HU184572B - Apparatus for refining melted metals - Google Patents

Description

A találmány tárgya berendezés fémolvadék finomítására, elsősorban Al, Mg, Cü, Zn, Sn Pb és ötvözeteik finomítási munkálatainál.

Hasonló berendezést ismertet a 3 743 263 sz. USA szabadalmi leírás.

Ebben a berendezésben a finomítás gázpermét disz· pergálás révén történik; a gáz igen apró buborékok formájában hatol át a fémolvadékon. A gázpermet diszpergálást forgó gázelosztó útján valósítják meg, az olvadékban jelentős turbulenciát hozva létre. Az örvénylés révén az apróbb nem-fémes részecskék nagyobbakká zömülnek, amelyeket a gázbuborékok az olvadék felszínére hoznak. Az örvénylést elősegíti továbbá a gázpermet keveredése a fémmel. A felszínre hozott nem-fémes szennyeződéseket a salakkal távolítják el a rendszerből, míg a fémből kiváló hidrogén a fáradt gázpermettel távozik.

A forgó gázelosztó függőleges tengely felső végére szerelt meghajtó szerkezetből és a másik végére szerelt forgó részből épül fel. A tengelyt majdnem teljes hoszszában körülveszi egy üreges henger — a sztátor—, amely a berendezéshez rögzített. Mint az állórész neve jelzi, ez az alkatrész mozdulatlan. A finomító gáz áthalad a tengely és a sztátor belső fala közötti térben. A sztátor felépítése: A felső rész acél; az alsó rész grafit, egymáshoz menetes csatlakozással mechanikusan rögzítve. A menetes csatlakozás továbbá gáz szigetelést biztosít. Az alsó rész grafitból készül, ami könnyen megmunkálható, ellenáll az alumíniumolvadéknak, a halogenid gázoknak és fedősóknak, melyek a finomító térben előfordulhatnak. A felső rész acélból készül a szilárd szerkezeti kialakítás végett. Míg a grafit ellenáll a finomító zónában előforduló anyagoknak és hőmérsékleti értékeknek, nem áll ellen ezen a hőmérsékleteken (kb. 700 °C) a levegő révén létrejövő oxidációnak. Másfelől az acél alkatrész oxidálóbb levegőn, mint a grafit, de egyáltalán nem áll ellen az alumíniumolvadéknak. Ezen körülményekkel összhangban került a grafitot és acélt rögzítő kötés a fedél részbe, mivel az ottani körülmények mindkét anyag számára megfelelőek. Ez azáltal oldható meg, hogy a fedél hőszigetelt, továbbá a szigetelés révén a fedél kellően vastag.

Az acél-grafit kötést ezért helyezték ebbe a szigetelt térbe. Habár a grafit hővezetőképessége viszonylag nagy, mégis, a meglehetősen magas üzemi hőmérsékleteken a levegő oxigénjével gyorsan oxidálódik, noha a levegőtől hatásosan elszigeteli a fedél zárt kialakítású megoldása a szóbanforgó kötésnél, továbbá az a körülmény, hogy a finomító térből a felszálló semleges gázok kitöltenek minden létező teret a sztátor és a fedél között. Az acél rész nem melegszik fel annyira, hogy a levegő oxigénjének hatására jelentősen oxidálódhatna.

Ez a szerkezeti elrendezés célszerű és mindaddig jól működik, amíg a finomítógáz csak semleges gázokat tartalmaz. Azonban amint klór jelenik meg, ahogyan az szokásos bizonyos finomító eljárások folyamán, a kötés acél része intenzív vegyi ráhatásnak lesz kitéve. A hőmérséklet elég magas ahhoz, hogy a képződött vasklorid elgőzölögjön és tovább terjedjen. Ezáltal az acél szerkezeti darab részei, beleértve a meneteket, egyszerűen eltűnnek.

A tömítések, amelyek ezeket a felületeket szigetelnék, hatástalanoknak bizonyulnak, minthogy a szóbajövő grafittípusok porózus szerkezetűek és a keresztül áramló gáz megrongálja az acélrészeket. Ha a fémrésze2 két korrózióálló ötvözetből gyártjuk,a menetes felületnél képződő korróziós termékek nem párolognak el. Ahogyan ezeknek a korróziós termékeknek növekszik a vastagsága, a grafitrészeket lokálisan valósággal cementálják. Ez esetben a kötés nem oldható könnyen a szükséges grafitcsere céljából. A felfekvő vállat a korrózió annyira apró gödrösre formálja, hogy nem biztosítja a hatásos szigetelést.

