DK158324B - Apparat til behandling af en stroem af flydende metal paa aluminium- eller magnesiumbasis - Google Patents

Description

x DK 158324 B

Opfindelsen omhandler et apparat til behandling af en strøm af flydende metal på aluminium- eller magnesiumbasis og af den i krav l's indledning angivne art, især til fjernelse af urenheder, såsom opløste gasarter, metaller beregnet til formstøbning.

5 Apparater af denne art er kendt eksempelvis fra beskrivelserne til USA-patenteme nr. 2 840 463, 2.863 558, 3 010 712, 3 025 155, 3 039 864, 3 870 511, / 4 040 610 og 4 047 938 samt fra beskrivelserne til de engelske patenter nr. 1 266 500 og 1 367 069.

10

De kendte apparater af denne art er ikke helt tilfredsstillende under drift, hverken hvad angår den endelige renhed af det frembragte metal (indhold af hydrogen eller andre resterende urenheder af størrel-15 sesordenen 5 um eller mindre) eller hvad angår be handlingsfaciliteter: opvarmning, afskuring, hurtig overgang fra en legering til et ulegeret metal eller fra en legering til en anden type legering, tømning af støbegrydebunde og udskiftning af filterleje.

20

Opfindelsen har til formål at afhjælpe disse ulemper.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved et apparat af den angivne art med den i krav 1's kendetegnende del angivne konstruktion.

25

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor i forbindelse med tegningen, hvor: fig. 1 er en perspektivisk helafbildning i trekvart 30 størrelse af et apparat ifølge opfindelsen med en delvis fjernet søjle, fig. 2 er et lodret snit igennem apparatets dobbelt svingelige vugge, 35

DK 158324B

2 fig. 3 er en plan afbildning af apparatets støbegryde og dobbelt svingelige vugge, fig. 4 er en delvis gennemskåret afbildning fra siden af 5 apparatet, og fig. 5 og 6 viser et roterbart sprøjtehoved til indsprøjtning af et behandlingsmiddel.

10 Som vist på tegningen omfatter apparatet ifølge opfindelsen en stiv platform 1, der udgør apparatets stationære stel, og som fortrinsvis har stilleskruer 2 til indstillingen af apparatet i vandret stilling. Apparatets støbegryde 3 understøttes af en vugge 4, som i det 15 væsentlige består af to arme, på hvilke støbegryden 3 ligger an gennem lapper 5 og er fastgjort ved aftagelige organer, såsom bolte. Ved hjælp af to ansatsskruer 6 kan støbegryden indstilles i arbejdsstilling. Vuggen 4 er hængslet til en hængslet ramme 7 på to lejer 8, hvis 20 fælles akse 9 passerer tæt ved støbegrydens hældetud 10.

Stellet 7 er over to lejer 11 hængslet til to støtteorganer 12, der er stift fastgjort til platformen 1.

25 Rotationsaksen 13 af det hængslede stel 7 i forhold til støtteorganerne 12 er vandret og parallel med vuggens rotationsakse 9. Denne udformning er ikke nødvendig, og rotationsaksen 13 kan også stå vinkelret på vuggens rotationsakse 9, idet de to rotationsbevægelser kan 30 styres indbyrdes uafhængigt af et dobbelt system af donkrafte 14 og 15.

Det første sæt donkrafte 14, der virker på vuggen 4, muliggør at tilvejebringe en fremadgående vipning af 35 støbegryden til den på fig. 2 med kortstreglinier viste stilling 3' omkring en akse, der går igennem støbetuden 10. Herved opnås en meget hurtig fuldstændig tømning af

3 DK 158324 B

metallet i støbegryden. Hældningen af det forreste parti 16 af grydens ildfaste foring 17 muliggør at tilvejebringe denne fuldstændige tømning uden at rejse gryden helt op i lodret stilling, hvilket nedsætter den påkræ-5 vede slaglængde af donkraften 14.

Det andet sæt donkrafte 15, der virker på det hængslede stel 7, muliggør en bagudgående vipning af støbegryden til den på fig. 2 med stiplede linier viste lodrette 10 stilling 3". I en således frit tilgængelig arbejdszone uden for støbezonen kan man foretage en omhyggelig rensning af støbegryden, som er nødvendig, når man i rækkefølge behandler to indbyrdes uforenelige metaller eller legeringer og vil undgå enhver sammenblanding ved 15 støbningens afslutning, så at man i alle tilfælde kan opnå den bedst mulige kvalitet af det behandlede metal.

Denne vippebevægelse muliggør også at efterse og eventuelt reparere støbegrydens indvendige foring 17 og skillevæg 18.

