ITBS940032A1

ITBS940032A1 - CONTROLLED VAPORIZATION BELL FOR METALLURGIC TREATMENT OF MOLTEN BATHS

Info

Publication number: ITBS940032A1
Application number: IT94BS000032A
Authority: IT
Inventors: Ettore Bennati
Original assignee: Benet S N C Di Bennati Ettore
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-10-07
Also published as: ITBS940032A0; WO1995027801A1; AU2113595A

Description

D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION

del BREVETTO PER INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo CAMPANA A VAPORIZZAZIONE CONTROLLATA PER IL of the PATENT FOR INDUSTRIAL INVENTION entitled CONTROLLED VAPORIZATION BELL FOR THE

TRATTAMENTO METALLURGICO DI BAGNI FUSI " METALLURGIC TREATMENT OF MOLTEN BATHS "

L'invenzione è diretta a migliorare il rendimento generale dei trattamenti metallurgici per esempio della ghisa, che utilizzano il magnesio puro e/o sue leghe vaporizzato direttamente nel bagno fuso per l'ottenimento di grafite nodulare e sue modificazioni a per la desolforazione, disossidazione e trattamenti similari. The invention is aimed at improving the general efficiency of metallurgical treatments for example of cast iron, which use pure magnesium and / or its alloys vaporized directly in the molten bath to obtain nodular graphite and its modifications and for desulphurization, deoxidation and similar treatments.

Con le tecnicne note, la vaporizzazione viene ottenuta per contatto diretto tra il metallo -Fuso ed il magnesio; a causa della elevata temperatura si sviluppano istantaneamente e ciclicamente, enormi volumi di vapori di Mg. che attraversando il bagno, generano le reazione richieste. With the known techniques, vaporization is obtained by direct contact between the molten metal and the magnesium; due to the high temperature, enormous volumes of Mg vapors develop instantaneously and cyclically. which, crossing the bathroom, generate the required reactions.

Da notare però, che gran parte del Mg. ossida all'esterno dei bagno con la tipica combustione luminosa e/o generando fumi caldi con grave danno ambientale ed economico. Le cause delle perdite di Mg. sono da ricercare sia nella formazione di grandi bolle dì vapore che nella ridotta area di distribuzione delle stesse all'interno del bagno. In effetti il Mg. molecolare delle bolle non solubilizza completamente nel bagna a causa sia delle sovrasaturazioni locali di Mg. che rallentano o inibiscono le reazioni con zolfo, ossigeno ecc. , sìa del breve tempo ai contatto disponibile. However, it should be noted that much of the Mg. oxidizes outside the bathroom with the typical light combustion and / or generating hot fumes with serious environmental and economic damage. The causes of the loss of Mg. they are to be found both in the formation of large steam bubbles and in the reduced distribution area of the same inside the bath. In fact, the Mg. molecular structure of the bubbles does not completely solubilize in the bath due to both local supersaturations of Mg. which slow down or inhibit reactions with sulfur, oxygen, etc. , yes of the short contact time available.

Scopo della presente invenzione è quello di consentire la formazione e la distribuzione continua e con un tempo determinato di bolle di vapore di Mg. con volume ridotto ed in tutta la massa dcil bagno per favorire il completo svolgimento delle reazioni e diminuire cosi le perdine. The object of the present invention is to allow the formation and the continuous distribution and with a determined time of Mg vapor bubbles. with reduced volume and in the whole mass of the bath to favor the complete development of the reactions and thus decrease the losses.

Lo scopo viene raggiunto grazie alla speciale campana di vaporizzazione a tenuta stagna che consente la fusione e vaporizzazione del Mg.sfruttando anche il calore sensibile del bagno che viene trasmesso per conduzione ed irraggiamento sia dalle pareti della campana che dal bagno escludendo però ogni contatta diretto tra lo stesso e il materiale di reazione Mg.sia esso allo stato solido o liquido. The purpose is achieved thanks to the special watertight vaporization bell that allows the melting and vaporization of the Mg. Also exploiting the sensible heat of the bath which is transmitted by conduction and radiation both from the walls of the bell and from the bath, excluding any direct contact between the same and the reaction material Mg. whether it is in the solid or liquid state.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fondere e surriscaldare il materiale di reazione (Mg) direttamente nella camera/ intercapedine di reazione delia campana e all'esterno del bagna, -fornendo il calore necessario con mezzi sussidiari di riscaldamento elettrico o a combustione, riducendo così le perdite di temperatura del bagno e consentendo lo svolgimento del trattamento a più favorevoli basse temperature. A further object of the invention is that of melting and superheating the reaction material (Mg) directly in the reaction chamber / cavity of the bell and outside the bath, providing the necessary heat with auxiliary means of electric or combustion heating, reducing thus the temperature losses of the bath and allowing the carrying out of the treatment at more favorable low temperatures.

Il preriscaldo/mantenimento delle temperature all'esterno del bagno, riduce inoltre gli sbalzi ter— mici che determinano la durata della campana in materiali refrattari ad alta conducibilità termica. Gli scopi vengono raggiunti mediante una campana di vaporizzazione rappresentata in Fig.1, in fase di trattamento immersa in un bagna 1. Questa campana 1 ha un corpo 2 con un attacco per un'asta di immersione 3 ed una camera o intercapedine stagna 4 nella quale è inglobata la vaschetta di contenimento del materiale di reazione 5 sia esso allo stato solido 13a o liquida 15b. The preheating / maintenance of the temperatures outside the bath also reduces the thermal changes that determine the life of the bell in refractory materials with high thermal conductivity. The purposes are achieved by means of a vaporization bell shown in Fig. 1, during the treatment phase immersed in a bath 1. This bell 1 has a body 2 with an attachment for an immersion rod 3 and a watertight chamber or cavity 4 in the which is incorporated the container containing the reaction material 5, whether it be in the solid 13a or liquid 15b state.

