NO141216B - Anlegg for gassbehandling av smeltet metall - Google Patents

Abstract

Anlegg for gassbehandling av smeltet metall.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et anlegg for behandling av smeltet metall ved å la gass boble gjennom metallet. En så-

dan behandling er vanlig for å rense det smeltede metall.

Det er kjent forskjellige anordninger for behandling av smeltede metaller ved at en gass som klor eller nitrogen bringes til å boble gjennom et metallbad, med det formål å fjerne forurensninger og innestengte gasser fra metallbadet.

Det er således tidligere fremstilt en innretning som tillater kontinuerlig behandling av korroderende smeltet metall, slik

som aluminium, idet nevnte innretning hovedsakelig utgjøres av en elektromagnetisk pumpe med et pumperør utført i et material med utpreget porøsitet. Dette porøse rør er anordnet innvendig i et metallrør og er hovedsakelig koaksialt og tett forbundet med dette. Det hulrom som befinner seg mellom metallrøret og det porøse rør, er forbundet med en trykkgasskilde for gassbehandling av metallet. Det hele er anordnet slik at gass kan passere gjennom det porøse rør og inn i det smeltede metall, for ganske intim blanding med det urene metall ved hjelp av de strømmer som induseres i metallet fra viklingene i den elektromagnetiske pumpe.

For rensning av smeltet metall er det også kjent et industri-elt anlegg, hvori en elektromagnetisk pumpe er nedsenket i en støpebeholder som inneholder det smeltede metall som skal behandles. Denne pumpe er anordnet i serie med en renseinnretning som angitt ovenfor, og som i seg selv utgjøres av en elektromagnetisk pumpe med et porøst keramikkrør tett forbundet innvendig i et metallrør som er tilsluttet en trykkgasskilde. Den nedre del av renseinnretningen er således forbundet med den nedsenkede elektromagnetiske pumpe, mens den øvre del av renseinnretningen er tilsluttet en dekanterings-

og avgassingstank. En liten trykksenkning av størrelsesorden 1 til 100 torr i forhold til atmosfæretrykket bibeholdes i denne tank ved hjelp av en pumpe med høy pumpekapasitet.

Det kjente anlegg utgjøres således av en nedsenket elektromagnetisk pumpe som fører smeltet metall til en renseinnretning, som i sin tur avgir renset metall til en dekanteringstank som holdes ved et trykk litt under atmosfæretrykket ved hjelp av en pumpe med høy pumpekapasitet.

For å sikre god blanding av gassene med det smeltede metall

i renseinnretningen drives den nedsenkede pumpe i stigeretningen, mens renseinnretningen drives i mottrykk med denne pumpe. Virvelstrømmer med meget liten strømningsradius i den stigende masse av smeltet metall sikrer da tilfredsstillende blanding av den tilførte gass med det smeltede metall og således tilfredsstillende rensing av metallet.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å fremskaffe en for-bedret utgave av det ovenfor beskrevede anlegg. Idet det synes klart at rensingen av det smeltede metall er mest effektiv når metallet i lengre tid befinner seg i turbulens-bevegelse med liten radius, er det funnet fordelaktig å øke varigheten av sådanne turbulensbevegelser, således at de opptrer over største-delen av den strømningsbane som det smeltede metall gjennom-løper i behandlingsanlegget. For å oppnå dette er den elektromagnetiske pumpe i henhold til oppfinnelsen overført til anleggets øverste del, mens renseinnretningen er nedsenket i en varmere sone.

Oppfinnelsen gjelder således et anlegg for gassbehandling av smeltet metall omfattende en gassbehandlingsinnretning bestående av en elektromagnetisk pumpe som kan nedsenkes i smeltet metall og er forsynt med et pumperør av porøst material omgitt av og fluidtett forbundet med et metallrør, som omkring det porøse pumperør danner et hulrom som er tilsluttet en trykk-

gasskilde for gass til behandling av det smeltede metall,

mens en elektromagnetisk hjelpepumpe er anbrakt i serie med den nedsenkbare pumpe og en dekanterings- og avgassingstank er anordnet for å motta behandlet smeltet metall og er forbundet méd en vakuumpumpe med høy pumpekapasitet for fjerning av gass.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har anlegget i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at gassbehandlingsinnretningen er nedsenket i en smelteovn, mens hjelpepumpen er anordnet på oversiden av smelteovnen samt på innløpssiden av dekanterings-og avgassingstanken.

