NO158105B - METHOD AND APPARATUS FOR EXHAUSTING AND FILTERING MELTED METAL. - Google Patents
METHOD AND APPARATUS FOR EXHAUSTING AND FILTERING MELTED METAL. Download PDFInfo
- Publication number
- NO158105B NO158105B NO791359A NO791359A NO158105B NO 158105 B NO158105 B NO 158105B NO 791359 A NO791359 A NO 791359A NO 791359 A NO791359 A NO 791359A NO 158105 B NO158105 B NO 158105B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- gas
- filter plate
- filter
- molten metal
- flux
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 85
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 85
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 42
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims description 30
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 50
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 18
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 13
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 69
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 description 22
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 17
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 16
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 7
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 7
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 6
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 239000003570 air Substances 0.000 description 5
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L Magnesium chloride Chemical compound [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N dichlorodifluoromethane Chemical compound FC(F)(Cl)Cl PXBRQCKWGAHEHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000019404 dichlorodifluoromethane Nutrition 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000011833 salt mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 2
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004338 Dichlorodifluoromethane Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001722 carbon compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000289 melt material Substances 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 239000013528 metallic particle Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/02—Refining by liquating, filtering, centrifuging, distilling, or supersonic wave action including acoustic waves
- C22B9/023—By filtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/0051—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B21/00—Obtaining aluminium
- C22B21/06—Obtaining aluminium refining
- C22B21/066—Treatment of circulating aluminium, e.g. by filtration
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B9/00—General processes of refining or remelting of metals; Apparatus for electroslag or arc remelting of metals
- C22B9/05—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ
- C22B9/055—Refining by treating with gases, e.g. gas flushing also refining by means of a material generating gas in situ while the metal is circulating, e.g. combined with filtration
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår utgassing av smeltet metall. Smeltet metall, særlig smeltet aluminium, inneholder vanligvis The present invention relates to outgassing of molten metal. Molten metal, especially molten aluminum, usually contains
i praksis medforte og opploste forurensninger både i gassform og i fast form, og disse forurensninger er skadelige for det stopte sluttprodukt. Disse forurensninger kan påvirke det stopte sluttprodukt etter at det smeltede metall er storknet, således at materialbehandlingen vanskeliggjores eller slutt-produktet blir mindre formbart eller har dårligere polerings- og anodiserings-egenskaper. Forurensningene kan skrive seg fra flere kilder. De kan f.eks. omfatte metalliske forurensninger, slik som alkalimetaller og jordalkalimetaller samt opplost hydrogengass og overflatefilmer av oksyd som er brudt opp og fort med det smeltede metall. Videre kan det forekomme inneslutninger i form av uloselige forurensninger, slik som karbider, borider o.l. eller eroderte tungtsmeltelige materialer fra smelteovn og digel. in practice, entrained and dissolved pollutants both in gaseous and solid form, and these pollutants are harmful to the stopped end product. These contaminants can affect the stopped end product after the molten metal has solidified, so that material processing is made difficult or the end product becomes less formable or has poorer polishing and anodizing properties. The pollution can come from several sources. They can e.g. include metallic impurities, such as alkali metals and alkaline earth metals as well as dissolved hydrogen gas and surface films of oxide that are broken up and fast with the molten metal. Furthermore, there may be inclusions in the form of insoluble impurities, such as carbides, borides etc. or eroded refractory materials from the melting furnace and crucible.
En fremgangsmåte for fjerning av forurensninger i gassform fra smeltede metaller er utgassing. Denne fysiske prosess omfatter innsprøytning av en flussgass inn i smeiten. Opplost hydrogen trenger inn i de rensende gassbobler ved diffusjon gjennom smeiten til boblene, hvor det hefter seg til bobleoverflaten og etterhvert absorberes inn i selve boblen. A method for removing contaminants in gaseous form from molten metals is outgassing. This physical process involves injecting a flux gas into the smelt. Dissolved hydrogen penetrates the cleaning gas bubbles by diffusion through the melt of the bubbles, where it adheres to the bubble surface and is eventually absorbed into the bubble itself.
Hydrogen fores på denne måte ut av smeiten ved hjelp av boblene. In this way, hydrogen is fed out of the melt with the help of the bubbles.
Det er naturligvis i hby grad onskelig å oppnå forbedret utgassing av smeltet metall for å fjerne eller nedsette forurensninger i gassform i det stopte sluttprodukt, særlig i forbindelse med smeltet aluminium og særlig når det resulterende metall f.eks. er beregnet på å anvendes for dekoreringsformål, slik som en pyntegjenstand, eller produkter som det stilles hbye kvalitetskrav til, slik som f.eks. smidde og ekstruderte gjenstander for luftfartøyer og tynne folier. Som ovenfor nevnt vil forurensninger medfare tap av verdifulle materialegenskaper, slik som f.eks. strekkfasthet og korrosjonsbestandighet, i det ferdigstopte produkt. It is naturally highly desirable to achieve improved outgassing of molten metal in order to remove or reduce contaminants in gaseous form in the stopped end product, particularly in connection with molten aluminum and particularly when the resulting metal e.g. is intended to be used for decoration purposes, such as an ornamental object, or products for which high quality requirements are made, such as e.g. aircraft forgings and extrusions and thin foils. As mentioned above, contamination will cause a loss of valuable material properties, such as e.g. tensile strength and corrosion resistance, in the finished product.
Omsorgsfullt utforte behandlingsprosesser, slik som f.eks. gass-rensning eller smeltefiltrering, har imidlertid nedsatt forekomsten av sådanne materialfeil. Skjont sådanne behandlinger vanligvis har fort til at forekomsten av sådanne materialfeil senkes til tilfredsstillende nivåer, er de likevel funnet å være lite effektive og/eller uokonomiske. Flussgass-prosesser utfort på vanlig måte, slik som f.eks. alminnelige herd-strøraning av flussgass har omfattet tilforsel av sådan gass til en holde- Carefully carried out treatment processes, such as e.g. gas purification or melt filtration have, however, reduced the incidence of such material defects. Although such treatments usually reduce the incidence of such material defects to satisfactory levels, they have nevertheless been found to be inefficient and/or uneconomical. Flux gas processes are carried out in the usual way, such as e.g. ordinary hearth-flowing of flue gas has included the supply of such gas to a holding
ovn som inneholder en viss mengde smeltet metall. Denne prosess går ut på at det smeltede metall holdes i ovnen en bestemt tid, mens flussgassen sirkuleres, således at den metallmengde som behandles holdes konstant og effektiv behandling kan finne sted. En sådan prosess har mange ulemper, blant annet nedsatt effektivitet og bkede omkostninger på grunn av den langvarige stillstand i holdeovnen under flussprosessen, samt fremfor alt flussbehandlingens dårlige effektivitet på grunn av dårlig flussgassdekning av det smeltede metall på grunn av stor boblestorrelse og dårlig boblespredning i smeiten. Ytterligere faktorer omfatter begrensning av behandlingsstedet til holdeovnen, hvilket gjor det mulig for forurensninger på nytt å trenge inn i smeiten for stopningen, samt den hbye gassgjennom-strbmning som er en folge av både den påkrevede hbye flussmengde og flussgassens sirkuleringsområde. furnace containing a certain amount of molten metal. This process involves the molten metal being held in the furnace for a specific time, while the flux gas is circulated, so that the amount of metal being treated is kept constant and efficient treatment can take place. Such a process has many disadvantages, including reduced efficiency and increased costs due to the long-term standstill in the holding furnace during the fluxing process, as well as above all the poor efficiency of the flux treatment due to poor flux gas coverage of the molten metal due to large bubble size and poor bubble dispersion in the smelting . Additional factors include the limitation of the treatment site to the holding furnace, which allows contaminants to re-enter the smelt for the plugging, as well as the high gas throughput that is a consequence of both the high flux required and the flux gas circulation area.