20

Ved en alternativ vipning af det hængslede stel 7 omkring en vandret akse vinkelret på den forreste vippeakse 9 kan der tilvejebriges en sidevendende vipning, der vil udfylde samme funktion og kan være hensigtsmæssig for et 25 støberiværksted, hvor apparatets sidevendende zone er lettere tilgængelige end dets bageste zone.

Den indvendige foring 17, der understøttes af grydens metalhus 19, består fortrinsvis af to dele, nemlig en 30 udvendig del i berøring med metalhuset og med en ringe varmeledningsevne, der virker varmeisolerende, og en indvendig del i berøring med et flydende metal og ildfast og kemisk inaktivt over for det flydende metal og de forskellige behandlingsmidler. Den indvendige skillevæg 35 18 afgrænser et første kammer 20 ved bagsiden af støbe gryden og et andet kammer 21 ved dens forside, hvor betegnelserne bagside og forside refererer til cirku

DK 158324 B

4 lationsretningen af det flydende metal, der indløber gennem en støberende 22 og udløber igennem støbetuden 10.

I det viste tilfælde er indløbsrenden 22 anbragt ved den ene side af det bageste kammer 20. I tilfælde af en 5 udformning med en sidegående vipning af støbegryden kan støberenden anbringes enten ved siden og på den modsatte side af vipperetningen, eller ved bagsiden af gryden.

Forbindelsen imellem støbetuden 10 og en udløbskanal 23 10 er udformet konventionelt.

Den indvendige skillevæg 18 består fortrinsvis af et godt varmeledende materiale af den nedenfor anførte grund. Den bør være aftagelig uden at beskadige foringen 17.

15 I det viste tilfælde eksisterer der kun en enkelt indvendig skillevæg, men støbegryden ifølge opfindelsen kan også omfatte flere skillevægge anbragt i jalousi-form og afgrænsende flere kamre, der i rækkefølge gennemstrømmes 20 af det flydende metal, hvor hvert kammer tilvejebringer den samme eller en afvigende behandling: filtrering, indsprøjtning af inaktiv eller aktiv gas, iblanding af et fluxmiddel osv.

25 Støbegryden 3 omfatter desuden et dæksel 24, der ligeledes består af en metalramme og en ildfast og varmeisolerende foring.

Det parti 25 af dækslet 24, der ligger over den bageste 30 del af støbegryden, er fortrinsvis aftageligt eller opløfteligt, eksempelvis ved drejning omkring en akse 26.

For at lette genoptagelsen af de under behandlingen dannede aflejringer er det bageste parti 27 af foringen 17 udformet med en lille hældning, så at man let manuelt kan 35 aftage disse aflejringer med et simpelt afstrygningsværktøj uden at gribe forstyrrende ind i behandlingen.

DK 158324 B

5 Dækslet 24 hviler i det væsentlige tætsluttende imod støbegryden 3 ved hjælp af pakninger 28. Herved sker udstrømningen af eventuelt i metallet indsprøjtede gas-formige stoffer alene gennem indløbsrenden 22, hvilket 5 letter deres opsamling.

Dækslet 24 har en åbning 29 beregnet til i støbegryden at indføre et opvarmningsorgan eller et organ til i det flydende metal at indsprøjte et behandlingsmiddel i fast, 10 flydende eller gasformig stand.

I tilfælde af en meget rummelig støbegryde kan dækslet 24 omfatte to eller flere åbninger 29 til skiftevis indsætning af flere opvarmnings- eller indsprøjtnings-15 organer.

Under støbegrydens vippeoperationer frigøres dækslet 24 eksempelvis ved opløftning til den med stiplede linier på fig. 4. viste stilling 24'.

20 I det viste tilfælde er dækslet forsynet med en bøjle 30A forbundet med et mekanisk eller hydraulisk løfteorgan af konventionel type, som er anbragt i en løftesøjle 31 i fast forbindelse med platformen 1.

25

For at afhjælpe ulemperne ved de konventionelle udvendige eller indvendige opvarmningsorganer er apparatet ifølge opfindelsen forsynet med en dyppekoger 32, som er aftagelig og uafhængig af den indvendige foring, og hvis 30 aktive varmeelement eksempelvis kan være en elektrisk modstand beskyttet af en godt varmeledende kappe, der er modstandsdygtig over for varmechok, tætlukket og kemisk modstandsdygtig over for smeltet metal.

