DE3140159A1

DE3140159A1 - Verfahren und vorrichtung zum befoerdern von geschmolzenem metall

Info

Publication number: DE3140159A1
Application number: DE19813140159
Authority: DE
Inventors: Olivo Giuseppe Sivilotti; John Kingston Ontario Sulzer; Alan Frederick Sydenham Ontario Treganza
Original assignee: Alcan International Ltd Canada
Current assignee: Rio Tinto Alcan International Ltd
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1982-04-22
Also published as: AU7619481A; DE3140159C2; GB2085150B; AU542888B2; CA1177645A; US4345743A; GB2085150A; JPS5791871A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197Ö) . DIPI.-ING. W. EITlE . DR.RER. NAT. K.HOFFMANH . DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE . DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 - D-SOOO MO NCHEN SI · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHg)

35 635 p/wa

ALCAN INTERNATIONAL LIMITED, MONTREAL, QUEBEC/KANADA

Verfahren und Vorrichtung zum Befördern von geschmolzenem Metall

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Halten des geschmolzenen Metalls, beispielsweise Aluminium, im wesentlichen auf einer gewünschten Temperatur. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf den Transport von geschmolzenem Metall über eine Pipeline relativ grosser Länge ohne jeglichen wesentlichen Wechsel der Metalltemperatur, Die Erfindung bezieht sich ebenso auf das Halten eines Körpers eines im wesentlichen stationären geschmolzenen Metalls auf einer ausgewählten Temperatur.

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Bei einigen Giessvorgängen, insbesondere beim Giessen von Aluminiumlegierungen in eine dünne Streifenform zwischen einem Paar von gekühlten Bändern kann die Versorgung des Giessapparates mit einem Metall falscher Temperatur zu metallurgischen Fehlern im gegossenen Material führen.

Es ist übliche Praxis, geschmolzenes Aluminium kontinuierlich oder intermittierend durch offene Tröge oder Leitungen von einem Warmhalteofen zu einer Giessmaschine zu befördern.

Thermisch isolierte offene Tröge haben den Vorteil, dass sie ein einfaches Beseitigen von Metall-"Krusten" erlauben, welche sich dann ausbilden, wenn der Trog entleert wird. Andererseits tritt dabei ein beträchtlicher Wärmeverlust auf, so dass während des Strömens des Metalls durch den Trog ein beträchtlicher Temperaturverlust im Metall hingenommen werden muss. Ausserdem besteht keine genaue Steuerung der Metalltemperatur am Auslassende. Dies begrenzt die Weglänge, über die das Metall mittels dieser Einrichtung befördert werden kann, und zwar wegen des Wärmeverlustes und der Gefahr, dass die Metalltemperatur am Auslassende des Troges unzureichend ist.

Obwohl Bemühungen angestellt wurden, Tröge aus feuerfesten Materialien mit sehr hohen Isoliereigenschaften zu konstruieren, die in Verbindung mit Abdeckungen verwendet werden, welche Heizelemente beinhalten, verbleibt es sehr schwierig, ein Abfallen der Temperatur zu

vermeiden und den Betrieb so zu steuern, dass eine überhitzung des Metalls oder Wärmeverlust vermieden wird-Weil der Energieverlust in den erhitzten Trogleitungen eine Benachteiligung hinsichtlich der Betriebskosten beinhaltet, wurde herausgefunden, dass die praktische Länge eines Troges nicht mehr als ungefährt 10m betragen darf, oder höchstens 20 m, wenn die Metall= strömungsmenge hoch ist.

Isolierte Rohre mit einer feuerfesten Leitung in einer Stahlhülle wurden ebenfalls vorgeschlagen» Sie reduzieren das der Luft Aussetzen des geschmolzenen Metalls und reduzieren somit die Oxidation« Sie vollziehen jedoch keine Temperatursteuerung des Metalls während dessen Strömung. Es ist sehr schwierig,, ohne Beschädigung des feuerfesten Materials die Metall-"Krusten" zu beseitigen.

