Fyzikální modelování odplynění tavenin v rafinační pánvi

Jiří Čarvaš

Master's thesis

Physical Modelling of Melt Degassing in the Rafination Ladle

Abstract:

Hlavním cílem diplomové práce je optimalizace procesu rafinace hliníkových tavenin inertním plynem prostřednictvím fyzikálního modelování. Pro účely práce byla realizována série experimentů na fyzikálním modelu poloprovozní pánve pro rafinaci hliníku, který je dostupný v laboratoři fyzikálního a numerického modelování procesů katedry metalurgie a slévárenství Fakulty materiálově-technologické. Tyto experimenty byly zaměřeny zejména na posouzení vlivu vybraných parametrů na proces rafinace hliníku inertním plynem. Na základě zjištěných poznatků byly s ohledem na intenzitu rafinace navrženy optimální provozní parametry. První část této práce je věnovaná analýze slitin hliníku a jejich použití. Druhá část se poté zaměřuje na metody zvýšení čistoty hliníkových tavenin, zejména na odstranění škodlivých plynů a nekovových vměstků. Dále byla pozornost věnována popisu metody fyzikálního a numerického modelování metalurgických procesů. Rozbor domácí a zahraniční literatury se zabýval studiem výsledků experimentálního výzkumu, s cílem definovat vlivné parametry v procesu rafinace hliníkových tavenin inertním plynem. Na základě zjištěných poznatků, byla navržena a provedena série experimentů, prostřednictvím metody fyzikálního modelování, jejichž výsledkům se věnuje praktická část této práce. Výsledky experimentů poté posloužily při optimalizaci provozních parametrů zkoumané technologie s ohledem na zvýšení účinnosti procesu rafinace v provozních podmínkách.

Abstract:

The main aim of this thesis is optimisation of aluminium melt refining process by inert gas using physical modelling. A series of experiments were carried out on a physical model of a pilot plant reactor for aluminium refining, which is available in the Laboratory of physical and numerical modelling of the Department of Metallurgy and Foundry of the Faculty of Materials Science and Technology. Experiments were focused on analyses of the influence of selected parameters on the process of aluminium refining by an inert gas. Based on experimental research, with respect to process intensity, optimum operating parameters have been proposed. The first part of this work is devoted to the analysis of aluminium alloys and their practical use. The second part focuses on methods of increasing the purity of aluminium melts, especially on degasification and non-metallic inclusions removal. Also, the attention was focused on the description of methods of physical and numerical modelling of metallurgical processes. The literature analysis dealt with the study of experimental research, with the aim of a definition of influential parameters in the process of refining aluminium melt with the inert gas. Based on the findings, a series of experiments were designed and performed by means of physical modelling. The results of the experiments were used to optimize the operating parameters of the investigated technology with a considering increase in the efficiency of the refining process under operating conditions.

Keywords

hliník, slitiny hliníku, plyny ve slitinách hliníku, fyzikální modelování, rafinace, vodík, rotační odplynění

Keywords

aluminum, aluminum alloys, degassing of aluminum alloys, physical modeling, refining, hydrogen, rotary degassing

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2019

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2019
• Supervisor: Karel Michalek
• Reader: Markéta Tkadlečková

VŠB - Technical University of Ostrava

Fakulta materiálově-technologická

Master programme / field:
Metalurgické inženýrství / Moderní metalurgické technologie