NO155153B - Fremgangsmaate for fremstilling av tekstiler med elektrisk ledende egenskaper. - Google Patents

Description

Innretning for innføring av tilsatsmaterialer i en strøm av smeltet metall.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en innretning for innføring av tilsatsmaterialer i en

strøm av smeltet metall, hvilket tilsatsmateriale

har et lavere kokepunkt og/eller spesifikk vekt

enn det smeltede metall, særlig for innføring av

magnesium eller magnesiumholdige forlegeringer i en strøm av smeltet jern for. fremstilling av

støpejern med kuleformet eller sfærisk grafitt.

Ved legeringsfremstilling byr magnesium og

likeartede metaller på mange problemer, særskilt

fordi f. eks. magnesium smelter ved 650° og

koker ved 1120°.

Disse problemer skyldes ikke bare at metallene vil fordampe og oksydere før de kan

absorberes i smeltebadet når de føres inn i en

smelté med en høyere temperatur, men også at

metallene på grunn av deres lave spesifikke vekt

og på grunn av deres høye overflatespenning i

smeltet tilstand vil ha vanskelig for å trenge inn

i smeltebadet, slik at de derfor delvis kastes til-

bake mot badets overflate, men det er vanskelig å oppnå en homogen distribuering av tilsats-metallet i støpejernproduktet med den del som eventuelt er opptatt i badet. Som en konsekvens av den hurtige fordampning og oksydering foreligger det en stor risiko for jernsprut såvel som en risiko for eksplosjoner, noe som ved siden av at det er farlig for betjeningspersonalet gjør oppnåelsen av den ønskede blanding så å si illu-sorisk.

Det har vært foreslått mange løsninger på disse problemer. Tilsatsmaterialet eller tilsats-materialene kan f. eks. plaseres i bunnen av en øse, og det flytende metall helles deretter over tilsatsmaterialet eller -materialene. I en fylt øse kan tilsatsmaterialet innføres ved hjelp av et neddyppingslegeme, det kan kastes tilbake til badet ved hjelp av hurtig roterende padlehjul eller det kan strøs på badets overflate og inn-røres med intensiv røring.

Videré kan innføringen utføres på den måte at øsen fylles ved at tilsatsmaterialet fra en stor høyde dryppes ned på en strøm med smeltet metall, eller ved at tilsatsmaterialet tilsettes gradvis på eller i strømmen.

Ved bruk av disse fremgangsmåter gjøres det ofte bruk av et lufttett lukket rom eller av en beskyttende gassatmosfære under høyt trykk for å forhindre fordampning og oksydering. Videre kan en gass brukes som bærer for tilsatsmaterialet. F. eks. kan rent magnesium bare innføres i bunndelen av den smeltede gass, båret av en nitrogenstrøm, eller på toppen av den smeltede masse i et lukket rom under et trykk på mellom 4,5—7 atmosfærer.

Alle disse fremgangsmåter har sine egne spesielle anvendelsesmuligheter, men alle byr på meget store vanskeligheter, særskilt fordi den virkelige effekten av behandlingen ofte er dårlig. Eksempelvis skal her beskrives to innretninger som brukes for innføring av tilsatsmaterialer i en strøm av smeltet metall, hvilke to innretninger er de som kommer nærmest opp til innretningen ifølge oppfinnelsen.

Det er kjent en innretning for tilsetting av aluminium til råjern, og innretningen består i det vesentlige av et kammer som er lukket på toppen og som oppvarmes av en. brenner. Dette kammer er på siden forsynt med en tilførselsledr ning med en sifon for opprettholdelse av et kon-stant og rolig nivå på bunnen av kammeret. I kammerets bunn er det anordnet en overstrøm-anordning rundt en sentral utløpskanal hvis inn-løpsdel har gradvis minkende tverrsnitt og hvis bunnside har en utvidet munning. Under munningen er det anordnet et oppsamlingsfat med et utløpsrør på den ene side. Dette oppsamlingsfat er også allsidig lukket og kan oppvarmes av en brenner. Et materør for tilsatsmaterialet er ført gjennom kammerets deksel og anordnet koaksialt med utløpskanalen og når opp til over-strømanordningen. Den smeltede masse tilføres gjennom sifonen for å sikre at det alltid vil være en hul, frittfallende rørformet strøm fra utløps-kanalen. Inne i den hule del av denne rørforme-de strøm tilføres tilsatsmaterialet fra materøret i form av en frittfallende, uavhengig kjerne-strøm som, ikke forenes med den rørformede strøm før et stykke under munningen til ut-løpskanalen, i det vesentlige først i høyde med badnivået i oppsamlingsfatet. Denne innretning kan ikke brukes dersom det skal tilsettes magnesium eller magnesiumholdige forlegeringer, fordi det her foreligger en meget alvorlig fare for eksplosjoner, som søkeren har funnet ut.