Sowohl bei den Trögen als auch bei den Rohrleitungen stellen sich immer einige Anfahrprobleme ein, da die Temperatur des feuerfesten Materials durch Aufnahme der Wärme vom geschmolzenen Material angehoben wird, mit der Konsequenz der Reduzierung der Metalltemperatur und der Gefahr von Schwierigkeiten in der Giessmaschine, aufgrund einer niedrigen Metalltemperatur»

Bei einer Form des Apparates, bei der geschmolzenes Material durch offene Tröge (offene Rinnen) von einem zentralen Ofen befördert wird, werden diese Tröge im wesentlichen horizontal gehalten, um das Metall rtihig _; und die Berührung des geschmolzenen Metalls mit der

Luft gering zu halten. Zur selben Zeit wurden über den Strom aus geschmolzenem Metall elektrische Heizer angeordnet, um ein Abfallen der Metalltemperatur zu vermeiden oder zu reduzieren. Jedoch wurden die Heizer nicht unmittelbar in Erwiderung auf die Temperatur des strömenden Metalls gesteuert.

Bei einem anderen System, wird geschmolzenes Metall über eine offene, mit feuerfestem.Material beschichtete Stahlhülle befördert, welche mit äusseren Kühlrohren versehen ist, um ein Brechen des feuerfesten Materials infolge der unterschiedliche Expansion des Stahls im Verhältnis zum feuerfesten Material zu verhindern, da das feuerfeste Material sich vom kalten Zustand aufheizt. Dieses System erhöht die TemperatürSteuerprobleme und reduziert weiterhin den maximalen praktischen Abstand zwischen dem Ofen und der Giessmaschine..

Bei allen offenen Trog- bzw. Rinnensystemen besteht die Gefahr der Oxidation mit einer konsequenten Reduzierung der Metallreinheit. Im .Fall einiger Aluminiumlegierungen, wie beispielsweise solchen ^Aluminiumlegierungen, die Magnesium enthalten, wird dieses Problem besonders bedeutsam wegen .der höheren Reaktivität in Berührung mit Luft. ..._..-......-.. ........

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen die vorstehenden Nachteile vermieden werden können und insbesondere die Möglichkeit besteht, mit .relativ geringer Wärmeenergiezufuhr über längere Wegstrecken die gewünschte Temperatur aufrecht zu erhalten.

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Im weitesten Sinne sieht die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe und zur Bewältigung der vorgenannten Probleme vor: ein Verfahren zum Befördern von geschmolzenem Me= tall über eine längere Wegstrecke, wobei das Metall durch eine aus feuerfestem Material bestehende Rohrleitung geführt ist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Temperatur des feuerfesten Materials an beabstandeten Stellen entlang der Leitung gemessen wird, dass der Leitung je nach Erfordernis auf der Grundlage der Teraperaturmessung durch mindestens einen elektrischen Heizer Wärme zugeführt wird, welcher elektrische Heizer um die Rohrleitung aus feuerfestem Material angeordnet ist.

Zur Durchführung dieses Verfahrens ist es bevorzugt, die Rohrleitung aus feuerfestem Material auf die Betriebstemperatur zu erwärmen (nahezu die Temperatur des zu befördernden Metalls) mittels eines elektrischen Heizers vor dem Einleiten des Beförderungsbetriebes des geschmolzenen Metalls. In gleicher Weise ist es bevorzugt, nach dem vollständigen Durchführen des Beförderung svorganges des Metalls die Wärmezufuhr zur Rohrleitung mittels des elektrischen Heizers solange fortzusetzen, bis alles geschmolzene Metall aus der Leitung abgelassen worden ist.

Zur Lösung der Aufgabe sieht, die Erfindung weiterhin einen Rohrleitungsabschnitt für eine Pipeline zum Befördern von geschmolzenem Material vor, der gekennzeichnet ist durch ein zentrales Rohr aus feuerfestem Material, zumindest einen um das Rohr angeordneten

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elektrischen Heizer, einen für die Messung der Temperatur des Rohres aus feuerfestem Material angeordneten Temperaturfühler, eine thermische Isolierschicht, weiche den elektrischen Heizer umgibt, ein äusseres Metallrohr zum Abstützen des zentralen Rohres aus feuerfestem Material, des elektrischen Heizers und der diesen umgebenden thermischen Isolierung, wobei der Temperaturfühler an eine Steuerung anschliessbar ist, um den elektrischen Heizer in Übereinstimmung mit der durch den Fühler gemessenen Temperatur mit elektrischem Strom zu versorgen.