Som et alternativ for denne porsjonsvise flussgassgjennomstrbmning som er angitt ovenfor, har det vært anvendt visse flussprosesser i selve metallets fremfbringsbaner, hvilket vil si at flussprosessen og den tilhbrende apparatur er anbragt utenfor smelte- eller holdeovnen og ofte mellom smelteovnen og holdeovnen, eller eventuelt mellom holdeovnen og stopestedet. En sådan utforelse har bidratt til å overvinne den dårlige effektivitet og de hbye omkostninger som var et resultat av ubenyttet smelteovn under den porsjonsvise fluss-behandling, men har ikke vært vellykket med hensyn til forbedring av selve utgassingsprosessens effektivitet, idet behandlings-enhetenes store omfang og de lite onskelige store påkrevede mengder flussgass pr. enhet smeltet metall, både var kostnads-krevende og skadelige for luftens renhet. As an alternative to this portion-wise flux gas flow as stated above, certain flux processes have been used in the metal production paths themselves, which means that the flux process and the associated apparatus are placed outside the melting or holding furnace and often between the melting furnace and the holding furnace, or possibly between the holding furnace and the stopping point. Such an embodiment has helped to overcome the poor efficiency and the high costs which were the result of an unused melting furnace during the batchwise flux treatment, but has not been successful in terms of improving the efficiency of the outgassing process itself, since the large scale of the treatment units and the undesirably large required quantities of flue gas per unit molten metal, were both costly and harmful to the purity of the air.
En sådan typisk flussteknikk utfort i produksjonslinjen er omhandlet i US patentskrift nr. 3.737.304. I henhold til dette patentskrift er et leie av "sten" anbragt i et hus som det smeltede metall vil passere gjennom. En flussgass innfores på undersiden av nevnte leie og strommer opp gjennom mellomrommene mellom stenene ved motstromning i forhold til stromningsretningen for det smeltede metall. Anvendelse av et leie av porose "Stener" har imidlertid en iboende ulempe. Det forhold at stenenes porer ligger så tett forer til at de gassbobler som passerer gjennom stenene vil slå seg sammen på stenenes overflater, således at det frembringes et forholdsvis lite antall store bobler i stedet for et stort antall små bobler. Den resulterende virkning av at boblene slår seg sammen er at boblenes samlede overflateareal, som kan tjene til adsorbsjon av hydrogen, i vesentlig grad nedsettes således at utgassingens effektivitet blir lav. Such a typical flow technique implemented in the production line is discussed in US patent document no. 3,737,304. According to this patent, a bed of "rock" is placed in a housing through which the molten metal will pass. A flux gas is introduced on the underside of said bed and flows up through the spaces between the stones by counterflow in relation to the flow direction of the molten metal. However, using a rental of porous "Stener" has an inherent disadvantage. The fact that the pores of the stones are so close leads to the fact that the gas bubbles that pass through the stones will coalesce on the surfaces of the stones, so that a relatively small number of large bubbles are produced instead of a large number of small bubbles. The resulting effect of the bubbles joining together is that the total surface area of the bubbles, which can be used for adsorption of hydrogen, is significantly reduced so that the efficiency of the outgassing becomes low.
En forbedret fremgangsmåte og tilsvarende apparat for utgassing An improved method and corresponding apparatus for outgassing
og filtrering av smeltet metall i en fremstillingslinje er omhandlet i US patentskrift nr. 4.052.198. Dette skrift viser en forbedret utgassing og filtrering av smeltet metall ved anvendelse av et apparat som benytter seg av et par utskiftbare elementer av filtertyper plassert etter hverandre, samt minst et flussgassinnlop anordnet mellom elementene. Flussgassen innfores i smeiten gjennom sitt innlop og strommer gjennom den forste av nevnte filterplater i motstrbmskontakt med smeiten. Denne filterplate tjener til å splitte opp flussgassen i fint fordelte stromninger for å sikre utstrakt kontakt med metall- and filtering of molten metal in a production line is discussed in US Patent No. 4,052,198. This document shows an improved degassing and filtering of molten metal using an apparatus which makes use of a pair of replaceable elements of filter types placed one behind the other, as well as at least one flue gas inlet arranged between the elements. The flux gas is introduced into the smelter through its inlet and flows through the first of said filter plates in countercurrent contact with the smelter. This filter plate serves to split the flue gas into finely distributed streams to ensure extensive contact with metal
smeiten. De anvendte filterplater er utfort i porbse keramiske skummaterialer som har vist seg effektive ved filtrering av smeltet metall av mange grunner, blant annet deres fremragende filtreringsegenskaper som er en folge av deres jevne og regulerbare porestorrelse, lave omkostninger, såvel som enkel anvendelse og utskiftbarhet. Sådanne keramiske skumfiltre er lette og billige å fremstille samt egner seg godt for anvendelse i en enhet for utgassing og filtrering i en fremstillingslinje. the forge. The filter plates used are made of porous ceramic foam materials which have proven effective in filtering molten metal for many reasons, including their excellent filtering properties which are a consequence of their uniform and adjustable pore size, low costs, as well as ease of use and replaceability. Such ceramic foam filters are easy and cheap to manufacture and are well suited for use in a degassing and filtration unit in a manufacturing line.
Skjont det ovenfor angitte US patentskrift nr. 4.052.198 angir vesentlige forbedringer fremfor tidligere kjente flussgass-prosesser innenfor en fremstillingslinje, foreligger det likevel et antall uloste problemer. For å oppnå okonomiske fordeler og oket produktivitet er det onskelig å ha tilgang til utgassings-og filtrerings-systemer som kan behandle smeltet metall kontinuerlig og i en behandlingstakt som er i samsvar med praktisk stopeteknikk. Anvendelse av kjente utgassingsenheter i produksjonslinje, slik som beskrevet i det ovenfor angitte US patentskrift nr. 3.737.304, med det formål å oppnå kontinuerlig utgassing og filtrering, har imidlertid vist seg å være lite effektivt i drift, således at det vil være påkrevet med et stort antall behandlingskamre for å oppnå tilstrekkelig behandling av sådanne smeltede metallmengder som er påkrevet for kontinuerlige stbpeprosesser. Som en folge av behandlingsenhete-nes store omfang, er det påkrevet med ytterligere oppvarming for å hindre stbrkning av det smeltede metall som befinner seg under behandling. Skjont visse forbedringer med hensyn til den metallmengde som kan behandles har blitt oppnådd ved anvendelse av et mindre behandlingssystem, slik som det beskrevede system i US patentskrift nr. 4.052.198, som foreskriver anvendelse av Although the above-mentioned US patent document No. 4,052,198 indicates significant improvements over previously known flue gas processes within a production line, there are still a number of unsolved problems. In order to achieve economic benefits and increased productivity, it is desirable to have access to degassing and filtration systems that can process molten metal continuously and at a processing rate that is consistent with practical stope technology. The use of known outgassing units in a production line, as described in the above-mentioned US patent no. 3,737,304, with the aim of achieving continuous outgassing and filtration, has, however, proven to be inefficient in operation, so that it will be required with a large number of treatment chambers to achieve adequate treatment of such molten metal quantities as are required for continuous casting processes. As a consequence of the treatment units' large scale, additional heating is required to prevent the molten metal being treated from breaking. Although certain improvements in the amount of metal that can be processed have been achieved by using a smaller processing system, such as the system described in US Patent No. 4,052,198, which prescribes the use of
keramiske filtre og motstrbmmende gass, har likevel et sådant system funnet å ha begrenset effektivitet med hensyn til den metallmengde som kan behandles, hovedsakelig som folge av de store trykkfall som foreligger ved samtidig motstrbmning av henhv. gass og metall gjennom et filterlegeme. Som en folge av dette store trykkfall, utvikles det en hby drivende metallsbyle oppstrbms for filterelementet, således at det er påkrevet med enten en bkning av fbringskanalens stbrrelse oppstrbms for filterelementet eller en nedsatt tilfbrsel av smeltet metall til ceramic filters and counter-flowing gas, such a system has nevertheless been found to have limited efficiency with regard to the amount of metal that can be processed, mainly as a result of the large pressure drops that exist when simultaneously counter-flowing the respective gas and metal through a filter body. As a consequence of this large pressure drop, a high-speed metal plume develops upstream of the filter element, so that it is required either a bending of the flow channel upstream of the filter element or a reduced supply of molten metal to
behandlingsenheten. the treatment unit.