I drift vil således det smeltede metall passere gjennom gassbehandlingsinnretningen til hjelpepumpen og derfra til dekanterings- og avgassingstanken.

Det skal presiseres at vakuumpumpen med høy pumpekapasitet bare gir en svak trykksenkning ved overflaten av dekanteringstanken. Samtidig som vakuumpumpen trekker ut de gasser som frigjøres fra det smeltede metall, vil en sådan trykkned-settelse faktisk trekke forurensninger mot overflaten av det smeltede metall. Den nevnte trykksenkning bør være av størrelsesorden 1 til 100 torr under atmosfæretrykket. Hvis trykket senkes ytterligere, kan omrøringen av forurensningene bli for kraftig, hvilket kan føre til at de delvis på nytt absorberes i det smeltede metall.

Én utførelse av anlegget i henhold til oppfinnelsen vil nå

bli nærmere beskrevet under henvisning til de vedføyde teg-ninger, hvorpå: Fig. 1 viser skjematisk anlegget som helhet sett fra siden, og Fig. 2 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom hoveddelene av det anlegg som er vist i fig. 1.

I fig. 1 er det vist en smelteovn som inneholder smeltet metall 2. En gassbehandlingsinnretning 3 er nedsenket i det smeltede metall 2. På sin utgangsside er innretningen 3 forbundet direkte med en elektromagnetisk pumpe 4. Utløpet fra denne elektromagnetiske pumpe fører til en dekanterings- og avgassingstank 5 som inneholder smeltet metall 7. En vakuumpumpe 6 opp-rettholder et trykk litt under atmosfæretrykket i dekanteringstanken 5 over nivået av smeltet metall 7. Et utløp 8 tapper ut renset smeltet metall 7 under metalloverflaten for å unngå

å trekke med slagg som flyter på metallets overflate.

Dekanteringstanken er tildekket av en avtagbar fluidtett hette

9, som ved sin øvre ende går over i et rør 11 som fører til vakuumpumpen 6. Når for meget slagg har dannet seg på smelte-overflaten i dekanteringstanken, kan den avtagbare hette løftes og slagget oppsamles uten at anleggets drift avbrytes.

Under normal drift drives den elektromagnetiske pumpe 4 mot strømningsretningen, mens innretningen 3 gjør tjeneste som stigepumpe. Gassbehandlingsinnretningen 3 er for dette formål utstyrt med en ringformet stator. Lokale virvelstrømmer, som frembringes av den stigende bevegelse av det smeltede metall, dannes langs hele pumperøret i innretningen 3. Disse virvel-strømmer opprettholdes gjennom den elektromagnetiske hjelpepumpe 4, og sørger således for å blande smeltet metall med tilført gass inntil metallet med iblandet gass når fram til dekanteringstanken 5.

Hvis det er påkrevet å trekke ut gass, særlig nitrogen, med det formål å tilbakeføre denne til det smeltede metall i strøm-ningskretsen, oppsamles vedkommende gass på utløpssiden av vakuumpumpen 6 og føres gjennom et rør 14 til en gassrenser 12, hvor gassen trekkes gjennom oljefiltere og hydrogenfeller ved hjelp av en overtrykksvifte. Ved klorbehandling av metallet kan vakuumpumpen utgjøres av en enkel dysepumpe.

