PL133165B1 - Molten metal refining apparatus - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do rafinacji stopionego metalu, zwlaszcza aluminium, magnezu, miedzi, cynku, cyny, olowiu i ich stopów.Z opisu patentowego nr 3 743 263 St. Zjednoczonych Ameryki jest znane urzadzenie do rafinacji stopio¬ nego metalu, zawierajace zbiornik majacy komore wlewowa z rynna doprowadzajaca metal, komore wylewowa metalu z rynna odprowadzajaca, wstepna komore rafinacyjna i ustawiona szeregowo koncowa komore rafinacyj- na z kanalem syfonowym pomiedzy nimi, zbudowanym z przegród, przy czym wstepna komora rafinacyjna w szeregu przylega do komory wlewowej, a koncowa komora rafinacyjna przylega do komory wylewowej, oraz wstepna i koncowa komore oddzielania zuzla od metalu z rynna usuwania zuzla, przy czym w przyblizeniu posrodku komór rafinacyjnych znajduja sie mieszadla lopatkowe, zawierajace walek z mechanizmem napedo¬ wym przy górnym koncu i przymocowanym sztywno wirnikiem przy dolnym koncu, z tym, ze górny koniec walka jest usytuowany w obszarze powierzchniowym metalu w komorze rafinacyjnej, zas dolny koniec walka jest usytuowany w obszarze dennym metalu.W urzadzeniu tym, ciekly metal przeplywa poprzez komore wlewowa do wstepnej komory rafinacyjnej i nad kanalem syfonowym do koncowej komory rafinacyjnej, przy czym kazda komora ma swoje wlasne mie¬ szadlo lopatkowe. Ciekly metal przechodzi nastepnie rynna odprowadzajaca do komory wylewowej, która dla optymalnego wykorzystania przestrzeni przebiega wzdluz boku komory wlewowej z tej samej strony urzadzenia rafinacyjnego. Zawartosc takiego ukladu powoduje, ze zajmuje on stosunkowo malo miejsca.Uklad tego rodzaju ma maksymalna wydajnosc rafinacji 301 metalu na godzine. Wiele zakladów wymaga jednak wiekszej predkosci rafinacji/ale nie ma w nich miejsca na zwiekszenie powierzchni zajmowanej przez urzadzenie, na przyklad przez zastosowanie ukladu z trzema komorami rafinacyjnymi i z trzema mieszadlami gazu.Celem wynalazku jest opracowanie ulepszenia w znanym urzadzeniu rafinacyjnym, zwiekszajacego wydaj¬ nosc rafinacji przy umiarkowanym wzroscie wymiarów, albo przez wieksza wydajnosc rafinacji z jednej komory rafinatyjnej.Urzadzenie do rafinacji stopionego metalu, zawierajace zbiornik majacy komore wlewowa z rynna dopro¬ wadzajaca metal, komore wylewowa metalu z rynna odprowadzajaca,wstepna komore rafinacyjna i ustawiona szeregowo koncowa komore rafinacyjna z kanalem syfonowym pomiedzy nimi, zbudowanym z przegród, przy2 133 165 czym wstepna komora rafinacyjna w szeregu przylega do komory wlewowej, a koncowa komora rafinacyjna przylega do komory wylewowej oraz wstepna i koncowa komore oddzielania zuzla od metalu z rynna usuwania zuzla, przy czym w przyblizeniu posrodku komór rafinacyjnych znajduja sie mieszadla lopatkowe, zawierajace walek z mechanizmem napedowym przy górnym koncu i przymocowanym sztywno wirnikiem przy dolnym koncu, z tym ze górny koniec wal,ka jest usytuowany w obszarze powierzchniowym metalu w komorze rafinacyj- nej, zas dolny koniec walka jest usytuowany w obszarze dennym metalu, wedlug wynalazku charakteryzuje sie, tym, ze posiada przegrode pomiedzy komora wlewowa a wstepna komora rafinacyjna, zamknieta w obszarze powierzchniowym metalu i otwarta w obszarze dennym