FI59739C - Foerfarande foer kombinerad avkylning av rening av koppargjutstaenger - Google Patents

Description

« jUUm>· rBl KUULUTUSJULKAISU c Q n-, Q

LBJ (ιυ utlägcnincsskiuft by/09 (51) Kv.ik?/h*c.a.3 B 21 B 45/04, C.23 G 5/02 SUOMI—FINLAND C») Pttenttlhtkemut — Puentuueknlng 2163/73 (12) HikemlipUvt — Ant&knlngsdkg 05.07.73 ' ' (23) AlkupMvi — GHtlghatadig 05.07.73

(41) Tullut luikituksi — Bllvlc affentllg 01.05.7U

Patentti- ja rekisterihallitut ....... .

_ , . (44) NihUvtktipunon Ja kuuUulktlsun pvm. —

Patent- och registerttyrelaen ' ’ Antokin utUgd oeh utl.tkriftin pubiicnd 30.06.81 (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus —Begird prloritst 30.10.72 USA(US) 301951 (71) Southwire Company, 126 Fertilla Street, Carrollton, Georgia 30117, USA(US) (72) Daniel Baxter Cofer, Carrollton, Georgia, John Christian Duke, Bremen, Georgia, Enrique Calixto Chia, Carrollton, Georgia, Larry Wayne Gibbs, Homestead, Florida, USA(US) (7*0 Leitzinger Oy (5*0 Menetelmä kuparivalutangon yhdistetyksi jäähdyttämiseksi ja puhdistamiseksi - Förfarande för kombinerad avkylning av rening av koppargjut-stänger Tämä keksintö kohdistuu menetelmään kuparitangon yhdistetyksi jäähdyttämiseksi ja puhdistamiseksi, jonka tangon poistuessa valulait-teesta valutankona, pinnalla on oksidikerros, jossa valulaitteesta tuleva hapetettu valutanko, jolla on korkea lämpötila, jatkuvasti viedään ainakin yhden käsittelyvyöhykkeen läpi, joka on varustettu pitkittäisellä molemmista päädyistään avoimella putkijohdolla suhteellisen matalalämpöistä, jatkuvasti läpivirtaavaa ja kiertävää kä-sittelynestettä varten, joka muodostuu vesiliuoksesta, joka sisältää alifaattisia yksi- tai moniarvoisia alkoholi- tai ketonityyppisiä pelkistysaineita.

Valmistettaessa jatkuvasti valettua kuparitankoa yleensä tangon jätettyä valulaitteen se välittömästi kuumavalssataan. Tultuaan ympäröivään ilmaan tanko hapettuu ja sen pinnalle kerääntyy hilsettä käsittäen kupro-(punainen) ja kupri-(musta)oksidien sekoituksen. Käytännössä tämä hilse täytyy poistaa tai muuttaa se metalliseen tilaan ennen kuin tankoa voidaan vetää taloudellisesti hyväksyttävästi langaksi. Oksidien poisto on myös tarpeellista estämään ennenaikaista vetosuulakkeiden ja sellaisten kulumista.

2 59739 Tähän asti erilaisia ratkaisuja on ehdotettu oksidihilseen poistamiseksi kuparipohjäisten tuotteiden pinnalta. Mainittakoon, että sana "kupari" tässä käytettynä tarkoittaa käsittämään myös kupariseokset. Esimerkkejä ehdotetuista ratkaisuista hilseen poistamiseksi ovat: (1) mekaanisesti poistaa hilse hiekkapaperihionnalla, kaapimalla tai sillä tavoin, (2) happopuhdistuksella (tai syövyttämällä) ja (3) höyrystyksellä.

Esimerkiksi U.S. patentti 3.623.532, joka on myönnetty 30. marraskuuta 1971, Chia ym., annettu tämän keksinnön allekirjoittajille, käsittää järjestelmän, jossa käytetään hapolla syövytystä kuparitangon hilseen poistamiseksi upottamalla tanko laimennettuun vesipitoiseen hap-poliuokseen, esim. rikkihappo, sitruunahappo, jonka jälkeen valutan-ko jättää valssilaitoksen, mutta ennen sen saapumista kelauslaittee-seen. Tällainen esitetty happokäsittely käyttää tangossa olevaa lämpöä nopeuttamaan kemiallista reaktiota. Näissä olosuhteissa kuparioksidit poistuvat pinnalta fysikaaliskemiallisen prosessin yhdistelmällä» ts. räiskymällä pois johtuen erilaisuuksista oksidin ja kupariai-neen lämpökutistuksesta ja osittain oksidin liuotuksella. Tavallisesti vähemmässä kuin yhdessä sekunnissa tanko on puhdistettu ja jäähdytetty noin lämpötilasta 538°C ympäristön lämpötilaan. Käytetty happo sitten palautetaan säiliöön ja pumpataan seuraavaan lämmönvaihtimeen ja takaisin suihkuttajiin. Ihanteellisten puhdistusolosuhteiden säilyttämiseksi syövytysliuos jatkuvasti regeneroidaan kuparisäiliön ja happosisällön suhteen pitämiseksi edeltä määrätyllä tasolla. Tämä suoritetaan kuljettamalla käytetty liuos sähköpäällystysyksikön kautta ja jaksottaisesti lisäämällä uutta happoa järjestelmään.

Edellä selostettua syövytysprosessia on käytetty suurella menestyksellä tämän keksinnön keksijöiden taholta. Kuitenkin pyrkimyksissä vähentää toimintakustannuksia, jotka ovat välttämättömiä haponkestävien aineiden käytöstä, ja välttää ekologisia probleemoja, joita liittyy jä-tehapon sijoittamiseen, sekä valmistaa aineellisesti paremman laadun tuotetta on kehitetty vaihtoehtoinen ratkaisu happosyövytykselle.

Muut tekniikat, jotka käyttävät yhtä tai useampaa pelkistävää kaasua tai höyryä, hapetetun kuparitangon käsittelemiseksi, on esitetty U.S. atenteissa n:ot 3.546.029, 3.562.025, 3.620.853 ja 3.659.830, jotka 3 59739 kaikki on myönnetty ainakin nimellä C.J. Snyder. Edellä mainituissa patenteissa esitetään, että oksidihilse poistetaan ensin saattamalla tanko korkeassa lämmössä oleviin pelkistäviin kaasuihin tai höyryihin ja sitten välittömästi jäähdyttämällä tanko jäähdytyskylvyssä ennen saattamista ympäröivään ilmaan.