Figur 2 viser i skjematisk lengdesnitt innretningen 3 som drives i stigeretningen og den elektromagnetiske hjelpepumpe 4 som arbeider i mot trykk. Et viklingssett med kjerne av magnetiske metallblikk 20 hviler på et keramisk underlag 21. Den magnetiske viklingskjerne understøttes herunder av to bæresko 22 og 23, som er nedsenket i det keramiske underlag 21 for å gi sammenstillingen tilstrekkelig stivhet. Gassen tilføres gjennom et rør 14 til et hulrom i gassbehandlingsinnretningen 3 mellom et porøst pumperør 24 og et metallrør 15. De magnetiske metallblikk og viklingene kjøles ved hjelp av luft som tilføres gjennom et rør 26. Den magnetiske viklingskjerne 20 og viklingene er innesluttet i et fluidtett rom 27. Den ind.re vegg i rommet 27 utgjøres av yttersiden av det rør 15 som omslutter behandlingsgassen. Inne i røret 15 er innretningen 3 utstyrt med en indre magnetisk kjerne 28 innkapslet i et keramisk material 29. Fluidtett tetning rundt endene av røret 15 er oppnådd ved hjelp av belger 31 og 32. Tetningen mellom keramikk-delene er sikret ved hjelp av ettergivende utstyr, slik som f.eks. en sammenstilling av skuer og fjærer 34, som virker mot en ytre beskyttelsesvegg 33.

Den elektromagnetiske hjelpepumpe 4 omfatter en ytre vikling

3 0 og en indre magnetkjerne 35 anbrakt i et keramisk beskyttel-seshylster 36. Denne kjerne bæres av en metallstrimmel 40 utformet som en skrueflate. Dette gjør at strømningen av metallsmelte deles opp ved passasje gjennom pumpen 4 og metallets strømningsbane forlenges i vesentlig grad, hvilket bidrar til at iblandingen av gass innvendig i det smeltede metall forbedres i vesentlig grad. Den gasstette avtetning av pumpens keramikkvegg er forsterket av et kontinuerlig metallhylster 37. Den øvre del av røret 5 er omgitt av en ringformet kant 38, som sikrer videreføring av det smeltede metall til ytterområdene av dekanteringstanken over et grunt avsnitt som letter avgassingen av det smeltede metall.

Skjøntdet nettopp beskrevede utførelsesform av anlegget i henhold til oppfinnelsen synes å gi de største fordeler, vil det forstås at forskjellige modifikasjoner av denne utførelse kan finne sted uten at oppfinnelsens ramme overskrides. Det vil således være mulig å erstatte visse konstruksjonselementer med andre deler som er i stand til å utføre samme eller en likeverdig teknisk funksjon, idet f.eks. den omtalte smelteovn erstattes av en støpebeholder.

Claims (4)

1. Anlegg for gassbehandling av smeltet metall omfattende en gassbehandlingsinnretning (3) bestående av en elektromagnetisk pumpe som kan nedsenkes i smeltet metall og er forsynt med et pumperør (24) av porøst material omgitt av og fluidtett forbundet med et metallrør (15), som omkring det porøse pumperør danner et hulrom som er tilsluttet en trykkgasskilde (12, 14) for gass til behandling av det smeltede metall, mens en elektromagnetisk hjelpepumpe (4) er anbrakt i serie med den nedsenkbare pumpe og en dekanterings- og avgassingstank (5) er anordnet for å motta behandlet smeltet metall og er forbundet med en vakuumpumpe (6) med høy pumpekapasitet for fjerning av gass; karakterisert ved at gassbehandlingsinnretningen (3) er nedsenket i en smelteovn (1), mens hjelpepumpen (4) er anordnet på oversiden av smelteovnen samt på innløpssiden av dekanterings- og avgassingstanken (5).

2. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at gassbehandlingsinnretningen (3) omfatter en ringformet stator (20) samt en magnetisk kjerne (28) belagt med keramisk material (29) og anbrakt i den nedsenkbare pumpes pumperør (24) langs rørets symmetri-akse, idet organer (26) er anordnet for kjøling av statoren ved hjelp av en luftstrøm.

3. Anlegg som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den elektromagnetiske hjelpepumpe (4) omfatter et utvidet pumperør som i sin midte er utstyrt med en stor magnetkjerne (35) belagt med keramisk material (36).

4. Anlegg som angitt i krav 3, karakterisert ved at den magnetiske kjerne (35) for hjelpepumpen (4) er festet inne i pumpens utvidede pumperør ved hjelp av en metallstrimmel (40) utformet som en skrueflate.