Det er følgelig et hovedformål for foreliggende oppfinnelse å angi en forbedret fremgangsmåte og frembringe et forbedret apparat for utgassing og filtrering av smeltet metall ved anvendelse av filterplater som er slik utført at det oppnås en vesentlig nedsettelse av det trykkfall som oppstår ved samtidig strømning av gass og metall gjennom filterplatene i innbyrdes motsatt strømningsretning. It is therefore a main purpose of the present invention to specify an improved method and produce an improved apparatus for degassing and filtering molten metal by using filter plates which are designed in such a way that a significant reduction in the pressure drop that occurs when gas and metal through the filter plates in mutually opposite flow directions.
Det er et ytterligere formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe forbedringer som angitt ovenfor samt er enkle og lette å utnytte i praksis, samt fører til meget effektiv utgassing og filtrering av metall. It is a further purpose of the present invention to produce improvements as stated above which are simple and easy to use in practice, and which lead to very efficient outgassing and filtering of metal.
Oppfinnelsen gjelder således en fremgangsmåte for utgassing og filtrering av smeltet metall ved å føre metallet gjennom minst en filterplate samt ved å bringe en flussgass til å strømme gjennom det smeltede metall mot metallsmeltens strømningsret-ning, idet flussgassinnløp plasseres slik at avgitt flussgass fra innløpet passerer gjennom filterplaten. The invention thus relates to a method for degassing and filtering molten metal by passing the metal through at least one filter plate and by causing a flux gas to flow through the molten metal against the direction of flow of the metal melt, the flux gas inlet being positioned so that the released flux gas from the inlet passes through the filter plate.
Fremgangsmåtens særtrekk i henhold til oppfinnelsen er da at flussgassen bringes til å strømme gjennom hull som er boret gjennom filterplaten og danner foretrukkede strømningsbaner for gassen. The distinguishing feature of the method according to the invention is that the flux gas is made to flow through holes that are drilled through the filter plate and form preferred flow paths for the gas.
Oppfinnelsen gjelder også et apparat for utgassing og filtrering av smeltet metall og som omfatter minst et kammer med innløp og utløp for metallet samt utstyrt med minst en filterplate, mens minst et gassinnløp for flussgass er anordnet på sådan måte i forhold til filterplaten at den avgitte gass fra innløpet passerer gjennom filterplaten, idet apparatets særtrekk i henhold til oppfinnelsen ligger i at filterplaten har gjennomgående utborede hull som utgjør foretrukkede strøm-ningsbaner for flussgassen gjennom filterplaten. The invention also applies to an apparatus for degassing and filtering molten metal and which comprises at least one chamber with inlet and outlet for the metal and equipped with at least one filter plate, while at least one gas inlet for flux gas is arranged in such a way in relation to the filter plate that the discharged gas from the inlet passes through the filter plate, as the special feature of the device according to the invention lies in the fact that the filter plate has drilled holes throughout which constitute preferred flow paths for the flux gas through the filter plate.
I en foretrukket utførelse er det anvendt flere filtermedia som omfatter en åpen cellestruktur som utgjøres av et stort antall innbyrdes forbundne hulrom samt fortrinnsvis er fremstilt av keramisk skummaterial hvor nevnte hulrom er omgitt av keramisk material. Disse filtermedia kan omfatte plater med avskrånende sideflater utfort for å passe inn i tilsvarende avskrånende åpninger i nevnte kammervegger. Ettergivende tetnings -material som er bestandig overfor det smeltede metall er tettende anordnet på de avskrånede veggflater for nevnte kammer ved montering av filterplatene. In a preferred embodiment, several filter media are used which comprise an open cell structure which is made up of a large number of interconnected cavities and is preferably made of ceramic foam material where said cavities are surrounded by ceramic material. These filter media can comprise plates with sloping side surfaces designed to fit into corresponding sloping openings in said chamber walls. Resilient sealing material which is resistant to the molten metal is sealingly arranged on the beveled wall surfaces of said chamber when mounting the filter plates.
I samsvar med en foretrukket utforelse av apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse kan de forskjellige filtermedia ha samme porestorrelse og gjennomtrengbarhet eller ha forskjellig porestorrelse og gjennomtrengbarhet, hvorunder det forste medium har en forholdsvis grovere porestruktur, hoyere gjennomtrengbarhet og storre tilgjengelig stromningsflate enn det annet medium. For å oppnå de tilsiktede forbedringer i henhold til foreliggende oppfinnelse er det forste filtermedium utstyrt med en rekke hull som er vesentlig storre enn porestorrelsen for filtermediet i seg selv, for derved å frembringe foretrukket stromningsbane for gassen gjennom det forste filtermedium. Flussgassen innfores på undersiden av det forste filtermedium gjennom en fordelingsplate anbragt i kammeret. Denne fordelingsplate er utstyrt med et stort antall åpninger av en viss storrelse og med en viss fordeling for derved å nedsette diffusjonsavstanden for de foreliggende forurensninger i gassform, samtidig som innbyrdes forening av de flussgassbobler som avgis fra platen hovedsakelig forhindres. In accordance with a preferred embodiment of the device according to the present invention, the different filter media can have the same pore size and permeability or have different pore size and permeability, whereby the first medium has a relatively coarser pore structure, higher permeability and larger accessible flow surface than the second medium. In order to achieve the intended improvements according to the present invention, the first filter medium is equipped with a number of holes which are significantly larger than the pore size of the filter medium itself, in order thereby to produce a preferred flow path for the gas through the first filter medium. The flux gas is introduced on the underside of the first filter medium through a distribution plate placed in the chamber. This distribution plate is equipped with a large number of openings of a certain size and with a certain distribution in order thereby to reduce the diffusion distance for the present pollutants in gaseous form, while at the same time that mutual association of the flue gas bubbles emitted from the plate is mainly prevented.