Ein besonderes Merkmal des Verfahrens besteht darin, dass die Wärmezufuhr so gesteuert werden kann, dass im wesentlichen kein tatsächlicher Wärmefluss durch die Wand der Leitung aus feuerfestem Material erfolgt, wenn diese Leitung mit geschmolzenem Metall gefüllt wird. "Auf diese Weise wird die Temperatur des in der Leitung enthaltenen Metalls auf einem gewählten Wert gehalten, d.h. nahezu auf der Temperatur, mit der das Metall in die aus feuerfestem Material bestehende Leitung gebracht wird. Die Wirkung der Leitung bzw. des Rohres aus feuerfestem Material und des diese Leitung umgebenden Heizers ist die, dass das Rohr bzw. die Leitung als adiabatisch charakterisiert werden kann, in dem Sinne, dass dies ein System oder ein Vorgang ist, bei dem vorzugsweise ein sehr geringer Wärmefluss nach innen oder nach aussen auftritt, beispielsweise zwischen dem geschmolzenen Metall und der Aussenfläche des Rohres aus feuerfestem Material. Beim bevorzugten und wirtschaftlichsten Betrieb beträgt die von den Heizelementen abgegebene Wärme nicht mehr als dies für den Ausgleich und die Vermeidung des

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Wärmeverlustes durch das geschmolzene Metall notwendig ist.

Das Verfahren gemäss der Erfindung ist primär auf das Befördern von geschmolzenem Metall in einer geschlossenen Rohrleitung anwendbar, welche entsprechend der vor= stehenden Beschreibung angeordnet ist und betrieben wird. Die Erfindung ist ebenso für Behälter geeignet, in denen sich das Metall mehr oder weniger stationär befindet, wie beispielsweise Warmhaltepfannen oder Tröge, an End- oder Zwischenstellen eines Verteilsystems. In einer Situation, bei der die Behälter nicht als Rohrleitungen zum Leiten des geschmolzenen Metalls charakterisiert sind, ist es verständlich, dass die Erfindung eine im wesentlichen vollständige Umhüllung erfordert (bei= spielsweise eine Abdeckung oder einen Deckel umfassend), welche vollständig in Übereinstimmung mit den zuvor unterstellten Prinzipien hergestellt und betrieben ist. Diesbezüglich ist zu sagen, dass in jedem Fall eine Hülle oder ein Gebilde aus starrem feuerfesten Material vorgesehen ist, in dem sich das geschmolzene Metall befindet. Um diese Hülle aus. feuerfestem Material befindet sich eine elektrische Heizeinrichtung,- die von einem isolierenden Material umgeben ist, die sich innerhalb eines geeignet gekühlten, äusseren Gebildes befindet, beispielsweise in einem Stahlrohr oder einem äquivalenten Stahlbehälter.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigts

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Rohrableitungsabschnittes geniäss der Erfindung, welcher mit benachbarten Abschnittenzu einer Pipeline verbunden ist,

Fig. 2 eine Schnittansicht eines Rohrleitungsabschnittes entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht der Heizelemente des Rohrleitungsabschnittes,

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 1,

Fig. 5 eine vergrösserte Ansicht des Endes des Rohrleitungsabschnittes als Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 1,

Fig. 6 eine Teillängsschnittansicht entlang der ' Linie 6-6 der Fig. 5 mit der Darstellung der

Verbindung zwischen benachbarten Rohrleitungsabschnitten,

Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf eine Pipeline der Erfindung zum überführen von geschmolze

nem Metall von einer Aufnahmepfanne eines Ofens zu einer kontinuierlichen Gxessmaschine, und

Fig. 8 eine schematische Seitenansicht der Anordnung gemäss Fig.7 mit der Darstellung der Kippung

des Ofens und dem Kippen der Pipeline, um

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diese, sofern dies gewünscht wird, zu leeren.

