NO115233B - - Google Patents

Description

Anordning for metallurgisk behandling av flytende metaller og metall-legeringer.

Oppfinnelsen vedrører en anordning for raffinering av flytende metaller og metall-legeringer ved hjelp av raffineringsslagg eller lignende i elektriske induksjonsovner ved bruk av oppvarming som påvirker slaggen ovenfra.

Det er. i og for seg kjent å benytte digel-eller renneovner som arbeider etter induksjons-prinsippet for smelting av metaller og metall-legeringer. Den konstruktive egenart av denne

type ovner har imidlertid utgjort en vesentlig

hindring mot deres bruk for metallurgisk behandling av metallsmelter, dvs. i det vesentlige

raffineringsprosesser, f. eks. for å fjerne svovel,

fosfor, gass m. v. Ovnene krever som kjent fri

adkomst ovenfra. Selv om ovnsrommet lukkes

med et deksel, er det uunngåelig at smeltens

overflate avkjøles og raffineringsslaggdekselet

fryser fast slik at slaggarbeidet hindres.

For drift av kjernefrie induksjonssmelteov-

ner som arbeider med nettfrekvens, har det vært foreslått å smelte ned kaldt beskikningsgods helt eller delvis ved hjelp av olje- eller gassbrennere som føres inn i smeltedigelen ovenfra. Under nedsmeltingen hhv. i tilslutning til denne virker induksjonsoppvarmingen ifølge dette for-slag bare i tillegg til den annen oppvarming. På denne måte skal det oppnåes at det kun er nød-vendig at varmebehovet for ytterligere operasjo-ner i forbindelse med smeiten dekkes induktivt.

I artikkelen «Sauberer Stahl durch Plasma-Brennér» i VDI-Nachrichten nr. 11 av 17. 3. 1965 er det også kjent en fremgangsmåte for smelting av stål ved hjelp av plasmabrennere. Ved denne fremgangsmåte påvirkes stålet av tre brennere som virker ovenfra., Brennerne drives med argon eller kvelstoff.. De oppnår temperaturer på over 5 000° C. Derved blir det også mulig å påskynne smelteprosessen vesentlig. Stålet blir helt rent,. idet brennernes indifferente av-. gasser ikke bevirker noen som helst forandrin-ger.

Oppfinneren har stilt seg den oppgave å til-veiebringe en fremgangsmåte og en anordning som gjør det mulig å utvide anvendelsesområdet for elektriske induksjonsovner og plasmabrennere — som hittil har vært begrenset til smel-tnig — til metallraffinering. Ifølge oppfinnelsen tilveiebringes således eh anordning for raffinering av metaller og metall-legeringer ved hjelp av raf f inéringsslagg eller lignende i elektriske induksjonsovner under anvendelse av oppvarming som påvirker smeiten ovenfra, hvilken anordning karakteriseres ved at oppvarmingen skjer ved hjelp av plasmabrennere, hvorved re-aksjonsslaggen under den pågående reaksjon holdes på den for raffinering nødvendige temperatur. Ifølge et annet trekk ved anordningen , ifølge oppfinnelsen er nevnte plasmabrennere utformet som flatebrennere slik at det oppnåes og opprettholdes en jevn temperaturfordeling over smeitens hele overflate.

Ifølge et ytterligere trekk ved anordningen ifølge den foreliggende oppfinnelse ledes plasmabrennerens stråle gjennom en eller flere dyser og/eller magnetfelter slik at strålen trekkes bredt utover, hvorved brenneren kan være utformet som direkte eller indirekte brenner.

Plasmabrenneren drives på kjent måte med argon, kvelstoff, kullsyre, kullvannstoffer, vann-stoff eller en annet like egnet bærergass.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse mulig-gjøres for første gang anvendelse av en kombinasjon av induksjonsovner og plasmabrennere for metallurgisk behandling av flytende metaller og metall-legeringer.