A találmánnyal célunk olyan berendezés kialakítása fémolvadékok finomítására, amelynek állórész csatlakozása a klór gáz romboló hatásának ellenáll.

A találmány tehát olyan fémolvadék finomítására szolgáló berendezés, amely tartalmaz

a) szigetelt fedéllel ellátott edényt, amely legalább egy beömlő és kifolyó térrel és az ezekhez csatlakozó legalább egy finomító kamrával van ellátva;

b) mindegyik finomító kamrában egy-egy forgó gázelosztókészüléket, amely a fedélen átmenő tengellyel a kamrán kívül, a tengely felső végén elhelyezett meghajtószerkezettel ellátott, a fedél alatt a kamra belsejében található, az említett tengely körül elhelyezett, azzal virtuálisan egytengelyű, az edényhez rögzített hüvelyszerű állórészt, ahol az állórész két részből áll:

— felső részének anyaga korrózióálló fém, az alsóé grafit, továbbá a felső részt és az alsó részt menetes csatlakozás köti össze, a fedél pedig legalább 127 mm vastagságú az állórész közelében.

A találmány szerint a berendezés része: (A) vállas kiképzésű vállig menetes csap, amely korrózióálló belül menetes fémhüvelyhez van kapcsolva a csap vállrészéhez illeszkedően; ahol a hüvely falvastagsága a csap faivastagságának 30-50%-a, az illeszkedésnél mérve;

(B) a korrózióálló fémhüvely menet nélküli részében kialakított körkörös hűtőgáz csatorna, amelynek legalább egy része a tengelyre merőlegesen, és a grafit-fém kötéstől a menetes hüvely falvastagságának megfelelő távolságra helyezkedüc el (ezáltal a menet nélküli grafit darab keresztmetszetének mintegy 70%-át — a vállas kiképzés közvetlen közelében - hatásos hűtés éri), ahol:

(C) a fedél kamra felőli oldala és a kötés fedél felőli oldala közötti távolság, valamint a fedél vastagságának hány adósa nagyobb egynél, továbbá (D) a körkörös szellőző csatorna vállhoz legközelebbi felületének a válltól mért távolsága, valamint a fedélnek a kamra felőli oldala és a kötésnek a fedél legközelebbi oldala közötti távolság aránya legfeljebb 0,35:1.

Megjegyezzük, hogy a ,jiüvely keresztmetszete” és a „hüvely falvastagsága” vonatkozásában a szűkített — magkeresztmetszetnél figyelembe vett — méretek értendők. (Tehát a 2. ábrán lévő „E” magkeresztmetszeti falvastagsági méret.)

A találmány további részleteit kiviteE példán, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az első ábra a talál-, mány szerinti berendezés vázlatos kereszt metszeti elrendezését mutatja (a kötés és a fedél részleteit elhagyva), a 2. ábra a berendezés tengelymenti keresztmetszeti vázlatát mutatja, elhagyva a környező berendezést és a tengelyt.

A 13 sztátor belsején egy itt nem ábrázolt tengely halad át, e tengely és a 13 sztátor közös 17 virtuális tengellyel rendelkezik. A tengely a 12 forgórészhez van rögzítve és csatlakozik a meghajtóműhöz (nincs ábrázolva) a felső tengelyvégre. A 13 sztátor illeszkedik a 18 fémszerkezeti részhez, amely viszont a 14 és 15 szigetelt fedélrészhez illeszkedik. A 14 és 15 fedélrészek üreges

184 572 acélszerkezetek, magas hőmérsékletre méretezett szigetelő anyagot tartalmaznak, az alsó felületük tűzállóanyag bevonatú. A 13 sztátor alsó része grafitból, a felső darab alsó része korrózióálló fémből, másik része szokványos acélból készül. Az alsó korrózióálló acéldarab alkotja a 19 kötés hüvelyrészét. A magas hőmérsékletű hőszigetelésre keramikus rostszövet, tűzállóanyagként pedig keramikus rostból préselt lemez használható. A 16 fedél vastagsága legalább 150 mm. Noha a vastagságnak műszakilag nincs felső határa, a praktikus felső érték 260 mm körül van.

A 2. ábra a berendezés tengelymenti keresztmetszeti vázlatát mutatja, elhagyva a tengelyt, azonban feltüntettük a 17 virtuális tengelyt. A metszet magábafoglalja részben a 13 sztátort, a 19 kötéssel és a 16 szigetelt fedélrészt.