I henhold til oppfinnelsens fremgangsmåte finner utgassing og filtrering av smeltet metall sted ved å fore smeiten gjennom et kammer hvori det smeltede metall passerer gjennom minst to innbyrdes adskilte filtermedia, idet smeiten bringes i motstroms-kontakt med en flussgass mens den befinner seg inne i og på oversiden av det forste filtermedium, og flussgassen fores gjennom dette forste filtermedium via en foretrukket stromningsbane for derved å begrense uonsket trykkfall over det forste filtermedium, således at det oppnås mer effektiv gassbehandling av det smeltede metall. Flussgassen tilfores fra minst en innlopsåpning anordnet inne i kammeret mellom det forste og annet filtermedium, hvoretter gassen fordeles og stiger opp i kontakt med metallsmelten inne i det forste filtermedium. According to the method of the invention, outgassing and filtering of molten metal takes place by passing the melt through a chamber in which the molten metal passes through at least two mutually separated filter media, the melt being brought into countercurrent contact with a flux gas while it is inside and on the upper side of the first filter medium, and the flux gas is fed through this first filter medium via a preferred flow path to thereby limit unwanted pressure drop over the first filter medium, so that more efficient gas treatment of the molten metal is achieved. The flux gas is supplied from at least one inlet opening arranged inside the chamber between the first and second filter medium, after which the gas is distributed and rises in contact with the metal melt inside the first filter medium.
Oppfinnelsens fremgangsmåte kan benytte seg av en flussgass i form av en inert gass, som fortrinnsvis omfatter en liten andel aktiv gass, slik som klor eller en halogenmettet karbonforbindelse. Den anvendte gass kan utgjores av hvilken som helst hensiktsmessig gass eller gassblanding, slik som nitrogen, argon, klor, karbonmonoksyd, freon 12 etc, som er kjent for å gi godtagbar utgassing. The method of the invention can use a flux gas in the form of an inert gas, which preferably comprises a small proportion of active gas, such as chlorine or a halogen-saturated carbon compound. The gas used can be any suitable gas or gas mixture, such as nitrogen, argon, chlorine, carbon monoxide, freon 12 etc., which are known to give acceptable outgassing.
I den foretrukkede utfbrelse for utgassing av smeltet aluirinium anvendes fortrinnsvis blandinger av nitrogen og freon 12 eller argon og freon 12. I tillegg kan et overliggende saltlag av alkali- og jordalkaliklorider samt en fluorid være påfort overflaten av metallsmelten som en hjelp under avgassings-prosessen ved å hindre at frigjorte forurensninger i gassform atter tas opp av smeltens overflate. Typiske salt som kan anvendes er smeltede halider, slik som natriumklorid, kalium-klorid, magnesiumklorid eller blandinger av disse forbindelser, idet de anvendte salter bor velges slik at erosjon av utgassings-kammerets varmebestandige foring nedsettes til et minimum. Alternativt kan det anvendes dekkskikt i gassform, f.eks. av argon, nitrogen etc, som et beskyttelsesskikt over det smeltede metall med det formål å nedsette tilbakefbring av utskilte gassforurensninger til smeltens overflate. In the preferred embodiment for outgassing molten aluminum, mixtures of nitrogen and freon 12 or argon and freon 12 are preferably used. In addition, an overlying salt layer of alkali and alkaline earth chlorides as well as a fluoride can be applied to the surface of the metal melt as an aid during the degassing process by to prevent released pollutants in gaseous form from being taken up again by the surface of the melt. Typical salts that can be used are molten halides, such as sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride or mixtures of these compounds, the salts used being selected so that erosion of the degassing chamber's heat-resistant lining is reduced to a minimum. Alternatively, a covering layer in gaseous form can be used, e.g. of argon, nitrogen, etc., as a protective layer over the molten metal with the aim of reducing the return of released gas contaminants to the surface of the melt.
Foreliggende apparat og fremgangsmåte medfbrer en betraktelig produksjonsbkning ved utgassing av smeltet metall, idet utgassingen finner sted uten avbrytelse av smelteovnens drift. Apparatets konstruksjon gjor det videre mulig å plassere det nær stbpestedet, således at mulighetene for ytterligere forurensninger å trenge inn i smeiten i vesentlig grad er nedsatt. The present apparatus and method result in a considerable reduction in production when outgassing molten metal, as the outgassing takes place without interrupting the operation of the melting furnace. The construction of the apparatus also makes it possible to place it close to the spot, so that the possibilities for further contamination to penetrate the smelting are substantially reduced.
Anvendelse av det nevnte forste filtermedium i henhold til foreliggende oppfinnelse i det ovenfor beskrevede apparat gjor det mulig å anordne en foretrukket strbmningsbane for gassen gjennom filtermediet, således at trykkfallet over mediet nedsettes og derved bidrar til at apparatet får storre effektivitet. Anvendelse av en fordelingsplate i henhold til foreliggende oppfinnelse i den ovenfor beskrevede apparatur•nedsetter rense-gassens boblestorrelse og oker samtidig tettheten av gassbobler således at boblenes effektive adsorbsjonsoverflate tiltar for oket utgassing av det smeltede metall. Application of the aforementioned first filter medium according to the present invention in the above-described apparatus makes it possible to arrange a preferred flow path for the gas through the filter medium, so that the pressure drop across the medium is reduced and thereby contributes to the apparatus gaining greater efficiency. Application of a distribution plate according to the present invention in the apparatus described above reduces the bubble size of the cleaning gas and at the same time increases the density of gas bubbles so that the effective adsorption surface of the bubbles increases for increased outgassing of the molten metal.
Den okede utgassingseffektivitet i henhold til foreliggende oppfinnelse gjor det videre mulig å utfore den onskede utgassing med mindre mengde flussmaterial, således at gass-utslippet som folge av flussprosessen i hoy grad nedsettes. The increased outgassing efficiency according to the present invention also makes it possible to carry out the desired outgassing with a smaller amount of flux material, so that the gas emission as a result of the flux process is greatly reduced.
Foreliggende apparat og fremgangsmåte medforer betraktelig oket produktivitet ved utgassing av smeltet metall, idet utgassingen finner sted uten avbrytelse av legerings- og smelteprosesser. Videre tillater apparatets konstruksjon at det plasseres nær stopestedet. Foreliggende oppfinnelse muliggjor utforelse av en utgassings- og filtrerings-prosess som medforer vesentlig nedsettelse av gassutslipp av enhver art i forhold til det som normalt foreligger ved.prosesser av denne art. The present apparatus and method result in considerably increased productivity when outgassing molten metal, as the outgassing takes place without interrupting the alloying and melting processes. Furthermore, the design of the device allows it to be placed close to the stopping point. The present invention makes it possible to carry out a degassing and filtering process which entails a significant reduction in gas emissions of any kind compared to what normally exists in processes of this kind.
Som en folge av at det anvendes lett utskiftbare filtermedier med omsorgsfullt avpassede filteregenskaper, vil det ved hjelp av oppfinnelsens fremgangsmåte og apparat være mulig å oppnå sådanne renhetsgrader for metallsmelter som det hittil bare har vært mulig å oppnå ved de mest omfattende rensetiltak. Også anvendelse av et relativt grovt forste filtermedium for å skille ut storre medforte ikke-metalliske partikler for metallsmelten når frem til det annet finere filter, bidrar i hoy grad til å oke den effektive levetid for det sistnevnte filter. Videre oppnås disse hoye renhetsnivåer ved anvendelse av filtermedia som krever små tilvirkningsomkostninger. As a consequence of the use of easily replaceable filter media with carefully adapted filter properties, it will be possible with the method and apparatus of the invention to achieve such levels of purity for metal melts as have hitherto only been possible to achieve with the most extensive cleaning measures. Also, the use of a relatively coarse first filter medium to separate out larger entrained non-metallic particles before the metal melt reaches the second, finer filter, contributes to a large extent to increasing the effective lifetime of the latter filter. Furthermore, these high levels of purity are achieved by using filter media that require low production costs.
Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av de vedfoyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 viser i snitt en apparatutforelse i henhold til foreliggende oppfinnelse sett fra siden og hvori forste og annet filtermedium er anordnet hovedsakelig side ved side. Fig. 2 viser den fordelingsplate som anvendes i apparatet i fig. 1, sett ovenfra. Fig. 3 er en perspektivskisse av det forste filtermedium med en avbrudt del, for å anskueliggjøre foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 er en grafisk fremstilling som viser den forbedrede strbmningsmengde pr. tidsenhet som oppnås i samsvar med fremgangsmåten og apparatet i henhold til foreliggende oppfinnelse. Fig. 5 viser sett fra siden en alternativ apparatutfbrelse i henhold til foreliggende oppfinnelse og hvori nevnte filtermedium er anordnet hovedsakelig horisontalt. The invention will now be described in more detail with the help of the attached drawings, on which: Fig. 1 shows in section an apparatus embodiment according to the present invention seen from the side and in which the first and second filter media are arranged mainly side by side. Fig. 2 shows the distribution plate used in the apparatus in fig. 1, top view. Fig. 3 is a perspective sketch of the first filter medium with an interrupted part, to illustrate the present invention. Fig. 4 is a graphical representation showing the improved amount of strain per unit of time which is obtained in accordance with the method and apparatus according to the present invention. Fig. 5 shows, seen from the side, an alternative device version according to the present invention and in which said filter medium is arranged mainly horizontally.
I fig. 1 er det vist et apparat anordnet i et overføringssystem for smeltet metall og som kan omfatte utlbpspanner, utlbpsrenner, overfbringsrenner, metallbehandlingsdigler og lignende. Apparatet og fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse kan anvendes på mange forskjellige steder i over-føringssystemet mellom smeltestedet og stbpestedet i metall-behandlingsanlegget. Fig. 1 viser således et varmebestandig utgassings- og filtrerings-apparat 10 som av en skillevegg 12 er oppdelt i kamre 14 og 16. Det smeltede metall kommer inn i kammeret 14 gjennom innlbpsrennen 18, passerer under skilleveggen 12 inn i kammeret 16 og derfra videre gjennom utlbpet 20 for ytterligere behandling. Apparatet 10 kan eventuelt være utstyrt med en innlbpsskjerm 22 som tjener til avgrensning av et eventuelt foreliggende saltlag 24 på overflaten av metallsmelten i kammeret 14 for å hindre at dette saltlag strommer bakover langs rennen 18. In fig. 1 shows an apparatus arranged in a transfer system for molten metal and which may comprise discharge pans, discharge chutes, transfer chutes, metal processing crucibles and the like. The apparatus and the method according to the present invention can be used in many different places in the transfer system between the melting point and the melting point in the metal processing plant. Fig. 1 thus shows a heat-resistant degassing and filtering apparatus 10 which is divided by a partition wall 12 into chambers 14 and 16. The molten metal enters the chamber 14 through the inlet chute 18, passes under the partition wall 12 into the chamber 16 and from there onwards through outcome 20 for further treatment. The apparatus 10 can optionally be equipped with an inlet screen 22 which serves to delimit any salt layer 24 present on the surface of the molten metal in the chamber 14 in order to prevent this salt layer from flowing backwards along the chute 18.
I samsvar med en foretrukket utfbrelse av foreliggende oppfinnelse er hver av kamrene 14 og 16 utstyrt med minst en omkretskant, henhv. 26 og 28, som hovedsakelig er anordnet ved siden av hverandre og i nivå med bunnen av henhv. innlbps- og utlbpsrennen 18 og 20. Den forste omkretskant 26 og den annen omkretskant 28 er vist i fig. 1 som en nedoverrettet konvergerende skråflate som tillater lett og hensiktsmessig In accordance with a preferred embodiment of the present invention, each of the chambers 14 and 16 is equipped with at least one peripheral edge, respectively. 26 and 28, which are mainly arranged next to each other and level with the bottom of the respective The inlet and outlet channels 18 and 20. The first peripheral edge 26 and the second peripheral edge 28 are shown in fig. 1 as a downward converging inclined surface which allows easy and convenient
montering og utskiftning av tilsvarende utformede filtermedia. installation and replacement of correspondingly designed filter media.
. Skjont kantene 26 og 28 er vist med skråflater, er oppfinnelsen ikke begrenset til denne utforelse, da det også kan anvendes holdekanter med andre midler for å holde filtermedia i henhold til foreliggende oppfinnelse på plass, slik som det vil bli angitt i det fdlgende. . Although the edges 26 and 28 are shown with beveled surfaces, the invention is not limited to this embodiment, as retaining edges can also be used with other means to hold the filter media according to the present invention in place, as will be indicated in the following.
Filtermedia 30 og 32 er anordnet henhv. i kammeret 14 og kammeret 16, og kan være utfort med avskrånede sidekanter 34 utfort for å passe sammen med de tilsvarende utformede omkretskanter 26 og 28. De avskrånede sidekanter 34 er utstyrt med ettergivende tetningsmidler 36 som er bestandige overfor smeltet metall, og de respektive filtermedia 30 og 32 sammen med tetningsmidlene 36 er henhv. anbragt i kammeret 14 og 16, på sådan måte at tetningsmidlene 36 i begge tilfeller ligger an mot de respektive skråflater langs kantene 26 og 28. Filter media 30 and 32 are arranged respectively. in chamber 14 and chamber 16, and may be provided with bevelled side edges 34 bevelled to match the correspondingly designed circumferential edges 26 and 28. The bevelled side edges 34 are provided with compliant sealing means 36 which are resistant to molten metal, and the respective filter media 30 and 32 together with the sealing means 36 are respectively placed in the chamber 14 and 16, in such a way that the sealing means 36 in both cases rest against the respective inclined surfaces along the edges 26 and 28.
Bunnen av det varmebestandige utgassings- og filtreringsapparat 10 er i kammeret 14 utstyrt med en stopt keramisk fordelingss-plate 38 som er utstyrt med et stort antall åpninger 40 for innforing av en flussgass fra en ytre kilde, som ikke er vist, således at gassen strommer fra gassinnlopet 32 og samlekammeret 44 inn i det smeltede metall mens dette passerer gjennom kammeret 14. The bottom of the heat-resistant degassing and filtering apparatus 10 is equipped in the chamber 14 with a stopped ceramic distribution plate 38 which is equipped with a large number of openings 40 for the introduction of a flux gas from an external source, which is not shown, so that the gas flows from the gas inlet 32 and the collection chamber 44 into the molten metal as it passes through the chamber 14.
