в центральном сердечнике (13) (в данном случае не показан). В двух этих вариантах реализации соединительное тело (14) содержит по меньшей мере один центральный канал (60) и средства (15а, 16а, 17а) соединения, обычно представляющие собой резьбу, которые имеют возможность взаимодействовать с дополняющими их средствами (15b, 16b, 17b) соединения других деталей (4, 12, 13). В соответствии с возможными вариантами этих реализаций, схематически проиллюстрированными на фиг.7, центральный сердечник (13) и/или лопасти (5) могут быть снабжены съемными вставками (90).As a non-limiting implementation example, schematically illustrated in FIG. 6a, a rotating injector comprises the following parts: a drive shaft (4), a disk (12), vanes (5), a central core (13) and a connecting body (14). The central core contains an intermediate cavity (11), channels (7) of the gas direction and exhaust holes (8). In the implementation method schematically illustrated in FIG. 6b, the rotary injector comprises the following parts: a drive shaft (4), vanes (5) and a connecting body (14). In this embodiment, the blades contain gas channels (7), gas outlets (8) and an intermediate cavity (11), this intermediate cavity being usually common for all blades and enclosed in a central core (13) (not shown in this case) . In these two embodiments, the connecting body (14) contains at least one central channel (60) and means (15a, 16a, 17a) of the connection, usually a thread that can interact with complementary means (15b, 16b, 17b ) connections of other parts (4, 12, 13). In accordance with possible variations of these implementations, schematically illustrated in FIG. 7, the central core (13) and / or the blades (5) may be provided with removable inserts (90).

В соответствии с предлагаемым изобретением достаточно, чтобы только средства (9) выпуска газа были изготовлены из материала, смачиваемого используемым в данном случае жидким металлом. Однако проведенные Заявителем испытания показали, что особенно предпочтительным оказывается тот случай, когда все части вращающегося инжектора, которые погружаются в жидкий металл в процессе обработки последнего, будут изготовлены из материала, смачиваемого этим жидким металлом. Для изготовления всех этих частей может быть использован один и тот же материал. Действительно, было отмечено, что в этом случае выходящие из выпускных отверстий (8) пузырьки газа, которые притягиваются к лопастям и располагаются вдоль вала ротора в результате гидродинамических эффектов, не задерживаются и не имеют тенденции к слиянию для формирования газовых пузырьков больших размеров, как это имеет место при использовании материалов, не смачиваемых жидким металлом. В том случае, когда вращающийся инжектор состоит из нескольких деталей, все те детали этого инжектора, которые погружаются в жидкий металл в процессе его обработки, предпочтительным образом изготовлены из материала, смачиваемого этим жидким металлом. При этом для изготовления всех этих деталей может быть использован один и тот же материал.In accordance with the invention, it is sufficient that only the gas release means (9) are made of a material wetted by the liquid metal used in this case. However, tests carried out by the Applicant have shown that the case where all parts of the rotating injector which are immersed in the liquid metal during the processing of the latter will be made of a material wetted by this liquid metal is particularly preferred. The same material can be used to make all of these parts. Indeed, it was noted that in this case, gas bubbles emerging from the outlet openings (8), which are attracted to the blades and are located along the rotor shaft as a result of hydrodynamic effects, do not delay and do not tend to coalesce to form large gas bubbles, like this occurs when materials not wetted by liquid metal are used. In the case where the rotating injector consists of several parts, all those parts of this injector that are immersed in the liquid metal during its processing are preferably made of a material wetted by this liquid metal. At the same time, the same material can be used to manufacture all of these parts.

Вращающийся инжектор может быть снабжен кольцом (10) для того, чтобы обеспечить возможность его соединения со средствами (31) приведения этого инжектора во вращательное движение.A rotating injector may be provided with a ring (10) in order to enable its connection with means (31) for bringing this injector into rotational motion.

Ось вращения инжектора (1) располагается на оси симметрии приводного вала (4).The axis of rotation of the injector (1) is located on the axis of symmetry of the drive shaft (4).