A 13 sztátor részei: a 20 szokványos acélalkatrész, a 21 korrózióálló acélalkatrész és a 22 grafit alkatrész. A kötés 19 menetes hüvelyrésze megfelel a 21 korrózióálló fémalkatrésznek. A 22 grafit alkatrész magábanfoglalja a 25 menetes csapot és a 26 vállat, amelyre a menetes hüvely illeszkedik. A 22 grafit alkatrész teteje és a hüvely belső vízszintes síkja közötti hézag biztosítja, hogy a két alkatrész közötti illeszkedés mindig a 26 váll pereme révén realizálódjék.

A 23 körkörös hűtőgáz csatorna merőleges kialakítású, először párhuzamosan halad a 17 virtuális tengelylyel, utána merőlegesen erre, a menetes csatlakozáshoz nagyon közeli pontnál. A 23 körkörös hűtőgázcsatornához acélfalon keresztül 24 kifúvó nyílásokat fúrtak, amelyek a 23 körkörös hűtőgázcsatornának kiszélesedő végét képezik. Hűtőgázként nyomás alatt levegőt vagy nitrogént füvünk át a csatornán, amely „hatásosan hűtött felületet” hoz létre és a menetes grafitcsap hűtését oldja meg. Ez a hatásosan hűtött felület 23 csatornának a 17 tengelyre merőleges része. A szóbanforgó felület a kötés menetes hüvelyétől nem nagy távolságra helyezkedik el a 25 menetes csap felső vége és az illesztési hézag szomszédságában. A távolság kb. azonos a 21 korrózióálló menetes acélrész magkeresztmetszete vastagságával (azaz „D”), valamint az „E” jelzésű mérettel. A „kb” jelentése a konkrét esetben ±25% lehet, de célszerű, ha ±10%-ra korlátozódik. Az AISSI330 típusú rozsdamentes acél különösen megfelelő a 21 korrózióálló acélrész kialakítására, mert tulajdonságai révén, jobban elviseli magas hőmérsékleten a klór hatását mint a legtöbb más rozsdamentes acél típus, továbbá nagyobb a hővezetőképessége, mint a legtöbb más hasonló acélé, és ezáltal mérsékli a 19 kötés és a hőnek kitett alatta lévő grafitrész üzemi hőmérsékletet.

A 13 sztátor felső darabja részben a 20 szokványos acélalkatrészből, részben a 21 korrózióálló acélrészből került kialakításra gazdaságosság céljából, azaz a viszonylag költséges korrózióálló fémből a 19 kötés készül, ahol a magas hőmérsékletű klór korrodáló hatása és az okozott korrózió mértéke a legnagyobb lehet. Más hagyományos korrózióálló fémek szintén számításba vehetők, amelyek ugyancsak ellenállnak a klór hatásának, mint pl. a Hastelloy B. Ha szükséges a korrózió elkerülésére korrózióálló fémből gyárthatók a szerkezet magasabban lévő részei. Minden hagyományos fém, amely kellő szilárdságú és megfelel az üzemi körülményeknek, szóbajöhet a szokványos acélrész anyagának helyettesítésére. A 16 szigetelt fedélrész felett a 22 grafitdarab szűkül és kialakítja a 26 vállat, amelynek peremére a 21 korrózióálló acálrész felfekszik. A 25 menetes rész menetei a 26 Valinál kezdődnek. A 21 korrózióálló acélrész elem magkeresztmetszete legalább kb. 30%-a a 22 grafit darab menet nélküli részének közvetlenül a 26 váll magasságában mért keresztmetszetére vonatkoztatva. Természetesen ebbe a keresztmetszetbe nem értendő bele a sztátor középső üregének metszetfelülete. A 21 korrózióálló acélrész célszerű keresztmetszeti felülete 30%-tól 50%-ig alakulhat ugyanazon keresztmetszeti felületre vonatkoztatva.

A .hatásosan hűtött felület” a 17 virtuális tengelyre merőlegesen elhelyezkedő 23 körkörös hűtőcsatoma alsó része. Ennek a .hatásosan hűtött felület”-nek a nagysága közvetlenül a 26 vállnál mérve nem lehet kisebb a 22 grafitdarab menet nélküli része keresztmetszetének 70%-ánál, de lehetőség szerint 70%-a és 100%-a közötti legyen. Fontos felhívni a figyelmet arra, hogy a gázhűtés helyett a vízhűtés nem alkalmazható, kockázatai miatt. A 23 körkörös hűtőgáz csatorna ezen bekezdésben említett részének célszerű átmérője 8,5-tői 17 mm-ig alakulhat.