Ved denne kombinasjon oppnåes betydelige fordeler: Mens reaksjonsprosessen i den anvend-te smelte og dennes samtidige bevegelse oppnåes ad induktiv vei, holdes slaggsjiktet på smeiten ved reaksjonstemperatur under reaksjonen ved hjelp av plasmabrennerens virkning. Følgen er at ikke bare de spesielle fordeler ved induksjons-ovnen nyttes fullt ut, men at de kompletteres med plasmabrennerens fordeler, noe som igjen har en gunstig virkning på energiforbruket. Dette er meget lavere for plasmabrenneren enn for ihduksjonsovriéh. Én anordning ifølge oppfiri-riéiséh kåri såiédes bygges på grunnlag av dé véi-kjénte og fordelaktige iriduksjdnsdvhs-konstruk-sjdnéf, méns dén apparatur som kréves for plas-måproduksjorién, tar liten plass og ér ukompli-sert og driftssikker.

Ved dé ovnskohstruksjdhef sorri hittil hår vært brukt for siiké prosesser, f. éks. lysbuéovnér, kréves dét derimot et forholdsvis stort tekniskdppbiid ålene for å ffémkåUé dén nødvendige bevegelse i smeiten, hvilken bévegélsé ér eh for-utsetning for" én økonomisk féaksjohshastighét. Bruken åv induksjonsovner ihnebæréf én bety-delig béspåfélse overfor de hévhté ovner, og dén foféslåtté fremgangsmåte éf bétydéiig mer økonomisk, idét dé iiødvéndigé invésterlngsomkost-nifigéf kan hdldés låve. Dette skyldes ikké minst at dét v*éd iftduksjonsovnéf ikké krévés spesielle fdrånståitnirigéf for oppnåelse og opprettholdel-se åv tilstfékkéiig bévégelse i smeiten. Som kjent oppstår bevegelse i smeiten ved slike ovner på grunn av de virksomme magnetiske krefter.

Plasmabrennere er også de kjente olje- eller gassbrennere overlegne idet disse er forholdsvis uøkonomiske og krever stadig tilsyn og over-haling. Plasmaet produseres på kjent måte ved at gass oppvarmes til høye temperaturer. Ved behandling av disse høyt ioniserte turbulente gåssmasser oppstår så plasmasvingningene ad rent elektrodynamisk vei.

Spesielt fordelaktig har det også vist seg å være at den som flatebrenner utformede plas-mabrenners virkning sikrer og kontinuerlig opp-rettholder jevn temperaturfordeling over smeitens hele overflate slik at man unngår lokal overopphetning på grunn av temperaturkonsen-trasjoner og -svingninger. Den foreslåtte opp-varmingsmetode gjør det også mulig å regulere raffineringsprosessen sikrere og bedre med henblikk på temperatur og varmedosering, noe som igjen betyr at reaksjonens forløp lar seg påvirke i gunstig retning.

Valget av den optimalt egnede bærergass skjer hensiktsmessig i avhengighet av de til en-hver tid rådende tekniske forhold og krav samt i avhengighet av økonomiske synspunkter. Ved kobberraffinering ved en anordning ifølge oppfinnelsen vil f. eks. kvelstoff være fordelaktig sorii bærergass. Ved smelting åv grått støpejern eller stål vil av tekniske grunner spesielt argon være en fordelaktig bærergass for gjennomføring av avfosforiserings- og avsvovlings-reaksjonene. Argon har dessuten den fordel at denne gass over smeitens overflate legger, en beskyttelses-atmosfære som beskytter smeiten mot skadelig påvirkning fra atmosfæren. Argonatmosfærens beskyttende virkning kan påvirkes ved dosering av plasmabærergassmengden. Argon benyttet som beskyttélsesgass har på grunn av dét dermed forbundne partialtrykkfall også en gunstig virkning på avgassingshastigheten. En annen be-tydelig fordel ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen med henblikk på anvendelse av induksjonsovner kan også sees i at det på grunn av den stadige skiftning av fasegrensene på grunn av smeiten, tilveiebringes en vedvarende konsen-trasjonsutligning, hvilket igjen begunstiger reaksjonens forløp og hastighet.