Vaikka kaasupelkistysratkaisu näyttää omaavan joitakin etuja happosyö-vytykseen nähden, niin määrättyjä epäkohtia luultavasti on piilevänä tällaisissa järjestelmissä. Esimerkiksi kaasut ja höyryt, jotka katsotaan olevan sopivia kuparitangon pelkistämiseen, ovat syttyviä, myrkyllisiä tai molempia ja sen vuoksi ne vaativat erityistä käsittelyä räjähdyksen tukehduttavan vaikutuksen tai sellaisen välttämiseksi. Lisäksi täytyy järjestää happivapaa ympäristö kohotetuissa lämpötiloissa, mikä vaatii erityisiä tiivistyksiä koko tangolle, ja pelkistävät kaasut estävät hapen tulon ympäristöstä sekä tangon, ympärille olevien kaasujen poisto täytyy järjestää ympäröivään ilmaan. Toinen epäkohta höyrypelkistysjärjestelmissä on siinä, että tuotantomäärät ovat alempia kuin nestejärjestelmissä.

Siten tämän keksinnön päätarkoituksena on aikaansaada parannettu menetelmä valetun ja valssatun kuparitangon jatkuvaksi käsittelemiseksi ei-syövyttävillä liuoskäsittelykoostumuksilla, jotka välttävät syövyttävän happokäsittelyn varjopuolet sekä monimutkaisuuden ja vaarat, jotka liittyvät höyryvaihepelkistykseen.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että lisätään käsittelyliuosta, joka pelkistysaineena alkoholien ja/tai ketonien asemesta tai niiden lisäksi sisältää primäärisiä, sekundäärisiä tai tertiäärisiä alkyyli- tai alkanoliamineja tai niiden seoksia ja että käsittelyliuoksen pH-arvo on yli 7, edullisesti noin 9 - 11.

Jatkuvasti valettu kuparitanko yleensä välittömästi kuljetetaan yhden tai useamman valssauslaitoksen kautta sen jätettyä valukoneen, samalla kun se on vielä kuumassa tilassa, esim. noin 816°C. Tanko jättää valssauslaitoksen lämpötilassa noin 538°C, ja se suunnataan ensimmäiseen vyöhykkeeseen, jossa se nopeasti jäähdytetään ei-happoisella kä-sittelyliuoksella tämän keksinnön mukaisesti. Mainittakoon, että edellä mainitussa happosyövytysjärjestelmässä oli välttämätöntä käyttää öljypyyhkäisylaitteita, esim. ilmapuhallusta, syöpymisliuoksen saastuttamisen välttämiseksi valssilaitoksessa käytetyn voiteluöljyn 59739 u kanssa. Tämän keksinnön mukaan kuten myöhemmin käy selville, ei ole mitään tarvetta pitää voiteluaine pois käsittelyliuoksen yhteydestä. Siten ilmapyyhkäisy voidaan poistaa, mikäli halutaan, milloin tanko-laitoksen voiteluaine on yhteen sopiva tämän keksinnön mukaisen käsittelyliuoksen kanssa.

On myös mainittava, että kun happosyövytyksen vaikutus järjestää oleellisia määriä kuparia syövytysliuokseen, mikä täytyy poistaa, niin tämä käsittely on oleellisesti tehokkaampaa ja ei-syövyttävää, lisäten paljon vähemmän metallia käsittelyliuokseen. Siten vastoin happosyövytystä seuraavassa selitetty käsittelyliuos ei vaadi jatkuvaa uusimista käyttäen sähköpäällystyslaitetta ylimääräisen kuparin poistamiseksi liuoksesta.

Hapetettu kuparitanko jättäen valssilaitoksen oleellisesti välittömästi saatetaan yhdistettyyn jäähdytys- ja puhdistuskäsittelyyn yhdessä tai useammassa vyöhykkeessä. Kuumennettu tanko ohjataan johdon kautta, jossa suihkutetaan siihen käsittelyliuosta. Tällä tavoin kä-sittelyliuos välittömästi tulee kosketuksiin kuumennetun kuparitangon kanssa ja jäähdyttää nopeasti sen. Eräässä edullisessa sovellutuksessa kylmempi ei-happoinen nestekäsittelykoostumus pumpataan jäähdytys-johdolla samaan suuntaan kuin tanko liikkuu ainakin ensimmäisessä vyöhykkeessä ja saatetaan tangon kuumin kohta kylmempään käsittelyliuok-seen, joka johtuen suuremmasta lämpötilaerosta tangon ja käsittelyne-teen välillä, lisää lämmönsiirtomäärää ja siten korostaa lämpöjännityksiä, joita syntyy oksidihilseeseen. Käsittelyliuoksen pumppauksen määrää säädetään ja sallitaan kohtuullinen kohoaminen nesteen lämpötilassa, joka jättää johdon, esim. noin lämpötilasta -12°C lämpötilaan 71°C. Käsittelyvyöhykkeet, jotka eeuraavat, voivat olla järjestetyt ohjaamaan pumpatun käsittelyliuoksen yhdensuuntaisesti tankoon tangon liikkeen kanssa, kuten selitetään ensimmäisen vyöhykkeen yhteydessä tai vastavirtaan tangon liikkeen kanssa järjestelmässä, kuten selitetään yksityiskohtaisemmin myöhemmin. Ensimmäisessä vyöhykkeessä käsit-telykoostumus mahdollisesti voidaan pumpata jäähdytysjohdon kautta vastavirtaan tangon liikkeeseen nähden järjestelmässä. Muissa sovellutuksissa täydentäen yksi tai useampi käsittelyvyöhyke voidaan järjestää niin, että käsiteltävä tanko on kosketuksissa pumpatun nesteen kanssa, joka menee vastavirtaan tangon liikkeeseen nähden. Vastavirtaan olevien virtausten ja myötävirtaan olevien virtausten yhdistelmiä eri käsittelyvyöhykkeissä voidaan myös käyttää. Mahdollisesti 5 59739 käsittelykoostumuksen pumppauksen määrä ensimmäiseen käsittelyvyöhykkeeseen voi olla säädetty vaikuttaen vähäisen vähennyksen tai ei lainkaan vähennystä ensimmäisessä vyöhykkeessä kuuman kuparitangon lämpötilassa, tai aikaansaamaan vähemmän lämpötilan pienennystä ensimmäisessä vyöhykkeessä kuin jossain myöhemmissä muissa vyöhykkeissä, joissa oleminen ja jäähtyminen tapahtuu. Tärkeää on aikaansaada riittävä kosketusaika tangon ja käsittelyliuoksen välillä, jotta vähennetään tangon lämpötila alle noin 93°C estäen uudelleenhapetuksen.