oraz przegrode pomiedzy komora wylewowa a koncowa komora rafinacyjna, otwarta w obszarze powierzchniowym metalu i zamknieta w obszarze dennym, zas przegro¬ dy znajduja sie w odstepie od siebie, pierwsza po stronie wlewowej zbiornika, a druga po stronie wylewowej, przy czym pierwsza przegroda jest otwarta w obszarze powierzchniowym metalu i zamknieta w obszarze dennym, a druga przegroda jest zamknieta w obszarze powierzchniowym metalu i otwarta w obszarze dennym.Komora wlewowa i wstepna komora usuwania zuzla maja dodatkowa przegrode oddzielajaca wstepna komore rafinacyjna od komory usuwania zuzla, przy czym przegroda jest otwarta w obszarze powierzchniowym i w obszarze dennym metalu. Koncowa przegroda urzadzenia znajduje sie pomiedzy koncowa komora rafinacyjna a koncowa komora usuwania zuzla od strony wylewowej zbiornika, zas koncowa komora usuwania zuzla oddzie¬ lona jest od komory wylewowej za pomoca przegrody zamknietej w obszarze powierzchniowym metalu i otwar¬ tej w obszarze dennym. Krawedz górna pierwszej przegrody kanalu syfonowego jest usytuowana tuz ponizej poziomu jalowego urzadzenia.Stwierdzono, ze urzadzenie wedlug wynalazku pozwala na okolo dwukrotne zwiekszenie predkosci prze¬ plywu cieklego metalu, a ponadto zapewnia wiekszy stopien rafinacji przez zwiekszenie predkosci obrotowej mieszadla przy konwencjonalnej i zwiekszonej predkosci przeplywu.Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie urzadzenie wedlug wynalazku w widoku z góry bez pokrywy, fig. 2 — urzadzenie wedlug wyna¬ lazku w przekroju wzdluz linii 2-2 z fig. 1, fig. 3 — przekrój poprzez obszar wlewowy urzadzenia wedlug wynalazku, perspektywicznie, fig. 4 — przekrój poprzez obszar wylewowy urzadzenia wedlug wynalazku, pers¬ pektywicznie, a fig. 5 — wirnik mieszadla lopatkowego w widoku z góry. Fig. 1 i 2 przedstawiaja zbiorniki o pod¬ stawie prostokatnej z czterema zewnetrznymi scianami bocznymi 20, dnem 21, scianami wewnetrznymi 22 i 23, przegrodami przedzielajacymi szesc róznych komór i pokrywa 24.Przegrody sa wykonane korzystnie z grafitu lub z weglika krzemu. Od strony wlewowej zbiornik zawiera komore wlewowa 1, z rynna doprowadzajaca 30 ciekly metal i przegrode 2, zas od strony wylewowej znajduje sie przegroda 12, koncowa komora usuwania zuzla 13, przegroda 14 i komora wylewowa 15 z rynna odprowadza¬ jaca 31 metal. Przeplyw metalu pokazany jest strzalkami. Ciekly metal wchodzi do komory wlewowej 1 rynna doprowadzajaca 30 i przechodzi pod przegroda 2 do wstepnej komory rafinacyjnej 3. We wstepnej komorze rafinacyjnej 3 ciekly metal natrafia na mieszadlo lopatkowe 4 i nastepuje rafinacja.W obszarze powierzchniowym metalu gromadzi sie kozuch zuzlowy, który splywa po powierzchni metalu ponad przegroda 5 do wstepnej komory usuwania zuzla 6, skad zostaje zgarniety, zas pozostajacy ciekly metal przechodzi pod przegroda 5 i jest zawracany do wstepnej komory rafinacyjnej 3. Komora wlewowa 1 i wstepna komora usuwania zuzla 6 sa calkowicie oddzielone od siebie. Ciekly metal przchodzi nastepnie nad przegroda 7 do przestrzeni kanalu syfonowego 8 i pod przegrode 9 do koncowej komory rafinacyjnej 10, gdzie styka sie z mieszadlem lopatkowym 11 i ulega dalszej rafinacji.Ciekly metal z plywajacym po jego powierzchni kozuchem zuzlowym