A fedél finomítókamra felőli oldalának a kötés fedélhez közelebbi oldalától mért távolsága („B” méret) és a fedél vastagságának („C” méret) aránya (B/C) nagyobb 1-nél. Az aránynak ugyan nincs felső határa — kivéve az ésszerűség korlátáit — de ez általában nem nagyobb mint 2:1. A 23 körkörös hűtőgáz csatorna 26 vállhoz legközelebbi felületének a válltól mért távolsága („A” méret) valamint a fedélnek a kamra felőli oldala és a kötésnek a fedél legközelebbi oldala közötti távolság („B” méret) A/B aránya nem nagyobb 0,35:1-nél és nem kisebb 0,2:1-nél.

A finomító kamra méretei: hossza 762 mm, szélessége 610 mm, magassága 864 mm. A tipikus sztátor és fedél méretek a következő méretspektrumba illeszkednek (a méret megnevezések a 2. ábrára vonatkozóan).

Méretmegnevezés Méret (mm)

A 50—75

B 200-275

C 125-275

D 8,5-13

E 85-13

A 13 sztátor átmérője a 26 vállnál 100—125

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Berendezés fémolvadék finomítására, amely tartalmaz olyan szigetelt fedéllel ellátott edényt, amely legalább egy beömlő és kifolyótérrel és az ezekhez csatlakozó legalább egy finomító kamrával rendelkezik, mindegyik finomító kamrában egy-egy forgó gázelosztó készüléket a fedélen átmenő tengellyel, a tengely felső végén a kamrán kívül elhelyezett meghajtószerkezettel, a fedél alatt a kamra belsejében lévő, a tengely alsó részéhez rögzített forgórésszel és a tengely körül elhelyezett azzal virtuálisan egytengelyű, az edényhez rögzített hüvelyszerű állórésszel, ahol az állórész korrózióálló fém felsőrészből, grafit alsórészből továbbá a felsőrészt és az alsórészt összekötő menetes csatlakozásból áll, a fedél pedig legalább 127 mm vastagságú az állórész közelében, azzal jellemezve, hogy a kötés (19) részei:

   184 572

   -vállas kiképzésű vállig menetes csap (25), amely korrózióálló acélalkatrészhez (21) van kötve a csap (25) vállrészéhez illeszkedően; ahol a korrózióálló acélalkatrész (21) falvastagsága a csap (25) falvastagságának 30 50%-a, az illeszkedésnél mérve,

   -a korrózióálló acélalkatrész (21) menet nélküli részében kialakított körkörös hűtőgáz csatorna (23), amelynek legalább egy része a virtuális tengelyre (17) merőlegesen és a grafit-fém kötéstől (19) a menetes acélalkatrész (21) falvastagságának megfelelő távolságra helyezkedik el és a grafit csap (22) keresztmetszetének mintegy 70%-a a vállas kiképzés (26) közvetlen közelében erősen hűtött zónaként van kialakítva, ahol a fedél (16) kamra (5) felőli oldala és a kötés (19) fedél (16) felőli oldala közötti távolság (B), valamint a fedél (16) vastagság (C) hányadosa nagyobb 1-nél, továbbá a körkörös hűtőgáz.csatoma (23) vállhoz (26) legközelebbi felületének a válltól (26) mért távolsága (A) valamint a fedélnek (16) a kamra (5) felőli oldala és a kötésnek (19) a fedélhez (16) legközelebbi oldala közötti távolság (B) aránya legfeljebb 0,35:1.
2. 2. Az 1. számú igénypont szerinti berendezés kiviteli
3. 5 alakja azzal jellemezve, hogy a korrózióálló acélalkatrész (21) keresztmetszeti felülete 30—50%-aa grafit csap (25) menet nélküli keresztmetszeti felületének, az erősen hűtött zóna a grafit csap (25) menet nélküli része keresztmetszeti felületének70—100%-a a váll (26) magasságában; 1 o a fedélnek (16) a kamra (5) felőli oldala és a kötésnek (19) fedélhez (16) legközelebbi oldala közötti távolság (2), valamint a fedél (16) vastagságának hányadosa nagyobb egynél és legfeljebb kettő, a körkörös hűtőgáz csatorna (23) vállhoz (26) legkö15 zelebbi felületének a válltól (26) mért távolsága (A), valamint a fedélnek (16) a kamra (5) felőli oldala és a kötésnek (19) a fedélhez (16) legközelebbi oldala közötti távolság (B) aránya 0,2 és 0,35 között van.