Siten toimintaolosuhteet, joita voidaan vaihdella tyydyttäen minkä tahansa määrätyn tuotannon määrän, käsittävät seuraavaa: tulevan käsittelyliuoksen lämpötila, sen virtauksen määrä, järjestettyjen vyöhykkeiden lukumäärä ja sellaiset. Kun tanko jättää yhden tai useamman järjestetyn käsittelyvyöhykkeen, niin sitä voidaan mahdollisesti huuhdella vedellä ja vahata ennen kelausta. Joko vaihtoehtoisesti tai mahdollisesti vesihuuhtelun jälkeen voidaan käyttää öljymäistä veden kanssa yhteensopivaa vahaavaa ainetta vedessä tai sopivassa liuotinliuoksessa tai voidaan yhdistää käsittelykoostumuksen kanssa ja käyttää sen kanssa ilman vahingollisia vaikutuksia.

Tämän keksinnön mukainen ei-happoinen käsittelykoostumus muotoillaan ja saadaan siten, sekä puhdistavaa että jäähdyttävää vaikutusta, ja mikäli halutaan, myös saavutetaan voiteleva aine järjestetyksi, kuten edellä on mainittu. Erityisesti käsittelykoostumus edullisesti on vesipitoinen liuos sisältäen vähintään yhden orgaanisen yhdisteen ryhmästä alifaattiset monohydroksialkoholit, polyhydroksialkoholit, ketoni; ja alkyyli- ja alkanoliprimääriamiinit, sekundääriamiinit ja tertiääriamiinit sekä näiden sekoitukset. Liuoksen pH pidetään yli 7 ja edullisesti välillä noin 9-11. Mikäli vaaditaan pH voidaan säätää lisäämällä edeltä määrättyjä määriä alkalimetallihydroksideja ja alkalimetallihydroksidien mineraali- ja orgaanisia suoloja, kuten natriumhydroksidi ja natriumkarbonaatti.

Edellä mainittujen orgaanisten hilseenpoistoaineiden lisäksi käsittelykoostumus haluttaessa voi sisältää pinta-aktiivisia aineita, kela-toimisaineita ja sellaisia, erityisesti milloin tuotannon määrä on korkea. Mitä suurempi tuotannon määrä, sitä suurempi pumppausmäärä kunkin jäähdytysjohdon kautta. Vesiliuoksia tai emulsioivia vahoja ja sellaisia voidaan myös lisätä käsittelyliuokseen suojaamaan puhdistettua tangon pintaa ennen kelausta. Yleensä lisätyn vahan määrä on alhainen, esim. suuruusluokkaa 0,1 painoprosenttia koostumuksesta.

6 59739

Vaihtoehtoisesti vahaus voidaan suorittaa erikseen puhdistuksen jälkeen .

Tämän keksinnön mukaisen käsittelyliuoksen lämpötila pidetään liuos-vaiheessa noin lämpötilasta 4°C lämpötilaan 93°C. Kuten myöhemmin selitetään käsittelyliuos jatkuvasti uudelleenkierrätetään ja suodatetaan. Lämmönvaihdin on järjestetty uudelleenkierrätysjärjestelmään jäähdyttämään käsittelyliuos ennen sen saattamista käsittelyvyöhyk-keisiin.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetty nestemäinen käsitte-lykoostumus edullisesti sisältää suuren osan vettä, esim. 90 tilavuusprosenttia tai enemmän. On huomattava, että veden suhde lisäaineisiin ei ole tärkeää ja sitä voidaan vaihdella. Käsittelyliuoksen yhteydessä on tärkeää sen soveltuvuus nopeaan lämmönpoistoon kuumasta valssatusta tangosta niin, että tavallaan isketään oksidlkerrosta ja samanaikaisesti käsittelyliuos reagoi pinnalla jäljellä olevan oksidin kanssa sen vähentämiseksi metallin suhteen ja siten saadaan puhdas tanko vapaana oksidihilseestä.

Käytetyt puhdistuksen lisäaineet edullisesti ovat vesiliukoisia. Alifaattiset monohydroksialkoholit, joita suositellaan, omaavat hiiliatomia kuuteen atomiin saakka. Näihin kuuluu metanoli, etanoli·? n-propanoli ja sellainen. N-propanoli on havaittu antavan erityisen hyviä tuloksia yksistään, mutta erityisesti yhdessä polyhydroksialko-holien kanssa, kuten glyseroli, glykoli ja sellainen. Alifaattisen alkoholin suhde polyhydroksialkoholiin käytettäessä ei ole tärkeää ja se voi vaihdella laajasti, esim. noin 7:1 - 1:1. Edullisia poly-hydroksialkoholeja ovat sellaiset, joissa on 2 tai 3 hydroksyyliryh-mää, kuten etyleeniglykoli, propyleeniglykoli, dietyleeniglykoli ja glyseroli. Ketonien joukosta, jotka ovat käyttökelpoisia tämän keksinnön mukaisessa käsittelykoostumuksessa, voidaan mainita asetoni, propanoni, butanoni ja pentanoni yksistään, yhdistelmässä muiden ketonien kanssa tai yhdistelmänä yhden tai useamman alifaattisen monohyd-rokdialkoholin tai polyhydroksialkoholin kanssa, kuten glyseroli, glykoli ja sellainen. Ketonin suhde alifaattiseen monohydroksialkoholiin ja polyhydroksialkoholiin ei ole tärkeää ja se voi vaihdella laajasti, kuten monohydroksialkoholin suhde polyhydroksialkoholiin. Alkyy-li ja alkanoli primääri, sekundääri ja tertiääriamiinit edullisesti omaavat hiiliatomia kuuteen asti kussakin alkyyli- tai alkanoliryh- 7 59739 mässä. Edullisesti alkyyli- tai alkanoliryhmät omaavat 1-3 hiili-atomia. Edullisimmin alkyyli- tai alkanoliryhmissä on 2 hiiliatomia. Amiinien suhde käytettyihin alkoholeihin ei ole tärkeää ja se voi vaihdella laajasti, esim. noin 1:1 - 1:7.