Fig. 1 bis 6 zeigen ein Rohr, welches für die überführung von geschmolzenem Metall, wie Aluminium, über
grosse Strecken geeignet ist. Jeder Rohrleitungsabschnitt 10 umfasst ein inneres feuerfestes Rohr 12= Vorteilhafterweise besteht das feuerfeste Rohr 12 aus einem faser= förmigen feuerfesten Material, welches als verfilzte
Ansammlung von keramischen Fasern, beispielsweise faserförmiges keramisches, feuerfestes Material _ΰ bekannt als
Fiberfrax, hergestellt sein kann. Diese Rohre aus mine= ralischem feuerfesten Material sind vorzugsweise beschichtet oder teilweise mit einer härtenden und einer feuchtigkeitsabweisenden Verbindung imprägniert, um eine Be-

Schädigung durch das geschmolzene Metall und/oder das

. Eindringen von geschmolzenem Metall in die Poren des Materials zu verhindern. Die Behandlung kann ein mineralisches oder anderes anorganisches Bindemittel beinhalten, welches als flüssiges Medium oder in flüssigem Zustand

aufgebracht wird und dann am Ort trocknen oder aushärten kann.

Starre, stangenförmige elektrische Heizelemente 14, 16
sind um das Rohr 12 aus feuerfestem Material angeordnet.

Wie ersichtlich, können zwei solche Elemente für jede
zylindrische Länge des Rohres vorgesehen sein, die so
geformt sind, dass sie in Längsrichtung entlang dem
Rohr 12 verlaufen, um ein käfigähnliches Gebilde darzustellen, welches die Aussenfläche des feuerfesten Rohres 12 mit Wärme versorgt. Vorzugsweise sind die Heizelemente durch Hüllen 18, 20 aus rostfreiem Stahl geschützt, welche

als thermische Diffusoren der Heizelemente wirken.

Um die Heizelemente befindet sich eine Schicht 22 einer feuerfesten thermischen Isolierung. Die Isolierungsschicht 22 kann aus einer dicken, verfilzten Schicht aus einem mineralischen, faserförmigen, feuerfesten Material oder einem ähnlichen Material, beispielsweise Siliziumdioxid oder eine ähnliche Verbindung bestehen, welches Material um die Aussenhülle 20 gewickelt ist. Die aus dem inneren Rohr 12 aus feuerfestem Material, dem Käfiggebilde der Heizstangen 14, 16 mit ihren Schutzhüllen und der umgebenden Schicht der Wärmeisolierung 22 bestehende Anordnung wird dann in einen Stahlrohrleitungsabschnitt 24 eingesetzt. Der Stahlrohrleitungsabschnitt 24 ist .mit Stirnflanschen 25, 26 versehen, welche entsprechend der Darstellung in Fig. 5 und 6 bei 27 zusammengeschraubt sind.

Um das innere Gebilde im Rohrleitungsabschnitt 24 am Ort. zu halten, ist an jedem Ende der Anordnung ein konischer Ringstopfen 28 vorgesehen. Die kleinere Stirnfläche des Stopfens 28 liegt am Ende der Wärmeisolierung 22 an. Die grössere Stirnfläche ist so angeordnet, dass sie dicht neben der entsprechenden Stirnfläche des Stopfens 28 des nächsten Rohrleitungsabschnittes liegt. Aufgrund der konischen Gestalt sitzen diese Stopfen 28 in entsprechend geformten Sitzen zwischen dem Stirnflansch des stützenden Stahlrohrleitungsabschnittes 24 und einer geeignet bearbeiteten Zone um die Aussenseite des Rohres 12 aus feuerfestem Material.

Der Stahlrohrleitungsabschnitt 24 wird von einem

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Kühlmantel 29 umgeben, welcher mit Wassereinlass- und Wasserauslassleitungen 30, 31 versehen ist» So kann Wasser im Mantel 29 um die Aussenseite der Anordnung zirkulieren, um das Stahlrohr 24 im wesentlichen auf der Umgebungstemperatur zu halten oder auf einer Temperatur, die nicht weit weg von der Umgebungstemperatur liegt.

Zur Temperatursteuerung kann innerhalb der Anordnung ein Wärmesensorelernent, wie beispielsweise ein Flächenkon taktthermoe lernen t 32 angeordnet sein, wobei das Sensorelement die Aussenflache des Rohres 12 aus feuerfestem Material oder die Hülle 18 aus rostfreiem Stahl berührt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Heizelemente, welche vom sogenannten "Calrod"-Typ sein können, parallel zueinander und in Reihe mit einem Tem- * peratursteuerxnstrument 34 angeschlossen, welches den Heizkreis in Erwiderung auf das Wärmesensorelement 32 öffnet oder schliesst.