La campana, completamente chiusa verso l 'alto ed a tenuta stagna di gas, consente se immersa in un bagno, la formazione ed il mantenimento nella camera interna 4 di una pressione di gas o vapori che cor— risponde alia spinta metallostatica del bagno e che impedisce la risalita ed il contatto dello stesso con il materiale di reazione presente nella vaschetta. La -fusione e la vaporizzazione sono determinate dal calore trasmesso per conduzione dalle pareti 2ao interna/esterna della vaschetta e per irraggiamento sia dalle pareti interne della camera che dalla superficie libera del bagno circoscritta dalla bocca inferiore 6 della campana. The bell, completely closed towards the top and gas-tight, allows, if immersed in a bath, the formation and maintenance in the internal chamber 4 of a gas or vapor pressure which corresponds to the metallostatic thrust of the bath and which it prevents the ascent and contact of the same with the reaction material present in the tray. The melting and vaporization are determined by the heat transmitted by conduction from the internal / external walls 2a or the external of the tank and by radiation both from the internal walls of the chamber and from the free surface of the bath circumscribed by the lower mouth 6 of the bell.

La uniforme ed ininterrotta distribuzione dei vapori di reazione nel bagno è assicurata da una serie di condotti 7 cne coilegano direttamente la camera interna al bagno esterno, garantendo anche il mantenimento dell'equilibrio di pressione per tutto il tempo di vaporizzazione, di durata determinabile in base alle caratteristiche dimensionali e fisiche dei materiali della campana, in particolare della conducibilità termica. The uniform and uninterrupted distribution of the reaction vapors in the bath is ensured by a series of ducts 7 which directly connect the internal chamber to the external bath, also guaranteeing the maintenance of the pressure equilibrium for the entire vaporization time, of a duration that can be determined on the basis of the dimensional and physical characteristics of the bell materials, in particular of thermal conductivity.

Nella Fig.2 sono rappresentate le attrezzature principali per il trattamento con la campana di vaporizzazione seconda l'invenzione. In particolare si notano: la siviera di trattamento B contenente il bagno 1 nel quale è immersa la campana 2 collegata tramite l'asta di immersione 9 ad un meccanismo di rotazione campana 10 che permette la distribuzione ed omogenizzazione dei vapori, e il sistema di immersione/estrazione campana il dal bagno. Nella Fig.3 sono rappresentati : un dispositivo 12 di introduzione dei materiale di reazione 13a nella vaschetta 5, un dispositivo elettrico 14 per la -fusione ed il surriscaldamento del materiale di reazione contenuto nella campana prima della Immersione della stessa nel bagno da trattare e che consente di ridurre le perdite di temperatura ed i rischi di rotture delle campane dovuti agli sbalzi termici. Fig. 2 shows the main equipment for the treatment with the vaporization bell according to the invention. In particular, it is worth noting: the treatment ladle B containing the bath 1 in which the bell 2 is immersed, connected by means of the immersion rod 9 to a bell rotation mechanism 10 which allows the distribution and homogenization of the vapors, and the immersion system / extraction of the bell from the bathroom. Figure 3 shows: a device 12 for introducing the reaction material 13a into the tank 5, an electric device 14 for melting and superheating the reaction material contained in the bell before its immersion in the bath to be treated and which it allows to reduce the temperature losses and the risks of bell breakage due to thermal changes.

Nelle Figg.4 e 5 sono rappresentate due varianti nell'assemblaggio delle diverse componenti quali: la cupola 2c con la sede attacco per l'asta d'immersione, la parete esterna con vaschetta integrata 2a, la parete interna 2b della vaschetta 5 con i segmenti di bloccaggio 2d con i condotti di distribuzione dei vapori 7 che possono essere realizzati anche in materiali tra loro non omogenei. Figures 4 and 5 show two variants in the assembly of the different components such as: the dome 2c with the attachment seat for the immersion rod, the external wall with integrated tank 2a, the internal wall 2b of the tank 5 with the locking segments 2d with the vapor distribution ducts 7 which can also be made of mutually non-homogeneous materials.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I I. Vaporization chamber for the immersion treatment of metal baths, e.g., cast iron or steel, with the use of highly vapor-evolving reaction materials such as magnesium and its alloys, characterized in that the vaporization of the reaction material occurs develops inside a chamber (4) continuously and only after immersing the bell in the bath and with the sensible heat released by it, but without any direct contact with the reaction material in the solid or liquid state contained in a tray (5) incorporated inside the bell and in direct connection with the chamber (4) through an upper feeding and cleaning inlet (2e) of the tank, as the gas / steam pressure present in the chamber balances the metallostatic pressure while maintaining the level of the metal inside the bell and in all conditions below the inlet (2e), the transmission of the heat of fusion and vaporization by conduction through against the walls of the bell and by irradiation transmitted by them and by the surface of the bath incorporated in the bottom of the bell, the vaporization time being determined for the formation and distribution of vapor bubbles which can be completely solubilized in the same bath through distribution ducts (7).

2. Vaporization bell according to claim 1, characterized in that the melting and superheating at temperatures close to that of vaporization of the reaction material, are obtained outside the bath and with the contribution of heat returned by a source independent electric or combustion heating

Vaporization bell according to claims 1 and 2, comprising a rotation device (10) for the homogeneous distribution of the reaction vapors in the bath and a device for immersing and lifting the bell (11).

4. Vaporization bell according to claims 1 and 2 comprising a monolithic structure or composed of different elements that can be assembled together of homogeneous or different materials.

5. Bell for the immersion treatment of metal baths by means of the vaporization of reaction materials with a high development of vapors, as substantially described above, illustrated and claimed for the specified purposes.