Вращающийся инжектор (1) в соответствии с предлагаемым изобретением может быть использован для обработки жидкого металла, циркулирующего в камере обработки, как это показано на фиг.1, которая обычно представляет собой ковш обработки, или в транспортировочном желобе для этого жидкого металла (на приведенных фигурах не показан). Вращающийся инжектор также может быть использован для обработки периодического типа, например, в печи. Говоря другими словами, ковш обработки, печь или транспортировочный желоб жидкого металла могут быть оснащены вращающимся инжектором в соответствии с предлагаемым изобретением для того, чтобы обеспечить непрерывную обработку этого жидкого металла или обработку отдельных партий этого металла периодического типа.The rotary injector (1) in accordance with the invention can be used to process liquid metal circulating in the treatment chamber, as shown in Fig. 1, which is usually a treatment bucket, or in a transport chute for this liquid metal (in the figures not shown). A rotating injector can also be used for batch processing, for example, in a furnace. In other words, the treatment bucket, furnace or liquid metal transport chute can be equipped with a rotary injector in accordance with the invention in order to provide continuous processing of this liquid metal or processing of individual batches of this metal of a periodic type.

ПримерыExamples

Испытания предлагаемого изобретения были проведены в экспериментальной ванне относительно небольших габаритов. Размеры сформированных вращающимся инжектором газовых пузырьков наблюдались и их параметры определялись при помощи рентгеновской камеры. Такой способ состоит в облучении рентгеновскими лучами ванны жидкого металла (3), в которую выпускались пузырьки (20) газа, в визуализации (отображении) упомянутых пузырьков после регистрации изображения с помощью камеры и в измерении размеров этих пузырьков после калибровки канала получения информации.Tests of the invention were carried out in an experimental bath of relatively small dimensions. The sizes of gas bubbles formed by the rotating injector were observed and their parameters were determined using an X-ray chamber. Such a method consists in x-ray irradiation of a liquid metal bath (3) into which gas bubbles (20) were released, in visualization (display) of the said bubbles after registering the image with the camera and in measuring the size of these bubbles after calibrating the information receiving channel.

Упомянутые выше испытания были проведены с использованием вращающихся инжекторов типа тех, которые схематически проиллюстрированы на фиг.3. В одном случае, являющемся репрезентативным для существующего в данной области уровня техники, лопасти и средства выпуска газа были изготовлены из графита; в другом случае, являющемся репрезентативным для предлагаемого изобретения, эти элементы вращающегося инжектора были изготовлены из титана. В обоих этих случаях выпускные отверстия имели диаметр 1 мм.The tests mentioned above were carried out using rotating injectors, such as those schematically illustrated in FIG. In one case, which is representative of the state of the art, the blades and gas discharge means were made of graphite; in another case, which is representative of the present invention, these rotating injector elements were made of titanium. In both of these cases, the outlet openings had a diameter of 1 mm.

В этих испытаниях Заявитель установил, с одной стороны, что при использовании инжекторов в соответствии с существующим уровнем техники пузырьки газа имели средний диаметр порядка 15 мм, часть газа обработки имела возможность подниматься вдоль ротора и приводного вала инжектора, и при этом 20% введенного газа не были рассеяны в жидком металле. Та часть газа, которая не была рассеяна в жидком металле, оказывается практически бесполезной, поскольку она не обеспечивает обработку этого жидкого металла.In these tests, the Applicant established, on the one hand, that when using injectors in accordance with the state of the art, gas bubbles had an average diameter of about 15 mm, part of the treatment gas was able to rise along the rotor and drive shaft of the injector, and 20% of the gas introduced were scattered in liquid metal. The part of the gas that was not dispersed in the liquid metal is practically useless, since it does not provide the processing of this liquid metal.