Wenn so beispielsweise die Pipeline mit einer herkömmlichen Aluminiumlegierung mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 660⁰C gefüllt wird und es gewünscht ist, die tatsächliche Temperatur des Legierungsstromes im Rohr auf ungefähr 705⁰C zu halten, wird die Temperatursteuerung 34 so eingestellt, dass sie diesen Wert am Thermoelement 32 und auf der Aussenflache des Rohres 12 aufrecht erhält. Dabei ist es verständlich, dass die Heizelemente 14 und 16 zwischen einem EIN- und ÄUS-Zustand schwanken, wie dies notwendig ist, um die gewählte Temperatur an der Aussenseite des Rohres 12 aus feuerfestem Material zu halten.

Entsprechend der Darstellung in Fig. 5 und 6 ist jede Längeneinheit des Stahlrohres 24 mit integriert ausgebildeten Stirnflanschen 25 und 26 ausgebildet.

Die Flansche 25, 26 können so angeordnet sein, dass ein Abstandsring 34' zwischen diesen eingeklemmt ist, um einen übermässigen Druck auf eine Dichtungsscheibe 35 zu vermeiden, die zwischen aufeinanderzu weisenden Flächenbereichen der Flansche 25, 26 und den Ringstopfen 28 und den stirnseitigen Enden der Rohre 12 zusammengepresst wird.

Eine schematische Ansicht des Rohres im Betrieb ergibt sich aus Fig. 7 und 8. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, ist ein Kippofen 40 dazu bestimmt, die . Versorgung einer Giessmaschine 42 mit geschmolzenem Metall vorzusehen. Dabei handelt es sich hier bei der Giessmaschine um einen Doppelband-Typ, welcher von einer Pfanne oder einem Zwischenbehälter 46 (tundish) versorgt wird, welcher Zwischenbehälter das Metall von einer Rinne 45 aufnimmt. Der Ofen 40 wird in Intervallen so gekippt, dass das geschmolzene Metall in einen Versorgungstrog 48 strömt.

Die aus aufeinanderfolgenden Rohrleitungsabschnitten gebildete Pipeline 50 wird durch ein Bogenstück 52. am Trog 48 angeschlossen. Dieses Bogenstück 52 ist vorzugsweise von einem ähnlichen, erwärmten Typ und wird verschwenkt, so dass, wenn die Pipeline 50 von der Rinne 45 getrennt wird, diese in die Lage 50' (Fig. 8) hochgeschwenkt werden kann, um das geschmolzene Metall zurück in den

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Trog 48 zu leeren.

Die bevorzugte Praxis der Erfindung hinsichtlich des Transportierens des geschmolzenen Metalls vom Ofen 40 zur Giessmaschine 42 besteht zunächst darin, die Heizelemente in jedem der Rohreinheiten 10 in Gang zu setzen. Auf geeignete Weise wird so..mit auf die gewünschte Temperatur, beispielsweise 705⁰C für die meisten Aluminiumlegierungen, eingestellter Thermostatsteuerung Wärme zugeführt. Dies ist ein Vorbereitungsschritt zum Füllen des Rohres mit geschmolzenem Metall.

Wenn die Temperatur der Oberfläche des Rohres 12 aus feuerfestem Material, sowie die des Elementes 32 den gewünschten Wert nach 30 bis 60 Minuten erreicht und wenn angenommen werden kann, dass alle Gebilde entspre-" chend den ausgezogenen Linien in Fig. 7 und 8 am Ort sind, wird der Ofen hochgekippt, um den Versorgungstrog 48 zu füllen, so dass das geschmolzene Metall durch das Rohr zur Rinne 45 und zum Zwischenbehälter 46 fliessen kann.

