Способ управления фильтрующей центрифугой в процессе рафинирования расплавленных металлов от твердых примесей

 

Использование: для управления центрифугами разделения суспензий в металлургии цветных металлов . Сущность изобретения, при погружении и поднятии фильтра измеряют дифференциальным датчиком силу давления вращающегося роторафильтра на опору подшипника до погружения в расплав и после подъема из расплава Определяют прирост силы давления, сравнивают с заданным значением и регулируют длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, причем при отрицательном значении разности повышают длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, а при положительном значении длительность вращения ротора-фильтра изменяют наоборот. Для осуществления способа опора ротора-фильтра снабжена тороидальным дифференциальным гидравлическим датчиком давления, к которому подсоединен электрический преобразователь давления например, из сапфировых элементов, через устройство сопряжения УСО соединен с анализатором (управляющий комплекс), который также связан через УСО с таймером , задатчиком и блоком управления приводами. Данное техническое решение обеспечивает саморегулировку .длительности вращения фильтра в расплаве до полного наполнения фильтра осадком, что повышает производительность центрифуги в 1,1 -1,3 раза 2 ил. 3 табл.

riel Я(<1Ц 1ВЗЗИ1 ЯЗ (51) В 04 В 11 02

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистических РесттуБлик

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ CCCFl

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ (2t) 4859332/1 3 (22) 23.08.90 (4e) 30.1293 Бюл. NQ 48-47 (71) Новосибирский оловянный комбинат (72) Токарев Г.И„Дьяков В.E„ Клещенко HH„Дугепьный Ап„. Корюков Ю.С. (73) Новосибирский оловянный комбинат (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ONËÜÒÐÓtoÙÅÉ

ЦЕНТРИФУГОЙ В ПРОЦЕССЕ РАФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВЛЕННЫХ МЕТАЛЛОВ ОТ TSEPДЫХ ПРИМЕСЕЙ (57) Использование: дпя управления центрифугами разделения суспензий в металлургии цветных металлов. Сущность изобретения: при погружении и поднятии фильтра измеряют дифференциальным датчиком силу давления вращающегося роторафильтра на опору подшипника до погружения в расплав и после подъема из расплава Определяют прирост силы давления, сравнивают с заданным значением и регулизуют длитеьность вращения ротора-фильтра в расппаве, причем при отрицательном значении разности повышают длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, а при попожитепьном значении длительность вращения ротора-фильтра измеяот наоборот. Для осуществления способа опора ротора-фильтра снабжеа тодатчиком давления, к которому подсоединен электрический преобразоватеть давления, например, из сапфировых элементов, через устройство сопряжения УСО соединен с анализатором (управляющий комплекс). которье также связан через УСО с таймером, задатч ком и блоком управления приводами.

Данное техническое решение обеспечивает саморегулировку.длительности вращения фильтра в расплаве до поаюго наполнения фильтра осадком что повьаиает производительность центрифуги в

1,1 -1,3р 2 3тб

1839641

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к вопросам управления центрифугами разделения суспенэий, Известен способ управления процессом разделения суспенэий фильтрующей центрифугой путем определения отношения массы фугата к массе поступающей в фильтр на разделение суспензии в единицу времени и регулирования количества поступающей суспенэии до установления величины отношения постоянно заданно,му (авт.св.СССРНГ 602229, кл. В 04 В 3/00, 1978), Недостаток известного способа в том, что не позволяет регулировать поступление суспензии в погруженный фильтр центрифуги.

Наиболее близким по технической сущ;. ности и достигаемому результату является способ управления центрифугой и устройство для рафинирования расплавленных металлов с погружаемым фильтром, состоящим из двух сжатых конусообразных тарелей, с образованием фильтрующей щели и полости для осадка, Верхняя тарель снабжена окнами для всасывания суспензии в полость фильтра. Для управления такой центрифугой с погружным фильтром включают привод механизма погружения фильтра в расплав, включают привод вращения на установленную длительность, включает механизм поднятия фильтра из расплава и включает механизмы раскрытия тарелей для разгрузки твердого осадка. Затем механизмы включаются для повторного цикла (2).

