NO135711B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en innblandingsmekanisme for metallsmelter for innlegering av tilsatselementer eller for til-setning av raffineringsfluks.

I metallurgisk industri står man overfor spesifikke problemer når det gjelder omrøring og homogenisering av tungt-flytende metallsmelter av høy temperatur. Disse problemer er i den senere tid blitt aksentuert fordi det i større ut-strekning blir benyttet pulverformede tilsatselementer som blir liggende å flyte på overflaten av metallet pga. overflatehinnen.

Innlegering av tungt oppløselige elementer som f.eks. Si og Mn, i flytende magnesium, er tradisjonelt vanskelig. Høye temperaturer og lang innlegeringstid er nødvendig for å få akseptable virkningsgrader. Ved å benytte finkornet materiale ville innlegeringsbetingelsene kunne forbedres betraktelig og føre til lavere innlegeringstemperaturer, kortere innlegeringstid og bedre virkningsgrad.

Hvis imidlertid et slikt finkornet materiale helles ned på overflaten til flytende magnesium, vil størstedelen av materialet bli liggende å flyte på toppen av overflaten på grunn av overflatehinnen på metallet og det sjikt av be-skyttelsesfluks som tildekker metallets overflate.

Spesielt når det er ønskelig med høye reaksjonshastigheter og fullstendig oppnåelse av termodynamiske likevekter i løpet av kort tid, er det nødvendig med en rask utjevning

av de temperatur- og faseforskjeller som foreligger.

Hittil har den vanligste form for innlegering gått ut på å plassere forlegeringer og tilsatselementer m.v. i en åpen kurv som senkes ned i metallsmelten. Omrøring er blitt ut-ført manuelt ved å benytte et enkelt håndverktøy, etter at forlegeringen er oppløst og kurven heist opp av smeiten. Når det dreier seg om store metallmengder og det dessuten benyttes finkornet tilsatsmeteriale, vil det ved manuell innrøring, foruten å føre til et betraktelig ubehag for operatøren, være vanskelig å få en tilfredsstillende inn-røring. Det finkornede materialet vil klumpe seg sammen og en vil kunne få så sterk lokal avkjøling av smeiten i disse områdene, at klumper bestående av finkornet innlegerings-metall innfUtrert med magnesium, vil synke til bunns og bli liggende i bunnfallet i digelen og følgelig ikke bli oppløst i det flytende metallet, noe som igjen medfører at virkningsgraden ved innlegering avtar sterkt.

Det har ikke manglet forslag til å løse disse problemer ved hjelp av mer eller mindre kompliserte maskinelt drevne an-ordninger .

Såkalte elektrodynamiske omrørere er også blitt benyttet, men slike elektromagnetiske røreorganer blir forholdsvis kostbare og har begrenset anvendelse.

For å unngå bruk av bevegelige deler nede i smeiten med der-av følgende slitasje og korrosjonsproblemer, er det videre foreslått å benytte en røreinnretning bestående av et lodd-rett roterende hovedrør, som er lukket i sin øvre ende og står i forbindelse med et eller flere grenrør, jfr. norsk patent 106350.

Pumpevirkning oppnås når hovedrøret roterer sammen med grenrørene, idet sentrifugalvirkningen i grenrørene sørger for at smeiten aksellerer ut til siden, idet grenrøret er anordnet i en vinkel i forhold til hovedrørets omdreinings-akse. Ulempen ved en slik konstruksjon er imidlertid at omrøring bare skjer i et relativt .tynt overflatesjikt og i smeltens ytre omkretssone, noe som medfører at lettere tilsatselementer blir revet med og samler seg på eller ved smeltedigelens yttervegger. Dette er videre en innretning som kun er egnet for omrøring av smeiten etter at lege-ringselementene er tilsatt.

Ifølge foreliggende oppfinnelse tas sikte på å skaffe til veie en enkel, men samtidig effektiv innblandingsmekanisme som også bevirker omrøring, idet den etablerer en konsen-trert og avgrenset blandesone til hvilken legeringselemen-tene hhv. raffineringsfluksen lett kan tilsettes og hvor det foregår en kraftig sammenblanding, samtidig som hele digel-volumet settes i strømninger og nytt ulegert metall hele tiden strømmer til blandesonen.

Innblandingsmekanismen ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av patentkravene.

Videre spesielle kjennetegn og fordeler med den angjeldende mekanisme vil fremgå i forbindelse med den etterfølgende beskrivelse, hvor en utførelsesform av mekanismen er de-taljert beskrevet under henvisning til de medfølgende teg-ninger.

Figuren viser innrøringsmekanismen sett fra siden og delvis i snitt og anordnet i den tilhørende digel.

Innrøringsmekanismen består av en i begge ender åpen konisk beholder 1 med en rett, nedre flens 2. Beholderen henger i

en kran e.l. og kan senkes ned i en metallsmelte, som befin-ner seg i en digel 7. En impeller i form av en propell 4 med en aksel 5 er forbundet med en motor 3, som kan drives elektrisk eller pneumatisk. Propellen 4 er anordnet i beholderens nedre parti, mens drivakselen 5 forløper vertikalt og er forbundet med motoren 3 i passe avstand over smeltens nivå 9. Beholderens øvre omkretsparti er forsynt med et antall gjennomgående åpninger 8, i form av langstrakte, relativt smale slisser eller spalter. Ved overgangen mellom beholderens koniske del og det nedre flensparti er anbragt en rist 6.