Selvästi tämän keksinnön mukainen menetelmä käsittäen ei-happoisen nesteen käsittelyn oksidoituun, jatkuvasti valettuun ja valssattuun kuparitankoon antaa oleellisia etuja verrattuna tavallisiin aikaisemmin mainittuihin ratkaisuihin. Tässä prosessissa voidaan käyttää suhteellisen halpaa hiiliterästä vastoin happokäsittelyä varten vaadittua kalliimpaa ruostumatonta terästä. Ei ole myöskään tarpeellista käyttää ilmapyyhkäisyä, huuhtelua tai vahausta ja sellaista laitetta kuten aikaisemmin on vaadittu. Myöskään ei ole mitään vaatimuksia korkean lämpötilan tiivistyksiä varten erityisesti, ja myöskään ei ole tarpeellinen kaasun kehittämis- ja jäähdytyslaite höyryvaihepel-kistyksellä.

Kuvio 1 esittää kaaviollisesti erään edullisen järjestelmän virtaus-kaaviota valetun kuparitangon jatkuvaksi käsittelemiseksi tämän keksinnön mukaisesti ja siinä kuvataan koImivaihejär-jeslELmää, jossa tanko puhdistetaan ja jäähdytetään kussakin vyöhykkeessä.

Kuvio 2 esittää sivulta nähtynä leikkausta kuvaten yksityiskohtaisesti edullista ensimmäistä käsittelyvyöhykettä kuparitangon käsittelemiseksi, joka tanko jättää valssauslaitoksen, jossa käsittelyväliaine painetaan vastavirtaan tangon liikkeeseen nähden.

Kuvio 3 esittää sivulta nähtynä leikkausta laitteesta, jota käytetään yhdessä kahden ensimmäisen käsittelyvyöhykkeen kanssa kuvaten paineenalaisia suihkusuulakkeita käsittelyväliaineen suihkut-tamiseksi tangolle, joka jättää ensimmäisen vyöhykkeen.

Kuvio 4 esittää sivulta nähtynä leikkausta toisesta käsittelyvyöhyk-keestä, jonka kautta kuparitanko kulkee ennen kelausta, kuvaten käsittelyväliaineen johtamista tangon johtoon vastavirtaan tangon liikkeen suuntaan nähden.

Kuvio 5 esittää sivulta nähtynä leikkausta kolmannesta käsittelyvyö- 8 59739 hykkeestä, jonka kautta kuparitanko kulkee ennen kelausta ja tässä myös kuvataan vahausosaa ennen kelausta.

Piirustuksissa on kauttaaltaan samoilla numeroilla merkitty samoja osia eri kuvioissa, ja kuvio 1 kaaviollisesti esittää jatkuvaa valu-järjestelmää 10, jossa sula metalli muotoillaan valutangoksi 12 valu-koneessa 11. Tanko valssataan valssauslaitoksessa 13, joka pienentää tangon poikkileikkausalaa ja samalla lisää sen pituutta ja se muodostaa valutangon 14. Valutanko 14 sitten saatetaan ei-happoi-seen käsittelyyn tämän keksinnön mukaisesti ohjaamalla valssauslai-toksesta 13 ensimmäiseen käsittelyvyöhykkeeseen 15 - 17. Toinen kä-sittelyvyöhyke 17 - 19 edelleen käsittelee tankoa 14. Kolmas käsittely vyöhyke 19-21 vastaanottaa tangon 14 sen edelleenkäsittelemi-seksi. Sitten tanko 14 mahdollisesti huuhdellaan ja/tai vahataan laitteessa 21 ja ohjataan puristusteloihin 22, tangonohjainmekanis-miin 23 ja kelaajaan 24. Ensimmäisen ja toisen käsittelyvyöhykkeen välillä on järjestetty paineenalainen suihkukäsittely (kuvio 2).

Kun tanko 14 liikkuu kelaajaa 24 kohti käsittelyliuosta säiliöstä 30 jatkuvasti uudelleenkierrätetään järjestelmän 10 kautta. Käsittely-liuos pumpataan säiliöstä 30 johdon 32 kautta pumpulla 31 vesijäähdy-tettyyn lämmönvaihtimeen 33 johdolla 34. Käsittelyliuos ohjataan johdon 35 kautta kuhunkin käsittelyvyöhykkeeseen 15 - 17, 17 - 19, 19 - 21 vastaavasti johdoilla 36 - 39. Paluujohdot 40,-41 tuovat käsittelyliuoksen takaisin säiliöön 30 uudelleenkierrätystä varten.

