NO121600B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte og anordning for dannelse av en strømning i reaksjonssonen mellom to i en beholder over hverandre liggende materialskikt.

Oppfinnelsen vedrorer en fremgangsmåte og anordning for

dannelse av en stromning i reaksjonssonen mellom to i en beholder over hverandre liggende materialskikt av hvilke i det minste det nedre befinner seg i flytende tilstand og det ovre har en mindre spesifikk vekt enn det nedre, særlig mellor.i et slaggskikt og et råjernbad, ved hjelp av en pumpe som bringer det nedre skikt i sirkulasjon.

Videre vedrorer oppfinnelsen en anordning for utovelse av freirgangs- måten. En stromning i nevnte reaksjonssone er fordelaktig, hvis det ved behandling av metallsmelter gjennomfores en reaksjon mellom smeiten og det slaggskikt som dekker smeiten eller mellom to smelteskikt, når de to skikt er vesentlig forskjellige med henblikk på deres spesifikke vekt eller andre fysikalske egenskaper, f.eks. deres stromningsegenskaper. Stromningen i reaksjonssonen skal bevirke at reaksjonen gjennomfores i lopet av kort tid og innbefatter hele smeiten. For dette formål kan man ved lav smeltevekt benytte manuelt betjente roreorganer, men ved stor smeltevekt er dette ikke mulig. Her benyttes enten elektromagnetiske roreorganer eller motordrevne roreanordninger. Særdeles fordelaktig er det å benytte en pumpeanordning, som har et tett under smelte-overflaten beliggende rotasjonslegeme med eller uten skovler eller pumpekanaler, og som suger opp smeiten fra sin nedre del, enten ved et i pumpeaksen beliggende nedoverrettet sugeror eller ved påvirkning av de trykkforskjeller som skaper selve stromningen, idet de tilveiebringer forskjellige smeltenivåer. Den væskestrom eller de enkelte væskestråler som trer ut av pumpelegemet eller slynges ut av dette legeme vil da foruten en tangensial komponent ha en i det vesentlige radial komponent.

Med en slik mekanisk pumpeinnretning kan hele mengden av den tunge fase suges opp og fores utover langs reaksjonssonen mellom de to faser i lopet av forholdsvis kort tid. Det har imidlertid vist seg at det kan oppnås en vesentlig reduksjon av reaksjonstiden, hvis dels den relative hastighet mellom fasene kan okes og det dels sorges for at den ene fases mengde bringes i kontakt med den annen fases hele mengde. Det er derved onskelig at det i reaksjonssonen opptrer en turbulent stromning fra begge faser og at den totale mengde av de forskjellige faser kommer i innbyrdes kontakt i lopet av kort tid.

For reaksjonshastigheten er imidlertid også storrelsen av reak-sj onssonen utslagsgivende. Hvis pumpetverrsnittet utgjor en sirkulær eller tilnærmet sirkulær skive, vil reaksjonssonen reduseres tilsvarende dette tverrsnitt. Hvis man onsker å holde denne reduksjon av den virksomme flate lav og å opprettholde en radial stromning over hele overflaten, må utlopshastigheten fra pumpen være stor. Særlig i de tilfelle hvor det er sporsmål om adskilte stråler, er denne store hastighet vesentlig også for omroringen og turbulensen i reaksjonssonen. I det ofte forekommende tilfelle hvor man har å gjore med et forholdsvis tynt skikt som befinner seg oppå et vesentlig tyngre skikt, vil denne arbeidsmetode medfore at det lette skikt for en stor del blir revet med og samler seg på beholderens vegger. Ifolge oppfinnelsen loses denne vanskelighet ved en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, hvis karakteristiske trekk fremgår av efterfolgende krav 1.

For å tilveiebringe den onskede stromning kan det i og for

seg benyttes to forskjellige pumper. I enkelte tilfelle ville det også være mulig å påvirke stromningen på den onskede måte ved en fast foringsanordning som ikke tar del i rotasjonen. På grunn av de generelle vanskeligheter som melder seg i forbindelse med væsker med hoy temperatur, når det gj elder varmebestandighet og kjemisk holdbarhet, er slike losninger av problemet mindre velegnet.

En særdeles enkel anordning ifolge oppfinnelsen for utovelse av fremgangsmåten kj ennetegnes slik det fremgår av krav 2.