Sobald die Heizelemente in Gang gesetzt werden,, wird der Kühlwasserstrom durch den Aussenmantel 29 jedes Rohrleitungsabschnittes geöffnet und in Betrieb gehalten, so dass die Stahlrohrleitungsabschnithe 24 auf einer Temperatur gehalten werden, die gut unter der des Rohres 12 aus feuerfestem Material liegt„ Die Isolierung verhindert natürlich ebenso jeglichen grossen Wärmever-. lust der Heizelemente 14 und 16„ Über den gesamten Betriebsablauf der Giessmaschine kann geschmolzenes Metall

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entlang der Pipeline 50 ohne wesentlichen Temperaturabfall fliessen. Wenn der Metallfluss unterbrochen werden soll, erhält das Erwärmen der Pipeline stabile Zustände in der Pipeline, so dass kein Einfrieren von Metall noch jegliches übermässiges Zunehmen der Temperatur des geschmolzenen Metalls auftritt.

Wenn der Vorgang vollständig durchgeführt ist und es gewünscht wird, die Metallzufuhr für einige Zeit zu unterbrechen, wird die Strömung vom Ofen 40 unterbrochen und dann die Pipeline 50 geeignet gekippt, um das geschmolzene Metall zu entleeren. Während des Entleerens sind die Heizelemente weiter in Betrieb. Daraus resultiert ein ZurückfHessen des Metalls in den Trog 48. Auf diese Weise erfolgt ein wirksames Entleeren der Pipeline 50 mit Ausnahme einer sehr dünnen Schicht oder eines kleinen Restes. Dieser Rest geschmolzenen Metalls verfestigt sich als eine extrem dünne oder zerbrechliche "Kruste", die entweder weggebürstet oder weggeschüttelt oder sogar aus den Rohrabschnitten ausgeblasen werden kann, ohne die Rohre 12 aus feuerfestem Material zu beschädigen. Beim üblichen Handhaben geschmolzenen Metalls befinden sich in der Ausrüstung ziemlich dicke "Krusten^ir. Solche "Krusten" müssen mit schweren Stahlgeräten weggebrochen werden, die häufig die feuerfesten Oberflächen des üblichen Typs beschädigen.

Die Rohrleitungsabschnitte 10 können relativ leicht voneinander getrennt und entfernt werden. Dies ist dank ihrer einfach zusammengeschraubten Flansche 25, 26 der Fall, so dass im wesentlichen keine Schwierigkeiten

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dahingehend bestehen, die verbleibenden papierdünnen Metall-"Krusten" zu entfernen.

Beispielweise werden für die Konstruktion der Rohrleitungsabschnitte, die für das Fördern geschmolzenen Aluminiums bei einer Temperatur von 705⁰C für ausreichend befunden wurden, folgende Materialien und Dimensionen verwendet. Das Fibrefrax-Rohr 12 hatte für jeden Rohrleitungsabschnitt eine Länge von 1200 mm bei einem Innen- und Aussendurchmesser von 127 mm bzw. 180 mm, so dass die Dicke des Rohrleitungsabschnittes etwa 25 mm betrug. Die Umhüllung um die elektrischen Heizelemente 14 und 15 bestand aus beabstandeten Zylindern aus rostfreiem Stahl und mit einer Dicke von 0,7 mm= Um die Heizelemente herum befand sich eine Isolationsschicht _m 22 von 25 mm Dicke, die aus faserförmigen, feuerfesten Matten aus Siliziumdioxidmaterial bestand. Der Stahlrohrleitungsabschnitt 24, welcher die gesamte Anordnung aufnimmt und abstützt, bestand aus einem Standard-250 mm= Rohr mit einer Wanddicke von 6 mm. Geeigneterweise war ein Kühlmantel 29 durch eine bestimmte Länge eines Rohres vorgesehen mit einem Innendurchmesser von 300 ran,

Die beschriebene Konstruktion diente wirksam einem umfangreichen Testprograrnm. Dabei wurde herausgefunden, dass diese Konstruktion nur wenig Wartung und ein seltenes Ersetzen von Materialien oder Teilen erforderte, und zwar über lange Zeitperioden. Es ist verständlich, dass jede Rohrlänge mit einer Temperatursteuerung für die darin enthaltenen elektrischen Heizelemente vorgesehen ist, beispielsweise entsprechend der Darstellung in

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Fig. 1. Diese Temperatursteuerung umfasst das Thermoelement 32, welches kontinuierlich die Temperatur an der Aussenseite des Rohres 12 aus feuerfestem Material erfasst. Die elektrischen Heizeinheiten 14, 16 haben jeweils eine Leistung von ungefähr 2 kW und sind an eine 240 V-Leitung 54 angeschlossen.