On ymmärrettävää, että tässä esitetty järjestelmä mieluummin kuvaa erästä edullista sovellutusta, jossa käytetään kolmea vyöhykettä suorassa kosketuksessa kuuman tangon 14 kanssa tämän keksinnön mukaisen ei-happoisen nestekäsittelykoostumuksen kera. Tässä esimerkissä kä-sittelyväliaine kulkee myötävirtaan tangon liikkeen kanssa ensimmäisessä vyöhykkeessä 15 - 17 ja vastavirtaan tangon liikkeen kanssa toisessa vyöhykkeessä 17 - 19 ja kolmannessa vyöhykkeessä 19 - 21. Kuitenkin kaikki kolme vyöhykettä voidaan helposti järjestää painamaan nestekäsittelyainetta vastavirtaan tangon liikkeen kanssa. Samoin kukin vyöhyke voidaan muuttaa niin, että väliaine kulkee joko vastavirtaan tai myötävirtaan tangon liikkeen kanssa. Lisäksi tämä järjestelmä voidaan helposti muuttaa toimimaan kahden vyöhykkeen kera tai vieläpä yhden vyöhykkeen kera, jossa puhdistus, jäähdytys ja päällystys voidaan samanaikaisesti suorittaa. Esimerkiksi vyöhykettä 15 -17 voidaan käyttää puhdistukseen ja osittaiseen jäähdytykseen ja vyö- 9 59739 hykettä 17 - 19 jäähdytykseen ja vahaukseen. Näiden vaihtelujen järjestämiseksi on vain tarpeellista kääntää, lisätä tai jättää pois yksi tai useampi helposti erotettavissa oleva osa, kuten selitetään yksityiskohtaisemmin myöhemmin. Tämä keksintö ei ole rajoitettu kolmeen vyöhykkeeseen, sillä lisävyöhykkeitä voidaan lisätä vahingoittamatta järjestelmää ja joskus voi olla todella tarpeellista lisätä kaksi vyöhykettä oleellisesti samanlaisia ensimmäiseen vyöhykkeeseen nähden sarjaan. Vaikka kaikkiaan vastavirtajärjestelmää, kuten on selitetty esimerkissä aikaisemmin mainitussa happosyövytysjärjestelmässä U.S. 3.623.532 patentin mukaan, niin tämän lisäksi voidaan edullisesti käyttää tätä järjestelmää ensin myötävirtausperiaatteella ja sitten vastavirtausperiaatteella. Suurempi lämpötilaero on saavutettavissa, kun kuuma tanko tulee jäähdytysjohtoon, jossa kylmempi neste painetaan myötävirtaan. Tämä alkuperäinen isku aikaansaa oksidihilseen jakautumisen tangon pinnalla.

Kuviossa 2 esitetään yksityiskohtaisesti osaa laitteesta, jota käytetään ensimmäisessä vyöhykkeessä 15 - 17, jonka kautta tanko 14 kulkee jäähdytystä ja puhdistusta varten, ja yksikkö 15 käsittää kotelon 50, jossa on tuloseinämä 51, joka on valssilaitokseen 13 päin, poistosei-nämä 52 ja väliseinälevy 53, jossa kussakin on samassa linjassa aukot tangon 14 vastaanottamiseksi valssauslaitoksesta 13. Ilmasuulake 59, jota voidaan käyttää ilmalla, höyryllä tai muulla kaasulla, on sijoitettu sisään ja ulottuu sisääntuloseinämään 51 aukon kautta. Ilmasuulake 59 ympäröi rataa P, jonka kautta tanko tulee valssilaitokses-ta 13. Ilmasuulakkeeseen 59 kuuluu sylinterimäinen kotelo, joka on sijoitettu liittymään sisääntuloseinämään 51, ja pieniläpimittainen kierteitetty osa 52 tunkeutuu sisääntuloseinämän 51 aukon kautta vals-silaitoksen 13 koteloon. Mutteri 64 on tartunnassa kierteitetyn osan 62 ulkopuolisten kierteiden kanssa pitäen ilmasuulaketta 59 kohdallaan. Sylinterimäinen kotelo 61 rajoittaa aukon 65, joka on samassa linjassa tangon liikkeen P radan kanssa, ja aukkoon 65 on suoritettu vastaporaus kohdassa 66. Vastaporaus 66 ja aukko 65 liittyvät toisiinsa kapenevalla osalla 68. Ilmansyöttöjohto 69 on yhdistetty aukkoon 66 tuloaukolla 70 ilmasuulakekotelossa 61. Suulakkeen pistoke 71 on kierteitetty vastaporaukseen 66 ja siinä on tangon aukko 72, joka on samassa linjassa radan P ja ilmasuulakkeen kotelon 61 tangon aukon 65 kanssa. Suulakkeen 71 sisäpää omaa kapenevan osan 74, joka kooltaan ja muodoltaan sopii ilmasuulakekotelon 61 kapene-vaan osaan 68. Suulakepistokkeen 71 läpimitta on oleellisesti yhtä 10 59739 kuin ilmasuulakkeen 61 vastaporauksen 66 läpimitta niiden vastaavilla kierteitetyillä osilla, ja suulakepistoke 71 on pienennetty ulkopuoliselta läpimitaltaan kohdassa 75 suipennetun osan 74 ja kiertei-tetyn osan 76 välillä. Siten muodostuu rengasmainen syöttökammio 78 suulakepistokkeen 71 ja ilmasuulakekotelon 61 välille, joka on yhteydessä ilmansyöttöjohtoon 69. Laippa 79 ulottuu säteittäisesti ulospäin pienennetyn läpimitan omaavasta suulakepistokkeen 71 osasta rengasmaiseen syöttökammioon 78, ja laippa 79 on lovettu määrätyin välein sen kehän pituudelta. Laippa 79 toimii säätölaippana ja normaalisti se on sijoitettu ilmasuulakekotelon 61 aukon 79 läheisyyteen.

Kun suulakepistoketta 71 liikutetaan sen suurimman määrän ilmasuula-kekoteloon 61, niin laippa 79 liikkuu yli aukon 70 ja rajoittaa väliaineen virtausta ilmansyöttöjohdosta 69. Myös suulakepistokkeen 71 suipennettu osa 74 sijoittuu lähelle ilmasuulakekotelon 61 suipennet-tua osaa 68, joka myöskin toimii niin, että rajoitetaan väliaineen virtausta rengasmaisesta syöttökammiosta 78 ilmasuulakkeen 61 tanko aukkoon 65. Siten kun korkeapaineista ilmaa, höyryä tai muuta kaasua virtaa ilmansyöfttSohdon 69 kautta ilmansyötöstä, niin virtauksen tilavuus ja virtauksen nopeus tankoaukkoon 65 voidaan säädellä liikuttamalla suulakepistoketta 71 sisäänpäin tai ulospäin ilmasuulakekote-lossa 61. Kun kerran haluttu asetus on saavutettu, niin lukitusmut-teri 80 voidaan kiertää suulakepistokkeen 71 kierteisiin ja painaa ilmasuulakekoteloa 61 vastaan lukiten suulakepistokkeen 71 kohdalleen.