I den foretrukkede utforelse av foreliggende oppfinnelse har anvendelse av en stopt keramisk fordelingsplate en klar fordel fremfor de vanlige fremgangsmåter og anordninger som anvendes for innforing av flussgass i smeltet metall. For å oppnå storst mulig effektivitet ved utgassingsprosessen i henhold til oppfinnelsen, hvilket vil si at de kinetiske forhold ved In the preferred embodiment of the present invention, the use of a stopped ceramic distribution plate has a clear advantage over the usual methods and devices used for introducing flux gas into molten metal. In order to achieve the greatest possible efficiency in the outgassing process according to the invention, which means that the kinetic conditions of
. adsorbsjonsreaksjonen gjores mest mulig virksomme, bor innforing-en av flussgass i smeiten utfores slik at det oppnås minst mulig boblestorrelse og storst mulig bobletetthet, samtidig som innbyrdes sammenstromning av boblene unngås. Middelavstanden mellom åpningene i avstandsplaten bor derfor omsorgsfullt avpasses således at sammenstromning av flussgassbobler forhindres mens den diffusjonsavstand som gassforurensningene må vandre . the adsorption reaction is made as effective as possible, the introduction of flux gas into the smelting should be carried out so that the smallest possible bubble size and the greatest possible bubble density are achieved, while at the same time the bubbles are avoided. The mean distance between the openings in the spacer plate must therefore be carefully adjusted so that the flow of flue gas bubbles is prevented while the diffusion distance that the gas contaminants must travel
gjennom smeiten for å nå frem til en boble, nedsettes til et minimum. Maksimal adsorbsjonseffektivitet oppnås ved anvendelse av en fordelingsplate som vist i fig. 2. Anvendelse av innbyrdes adskilte åpninger 40 i fordelingsplaten gjor at boble-opphopning unngås og muliggjor regulering av boblenes storrelse og fordeling. Stbrrelsen av de enkelte åpninger 40 bestemmer boblestorrelsen. For å oppnå storst mulig samlet overflate for den tilsiktede adsorbsjonsreaksjon gjores folgelig åpningene så små som mulig uten at åpningene plugges igjen av metall selv etter flere gangers anvendelse. I samsvar med foreliggende oppfinnelse har det vært anvendt åpningsstbrrelser i området 0,125 til 1.25 mm, fortrinnsvis 0,25 til O75O mm,for utgassing av smeltet aluminium og aluminiumlegeringer. Avstanden A mellom åpningene, som er vist i fig. 2, er kritisk for å oppnå maksimal spredning av boblene samtidig som det holdes tilstrekkelig avstand mellom disse til å hindre at boblene slår seg sammen til storre bobler. Åpningsavstander i området 6,25 til 125 mm, fortrinnsvis 18,75 til 50 mm, er funnet å være optimale verdier ved utgassing av smeltet aluminium og aluminiumlegeringer. through the smelting to reach a bubble, is reduced to a minimum. Maximum adsorption efficiency is achieved by using a distribution plate as shown in fig. 2. Use of mutually separated openings 40 in the distribution plate means that bubble accumulation is avoided and makes it possible to regulate the size and distribution of the bubbles. The size of the individual openings 40 determines the bubble size. In order to achieve the largest possible total surface for the intended adsorption reaction, the openings are consequently made as small as possible without the openings being plugged again by metal even after several times of use. In accordance with the present invention, opening sizes in the range 0.125 to 1.25 mm, preferably 0.25 to 0.750 mm, have been used for outgassing molten aluminum and aluminum alloys. The distance A between the openings, which is shown in fig. 2, is critical for achieving maximum dispersion of the bubbles while maintaining a sufficient distance between them to prevent the bubbles from merging into larger bubbles. Opening distances in the range of 6.25 to 125 mm, preferably 18.75 to 50 mm, have been found to be optimal values when outgassing molten aluminum and aluminum alloys.
De flussgasser som kan anvendes i forbindelse med foreliggende apparat og fremgangsmåte omfatter mange forskjellige velkjente gasskomponenter, innbefattet klorgass og andre halogenholdige gasser, karbonmonooksyd såvel som visse inerte gassblandinger på basis av og omfattende nitrogen, argon, helium og lignende. En foretrukket gassblanding for anvendelse i samsvar med foreliggende oppfinnelse ved utgassing av smeltet aluminium og aluminiumlegeringer omfatter en blanding av nitrogen eller argon med diklordifluormetan fra omkring 2 til omkring 20 volum%, fortrinnsvis 5 til 15 volum%. Sammen med denne gassblanding kan det anvendes en smeltet saltblanding 24 på overflaten av den smelte som befinner seg inne i kammeret 14, idet denne saltblanding kan omfatte halider slik som natriumklorid, kaliumklorLd, magnesiumklorid og blandinger av disse forbindelser. Det bor bemerkes at den smeltede saltblanding kan velges slik at det oppnås nedsatt erosjon av flusskammerets varmebestandige foring. Videre kan en beskyttende gassatmosfære av argon, nitrogen eller lignende anbringes over det smeltede metall for derved å nedsette muligheten for fornyet adsorbsjon av de frigjorte gassforurensninger på smelteoverflaten, på lignende måte som ved det smeltede salt. De ovenfor angitte materialsammensetninger er angitt for anskuelighetens skyld og utgjor ingen material-begrensning i forbindelse med foreliggende oppfinnelse. The flux gases that can be used in connection with the present apparatus and method include many different well-known gas components, including chlorine gas and other halogen-containing gases, carbon monoxide as well as certain inert gas mixtures based on and including nitrogen, argon, helium and the like. A preferred gas mixture for use in accordance with the present invention in outgassing molten aluminum and aluminum alloys comprises a mixture of nitrogen or argon with dichlorodifluoromethane from about 2 to about 20% by volume, preferably 5 to 15% by volume. Together with this gas mixture, a molten salt mixture 24 can be used on the surface of the melt located inside the chamber 14, as this salt mixture can include halides such as sodium chloride, potassium chloride, magnesium chloride and mixtures of these compounds. It should be noted that the molten salt mixture can be selected so that reduced erosion of the flux chamber's heat-resistant lining is achieved. Furthermore, a protective gas atmosphere of argon, nitrogen or the like can be placed over the molten metal to thereby reduce the possibility of renewed adsorption of the released gas contaminants on the molten surface, in a similar way as with the molten salt. The material compositions indicated above are indicated for the sake of clarity and constitute no material limitation in connection with the present invention.