Videre er det kjent en innretning for tilsetting av bly til jernlegeringer. Denne innretning er montert på en ståløse hvis bunn er forsynt med en utløpskanal som kan lukkes av en stang. Innretningen dannes av en lagerbeholder for tilsatsmaterialet eller -materialene, hvilken lagerbeholder er forbundet med en boring i lukkestangen som går gjennom et sylindrisk rør som strekker seg inn i utløpskanalen. Lukkestangen kan tette mot et konisk sete i utløpskanalen, og i løftet stilling tillater den at en rørformet strøm av flytende metall strømmer ned i den videre sylindriske del av utløpskanalen, samtidig som en kjernestrøm av tilsatsmateriale kan innføres gjennom materøret.

Ved at materøret fremstilles av varmemot-standsdyktige og isolerende materiale og ved at lukkestangen på oversiden forsynes med en luk-keinnretning, eller ved å holde et høyt trykk i boringen til materøret ved hjelp av gass eller luft hindres smeltet metall i å trenge inn i ma-terøret fra den rørformede metallstrøm, slik at metallet hindres i å danne en klump med fros-set, fastsintret metall, som vil hindre videre til-føring av tilsatsmateriale.

Når magnesium og magnesiumholdige forlegeringer skal tilsettes, har denne innretning vist seg å være ubrukbar på grunn av fare for oppståelse av eksplosjoner.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en innretning som er fri for de mangler og ulemper som er nevnt foran, og som er helt pålitelig og vil forbli pålitelig i bruk over et langt tidsrom. I henhold til oppfinnelsen er det tilveiebragt en innretning for innføring av tilsatsmaterialer i en strøm av smeltet metall, hvilke tilsatsmaterialer har et lavere kokepunkt og/eller spesifikk vekt enn det smeltede metall, særlig for innføring av magnesium eller magnesiumholdige forlegeringer i en støpejernsmelte for fremstilling av støpejern med kulegrafitt, omfattende et munnstykke i bunnen av et lagerkammer for smeiten, hvilket munnstykke har en utløpskanal, og et materør som forbindes med en lagerbeholder for tilsatsmateriale, hvilket materør er anordnet koaksialt med utløps-kanalen, og innretningen er ifølge oppfinnelsen kjennetegnet ved at utløpskanalen frem til munningen har gradvis minkende tverrsnitt og at den nedre kanten til materøret rager nedenfor munningen til utløpskanalen, idet materøret fortrinnsvis, f. eks. når innretningen anvendes for innføring av magnesium eller magnesiumholdige forlegeringer, er avskrådd på utsiden nær den nedre kant.

Andre tilsatsmaterialer som innretningen er beregnet for er pulverformet grafitt, lantanider, kalsiumblandinger, såsom f. eks. kalsium-cyan-amider, kalsium-karbid, kalsium-oksyd, kalk, og blandinger av disse.

Ifølge oppfinnelsen kan den nedre rørkant rage ut av utløpskanalens munning med en lengde som er større enn fjerdedelen av munningens diameter, og diameteren til den nedre rørkant kan tilsvare omtrent halve munningsdiameteren.

Ved en innretning utført i henhold til oppfinnelsen får man en frittfallende, lukket rør-formet strøm som trekker seg sammen ved den nedre kanten til materøret uten å kunne trenge inn i dette. Overflatespenningen i strømmen er sterk nok til å oppta den trykkøkning som skyldes fordampning av tilsatsmateriale i kjerne-strømmen, uten fare for strømeksplosjon, og ved manglende kjernestrøm vil det flytende metall ikke kunne trenge inn i materøret og tilstoppe dette.