Bei einem weiteren Beispiel würde eine Pipeline einer Länge von ungefähr 36 m versuchsweise installiert, um geschmolzenes Aluminium zu eine Doppelband-Giessmaschine zu bringen. Diese Pipeline erforderte 30 Rohrabschnitte der zuvor beschriebenen Konstruktion.

Bei einem ausgiebigen Test war die Pipeline dahingehend in Betrieb, geschmolzenes Aluminium bei 705⁰C und in einer Menge bis zu 450 kg/Minute zu tragen bzw. zu fördern. Der Temperaturabfall über die gesamte Verteilerlinie betrug ungefähr 5°C und könnte bei einem wiederholten Versuch weniger betragen, da in diesem Fall die Endabschnitte und die Bogenstücke der Pipeline keine Heizer beinhalten. In jedem Fall wurde die Leitung aufgeheizt, bevor das geschmolzene Material zu strömen begann und wurde erhitzt gehalten, während das geschmolzene Metall abgelassen wurde. Dabei verblieben in den Rohrabschnitten nur papierdünne "Krusten", wenn die Pipeline entleert und gekühlt wurde. Somit waren die Rohrleitungsabschnitte leicht zu reinigen, so dass praktisch keine Beschädigung des feuerfesten Materials auftrat.

Da die Rohrleitungsabschnitte ein hohes Niveau an

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thermischer Isolierung haben, ergibt sich ein Minimum an Wärmeverlust. In der Praxis existiert ein gewisser Spielraum hinsichtlich der Steuerung der Heizer, um eine geeignete Temperatur für das geschmolzene Metall aufrecht zu halten. Beispielsweise kann die Aussenseite der Rohrleitung auf einer etwas höheren Temperatur gehalten werden, als die der Metallversorgung, üblicherweise ist es ausreichend, das Aussere der Leitung auf der gewünschten Metalltemperatur zu halten, wodurch tatsächlich eine adiabatische Pipeline vorgesehen wird. Ein angemessenes Vorheizen der Leitung auf die Metalltemperatur und eine angemessene Aufrechterhaltung der Temperatur, während das Metall am Ende eines Laufes abgelassen wird, sollte vorgesehen sein. Es wurde darüber hinaus gefunden, dass die Wasserzirkulation bei einer üblichen Temperatur (beispielsweise 20 bis 25°C) durch den Mantel 29 sicherstellen konnte, dass die Wärmeexpansion und die Wärmekontraktion des Stahlrohres 24 nahezu dieselbe war wie die des Rohres 12 aus feuerfestem Material, wodurch unzulässige Beanspruchungen des feuerfesten Materials aufgrund einer thermischen Expansion des Stahlrohres vermieden wurde.

Es wurde gefunden, dass das System gemäss der Erfindung eine gute Temperatursteuerung des Metalls am Auslassende der Pipeline aufrechterhält, so dass das Metall mit seiner richtigen Temperatur in die Giessmaschine abgegeben wurde. Es ist ersichtlich, dass das System ebenso in der Lage ist, eine korrigierende Wirkung auf die Metalltemperatur auszuüben. Wenn das Metall am Einlassende oberhalb oder unterhalb der vorgewählten

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Temperatur liegt, auf die die Temperatursteuerung eingestellt ist, dann erfolgt während des Strömungsvorganges durch die Pipeline ein korrigierendes Abnehmen oder Zunehmen der Metalltemperatur.