Oppfinhélsén skål riærhieire forklares under henvisning til deri védlagté tegning som viser ét vértikåishitt gjérinom én iduksjbnsovn méd én piåsmåbrenriér som virkér ovérifrå på reåksjohs-slaggen.

En ihduksjohsbven 1 omfatter en vanrikjølt kobbérspole 2.- I denne er anbragt en smelté-digel 3 som består av et kéramisk eller ånnet hensiktsmessig materiålé; Over smeiten 4 flyter et feaksjonsslåggsjikt 5. En plasmabrenner 6 påvirker reaksjohsslaggen ovenfra; Héle anordningen befinner ség i et tilsvarénde dimensjonert hus som er tippbart lagret (ikké vist) og således gjør det mulig å helle ut smeiten; For å oppnå optimal utnyttelse av plasmabrenneren og dén energi brerineréh forbruket; ér den utformet som en flatebrenner; Dervéd oppnåes dg opprettholdes en jevn tempéråturfordeling over lielé smeitens overflate. Brenneren drives med argon, kvéistdff, kullsyre, kuilvanhstofféf, våiihstoff eller med en annen like velegnet bærergass. Brennerens overflatevirkning oppnåes ved at plasmastrålen ledes gjennom en eller flere dyser og/eller magnetfelter slik at strålen trekkes bredt utover. Brenneren utformes enten, som direkte eller indirekte brenner. Uttrykket «direkte brenner» betyr at den bare er utstyrt med en elektrode for oppnåelse av et plasma mellom denne elektrode på den ene side og metallsmel-ten som motelektrode på den annen side. Hvis plasmabrenneren derimot er utstyrt med to elek-troder for tilveiebringelse av plasmafeltet, kalles den en «indirekte brenner».

Den benyttede smeltes 4 hhv. spolens 2 mag-netsike krefter fremkaller bevegelse i smeiten. Bevegelsen er antydet med piler på tegningen. De opptredende ponderomotoriske krefter går ut fra smeitens kantsone slik at flytende metall hhv. metall-legering strømmer fra kanten inn mot midten og derved bare kan unnvike oppover for deretter å strømme tilbake ut mot kanten.

Samtidig som den oppnådde bevegelse i smeiten i og for seg er ønsket, idet den fremkaller god gjennomblanding av smeiten hhv. lege-ringens bestanddeler i alle smeitens soner og dermed sikrer en homogen legering og jevn temperatur, bevirker den samme bevegelse at den, vanligvis keramiske, digelvegg utsettes for forholdsvis store påkjenninger. Den med bevegelsen forbundne kraftige hvelving av smeitens overflate medfører dessuten gassopptagelse og oksy-dasjon av den flytende smelte ved de vanlige induksjonsovner, idet det ved disse hittil ikke kunne anbringes noe beskyttende slaggsjikt. Ved anordningen ifølge oppfinnelsen unngåes disse og lignende ulemper.

Claims (3)

1. Anordning for raffinering av flytende metaller og metall-legeringer ved hjelp av raf-finéringsslagg i elektriske induksjonsovner ved bruk av oppvarming som påvirker slaggen ovenfra, karakterisert ved at oppvarmingen skjer ved hjelp av plasmabrennere, hvorved re-aksjonsslaggen holdes på den for raffinering nødvendige temperatur.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte plasmabrennere er utformet som flatebrennere slik at det oppnåes og opprettholdes en jevn temperaturfordeling over smeitens hele overflate.

3. Anordning som angitt i kravene 1 og 2, karakterisert ved at brennerens plasma-, stråle ledes gjennom en eller flere dyser og/eller magnetfelter slik at strålen trekkes bredt utover, hvorved brenneren kan være utformet som direkte eller indirekte brenner.