Ved innretningen ifølge oppfinnelsen får man en overraskende homogen distribuering i smeltebadet og i støpen.

Dersom den nedre kant i materøret av en eller annen grunn slites eller brytes istykker slik at den utragende del kommer under en gitt verdi og vil ligge i det vesentlige i nivå med ut-løpskanalens munning, så vil det nesten med en gang fremkomme forstyrrelser og eksplosjoner som medfører at materøret slynges ut av ut-løpskanalen.

Materøret er derfor fortrinnsvis slik opp-hengt at det kan justeres i høyden slik at mate-rørets nedre kant alltid kan bringes tilbake til eller holdes i riktig høyde for derved å kompen-sere for den uunngåelige slitasje.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen som viser et foretruk-ket utførelseseksempel, særlig beregnet for magnesium.

Som vist på tegningen er et munnstykke 2 fremstilt av grafitt anordnet i bunnen 1 til et lagerkammer for det smeltede metall. Munn-stykkeblokken 2 er forsynt med en utløpskanal 3 hvis tverrsnitt gradvis minker mot den nedre enden av kanalen 3, og man kan se at kanalen ikke har noen sylindrisk del.

Et materør 4 fremstilt av grafitt er anordnet konsentrisk i utløpskanalen 3 ved hjelp av en grafittbærer 5, hvilken bærer er sentrert i blok-kens 2 fremspring 6. Mellom fremspringene 6 og bæreren 5 er det utformet porter 7 gjennom hvilke smeiten kan strømme inn i utløpskanalen 3 fra lagerkammeret.

Materøret 4 strekker seg gjennom munningen 8 i utløpskanalen 3, og den nedre kant 9 av materøret strekker seg nedenfor munningen 8 med en lengde som omtrent tilsvarer en tredje-del av diameteren til utløpskanalens munning, dvs. at materøret strekker seg inn i den frittfallende og fritt sammen trekkende strøm 10 av flytende metall fra smeiten. Ved enden er mate-røret 4 skrådd litt mot den nedre kant, både på utsiden og innsiden, og diameteren til den nedre kant 9 tilsvarer omtrent halvparten av munningens 8 diameter.

Fra en lagerbeholder 11 faller tilsatsmaterialet ned i materøret 4, hvilket rør kan holdes i riktig høyde ved hjelp av tunge klemholdere 12 som er anordnet rundt materøret 4 og som samtidig utgjør en sikring mot at materøret løftes opp. Dessuten er det ved hjelp av disse klemmer mulig å regulere lengden av den utragende del av materøret da klemmene kan reguleres til en høyere eller lavere stilling.

I den fritt sammentrekkende rørformede strøm 10 dannes det under den nedre kant 9 et konisk formet hulrom 13, i hvilket hulrom de nedfallende partiklene til tilsatsmaterialet 14 opptas før de tas opp i strømmen 10 som ved slutten av hulrommet er blitt massiv. Helt frem til hulrommet 13 er tilsatsmaterialet uten direkte strålekontakt med smeiten og forblir derfoi kaldt.

Ved et forsøksanlegg brukte man for ut-løpskanalen 3 en munningsdiameter på 36 mir og for materøret 4 en nedre kantdiameter på 18 mm, og den nedre kant raget omtrent 12 mir nedenfor munningen 8. Med denne innretning var det mulig å arbeide med en kapasitet på 2( tonn pr. time.

Ved noen forsøk ble 450 kg støpejern inne-holdende 3,7 % C, 1,2 % Si, 0,3 % Mn, mindre enn D,l % P og 0,045 % S ført inn i lagerkammeret til innretningen og ble behandlet med 9 kg ferrosilisium-magnesium (30 % Mg). Tilsatsmaterialet besto av 6 kg med en kornstørrelse på 0,4—5 mm og 3 kg med en kornstørrelse på mindre enn 0,4 mm. Tilsettingsprosessen tok omtrent 110 sekunder, og reaksjonen var ikke kjennetegnet av noen særskilt rask utvikling. Ved undersøkelse av prøvestykkene, både de som var støpt direkte etter behandlingen og slike som var støpt etter 10 minutters standtid, viste det seg at de hadde en meget homogen sfærisk separasjon av grafitt.