Claims

»ι» Φ 9 HOFFMANN-JEIiLE^ ν& ΦΑ^ΪΪΝΕΗ PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . DIPL.-iNG. W. EITLE · DR.RER. NAT. K.HOFFMANN . DIPL.-ING. W. LEHN DIPL.-ING. K. FPCHSLE ■ DR. RE R. NAT. B. HANS E N ARABELLASTRASSE * ■ D-8000 MÖNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 . TELEX 05·29ί19 (PATHE) 35 635 p/wa ALCAN INTERNATIONAL LIMITED, MONTREAL, QUEBEC/KANADA Verfahren und Vorrichtung zum Befördern von geschmolzenem Metall PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Befördern von geschmolzenem Metall über eine längere Wegstrecke, wobei das Metall durch eine aus feuerfestem Material bestehende Rohrleitung geführt ist, dadurch g e k e η η zeichnet, dass die Temperatur des feuerfesten Materials an beabstandeten Stellen entlang der Leitung gemessen wird, dass der Leitung je nach Erfordernis auf der Grundlage der Temperaturmessung durch mindestens einen elektrischen Heizer Wärme zugeführt wird, welcher elektrische Heizer um die Rohrleitung aus feuerfestem Material angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gemäss dem ein elektrischer Heizer von einer äusseren Isolierschicht umgeben und in einem äusseren Metallgehäuse abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet , dass das Metallgehäuse durch ein flüssiges Kühlmittel gekühlt wird, wodurch die thermische Expansion des Metallgehäuses gering gehalten wird, um eine unterschiedliche Expansion zwischen dem Metallgehäuse und der aus feuerfestem Material bestehenden Rohrleitung zu verhindern.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Rohrleitung aus feuerfestem Material mittels des elektrischen Heizers auf die Betriebstemperatur erwärmt wird, bevor die Metallversorgung der Leitung eingeleitet wird.

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4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch

gekennzeichnet, dass nach der Beendigung der Versorgung der Rohrleitung mit dem Metall die Leitung entleert wird, während sie in einer gekippten Lage gehalten wird und dass während des Entleerens der Leitung der elektrische Heizer eingeschaltet bleibt.

5. Rohrleitungsabschnitt für eine Pipeline zum Befördern von geschmolzenem Material, gekennzeichnet durch ein zentrales Rohr (12) aus feuerfestem Material, zumindest einen um das Rohr

(12) angeordneten elektrischen Heizer (14, 16), einen

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für die Messung der Temperatur des Rohres (12) aus feuerfestem Material angeordneten Temperaturfühler (32), eine thermische Isolierschicht (22), welche den elektrischen Heizer (14, 16) umgibt, ein äusseres Metallrohr (24) zum Abstützen des zentralen Rohres (12) aus feuerfestem Material, des elektrischen Heizers (14, 16) und der diesen umgebenden thermischen Isolierung (22) , wobei der Temperaturfühler (32) an eine Steuerung (34) anschliessbar ist, um den elektrischen Heizer in Übereinstimmung mit der durch den Fühler gemessenen Temperatur mit elektrischem Strom zu versorgen.

6. Rohrleitungsabschnitt nach Anspruch S, dadurch

gekennzeichnet, dass das äussere Metallrohr (24) mit einem äusseren Kühlmantel (29) " versehen ist.

7. Rohrleitungsabschnitt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Rohr (12) aus feuerfestem Material an jedem Ende nach aussenhin sich konisch verjüngend ausgebildet ist, dass das äussere Metallrohr (24) an jedem Ende einen konisch sich erweiternden Sitz aufweist, und dass das zentrale Rohr (12) aus feuerfestem Material innerhalb des Metallrohres (24) mittels eines konischen Ringes (28) abgestützt ist, welcher zwischen dem konischen Sitz des äusseren Metallrohres (24) und den sich nach aussen konisch verjüngenden Enden des zentralen Rohres (12) aus feuerfestem Material angeordnet ist.

8. Rohrleitungsabschnitt nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das äussere Metallrohr (24) an beiden Enden mit Flanschen (25, 26) versehen ist, die an gleiche Flansche eines benachbarten Rohrleitungsabschnittes schraubbar sind, um eine vollständige Pipeline (50) zu bilden.

9. Rohrleitungsabschnitt nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch einen rohrförmigen, aus Metall bestehenden, hüllenförmigen Wärmediffusor (18), welcher zwischen dem zentralen Rohr (12) aus feuerfestem Material und dem elektrischen Heizer (14, 16) angeordnet ist.

"10. Pipeline für die Beförderung eines Metalls von einem Warmhalteofen zu einer Giessmaschine, dadurch gekennzeichnet , dass die Pipeline (50) aus einer Vielzahl von Rohrleitungsabschnitten (10), entsprechend einem der Ansprüche 5 bis 9, besteht, und dass die Pipeline (50) so angeordnet ist, dass sie um ein Ende für eine Bewegung aus einer normalen Betriebslage in eine "gekippte Endleerungslage schwenkbar ist.

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