С другой стороны, Заявитель установил, что при использовании вращающихся инжекторов в соответствии с предлагаемым изобретением пузырьки газа имели средний диаметр порядка 6 мм, и при этом менее 0,5% введенного газа (порог чувствительности средств обнаружения) не было рассеяно в жидком металле.On the other hand, the Applicant has found that when using rotary injectors in accordance with the invention, the gas bubbles had an average diameter of about 6 mm, and less than 0.5% of the introduced gas (detection threshold) was not dispersed in the liquid metal.

Кроме того, Заявитель отметил, что, в отличие от существующего уровня техники, пузырьки газа, выделяемые через выпускные отверстия, располагающиеся на концах лопастей, не имеют тенденции формировать газовые карманы между лопастями. При этом пузырьки газа сохраняют свой достаточно малый размер, следствием чего является более высокая эффективность обработки жидкого металла по сравнению с существующим уровнем техники.In addition, the Applicant noted that, unlike the prior art, gas bubbles emitted through exhaust openings located at the ends of the blades do not tend to form gas pockets between the blades. At the same time, gas bubbles retain their sufficiently small size, which results in a higher efficiency of processing liquid metal in comparison with the existing prior art.

Заявитель отметил также, что вращающийся инжектор в соответствии с предлагаемым изобретением исключает образование газовых карманов под этим инжектором, которые могут вызывать нестабильности.The applicant also noted that the rotating injector in accordance with the invention eliminates the formation of gas pockets under this injector, which can cause instabilities.

Таким образом, характеристики дегазации, полученные при использовании вращающихся инжекторов в соответствии с предлагаемым изобретением, оказываются определенно улучшенными по отношению к характеристикам, наблюдаемым при использовании инжекторов в соответствии с существующим в данной области уровнем техники.Thus, the degassing characteristics obtained using rotary injectors in accordance with the invention are definitely improved relative to those observed when using injectors in accordance with the state of the art.

Преимущества предлагаемого изобретенияThe advantages of the invention

Одно из преимуществ вращающегося инжектора в соответствии с предлагаемым изобретением состоит в том, что он позволяет обеспечить существенное снижение скорости вращения, которая необходима для получения пузырьков газа малого размера в результате эффекта сдвига. При использовании вращающегося инжектора в соответствии с предлагаемым изобретением и для получения коэффициента полезного действия, эквивалентного тому коэффициенту полезного действия, который может быть получен на существующем уровне техники, скорость вращения может иметь величину в диапазоне от 10 об/мин до 350 об/мин, что позволяет, кроме того, ограничить "взбалтывание" свободной поверхности жидкого металла и уменьшить износ подвижных деталей.One of the advantages of a rotating injector in accordance with the invention is that it allows a significant reduction in the rotation speed, which is necessary to obtain small gas bubbles as a result of the shear effect. When using a rotating injector in accordance with the invention and to obtain a coefficient of performance equivalent to that which can be obtained at the current level of technology, the rotation speed can have a value in the range from 10 rpm to 350 rpm, which allows, in addition, to limit the “agitation” of the free surface of the liquid metal and to reduce the wear of moving parts.

Преимущество вращающегося инжектора в соответствии с предлагаемым изобретением состоит также в том, что он обеспечивает характеристики обработки, которые оказываются менее чувствительными к возможному износу лопастей этого инжектора. Действительно, в соответствии с предлагаемым изобретением размеры газовых пузырьков в очень большой степени определяются выпускными отверстиями и лишь в незначительной части определяются вращательным движением лопастей, основная функция которых при этом состоит в том, чтобы обеспечивать рассеивание пузырьков газа в наибольшем объеме ванны жидкого металла и взбалтывать ее с целью, в частности, гомогенизации обработки жидкого металла. Вследствие этого износ лопастей с течением времени не влечет за собой неприемлемого ухудшения характеристик обработки при помощи инжектора в соответствии с предлагаемым изобретением.An advantage of the rotating injector in accordance with the invention also lies in the fact that it provides machining characteristics that are less sensitive to possible wear of the blades of this injector. Indeed, in accordance with the invention, the dimensions of the gas bubbles are determined to a very large extent by the outlet openings and only to a small extent are determined by the rotational movement of the blades, the main function of which is to ensure the dispersion of gas bubbles in the largest volume of the liquid metal bath and to shake it with the aim, in particular, of homogenizing the treatment of liquid metal. As a result, the wear of the blades over time does not entail an unacceptable deterioration in the processing characteristics of the injector in accordance with the invention.