Недостатком известного устройства является сравнительно невысокая производительность, Основная причина недостаточной производительности в том, что механизмы включаются независимо от степени заполнения фильтра.

Производительность центрифуги с погружным фильтром характеризуется степенью заполнения фильтра осадком, длительностью наполнения фильтра и длительностью подготовки его к фильтрации в каждом цикле. Цикл состоит: погружение фильтра 10 с, наполнение фильтра 3 мин, подъем фильтра на отжатие 10 с, отжатие 1 мин, подъем и разгрузка 10 с. Полезное время — длительность наполнения фильтра, остальное подготовительное. В начале процесса, когда расплав содержит высокую концентрацию твердых кристаллов, фильтр заполняется эа 60-90 с на 90 )ь, а остальное время 1,5 мин фильтр, уже будучи заполненным. вращается в расплаве. захватывая незначительное количество твердых кристаллов. В конце процесса очистки при заданной длительности 3 мин, фильтр заполняется на 30-60 и такой длительности вращения в расплаве для полного его заполнения явно недостаточно. Фильтр разгружается будучи недозаполненным, что снижает производительность аппарата.

Цель изобретения — повышение произ10 водительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что при,погружении и поднятии фильтра измеряют дифференциальным датчиком силу давления вращающегося ротора — фильтра на опору подшипника до погружения в расплав и после подъема из расплава. Определяют прирост силы давления, сравнивают с заданным значением и регулируют длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, 20 причем при отрицательном значении разности повышает длительность вращения ротора-фильтра в расплаве, а при положительном значении длительность вращения роторафильтра изменяют наоборот.

Для осуществления способа опора ротора снабжена тороидальным дифференциальным гидравлическим датчиком давления, соединенным с электрическим преобразователем давления (например, из сапфировых

30 элементов). Этот отличительный признак создает новое свойство центрифуге в саморегулировании длительности вращения в расплаве и обеспечивает соответствие критерию существенных отличий.

На фиг.1 показано устройство для осуществления способа: на фиг.2 — схема постановки датчика в устройстве.

Устройство содержит обогреваемый котел-ванну 1 для расплавления металла, в

40 который погружен фильтр 2. закрепленный на роторе 3, соединенный с приводом 4 вращения. Фильтр 2 состоит из нижней 5 и верхней 6 конусообразных тарелей, соединенных большими основаниями с образованием полости 7 (фиг,2) и сжатых до образования фильтрующей щели 8 (фиг.1) между большими основаниями с зазором

0,1 — 1 мм. Верхняя тарель 6 снабжена заборными окнами 9.

Ротор 3, посаженный в обойме подшипников 10 на траверсе 11, кинематически связан с приводом 12 ве ртикального перемещения фильтра в расплав и иэ расплава.

55 С помощью привода 12 вертикального перемещения фильтр может подниматься в положение 13 над расплавом (фильтр в положении отжима) и подниматься в положение 14 (фильтр в положении разгрузки) против бункера 15. Ротор 3 сн; бжн меха- 83964!

40 низмом 16 открывания тарелей фильтра 2 путем раэжатия и смещения тарелей в положении 14 против бункера 15.

На ротор 3 посажена обойма подшипника 10, а под обойму подшипника на траверсе

11 установлен тороидапьный дифференциальный гидродатчик 17 давления ТГД. К дифференциальномуу гидродатчику ТГД давления подсоединен электрический преобразователь давления 18, например, иэ сапфировых элементов. Устройство содержит также устройство сойряжения 19, анализатор 20 {управля ющи и ко м и л е кс Д В К-З), кото р ый связан через устройство 19 с сельсиндатчиком 21, таймером 22, эадатчиком 23 и блоком 24 управления приводами.

Устройство работает следующим образом;

В ванне 1 расппавпякзт металл, с помощью траверсы 1 и привода 12 погружают в расплав фильтр 2, закрепленный на комбинированном роторе 3 и приводят во вращение с помошью привода 4, При вращении фильтра 2 рафинируемый металл вовлекается в фильтр 2 через заборное окно 9. Расплав продавпивается под действием центробежных сил через фильтрующую щель 8 в ванну. Твердые кристаллы накапливаются в виде осадка в полости 7.