przechodzi z koncowej komory rafinacyjnej 10 ponad przegroda T2 do koncowej komory usuwania zuzla 13. Kozuch zuzlowy jest zgarniany i usuwany, a ciekly metal przechodzi pod przegroda 14 do komory wylewowej 15, skad jest odprowadzany za pomoca rynny odprowadzajacej 31 metal do konwencjonalnego miejsca wykorzystania (nie pokazano). Komora wylewowa 15 nie kontaktuje sie bezposrednio z koncowa komora rafinacyjna 10. Krawedzie górne przegród 5, 7 i 12 sa korzystnie usytuowane jak najwyzej, z mozliwoscia zgarniania warstwy zuzla i oczyszczania scianek komory rafinacyjnej 10.Kiedy urzadzenie jest wstanie jalowym, to znaczy kiedy nie odbywa sie rafinacja, wówczas poziom cieklego metalu jest znizony do poziomu tuz przy lub powyzej rynny doprowadzajacej 30 komory wlewowej 1 lub rynny odprowadzajacej 31 komory wylewowej 15, zaleznie od tego który poziom jest nizszy. Mozna to uwazac za poziom jalowy urzadzenia. Krawedzie górne przegród 5, 7 i 12 sa usytuowane ponizej tego poziomu, w przyblizeniu o 4 cm, tak, ze nie przeszkadzaja w swobodnym ruchu kozucha zuzlowego z komór rafinacyjnych do komór usuwania zuzla. Odstep pomiedzy krawedziami dolnymi przegród 5, 9 i 14 a dnem 21 zbiornika wys¬ tarcza dla zapewnienia stosunkowo niezaklóconego przeplywu cieklego metalu. W typowej konstrukcji odstep ten wynosi w przyblizeniu 15 cm.Odleglosc pomiedzy przegrodami 7 i 9, to znaczy szerokosc przestrzeni 8 kanalu syfonowego oparta jest na doswiadczeniu operatora, ale w przyblizeniu wynosi polowe odleglosci od dna 21 zbiornika do krawedzi dolnej przegrody 9. Przegroda 9 siega do szczytu zbiornika, podobnie jak przegrody 2 i 14, oraz scianki 22 i 23133 165 3 pomiedzy komora wlewowa 1 a wstepna komora usuwania zuzla 6 i komora wylewowa 15 a komora rafinacyj¬ na 10.Stwierdzono, ze urzadzenie wedlug wynalazku nie tylko zwieksza predkosc przeplywu cieklego metalu poprzez uklad przynajmniej okolo dwukrotnie, ale zapewnia tez wiekszy stopien rafinacji przez zwiekszenie predkosci obrotowej mieszadla przy konwencjonalnej i zwiekszonej predkosci przeplywu. Ponadto mozliwa jest dowoJna liczba kombinacji predkosci przeplywu, predkosci obrotowej i przeplywu gazu, poniewaz spadek pozio¬ mów jest zasadniczo wyeliminowany, to znaczy wynosi ponizej 25 mm Kiedy urzadzenie posiada trzy lub wieksza ilosc komór rafinacyjnyeh, wtedy usuwanie kozucha zuzlowego i czyszczenie realizuje sie z boku lub od góry komór rafinacyjnych znajdujacych sie pomiedzy wstepna a konco¬ wa komora rafinacyjna w szeregu. Komory srodkowe maja zasadniczo taka sama konstrukcje jak komory rafina- cyjne 3 i 10 z tym ze przegrody 7 i 9 beda usytuowane z obu stron tych komór. Wlot kazdej komory rafinacyjnej w szeregu znajduje sie blisko obszaru dennego, a wylot blisko obszaru powierzchniowego metalu.Pokazane na rysunku urzadzenie posiada w praktyce nastepujace wymiary. Wirnik mieszadla (fig. 5) ma srednice 19 cm, grubosc 6 cm, zas na obwodzie bylo utworzone osiem lopatek 35, kazda o szerokosci 2,5 cm i o dlugosci 3,3 cm. Powierzchnia dolna wirnika jest umieszczona w odleglosci 16 cm od dna komory rafinacyj¬ nej. Kazda z dwóch komór rafinacyjnych ma szerokosc 60 cm i dlogosc 74 cm. Poziom cieklego metalu w kazdej komorze rafinacyjnej podczas rafinacji znajduje sie na wysokosci 74 cm. Komora