Virkningsmåten for innrøringsmekanismen er som følger. Den konisk formede beholder 1, senkes ned i metallsmelten til nivået 9 vist på figuren. Motoren settes i gang med passe hastighet og propellen 4 begynner å rotere slik at metall

i form av adskilte stråler eller "fossefall" strømmer inn i beholderen gjennom åpningene 8 og ned gjennom beholderen og ut gjennom flenspartiet med strømningsretning mot dige-lens bunn. Finkornet tilsatsmateriale doseres deretter jevnt i den koniske beholder. På grunn av den gode omrøringen i en avgrenset effektiv blandesone inne i beholderen vil klump-dannelse unngås, hvert korn vil ha et visst fallvolum til rådighet og rask oppløsning uten stort temperaturfall vil finne sted. Den jevne dosering av det finkornede materialet kan foregå manuelt eller fortrinnsvis f.eks. ved hjelp av en ejektor som vist på figuren.

Metallet som tilføres beholderen for innlegering vil alltid være rent og oksydfritt da beholderens og spalteåpningens konstruksjon er utført på en slik måte at det øvre metallag med fluksdekke ikke blir berørt av metallgjennomgangen. Fluksdekket består nemlig av en sammenhengende hinne som legger seg inn mot spalteåpningene uten å gå gjennom dem.

Ved hjelp av denne innrøringsmekanisme vil innlegeringen kunne foretas ved normal smeltetemperatur. Innlegeringstiden vil kunne forkortes betraktelig og innlegeringsutbyt-tet vil kunne økes sterkt.

Beholdningsåpningene vil også kunne være utformet som sir-kulære hull e.l. som i sin helhet er anordnet under fluksdekket. Utformingen med langstrakte spalter representerer imidlertid den foretrukne utførselsform.

Innlegeringsmekanismen vil også kunne benyttes ved innlegering av metall i barreform f.eks. forlegeringer. Barrene legges da ned i beholderen slik at de hviler mot risten 6. Når motoren settes i gang vil den sterke metallflyten gjennom beholderen gjøre at barrene oppløser seg meget raskere enn ved konvensjonell nedsenking ved hjelp av åpne kurver. Nedsenkningsdybden av beholderen og motorens 3 hastighet blir gjensidig avpasset slik at metallet strømmer "foss-liknende" inn i beholderen. Metallstrømmene river med seg innlegeringselementer og - partikler ned til selve blandesonen i området rundt den roterende impeller. Den kraftige strøm som oppstår forhindrer derved at finkornet materiale forblir flytende i overflatesjiktet. Den enkleste måte å sikre at denne strømningen hele tiden foregår, er å regulere beholderens høyde i digelen slik at en passende mengde metall hele tiden strømmer gjennom slissene 8. Slissen sikrer også at metallet som strømmer inn i beholderen hele tiden tas fra overflatens nivå. Dette medfører at så lenge det finnes rent ulegert metall, vil dette tvinges til å strømme inn i beholderen. Herved oppnås en meget høy virkningsgrad ved innlegering.

Den ovenfor beskrevne mekanisme er benyttet for utførelse av to innlegeringsprosedyrer med tilførsel av finkornet silisium henholdsvis manganklorid i form av MnC^-prills til en 2-tonns magnesiumsmelte.

Eksempel 1

Innlegering av 1% silisium i en 2 tonn magnesiumsmelte.

Av tabellen kan en se at sammenlignet med den konvensjonelle bruk av innlegeringskurv ved innlegering av Si-metall blir innlegeringstiden mer enn halvert og virkningsgraden Øker når innrøringsmekanismen benyttes.

Når det gjelder innlegering av kornformet silisium, Silgrain, ser en at mye lavere, dvs. ordinære temperaturer kan benyttes ved siden av at innlegeringstiden er meget rask og virkningsgraden er meget høy. På grunn av arbeidshygieniske år-saker og lav virkningsgrad er det utenkelig å innlegere Silgrain manuelt uten bruk av innlegeringsmekanismen.

Eksempel 2

Innlegering av 0,4% mangan i form av MnC^-prills i en

2 tonn magnesiumsmelte.

Av tabellen kan en se at med innrøringsmekanismen kan normal innlegeringstemperatur benyttes, innlegeringstiden er meget rask og virkningsgraden er svært høy.

Claims (5)

1. Innblandingsmekanisme for bruk ved innlegering av tilsatselementer og for tilførsel av raffineringsfluks e.l. i metallsmelter i form av en maskinelt drevet røreanordning eller impeller beregnet for nedsenking i metallsmelten, karakterisert ved at impelleren (4), som er innrettet for nedoverrettet bevegelse av smeiten, er anordnet i det nedre endeparti av en i begge ender åpen beholder (1), som har mot smeiten tettende veggseksjoner, idet beholderens øvre endeparti er forsynt med et antall slisser eller åpninger (8) beregnet for gjennomstrømning av metallsmelte.

2. Mekanisme ifølge krav 1, karakterisert v e d at beholderens slisser (8) er langstrakte og forløper i det vesentlige vertikalt i forhold til horisontalplanet.

3. Mekanisme ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at beholderen (1) er utformet med en konisk overdel og en rett sylindrisk nedre endeflens (2).

4. Mekanisme ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at impelleren er tilkoplet en vertikal aksel (5) som er dreibart forbundet med en elektrisk eller hydraulisk motor (3) anordnet over den koniske beholderen (1).

5. Mekanisme ifølge krav 3, karakterisert ved at beholderen er forsynt med en innvendig rist (6) anordnet under de langstrakte slisser (8) og umiddelbart over den roterende impeller (4).