Периодически по мере накопления осадка вфильтре 2 с пом,ощью привода 12 и траверсы „11 фильтр 2 приподнимается над уровнем расплава в положение 13 и, продолжая вращать фильтр, производится очистка "досуха" осадка от остатков жидкой фазы, Затем с помощью привода 12 и траверсы 11 фильтр 2 приподнимается в положение 14, Тарели 5 и 6 фильтра 2 с помощью механизма 16 открываются и осадок под действием центробежных сил выбрасывается в зоне бункера 15 и осадок разгружается транспортером. После этого тарепи 5 и 6 фильтра 2 с помощью механизма 16 закрываются, сжимаются и погружаются приводом 12 в ванну 1 с рафинируемым расппавом для повторения цикла, Способ осущ ствпяется следующим образом:

Включают привод 12 погружения фильтра 2 в расплав и фиксирует сигналы от 50 датчика 17давления ротора. При опускании фильтра 2 в момейт касания к расппаву датчик 17 фиксирует изменение давления ротора на спору подшипника 10, Изменение давления гидрсдатчика ТГД 17 через электрспреобразователь "Сапфир" 18, включенным по схеме с дифференцированием эпектросигнапа базы и корректировкой "нуля" через УСО 19 типа Щ 711(н) передается на анализатор (например. ЭВМ УВМ ДВКЗ) 20, Анализатор блока УБМ 20 управляющего комплекса ДВК-3 фиксирует пс си-нэпу сепьсин-датчика 21 начало погружения фильтра 2 в расплав и отсчитывает заданную глубину погружения фильтра 2 в расплав, затем блок управления приводом БуП

24 отключает двигатель вертикального перемещения 12 и включает привод вращения

4 на заданную таймером 22 длительность вращения фильтра в расплаве Апя полного наполнения фигьтра.

По истечении первоначапь но программно-заданной таймером 22 длительности заполнения фильтра анализатор олока УВМ 20 через блок БУП 24 включает привод перемещения 12 фильтра 2, поднимают его до заданного по сельсин-датчику 21 до уровня 13 и через блок ВУП 24 включает привод 4 увеличения скорости вращения ротора для повышения полноты отделения жидкой фазы из твердых кристаллов, набранных в полости фильтра 7. Одновременно измеряют сигналы датчика 17 давления ротора 2 на опоры и после преобразования его в блоке

18 подают в анализатор 20, Анализатор 20 определяют разность обоих последовательных сигналов и сравнивают сза,данным значением. Величина заполнения фильтра зависит от длительности вращения фильтра в расплаве, от удельного веса твердью кр- сталлов и типа фильтруемого материала. Если укаэанная разность сигналов от гидродатчика 17 меньше заданного, то с ДВ К через УСО 19 подается сигнал таймеру 22 на увеличениедлительности вращения фильтра 2 в последующем цикле. Ес ли указанная разность сигналов гидродатчика f7 больше заданного аналогичным образом подается сигнал таймеру 22 на уменьшение длительности вращения фильтра 2 последующего цикла в погруженном состоянии.

Ниже приведены примеры осуществления предлагаемого способа и по прототипу.

Пример 1. В ванне расплавлено 30 кг алюминиевого сплава силумина с 12,1;( кремния, содержащего 1,86% железа как примеси. При температуре 620 град. автоматически или вручную погружали фильтр диаметром 130 мм с фильтрующей щелью 0,6 мм и вращали при 110 об/мин в течение задаваемого времени. Отжим (осушка) осадка осуществлялась при 700 об/мин. Сплав отрафинирован до содержания 0,61% железа. Средняя производительность до получения отрафинированного сплава составила

61,0 гр. осадка в минуту (табл.1). Средняя доля наполнения фильтра 96,9%. Выход фильтр-остатка 12,4%.