En foretrukket utforelse av foreliggende oppfinnelse omfatter filtermedia med jevn, fin toleranse ved vesentlig reduserte omkostninger. Filtermediet omfatter folgelig en filterplate av den art som er vist i fig. 3. Denne filterplate 46 har en åpen cellestruktur som er kjennetegnet ved et stort antall innbyrdes forbundne hulrom, slik at det smeltede metall kan passere gjennom disse og herunder smeltens innhold av medforte faste partikler fjernes eller reduseres fra det stopte sluttprodukt, eller utveksling av gassforurensninger lettes mellom smeiten og en flussgass. Et sådant filter kan f.eks. omfatte en fast filterplate utfort i sintret keramikkaggregat eller en poros karbonplate. I den foretrukkede utforelse anvendes et filter av keramisk skummaterial av den art som er beskrevet i US patentskrift nr. 3.962.081. I samsvar med dette US patentskrift kan . det fremstilles filtere av keramisk skumstoff med en åpen cellestruktur med det særtrekk at et stort antall innbyrdes sammen-koblede hulrom er omgitt av et nettverk av nevnte keramiske material. Filteret av keramisk skummaterial som er beskrevet i det ovenfor nevnte US patentskrift er særlig egnet for anvendelse i henhold til foreliggende oppfinnelse, da det er prisbillig og lett kan anvendes som gjennomlopsfilter. Dette filter er videre effektivt ved filtrering av smeltet metall, særlig aluminium, idet det ved lave omkostninger oppnås god filtreringsevne under vesentlige forskjellige ytre omstendig-heter. I samsvar med den foretrukkede utforelse kan et forste filtermedium 30 være fremstilt med forholdsvis grov porestorrelse med 2 til 8 porer pr. cm, og som har en luftgjennom--7 2 A preferred embodiment of the present invention comprises filter media with uniform, fine tolerance at significantly reduced costs. The filter medium therefore comprises a filter plate of the type shown in fig. 3. This filter plate 46 has an open cell structure which is characterized by a large number of interconnected cavities, so that the molten metal can pass through these and including the melt's content of entrained solid particles is removed or reduced from the stopped end product, or the exchange of gas contaminants is facilitated between the melt and a flux gas. Such a filter can e.g. include a fixed filter plate mounted in a sintered ceramic aggregate or a porous carbon plate. In the preferred embodiment, a filter of ceramic foam material of the type described in US Patent No. 3,962,081 is used. In accordance with this US patent document can . filters are made of ceramic foam material with an open cell structure with the distinctive feature that a large number of interconnected cavities are surrounded by a network of said ceramic material. The filter of ceramic foam material which is described in the above-mentioned US patent is particularly suitable for use according to the present invention, as it is inexpensive and can easily be used as a flow-through filter. This filter is also effective when filtering molten metal, particularly aluminium, as good filtering capacity is achieved at low costs under substantially different external circumstances. In accordance with the preferred embodiment, a first filter medium 30 can be produced with relatively coarse pore size with 2 to 8 pores per cm, and which has an air passage--7 2
trengelighet fra 2.500 til 8.000 x 10 cm , mens det annet filtermedium kan omfatte et forholdsvis finporet filter med et poreantall fra 8 til 18 porer pr. cm og en luftgjennomtrengelighet necessity from 2,500 to 8,000 x 10 cm, while the other filter medium may comprise a relatively fine-pored filter with a pore count of from 8 to 18 pores per cm and an air permeability
-7 2 -7 2
fra 400 til 2.900 x 10 cm . Stromningstakten av det flytende metall gjennom filteret kan ha en verdi fra 12,5 til 125 cm 3pr. from 400 to 2,900 x 10 cm. The flow rate of the liquid metal through the filter can have a value from 12.5 to 125 cm 3 per
cm 2 filterflate pr. min. Som på.pekt tidligere, kan naturligvis både gjennomtrengbarhet og porestorrelse for de respektive filtermedia varieres i samsvar med det spesielle material som filtreres, og foreliggende oppfinnelse er således på ingen måte begrenset til de verdiområder som bare er angitt som eksempler ovenfor. cm 2 filter surface per my. As pointed out earlier, both permeability and pore size for the respective filter media can of course be varied in accordance with the particular material being filtered, and the present invention is thus in no way limited to the value ranges which are only indicated as examples above.
Det filter av keramisk skummaterial som fortrinnsvis' anvendes ved utforelse av foreliggende oppfinnelse er fremstilt av et boyelig skummaterial med åpen cellestruktur som utgjores av et stort antall innbyrdes forbundne hulrom omgitt av et nettverk av nevnte fleksible skummaterial, slik som f.eks. polyuretan- The filter of ceramic foam material which is preferably used in the embodiment of the present invention is made of a flexible foam material with an open cell structure which is made up of a large number of interconnected cavities surrounded by a network of said flexible foam material, such as e.g. polyurethane
skum eller cellulosematerialer i skumform. Filteret av keramisk skummaterial kan fremstilles i samsvar med den generelle prosess som er angitt i US patentskrift nr. 3.893.917, idet en vandig keramisk oppslemming fremstilles og vedkommende skummaterial impregneres med dette således at skummaterialets indre nettverk belegges med den keramiske oppslemming og hulrommene hovedsakelig fylles med dette material. Det impregnerte material sammenpresses deretter slik at en del av oppslemmingen drives ut av skummaterialet og den gjenværende del fordeles jevnt over det indre av skummaterialet. Det således belagte skummaterial torkes så og oppvarmes for forst å brenne ut det fleksible organiske skummaterial og derpå å sintre det keramiske belegg, således at det oppnås et innbrent keramisk skummaterial med et stort antall innbyrdes forbundne hulrom omgitt av et nettverk av sintret keramikk i samme materialform som det opprinnelige fleksible skummaterial; Mange forskjellige keramiske materialer kan naturligvis velges avhengig av det spesielle metall som skal filtreres. Fortrinnsvis anvendes en blanding av aluminiumoksyd og kromoksyd, men disse materialer kan naturligvis også anvendes hver for seg eller i kombinasjon med andre keramiske materialer. Andre typiske keramiske materialer som kan anvendes, omfatter zirkoniumoksyd, magnesium-oksyd, titandioksyd, silisiumoksyd og blandinger av disse materialer. Vanligvis inneholder det oppslemmede keramikk-material fra 10 til 40% vann, samt en eller flere reologiske tilsatser, bindemidler eller luftherdemidler. foam or cellulosic materials in foam form. The filter of ceramic foam material can be produced in accordance with the general process set out in US Patent No. 3,893,917, whereby an aqueous ceramic slurry is produced and the relevant foam material is impregnated with this so that the inner network of the foam material is coated with the ceramic slurry and the cavities are mainly filled with this material. The impregnated material is then compressed so that part of the slurry is driven out of the foam material and the remaining part is distributed evenly over the interior of the foam material. The thus coated foam material is then dried and heated to first burn out the flexible organic foam material and then sinter the ceramic coating, so that a baked-in ceramic foam material is obtained with a large number of interconnected cavities surrounded by a network of sintered ceramics in the same material form as the original flexible foam material; Many different ceramic materials can of course be chosen depending on the particular metal to be filtered. A mixture of aluminum oxide and chromium oxide is preferably used, but these materials can of course also be used separately or in combination with other ceramic materials. Other typical ceramic materials that can be used include zirconium oxide, magnesium oxide, titanium dioxide, silicon oxide and mixtures of these materials. Usually the slurry ceramic material contains from 10 to 40% water, as well as one or more rheological additives, binders or air curing agents.
Som vist i fig. 3 , kan filterplaten 46 i henhold til den foretrukkede utforelse ha en avskrånet omkretsflate 48 utfort for å passe sammen med tilsvarende avskrånede kanter i filter-kammerets vegg, slik som vist i fig. 1 og 4. Utfdrelses-varianter kan naturligvis anvendes innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse, og et stort variasjonsområde av anvendbare geometriske former kan således tenkes innenfor konstruksjonsrammen av det foreliggende apparat, som er vist i fig. 2, men ikke er ment som noen begrensning av oppfinnelsens rammeområde. As shown in fig. 3, the filter plate 46 may, according to the preferred embodiment, have a chamfered peripheral surface 48 designed to match corresponding chamfered edges in the wall of the filter chamber, as shown in fig. 1 and 4. Developmental variants can of course be used within the framework of the present invention, and a large range of variations of applicable geometric shapes can thus be imagined within the construction framework of the present apparatus, which is shown in fig. 2, but is not intended as a limitation of the scope of the invention.