35 For en støbegryde med en kapacitet på 600 kg flydende aluminium kan en dyppekoger på 20 kW tilvejebringe en forvarmning af den tomme støbegryde fra 20 til 700 °C på 6

DK 1S 8 3 2 4 B

ca. 30 timer og opretholde den tomme eller fyldte støbegrydes temperatur på ca. 750 °C ved en passende regulering. Den kan også tilvejebringe en opvarmning af metallet med en hastighed på ca. 60 °C/h. Takket være den 5 gode varmeledningsevne af skillevæggen 18 virker opvarmningen lige så effektivt på det andet kammer 21.

Understøtningen for dyppekogeren 32, som også rummer og beskytter kabler til strømforsyning og temperaturmåling, 10 omfatter en konisk bøsning 33, hvis konicitet samvirker med koniciteten af dækselåbningen 29 til at tilvejebringe både en nøjagtig positionering og en tætsluttende samling.

15 Tilsvarende omfatter indsprøjtningsorganet 34 for behandlingsmidlet en konisk bøsning 35 med samme funktion.

For at tilvejebringe en hurtig ombytning af dyppekogeren 32 og indsprøjtningsorganet 34 er disse to organer 20 anbragt på en af en søjle 37 understøttet omskifter 36.

Omskifteren 36 kan være forbundet med et mekanisk eller hydraulisk organ til løftning langs med søjlen 37, som, når omskifteren 36, indtager sin højtliggende stilling 36' kan drejes om sin akse til at foretage ombyt-25 ningen og igen bringe dyppekogeren eller indsprøjt ningsorganet i arbejdsstillingen.

Søjlerne 31 og 37 er hensigtsmæssigt forbundet ved hjælp af en vandret travers 38, der let kan aftages til om 30 nødvendigt at fjerne støbegryden 3 ved hjælp af et udvendigt transportorgan, såsom en enskinneløfter, kranbro osv.

Fig. 5 og 6 viser et roterbart sprøjtehoved til fordeling 35 af gas til behandling af et bad med flydende metal i en beholder og omfattende en cylinderformet rotor 39 med vinger 40, neddykket i badet, forbundet med en hul driv-

DK 158324 B

7 aksel 41 til fremføring af gassen. Rotoren 39 er gennemboret med kanalpar 42, der hver især omfatter en kanal 43 til gennemgang af væsken og en kanal 44 til gennemgang af gassen. Hver af parrets kanaler udmunder i samme punkt 45 5 på cylinderens sideflade således, at der på dette sted sker en finfordeling af væske og gas, som derefter fordeles i badet ved hjælp af vingerne 40.

Desuden kan det i det første kammer 20 under behandling 10 værende metal på kendt måde forsynes med et overtræk af et halogenholdigt fluxmiddel, som er flydende eller fast ved behandlingstemperaturen.

Ligeledes kan det andet kammer 21 optage forskellige 15 filtreringsorganer, såsom aluminiumkugler med en passende kornstørrelse eller fluxmiddelkorn. Opretholdelsen og udskiftningen af sådanne filtersenge på basis af faste fluxmiddelkorn kan ske ved hjælp af den i beskrivelsen til fransk patent nr. 2 463 816 angivne teknik med 20 udskiftelige patroner. I dette tilfælde kan patronens væg eller en del af denne fungere som separationsskillevæg imellem det første og det andet kammer.

Filtreringen af metallet kan også opnås ved anvendelsen 25 af de i beskrivelsen til fransk patent nr. 2 446 862 omtalte filterblokke af et sintret fluxmiddel.

UDFØRELSESEKSEMPEL

30 Der fremstilles to støbegryder ifølge opfindelsen i overensstemmelse med fig. 1-6.

Den første har en kapacitet på 600 kg flydende aluminium og er beregnet til at behandle op til 10 t/h metal. Med 35 denne værdi er middelopholdstiden af metallet i gryden af størrelsesordenen 3,5 min. Der anvendes et indsprøjtningsorgan i form af en rotor med kanalpar af den på fig.

DK 158324B

8 5 og 6 viste art med et omløbstal på 150 o/min. Der indsprøjtes en blanding af argon og chlor med 5% chlor i en mængde af 4 Nm3/h for et gennemløb på 6 t/h af det metal, der skal behandles.

5

Den anden har en kapacitet på 2400 kg flydende aluminium og kan behandle op til 40 t/h metal. Den omfatter to roterbare sprøjteorganer med kanalpar, som totalt afgiver 16 Nm3/h af den samme blanding af argon og chlor med 5% 10 chlor.

Der er foretaget prøver af en legering 2014 (betegnet Aluminium Association og efter normen AFNOR A 02 104) med følgende sammensætning: 15 kobber 4,40 % magnesium 0,50 % mangan 0,80 % silicium 0,90 % 20 aluminium resten

Analysen af hydrogen i dette metal har givet følgende resultater: 25 før behandling: 0,75 cm3/100 g efter behandling: 0,10 cm3/100 g

Den sidstnævnte værdi betragtes på nuværende tidspunkt som den ønskelige grænse til særligt krævende anven-30 delser, såsom aeronautiske konstruktioner.