Отверстия средств выпуска газа вращающегося инжектора в соответствии с предлагаемым изобретением могут быть выполнены достаточно малыми для того, чтобы исключить проникновение в них жидкого металла.The openings of the gas discharge means of the rotating injector in accordance with the invention can be made small enough to prevent liquid metal from entering them.

Claims

1. A rotating injector (1) designed to inject gas (2) into a molten metal (3) and comprising a drive shaft (4), mixing means (5), means (6, 7, 11) for directing gas (2) and means (8, 9) gas release (2), characterized in that the said means (8, 9) release are made in whole or in part from at least one material wetted by said liquid metal (3) and which is essentially inert with respect to to liquid metal (3).

2. A rotating injector (1) according to claim 1, characterized in that said material is made wettable by coating from a material wetted by liquid metal.

3. A rotating injector (1) according to claim 1 or 2, characterized in that said exhaust means comprise at least one gas outlet (8) (2).

4. A rotating injector (1) according to claim 3, characterized in that the diameter of said hole (8) or of each such hole is preferably from 0.5 to 5 mm.

5. A rotating injector (1) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that said exhaust means comprise a porous material wettable by liquid metal (3), or a porous material which is made wettable by a coating of a material wettable by liquid metal .

6. A rotating injector (1) according to claim 5, characterized in that the diameter of the open pores extending to the surface of said porous material is less than 0.5 mm.

7. A rotating injector (1) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it includes an insert (90) containing said release means (8, 9) and made of said wettable material or made of wettable material using a coating made of a material wetted by liquid metal.

8. A rotating injector (1) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the said mixing means (5) are also made wholly or partially from at least one material wetted by liquid metal, or from a material made wettable by coatings made of a material wetted by liquid metal.

9. A rotary injector (1) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that said drive shaft (4) is also made entirely or partially from at least one material wetted by liquid metal, or from a material made wettable by coatings made of a material wetted by liquid metal.

10. Rotary injector (1) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that said wettable material or each such material is selected from the group consisting of molybdenum, tungsten, vanadium, titanium, chromium, iron, steel or their alloys, diboride titanium, aluminum nitrides, aluminum carbides and titanium carbides.

11. A rotating dispersion device (30), characterized in that it includes at least one rotating injector according to any one of claims 1 to 10.

12. A liquid metal processing device (40), characterized in that it includes at least one rotating injector according to any one of claims 1 to 10 or at least one rotating dispersion device according to claim 11.

13. A ladle for degassing liquid metal, comprising at least one rotating injector according to any one of claims 1 to 10 or at least one rotating dispersion device according to claim 11.

14. A furnace containing at least one rotating injector according to any one of claims 1 to 10 or at least one rotating dispersion device according to claim 11.

15. A transport chute equipped with at least one rotating injector according to any one of claims 1 to 10 or at least one rotating dispersion device according to claim 11.

16. The use of a rotating injector according to any one of claims 1 to 10, a rotating dispersion device according to claim 11, a liquid metal processing device according to claim 12, a degassing bucket according to claim 13, a furnace according to claim 14, or a transport trough according to claim 15 for processing metal in a liquid state.

17. The application of clause 16, wherein the said metal is selected from aluminum, aluminum alloys, magnesium and magnesium alloys.

18. The method of processing metal in a liquid state, characterized in that in accordance with this method use at least one rotating injector according to any one of claims 1 to 10, at least one rotating dispersion device according to claim 11, at least one the degassing device according to claim 12, at least one degassing bucket according to claim 13, at least one furnace according to claim 14, or at least one transport chute according to claim 15.

19. The processing method according to p, characterized in that the said metal is selected from aluminum, aluminum alloys, magnesium and magnesium alloys.