Siten havaitaan, että ilmasuulake 59 toimii vähentäen voiteluaineen määrää tangolla 14 valssauslaitoksen 13 takana iskemällä ilman rengasmaisen virtauksen vastakkaisessa suunnassa tangon 14 liikkeeseen nähden. Kuten aikaisemmin on mainittu, tämä ilmapyyhkäisy voidaan jättää pois, mikäli halutaan, jolloin käsittelykoostumus on sopiva voitelevan öljyn yhteyteen, kuten tässä on kyseessä.

Kun tanko 14 liikkuu pitkin rataa P ja kulkee ilmasuulakkeesta 59 kotelon 50 kautta, niin sitä ohjataan väliseinälevyllä 53, joka määrittää aukon, joka ympäröi rataa P. Väliseinälevyyn 53 kuuluu oh-jainauulake 86 sijoitettuna aukkoon rajoittaen rengasmaisesti suippenevan aukon 88 tangon 14 alkupään ohjaamiseksi sen tullessa jäähdytys-johtoon 16 ilmasuulakkeesta 59 pitkin rataa P.

Kotelon 50 pohjaseinä 89 käsittää poistoputken 90, joka toimii ja johtaa pois kaiken öljyn, käsittelyväliaineen, joka voi kokoontua siihen.

11 59739

Kotelon 50 poistoseinämässä 52 on sijoitettu suihkulaitteet jatkuvasti johtamaan tämän keksinnön mukaista käsittelyliuosta jäähdytysjohtoon 16.

Suihkutuslaitteeseen kuuluu suihkusuulake 100 yhdistettynä poistosei-nämään 52 ja siihen kuuluu suulakekotelo 101, suulakeliitin 102 ja suulakepistoke 104. Liitin 102 ja suulakepistoke 104 kukin rajoittavat tankoaukot 105 ja 106, jotka ovat samassa linjassa tankoradan P kanssa. Liittimen 102 tankoaukko 105 liittyy suipennettuun osaan 108, kun taas pistokkeen 104 ulkopinta lähestyy suipennettua osaa 109, joka kooltaan ja muodoltaan sopii suipennetun osan 108 yhteyteen. Kotelo 101 rajoittaa kierteitetyn porauksen 110, johon pistoke 104 on kierteitetty, ja vastineporauksen 111. Rengasmainen tila pistokkeen 104 ja vastineporauksen 111 välillä käsittää rengasmaisen syöttökammion 112, ja aukko 114 on yhdistetty syöttöjohtoon 36 ja aukeaa rengasmaiseen syöttökammioon 112. Syöttöjohto 36 on yhteydessä korkeapaineiseen käsittelyväliaineen lähteeseen rengasmaisen syöttö-kammion 112 kanssa, ja käsittelyliuos virtaa rengasmaiseen syöttökammioon 112 ja edelleen liittimen 102 ja pistokkeen 104 vastaavien sui-pennettujen osien 108 ja 109 välitse liittimen 102 tankoaukkoon 105 ja tangon 14 rataa P pitkin. Käsittelyliuoksen virtauksen suunta virraten suipennetun rengasmaisen aukon 116 kautta muotoutuu suipen-netuilla osilla 108 ja 109 ja on yleensä pitkin rataa P jäähdytysjohtoon 16, joka aikaansaa käsittelyliuoksen virtauksen tankojohdon 16 kautta pitkin tangon 14 pituutta samaan suuntaan tangon liikkeen kanssa. Johto 16 pidetään oleellisesti täytettynä, samalla kun tanko kulkee sen läpi.

Kuviossa 3 on esitetty yksityiskohtaisesti leikkaus laitteesta 17, joka on sijoitettu ensimmäisen käsittelyvyöhykkeen 15 - 17 ja toisen käsittelyvyöhykkeen 17 - 19 välille, ja siinä on kotelo 120 järjestettynä samassa linjassa olevilla aukoilla tuloseinämässä 122 ja poistoseinämässä 124 ja väliseinämälevyssä 125, joka oleellisesti on samanlainen kuin kuvion 2 väliseinälevy 53, ja kaikki nämä aukot ovat tankoradan P ympärillä. On järjestetty suihkusuulakkeet 126, 128 sijoitettuna tangon radan P yläpuolelle väliseinälevyn 125 vastakkaisilla puolilla ohjaamaan korkeapaineisen käsittelyliuoksen virtausta tangolle 14 sen kulkiessa suihkujen ali. Suihkuosan toiminta on irtaantuneen oksidihilseen poisto tangon 14 pinnalta, kun sitä on lämmöllä käsitelty iskemällä ensimmäisessä käsittelyvyöhykkeessä 15 - 17.

12 59739

Suulakkeilla 126, 128 tuleva suihku myös ohjaa tulevaa käsittelyliuos-ta johdoista 16, 18 aukkoa 130 kohti, joka sijaitsee kotelon 120 poh-jaseinässä 132, palautusta varten säiliöön 30 (kuvio 1) johdolla 40. Osittaisella vastakkaisesti tulevan käsittelyliuoksen erotuksella vaahtoamispyrkimys siten pienennetään. Poistolaitteet 134, 136 yhdistettynä kotelon 120 sisäpuolen kanssa on järjestetty päällyssei-nään 138. Väliseinälevy 125 riippuu kotelon 120 päällysseinästä 138 ja siihen kuuluu ohjainholkki 139 sijoitettuna aukkoon, joka määrittää rengasmaisesti suippenevan aukon 140 tangon 12 alkupään ohjaamiseksi, kuten edellä on mainittu.