wlewowa ma szerokosc 10 cm i dlugosc 28 cm. Komora wylewowa ma szerokosc 15 cm i dlugosc 28 cm. Otwór ponizej przegród 2, 9, i 14 ma wysokosc 15 cm, zas odstep pomiedzy przegrodami 7 i 9 wynosi 7,6 cm.Urzadzenie dziala jako model wodny w nastepujacych warunkach. Predkosc przeplywu wody jako równo¬ waznik objetosciowy predkosci przeplywu cieklego aluminium wynosi 60 t/h. Predkosc wirnika wynosi 550 obr/min. Przeplyw gazu (azotu) do kazdego wirnika symulowano jako 0,17 m3/min argonu lub azotu (rze¬ czywisty przeplyw wynosi 0,56 m3/min dla skompensowania 3—1—krotnej rozszerzalnosci objetosciowej gazu ogrzanego do temperatury cieklego aluminium). Woda wchodzaca do urzadzenia zawiera rozpuszczony tlen w ilosci 6 do 8 czesci na milion. Dzialanie zraszajace mieszadla lopatkowego usuwa czesc rozpuszczonego tlenu, symulujac usuwanie z cieklego metalu zanieczyszczen niemetalicznych i wodoru. Zmierzono zawartosc tlenu w strumieniu wejsciowym i wyjsciowym.Poziom cieczy w komorze wylewowej w przyblizeniu byl taki sam jak poziom cieczy w komorze wlewo¬ wej. Poziomy te mozna zmienic przez,zmiane predkosci obrotowej wirnika i przeplywu gazu. Zwiekszenie przeplywu gazu w tym przykladzie powoduje zwiekszenie poziomu cieczy w komorze wylewowej wzgledem poziomu w komorze wlewowej. Zwiekszenie predkosci wirnika ma dzialanie przeciwne. Praktycznie mozna latwo zmienic predkosc wirnika i przeplywu gazu, aby uzyskac przeplyw poziomy, lub aby otrzymac poziom wyjsciowy nieco wyzej lub nizej niz poziom wejsciowy, jezeli jest to potrzebne. Symulowany stopien rafinacji (mierzony przez usuniecie tlenu zwody) jest takj sam jak w dwuwirnikowym ukladzie typu zwartego, pracuja¬ cym z maksymalna wydajnoscia rafinacji przy objetosciowej predkosci przeplywu wody równowaznej predkosci przeplywu cieklego aluminium 30 t/h.Zastrzezeniapatentowe 1. Urzadzenie do rafinacji stopionego metalu, zawierajace zbiornik majacy komore wlewowa z rynna dopro¬ wadzajaca metal, komore wylewowa metalu z rynna odprowadzajaca, wstepna komore rafinacyjna i ustawiona szeregowo koncowa komore rafinacyjna z kanalem syfonowym pomiedzy nimi, zbudowanym z przegród, przy czym wstepna komora rafinacyjna w szeregu przylega do komory wlewowej, a koncowa komora rafinacyjna przylega do komory wylewowej oraz: wstepna i koncowa komore oddzielania zuzla od metalu z rynna usuwania zuzla, przy czym w przyblizeniu posrodku komór rafinacyjnych znajduja sie mieszadla lopatkowe, zawierajace walek z mechanizmem napedowym przy górnym koncu i przymocowanym sztywno wirnikiem przy dolnym koncu, znamienne tym, ze posiada przegrode (2) pomiedzy komora wlewowa (Da wstepna komora rafinacyjna (3), zamknieta w obszarze powierzchniowym metalu i otwarta w obszarze dennym oraz przegro¬ de (12) pomiedzy koncowa komora usuwania zuzla (13), a koncowa komora rafinacyjna (10), otwarta w obsza¬ rze powierzchniowym metalu i zamknieta w obszarze dennym, zas przegrody (7, 9) znajduja sie w odstepie od siebie, pierwsza (7) po stronie wlewowej zbiornika, a druga (9) po stronie wylewowej, przy czym pierwsza prze¬ groda (7) jest otwarta w obszarze powierzchniowym metalu i zamknieta w obszarze dennym, a druga przegro¬ da (9) jest zamknieta w obszarze powierzchniowym metalu i otwarta w obszarze dennym. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze komora wlewowa (1) ma dodatkowa przegro¬ de (5) oddzielajaca wstepna komore rafinacyjna (3) od wstepnej komory usuwania zuzla (6), przy czym przegro¬ da (5) jest otwarta w obszarze powierzchniowym i w obszarze dennym metalu. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze koncowa komora usuwania zuzla (13) oddzie¬ lona jest od komory wylewowej (15) za pomoca przegrody (14), zamknietej w obszarze powierzchniowym meta- Ju i otwartej w obszarze dennym. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znam i en e tym, ze krawedz górna pierwszej przegrody (7) jest usytuowana tuz poniezej poziomu jalowego urzadzenia.133 165 20 30N 22 U H—w ,0 23 O -2 'S* 4 FIG. I =4 12 f ~y -u I3 14 v////\/A/A FIG. 3 FIG. 5 ,20 23 ^5^ v nn ^ ^ 12 W/l/l/ N ^ ja /^ "» V;yr/L TZZl fi FIG.4 W20y 21 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL

Claims (4)

1. Zastrzezeniapatentowe 1. Urzadzenie do rafinacji stopionego metalu, zawierajace zbiornik majacy komore wlewowa z rynna dopro¬ wadzajaca metal, komore wylewowa metalu z rynna odprowadzajaca, wstepna komore rafinacyjna i ustawiona szeregowo koncowa komore rafinacyjna z kanalem syfonowym pomiedzy nimi, zbudowanym z przegród, przy czym wstepna komora rafinacyjna w szeregu przylega do komory wlewowej, a koncowa komora rafinacyjna przylega do komory wylewowej oraz: wstepna i koncowa komore oddzielania zuzla od metalu z rynna usuwania zuzla, przy czym w przyblizeniu posrodku komór rafinacyjnych znajduja sie mieszadla lopatkowe, zawierajace walek z mechanizmem napedowym przy górnym koncu i przymocowanym sztywno wirnikiem przy dolnym koncu, znamienne tym, ze posiada przegrode (2) pomiedzy komora wlewowa (Da wstepna komora rafinacyjna (3), zamknieta w obszarze powierzchniowym metalu i otwarta w obszarze dennym oraz przegro¬ de (12) pomiedzy koncowa komora usuwania zuzla (13), a koncowa komora rafinacyjna (10), otwarta w obsza¬ rze powierzchniowym metalu i zamknieta w obszarze dennym, zas przegrody (7, 9) znajduja sie w odstepie od siebie, pierwsza (7) po stronie wlewowej zbiornika, a druga (9) po stronie wylewowej, przy czym pierwsza prze¬ groda (7) jest otwarta w obszarze powierzchniowym metalu i zamknieta w obszarze dennym, a druga przegro¬ da (9) jest zamknieta w obszarze powierzchniowym metalu i otwarta w obszarze dennym.
2. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze komora wlewowa (1) ma dodatkowa przegro¬ de (5) oddzielajaca wstepna komore rafinacyjna (3) od wstepnej komory usuwania zuzla (6), przy czym przegro¬ da (5) jest otwarta w obszarze powierzchniowym i w obszarze dennym metalu.
3. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze koncowa komora usuwania zuzla (13) oddzie¬ lona jest od komory wylewowej (15) za pomoca przegrody (14), zamknietej w obszarze powierzchniowym meta- Ju i otwartej w obszarze dennym.
4. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znam i en e tym, ze krawedz górna pierwszej przegrody (7) jest usytuowana tuz poniezej poziomu jalowego urzadzenia.133 165 20 30N 22 U H—w ,0 23 O -2 'S* 4 FIG. I =4 12 f ~y -u I3 14 v////\/A/A FIG. 3 FIG. 5 ,20 23 ^5^ v nn ^ ^ 12 W/l/l/ N ^ ja /^ "» V;yr/L TZZl fi FIG.4 W20y 21 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz. Cena 100 zl PL