1839641

Способ и устройство обеспечивают саморегулировку длительности вращения фильтра в расплаве до полного наполнения фильтра осадком, что повышает производи5 тельность центрифуги в 1,1-1,3 раза.

Рафинирование этого сплава способом по прототипу осуществлено с производительностью 46,67 гр, осадка в минуту (табл.2). Средняя доля наполнения фильтра

65,6%. Выход фильтростаткэ 12,6. Рафинированием сплава в ручном режиме с разной длительностью вращения демонстрирует оптимальное наполнение фильтра в разные периоды фильтрации (табл,3) с разной концентрацией удаляемой примеси, %, (56) Патент США N. 4248106, кл. 494-35, i 981.

Авторское свидетельство СССР

10 Q 1655020, кл, В 04 В 13/00, 1989.

Таблица 1. Рафинирование силумина

Исходный силумин вес — 30 кг 1,86% железа

Максимальная загрузка фильтра 320 гр.

Оптимальн.310 гр., соответствует показанию датчика — 125 мв

Длительность подъема, отжима, разгрузки — 1,5. мин

Сигнал датч.давл, мв

М цикла

Длит, набор, Вес остат, фильт. г

Содерж, Fe, Доля заполн. фильтр, %

Произв. по оста т. г/мин после припог, рост до погр, в остат. распл.

Общая длит, 61 мин

Выхо осс. 12,4

Таблица 2

Рафинирование силумина по прототипу

Исходный силумин — eec 30 кг, 1,86 железа

Максимальная загрузка фильтра 320 гр

Оптимальн. -- 310 rp., соответ.показанию датчика — 125 мв

Длительность подъема, отжима, разгрузки — 1,5 мин

Цикл

Длите наб ми

Дол по иль

0.00 ооо.

0.00 7

2

4

6

8

11

12

Итого

2,5

2,5

3,5

3,5

4,5

4 5

3720

252

249

251

252

249

251

" 252

250

378

376

377

373

376

377

372

370

128

124

128

122

124

128

122

124

128

120

-1

-5

-3

-1

-5

-3

-1

-5

13,31

12,79

12,26

11,78

11,3.0

10,83

10,35

9,92

9,49

9,07

8,64

8,25

10,68

1,74

1,62

1,50

1,40

1,29

1,18

1,08

0,98

0,89, 0,79

0,70

0,61

0,61

100,0

96,88

100,00 93,75

95,31

96,88

100,00

93,75

95,31

96,88

100,00

93,75

96,88

71,11

77,50

71,11

75,00

67,78

62,00

58,18

60,00

55,45

51,67

49,23

50,00

60,98

1839541

Продолжение табл,2

" аблица 3

Рафинирование силумина

Исходный силумин вес — 30 кг 1,86Я железа

Максимальная загрузка фильтра 320 гр, Длительность подъема, отжима, разгрузки 1,5 мин

4 о

1839641

Формула изобретения силу давления вращающегося роторафильтра на опору подшипника до погружеCIlgCgg уг1РАВЛ НИд ФИЛ рущ ния в расплав и после подьема из щЕЙ ц =НтРИФущй B IlpggECCE РА-: g расплава, определяютприростсилыдавлеФИНИРОВАНИЯ РАСПЛАВЛЕННЬ(Х ния, сравнивают с заданным значением и

METAfI JI0B 0T TBEPP,bIX flPNMECEA, РегУлиРУют длительность вращения ротопредусматривающий регулирование погру- ра-фильтра в расплаве, причем при отрижения фильтра в расплав, вращение филь- цательном значении разности увеличивают тра, поднятие фильтра над расплавом и длительность вращения ротора-фильтра в 10 раскрытие его для разгрузки твердой фа-: расплаве, а при положительном значении зы, отличающийся тем, что, с целью повы- èòå üíoñ ü вращения ротора-фильтра шения производительности, измеряют .уменьшают.

Составитель И.Токарев

Техред M,Mîðãåìòàë Корректор .С. Юско

Редактор С,Кулакова

Заказ 3410

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, у осква, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производс вс benin-излагельский комбинат Патент, г, .жгород, у, р

tI л,Гага ина. 101