Laitteeseen 17 tuleva käsittelyliuos johdon 18 kautta alkuaan tulee laitteeseen 19, kuten parhaiten havaitaan kuviosta 4. Siten selvityksen vuoksi kuten ensimmäisen käsittelyvyöhykkeen 15 - 17 yhteydessä toinen käsittelyvyöhyke on merkitty numeroin 17 - 19 ja siihen kuuluu osat 17, 18 ja 19. Laite 19 sisältää kotelon 150 varustettuna samassa linjassa aukoilla muodostettuna tuloseinämään 152 ja poistoseinä-mään 154. Suihkusuulake 160 on yhdistetty tuloseinämään 152 ja samanlainen kuin kuvion 2 suihkuttaja 100 lukuunottamatta sitä, että se on sijoitettu niin, että se suihkuttaa käsittelyliuosta jäähdytysjohtoon 18 vastavirtaan tangon 14 liikkeen suuntaan nähden. Syöttöjohto on yhdistetty johdon 38 kanssa järjestäen käsittelyliuoksen suihkutta-jaan 160. Virtauksen kiihdytin 170 on yhdistetty koteloon 150 poisto-seinämään 154 ja siihen kuuluu kotelo 171 ja suihkutushylsy 172. Suihkutushylsy 172 ulottuu poistoseinämässä 154 olevan aukon kautta ja rajoittaa aukon 173 pitkin pituutta, joka on samassa linjassa tangonradan P kanssa. Kehällinen ura 174 on leikattu suihkuhylsyn 172 ulkopintaan, ja lukuisia aukkoja 175 ulottuu rengasmaisesta urasta 174 tankoaukkoon 173 kulmassa ulottuen koteloon 150. Virtauksen kiihdytinkotelo 171 ympäröi kehällistä aukkoa 174, ja rengasmainen syöttökammio 176 on rajoitettu kotelon 171 ja suihkuhylsyn 172 väliin. Syöttöjohto 178 on yhdistetty aukon 179 kanssa, joka aukeaa rengasmaiseen syöttökammioon 176 ja syöttö virtaa syöttöaukkojen 175 kautta tankoaukkoon 173. Aukot 175 ovat sovitetut siten, että käsittely-liuoksen virtauksen nopeus tankoaukkoon 173 on järjestetty kotelon 150 sisään suunnattuna, joka aiheuttaa väliaineen virtauksen tanko-aukon 173 kautta koteloon 150. Siten neste johdossa 20 edelleen järjestetään virtaamaan koteloon 150 päin.

Poistojohto 180 on yhdistetty koteloon 150 pohjaseinän 182 kautta.

13 59739

Poistoaukko 184 on yhdistetty koteloon 150 päällysseinämän 186 kautta. Siten kaikki käsittelyväliaine, joka tulee koteloon 150 virtauksen kiihdyttimesta 170 tai jäähdytysjohdosta 20, poistetaan poistojohdol-la 180. Samoin kaikki kaasut, joita on kotelossa 150, voidaan poistaa poistojohdolla 184. On mainittava, että normaaleissa toimintaolosuhteissa tanko 14 jättää toisen käsittelyvyöhykkeen 17 - 19 oleellisesti puhtaassa tilassa lämpötilassa, jonka alapuolella kaikenlainen tangon oleellisesti uusi hapetus voisi tapahtua lopullisessa käsitte-lyvyöhykkeessä, esim. 66°C. Kolmas käsittelyvyöhyke on oleellisesti samanlainen kuin toinen käsittelyvyöhyke ja mahdollisesti varustettu lisätyillä tuotantomäärillä. Täydellisyyden vuoksi kolmas vyöhyke voi olla yhdistetty huuhtelukäsittelylaitteen kanssa, joka oleellisesti on samanlainen kuin on kuvattu aikaisemmin mainitussa U.S. patentissa 3.623.532 (kuvio 5), ja tämä on muunnettu vastaanottamaan ei-happoisen käsittelyliuoksen tämän keksinnön mukaisesti, tai kuten kuvataan kuviossa 5, laite 21 käsittää kotelon 200 jaettuna väliseinillä 201, 202. Tuloseinä 203, poistoseinä 204 ja välilevyt kukin rajoittavat samassa linjassa aukot tangon radan P ympäri, niin, että tanko 14 voi kulkea kotelon läpi. Ohjainholkit 205, 206 kannatettuna väliseinässä 202 ja poistoseinässä 204 ohjaavat tangon 14 alkupää-tä rataa P pitkin. Suihkuttaja 207 on sijoitettu tuloseinämään 203, ja se on samanlainen kuin kuvion 4 suihkuttaja 160, sekä käsittely-liuosta syötöstä 30 tulee suihkuttajaan 207 johdon 59 kautta paineen laisena ja tämä on yhdistetty johdon 20 kanssa, jonka kautta tanko 14 kulkee. Käsittelyväliaineen virtauksen suunta on vastavirtaan tangon liikkeeseen nähden. Kuitenkin on uudelleen mainittava, että tämä ominaisuus voi olla muunnettu siten, että ohjataan väliainetta myötävirtaan tangon liikkeeseen nähden.

Vahaussuulake 208 on sijoitettu väliseinään 201 suihkuttajan 207 jälkeen. Vahaussuulake 208 on samanlainen kuin kuvion 2 ilmansuula-ke 59. Johto 209 yhdistää tämän vahan lähteeseen (ei esitetty) syöttämään vahaa paineen alaisena vahaussuulakkeeseen 208. Tangon 14 pinta siten päällystetään, kun tanko kulkee läpi. Poistojohto 210 kotelon 200 pohjaseinämässä 211 palauttaa käyttämättömän vahan syöttöön (ei esitetty). Jos halutaan, niin ilmasuulake samanlainen kuin ilmasuulake 59 kuviossa 2 voidaan sijoittaa välittömästi vahausvaiheen jälkeen pyyhkimään ylimääräisen vahan tangolta 14 ja kuivaamaan tankoa. Kuitenkin tämä lisäominaisuus voidaan jättää pois, sillä tanko pysyy riittävästi piilevän kuumana itsekuivausta varten jäähdy- 14 59739 tyksen jälkeen. Poistojohto 211 on yhdistetty kotelon 200 päällys-seinämään 212 poistamaan kaasuja kotelosta 200 ympäristöön. Laite yhdistetyn käsittely-vahauslaitteen jälkeen käsittää puristustelat 22, tangonohjainmekanismin 23 ja kelaajan 24, jotka kaaviollisesti on esitetty piirustuksen kuviossa 1. Nämä laitteet selitetään yksityiskohtaisesti U.S. patentissa 3.623.532 ja tässä yhteydessä viitataan siihen. On mainittava, että vahan lisäyslaite voidaan jättää pois, milloin tämän keksinnön mukainen käsittelykoostumus on muotoiltu yhteensopivalla voiteluaineella, joka pienentää lisähapetusta ja toimii voiteluaineena myöhempää langanvetoa varten. Lisäsuojan vuoksi erillinen vahausvaihe voi olla käytössä mikäli halutaan.