Apparatet ifølge opfindelsen er særlig velegnet til helautomatisering, idet alle manøvrer til forlæns og baglæns vipning, til løftning og anbringelse af dækslet, 35 til løftning, ombytning og anbringelse af dyppekogeren og indsprøjtningsorganet, til forvarmning, til opretholdelse af temperaturen osv. kan programmeres med de forskellige

DK 158324 B

9 nødvendige sikkerhedsforanstaltninger og centraliseres på en fjernstyret pult, som ligeledes styrer den centrale hydraulik til bevægelse af støbegryden, dækslet, dyppekogeren og indsprøjtningsorganet.

5

Også andre metaller med aluminium, magnesium og legeringer af disse kan behandles af apparatet ifølge opfindelsen, eksempelvis zink, bly, tin, kobber og kobberlegeringer, såsom bronze og messing eller kobber-10 aluminiumlegeringer, som kan renses og raffineres ved hjælp af apparatet ifølge opfindelsen.

15 20 25 30 35

Claims (12)

1. Apparat til behandling af en strøm af flydende metal 5 eller metallegering på basis af aluminium eller magnesium og omfattende en støbegryde (3), der består af en udvendig metalkappe (19), en indvendig ildfast foring (17), en rende (22) til indløb af det ubearbejdede flydende metal ved bagsiden, en udhældningstud (10) for 10 det behandlede flydende metal på forsiden, og mindst én indvendig skillevæg (18), der tilsammen med støbegrydens bund danner et mellemrum til cirkulation af det flydende metal, og som afgrænser et første, bageste kammer (20) og mindst ét andet, forreste kammer (21), som udmunder i 15 udhældningstuden (10), kendetegnet ved, at støbegryden (3) er fastgjort på en understøttende vugge (4), der er forbundet med et hængslet stel (7), i forhold til hvilket vuggen (4) kan vippe fremad omkring en første vandret akse (9), som går igennem udhældningstuden (10), 20 hvilket hængslede stel (7) selv er forbundet med et stationært stel (1), i forhold til hvilket det kan vippe omkring en anden vandret akse (13), og at apparatet omfatter et opvarmningsorgan (32) til indvendig opvarmning, mindst ét indsprøjtningsorgan (34) og et i det 25 væsentlige tætsluttende dæksel (24).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den første vandrette akse (9) står i det væsentlige vinkelret på metallets strømningsretning i støbegryden 30 (3).

3. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den anden vandrette akse (13) er parallel med den første akse (9). 35

4. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den anden vandrette akse (13) står vinkelret på den DK 158324 B 11 første akse (9).

5. Apparat ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at opvarmningsorganet (32) er en dyppekoger til indvendig 5 opvarmning, som kan fjernes og er uafhængig af den indvendige foring (17) og er fastgjort til en understøtning (33).

6. Apparat ifølge krav 1-5, kendetegnet ved, at 10 den indvendige skillevæg (18) består af et godt varme- ledende materiale.

7. Apparat ifølge krav 1-6, kendetegnet ved, at indsprøjtningsorganet (34) for mindst ét behandlings- 15 middel i flydende, fast, gasformig eller fordampet tilstand har et understøtningsorgan (35).

8. Apparat ifølge krav 1-7, kendetegnet ved, at det omfatter et organ (36) til skiftevis at indføre og 20 fjerne dyppekogeren (32) og indsprøjtningsorganet (34).

9. Apparat ifølge krav 1-8, kendetegnet ved, at det i det væsentlige tætsluttende dæksel (24) har mindst én åbning (29), hvis form og dimensioner er tilpasset 25 formen og dimensionerne af understøtningsorganet (33) for dyppekogeren (32) og af understøtningsorganet (35) for indsprøjtningsorganet (34), så der tilvejebringes en nøjagtig positionering og en i det væsentlige tætsluttende forbindelse. 30

10. Apparat ifølge krav 1-9, kendetegnet ved, at det omfatter et organ til frigørelse af dækslet (24).

11. Apparat ifølge krav 9 eller 10, kendetegnet 35 ved, at dækslet (24) over det bageste parti (27) af det første kammer (20) omfatter et bevægeligt eller adskilleligt parti (25) til fjernelse af de under DK 158324B 12 behandlingen dannede slagger.

12. Apparat ifølge krav 1-11, kendetegnet ved, at det andet kammer (21) rummer et organ til filtrering 5 af det behandlede flydende metal. 10 15 20 25 30 35