Innenfor denne idés ramme kan oppfinnelsen utfores på forskjellig måte. Det skal spesielt fremheves at oppfinnelsen ikke er bundet til bruk av sirkulasjonspumper. Ved gitte geometriske forhold for pumpeanordningen og beholderen kan pumpevirkningen også tilveiebringes med et rotasjonslegeme, som selv uten kanaler og skovler som kjent kan ha pumpevirkning. Det vesentlige for oppfinnelsen er således ikke den spesielle pumpekonstruksjon, som f.eks. skovler, kanaler, innsugningsror m.v., men sirkulas-jonen av den totale tunge væske med et minimum av ledende, helt eller delvis lukkede kanaler, som er nodvendige for å fremkalle det nodvendige pumpetrykk eller den vinkel som er hensiktsmessig for motet med det lettere skikt. Vesentlig er videre en reaksjonssone, hvis horisontale tverrsnitt i det minste svarer til halvparten av beholderens tverrsnitt, og endelig at det direkte eller indirekte tilveiebringes en sirkulasjon av den lettere ovre væske.

Et utforelseseksempel på oppfinnelsen er nedenfor beskrevet under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser et lengdesnitt gjennom en smeltedigel med en pumpeanordning ifolge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et snitt etter linjen II-II i fig. 1.

Digelen 1 i fig. 1 er fylt med en smelte, f.eks. en stålsmelte, til nivålinjen 2. Ovenfor smeiten foreligger det et lettere skikt, f.eks. et slaggskikt 3. For sirkulering av smeiten benyttes et hult, kjegleformet rotasjonslegeme 4 med et nedover ragende ror 5. Legemet 4 har et sylindrisk parti 6 med en rekke utlopsåpninger 7. Legemet 4 og roret 5 består av et ildfast keramisk materiale. Begge bæres av en aksel 8, som holdes, lagres og drives samt kan loftes av ikke viste anord-ninger. Den sylindriske dels 6 diameter er i dette tilfelle mindre enn halve beholder-diameteren. Pumpens 4 driftsturtall er valgt slik at den smelte som suges opp gjennom roret 5 slynges radialt utover gjennom åpningene 7 med en hastighet som varer frem til veggen. Den store hastighet hvormed den tunge smelte pumpes inn i reaksjonssonen vil der skape en reaksjonsfremmende turbulens. På grunn av denne hastighet vil imidlertid også

det lettere ovre skikt bli revet med og den ville fjernes fra reaksjonssonen hvis den ikke av pumpeanordningen 9 i skiktets ovre del ble fort tilbake til beholderens sentrum. Denne anordning 9 består i det vesentlige av sigdformete skovler 13, som er festet til et nav 10. Disse skovler er utformet slik at det dannes en sentripetal bevegelse, slik at slaggen mates fra omkretsen i retning av dreieaksen. Det lettere skikt vil således sirkulere. For å sikre den sentripetale bevegelse, må skovlene ha en spesiell utformning. Betingelsene kan uttrykkes matematisk på folgende måte:

må være mindre enn

hvor

u 2 er omlopshastigheten på et valgfritt punkt på

skovlen,

u^er omlopshastigheten på et punkt på skovlen som

ligger mellom ovennevnte punkt og navet,

<c>^uer komponenten for den absolutte hastighet c-^ i

omkretshastighetens u^retning,

c- er komponenten for den absolutte hastighet i omkretshastighetens u«retning.

I alminnelighet vil denne enkle anordning være tilstrekkelig. Den del som befinner seg utenfor skovlene vil erfaringsmessig bli suget med. I tilfelle hvor materialpåkjenningen ikke er så stor kan skovlene avgrenses ved skiver 11 og 12 oppover og spesielt nedover og for smeltens utlop kan det anordnes en åpning 14 i nærheten av navet. Figuren angir tilnærmet vinklenes størrelsesorden. I de konkrete tilfelle vil de spesielle hydrodynamiske egenskaper av den til enhver tid foreliggende væske påvirke valget av vinkel for at de angitte betingelser skal oppfylles.

1. Fremgangsmåte for dannelse av en stromning i reaksjonssonen mellom to i en beholder over hverandre liggende materialskikt av hvilke i det minste det nedre befinner seg i flytende tilstand og det ovre har en mindre spesifikk vekt enn det nedre, særlig mellom et slaggskikt og et råjernbad, ved hjelp av en pumpe (4) som bringer det nedre skikt i sirkulasjon,karakterisert vedat den ovre del av det spesifikt lettere skikt fores fra beholderveggen (1) i retning mot beholderens midte og/eller tilbake ved hjelp av roterende armer, mens pumpen (4) i det spesifikt tyngre skikt bidrar til å transportere tilgrensende deler av det spesifikt lettere skikt fra beholderens midte tilbake mot beholderveggen. 2. Anordning for utovelse av fremgangsmåten som angitt i krav 1, omfattende en pumpe som består av et sugeror (5 ) som rager ned i det tyngre skikt (2) og er forsynt med utad rettede strom-ningskanaler (7,)karakterisert vedat pumpen på et visst nivå i det ovre skikt er forsynt med roterende skovler (13) som frembringer en radialt innad rettet stromning av de ovre deler av det lettere skikt (3) og/eller en radialt utad rettet stromning av den nedre del av det lettere skikt.