Ved et forsøk som ble foretatt umiddelbart etter det ovenfor nevnte ble 300 kg støpejern av samme blanding behandlet med 4,3 kg av en blanding bestående av ferrosilicium-magnesium-korn og rent magnesium, hvorav omtrent 1,3 kg var rent magnesium. Denne behandling tok omtrent 60 sekunder og reaksjonsutviklingen var litt heftigere. Også her ble grafitten utskilt full-stendig i sfærisk form og ble jevnt distribuert.

Etter dette forsøk ble 340 kg støpejern behandlet med 4,5 kg tilsatsmateriale, i hvilket tre fjerdedeler av det totalt nødvendige ferrosilisium-magnesium var erstattet av rent magnesium i kornform. Behandlingen tok 83 sekunder, og reaksjonen utviklet seg som ventet meget hur-tigere enn ved de første forsøk. Imidlertid fikk man ikke noen jernsprut fra øsen som ble brukt som oppsamlingskar for utstrømningen og strøm-men forble lukket. Grafitten ble også her full-stendig utskilt i sfærisk form.

Dette forsøk ble gjentatt med samme resul-tat. Et annet forsøk ble gjort med 450 kg støpe-jern som hadde en temperatur på omtrent 1425° og som ble tilsatt 5,1 kg rent granulert magnesium. Tilsettingen tok 65 sekunder. Litt jern sprutet fra øsen, men jernspruten var helt innen-for de tillatte grenser. Grafitten var her prak-tisk talt utskilt.

Når det til forsøkene ble brukt en innretning med et forlengelsesrør på 40 mm nedenfor munningen 8, mens tverrsnittet til utløpskanalen var konformt med den sammentrekkende strøm, slik at man ikke fikk noen fri sammentrekking, så ble materøret 4 fylt med sintrert materiale dersom man brukte ferrosilisium. Magnesium hadde

også en tendens til å tette materøret, men straks

etterpå ble innretningen ødelagt av en eksplo-sjon.

Ved en innretning hvor det på utløpskanalen 3 under munningen 8 var anbragt et sylindrisk

forlengelsesstykke på 40 mm, som vist med stip-lede linjer på tegningen, fikk man en rekke mindre eksplosjoner ved bruk av magnesium, og disse eksplosjoner medførte at det flytende metall såvel som magnesiumkornet ble slynget vidt utover, og ved den etterfølgende undersøkelse viste det seg at materøret var delvis fylt med sintrert materiale.

Det er klart at andre tilsatsmaterialer kan tilsettes en smeltet metallmasse ved hjelp av innretningen ifølge oppfinnelsen.

Claims (4)

1. Innretning for innføring av tilsatsmaterialer i en strøm av smeltet metall, hvilke tilsatsmaterialer har et lavere kokepunkt og/eller spesifikk vekt enn det smeltede metall, særlig for innføring av magnesium eller magnesiumholdige forlegeringer i en støpejernsmelte for fremstilling av støpejern med kulegrafitt, omfattende et munnstykke som er anordnet i bunnen av et lagerkammer for smeiten, og som har en ut-løpskanal, og et materør som kan forbindes med en lagerbeholder for tilsatsmateriale og er anordnet koaksialt med utløpskanalen, karakterisert ved at utløpskanalen (3) frem til munningen (8) har gradvis minkende tverrsnitt og at den nedre kanten (9) til materøret (4) rager nedenfor munningen (8) til utløpskanalen (3), idet materøret (4) fortrinnsvis, f. eks. når innretningen anvendes for innføring av magne sium eller magnesiumholdige forlegeringer, er avskrådd på utsiden nær den nedre kant (9).

2. Innretning ifølge krav 1, karakterisert ved at den nedre kant av materøret (4) rager nedenfor utløpskanalens (3) munning (8) med en lengde som er større enn en fjerdedel av utløpskanalens munningsdiameter.

3. Innretning ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at diameteren til den nedre kant på materøret (4) utgjør omtrent halvparten av munningens (8) diameter.

4 Innretning ifølge et av foregående krav, karakterisert ved at materøret kan reguleres i høyden.