Kun keksintöä on nyt yleisesti selitetty, niin esitetään seuraavassa esimerkkejä viittaamalla piirustukseen keksinnön kuvaamiseksi lähemmin. Nämä esimerkit eivät ole tarkoitetut rajoittamaan keksintöä.

Esimerkki 1

Ei-happoisen käsittelyliuoksen valmistus suoritettiin seuraavasti: Tämän keksinnön mukaisen käsittelyliuoksen konsentraatti sisälsi seu-raavia aineita osoitetuissa määrissä:

Aine % (til.)

Polyhydroksialkoholi 7,2 n-propanoli 41,8

Trietanoliamiini 12,0

Vesi 39,0 2500 gal. laimennettua vesipitoista liuosta sisältäen noin 2 % edellä olevaa konsentraattia valmistettiin kattilassa ja järjestettiin kier-tämismäärä järjestelmän kautta noin 300 gpm. Laimennetun käsittely-liuoksen pH säädettiin 10 lisäämällä natriumhydroksidia. 4,5 g kal-siumasetaattia lisättiin poistovaahdotukseen.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukaisesti valmistettiin käsittelyliuos ja järjestettiin piirustuksen kuvion 1 mukaiseen säiliöön 30, ja sitä uudelleenkierrä-tettiin jatkuvasti järjestelmän kautta määrällä noin 300 gpm. Toimintaolosuhteet jatkuvasti olivat seuraavat: 15 59739

Tuotannon määrä: 20 tonnia/h

Tangon koko valssauksen jälkeen: 5/16 " Käsittelyliuoksen lämpötila

1. käsittelyvyöhykkeen tulokohdassa: 38°C

Käsittelyliuoksen lämpötila loppukäsittelyvyöhykkeen poistokohdassa: 49°C Tangon lämpötila

1. käsittelyvyöhykkeen tulokohdassa: 593°C

Käsittelyliuoksen nopeus 1. käsittelyvyöhykkeessä: 25 gpm.

Jaksottaiset uudelleenkierrätetyn käsittelyliuoksen analyysit osoittivat kuparisisällön muodostuksen olevan suuruusluokkaa noin 40 miljoonasosaa, paljon vähemmän kuin on saatu kokeissa happosyövytyksellä. Oksidihilse jatkuvasti poistettiin suodatuslaitteella, joka oli varustettu pumpun poistoon. Jaksottaisesti valmistusliuosta lisättiin (5 gal./h.) järjestelmään.

Edellä selitetyllä tavalla käsitelty kuparitanko todettiin olevan tasaisesti vapaa oksidihilseestä. Eräs tämän keksinnön tärkeä etu on siinä, että voidaan toimia paljon korkeammilla tuotantomäärillä kuin mitä höyryvaihetekniikalla hilsettä poistettaessa ja ilman mitään piileviä varjopuolia, joita liittyy sekä syövytys- ja/tai höyryvaihe-pelkistykseen.

On huomattava, että tämä keksintö ei ole rajoitettu kuvattuihin sovellutuksiin. On mahdollista järjestää vielä muita sovellutuksia keksinnön piirissä. Tällaisia sovellutuksia kykenevät laatimaan alan asiantuntevat.

Claims (6)

16 59739

1. Menetelmä kuparivalutangon yhdistetyksi jäähdyttämiseksi ja puhdistamiseksi, jonka tangon poistuessa valssilaitteesta valssitanko-na, sen pinnalla on oksidikerros, jossa menetelmässä valssilaitteesta tuleva hapetettu valutanko, jolla on korkea lämpötila, jatkuvasti viedään ainakin yhden käsittelyvyöhykkeen läpi, joka on varustettu pitkittäisellä molemmista päädyistään avoimella putkijohdolla suhteellisen matalalämpöistä, jatkuvasti läpivirtaavaa ja kiertävää käsitte-lynestettä varten, joka muodostuu vesiliuoksesta, joka sisältää ali-faattisia yksi- tai moniarvoisia alkoholi- tai ketonityyppisiä pelkis-tysaineita, tunnettu siitä, että lisätään käsittelyliuosta, joka pelkistysaineena alkoholien ja/tai ketonien asemesta tai niiden lisäksi sisältää primäärisiä, sekundäärisiä tai tertiäärisiä alkyyli-tai alkanoliamineja tai niiden seoksia ja että käsittelyliuoksen pH-arvo on yli 7, edullisesti noin 9 - 11.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelyliuoksessa käytetään alkyyli- tai alkanoliamiineja, joissa on korkeintaan 6, edullisesti 1-3, hiiliatomia alkyyli- ja alkanoliryhmissä.

3. Patenttivaatimuksen 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsittelyliuos johdetaan aluksi myötävirtaa valssaustan-gon liikesuunnan kanssa.

4. Patenttivaatimuksen 1-3 mukainen mentelmä, tunnettu siitä, että käsittelyliuosta johdetaan sellaisella nopeudella, että poistuessaan viimeisestä käsittelyvyöhykkeestä valssaustangon lämpötila on alle oleellisen uudelleen hapettumiseen vaadittavan lämpötilan.

5. Patenttivaatimuksen 3 ja 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toisessa ja mahdollisesti kolmannessakin käsittelyvyö-hykkeessä johdetaan kylmempää käsittelynestettä valssaustangon liikesuuntaan nähden myötä- tai vastavirtaan. 17 59739

6. Patenttivaatimusten 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puhdistus ja jäähdytys suoritetaan yhdessä tai kahdessa käsittelyvyöhykkeessä ja toisessa tai kolmannessa käsittelyvyöhykkeessä suoritetaan puhdistetun valutangon päällystäminen voitelevalla aineella. 18 59739