I det tilfelle filterplaten i henhold til foreliggende oppfinnelse er utfort for å kastes etter en gangs anvendelse, er det viktig å frembringe effektive midler for tettende montering av filterplaten i sin holder på en måte som tillater lett montering, demontering og opprensning. Holderen eller filterkammeret i seg selv utgjor normalt en integrerende del av en renne, utlopspanne eller digel etc, og bor være utfort i tungtsmeltelige materialer som er bestandig overfor det smeltede metall og av samme art som anvendt i vanlige rennekonstruksjoner av foreliggende art. Det er i hoy grad å foretrekke at filteret monteres tettende i arbeidsstilling ved anvendelse av ettergivende tetningsmidler eller pakninger som vist og omtalt tidligere, og som omgir filterplatens omkrets langs dens avbkrånede flater. Tetninger av pakningstype sikrer lekkasjefri montering og sorger også for at filtermediet lett kan tas ut, hvilket er av vesentlig betydning for enkel demontering. I tillegg, hindrer disse tetningsmidler eller pakninger tilgang av metall til holderenhetens tetningsflater, vil bruk av sådanne midler i vesentlig grad lette opprensing av holderenheten og effektivt forlenge dens levetid ved at metallangrep forhindres. På grunn av dens ettergivenhet kan pakningen også gi tilstrekkelig friksjonskraft for å holde filterlegemet på plass i holderen eller filterkammeret uten at det er nbdvendig å anvende andre typer av fastholdingsmidler. De ettergivende tetningsmidler bor ikke kunne vætes av det foreliggende smeltede metall, kunne motstå kjemiske angrep fra dette og være tilstrekkelig varmebestandig til å motstå dé hoye drifts- In the event that the filter plate according to the present invention is designed to be thrown away after one use, it is important to produce effective means for sealing the filter plate in its holder in a way that allows easy assembly, disassembly and cleaning. The holder or filter chamber itself normally forms an integral part of a chute, outlet pan or crucible, etc., and should be made of hard-to-melt materials that are resistant to the molten metal and of the same type as used in normal chute constructions of the present kind. It is highly preferable that the filter is mounted tightly in working position by using flexible sealants or gaskets as shown and discussed earlier, and which surround the circumference of the filter plate along its chamfered surfaces. Gasket-type seals ensure leak-free assembly and also ensure that the filter medium can be easily removed, which is of significant importance for easy disassembly. In addition, if these sealants or gaskets prevent access of metal to the holder unit's sealing surfaces, the use of such means will significantly facilitate the cleaning of the holder unit and effectively extend its life by preventing metal attack. Due to its compliance, the gasket can also provide sufficient frictional force to hold the filter body in place in the holder or filter chamber without the need to use other types of retaining means. The yielding sealants must not be able to be wetted by the molten metal present, be able to resist chemical attack from this and be sufficiently heat-resistant to withstand the high operational
temperaturer. temperatures.
Filterenheter av plateform i henhold til foreliggende oppfinnelse kan avtettes ved hjelp av pakninger rundt sine sidekanter og/eller langs omkretsen av sine storre sideflater. Filterplateenhetene i henhold til foreliggende oppfinnelse tettes fortrinnsvis ved hjelp av en kanttetning langs filterplatens omkrets, således at det opprettes en positiv tetning og ved anvendelse av en pakning en mekanisk virkning som holder filteret på plass. I det tilfelle en enkel presspasning er utilstrekkelig for å holde filteret på plass, kan naturligvis forskjellige mekaniske innretninger, slik som kiler og holde-vekter, anvendes for dette formål. Plate-shaped filter units according to the present invention can be sealed by means of gaskets around their side edges and/or along the circumference of their larger side surfaces. The filter plate units according to the present invention are preferably sealed by means of an edge seal along the circumference of the filter plate, so that a positive seal is created and, when a gasket is used, a mechanical effect that holds the filter in place. In the event that a simple press fit is insufficient to hold the filter in place, various mechanical devices, such as wedges and retaining weights, can of course be used for this purpose.
Alternativt kan apparatet 10 i fig. 1 være utfort for å deles ved kantene 26 og 28, på en måte som ikke er vist, således at trykk kan påfbres tetningene ved skruestikkevirkning når de adskilte enheter forenes. Skråvinkelen for tetningsflaten i filterkammeret og den tilsvarende skråvinkel for filterplaten vil ha en tendens til å danne en positivt tetning og holde filteret på plass mot de oppdriftskrefter som virker på filteret. Som antydet ovenfor, bor naturligvis den anvendte pakning eller tetning være bestandig overfor det anvendte smeltede metall. Typiske tetningsmaterialer som er anvendt ved behandling av aluminium omfatter varmebestandige tetninger av fibertype og mange forskjellige sammensetninger, slik som de fblgende anskueliggjbrende tetningstyper: (1) en tetning som omfatter omkring 45% aluminiumoksyd, 52% silisiumoksyd, 1,3% ferrioksyd og 1,7% titanoksyd; (2) en tetning som inneholder omkring 55% silisiumoksyd, 45% aluminiumoksyd, 4% kromoksyd og 0,5% ferrioksyd; samt (3) en tetning som omfatter omkring 53% silisiumoksyd, 46% aluminiumoksyd og 1% ferrioksyd. Alternatively, the device 10 in fig. 1 be extended to be split at the edges 26 and 28, in a manner not shown, so that pressure can be applied to the seals by vice action when the separate units are joined. The bevel angle of the sealing surface in the filter chamber and the corresponding bevel angle of the filter plate will tend to form a positive seal and hold the filter in place against the buoyant forces acting on the filter. As indicated above, the gasket or seal used must of course be resistant to the molten metal used. Typical sealing materials used in the treatment of aluminum include heat-resistant fiber-type seals and many different compositions, such as the following illustrative seal types: (1) a seal comprising about 45% alumina, 52% silicon oxide, 1.3% ferric oxide and 1, 7% titanium oxide; (2) a seal containing about 55% silicon oxide, 45% alumina, 4% chromium oxide and 0.5% ferric oxide; and (3) a seal comprising about 53% silicon oxide, 46% aluminum oxide and 1% ferric oxide.
Som angitt i fig. 1 er det et hovedtrekk ved foreliggende oppfinnelse at det er anordnet et forste filtermedium 30 med en rekke hull 50 som er vesentlig storre enn porestorreIsen for selve filteret. Det er observert at det foreligger store trykk-forskjeller mellom behandlingssonen for flussgassbehandling nedstrbms for det forste filtermedium og det tilsvarende område oppstroms for dette filtermedium, ved anvendelse av fremgangsmåte og apparat som angitt i tidligere nevnte US patentskrift nr. 4.052.198. Denne store trykkforskjell skrev seg fra en oppbygning av flussgass på undersiden av filterplaten. Denne forskjell utgjor en fysiskgrense for den mengde flussgass som kan fores i motstrom gjennom stromningen av smeltet metall, således at det også foreligger en grense for den mengde smeltet metall som kan behandles kontinuerlig og effektivt. I samsvar med foreliggende oppfinnelse er det funnet at denne trykkforskjell kan effektivt reguleres og reduseres ved å utstyre filterplaten med en rekke hull som er vesentlig storre enn storrelsen av filterets enkelte porer, således at det opprettes en foretrukket stromningsbane for flussgassen gjennom filterplaten mens hovedsakelig alt smeltet metall passerer gjennom filterlegemet. Den nedsatte drivtrykk-forskjell som oppnås i henhold til foreliggende oppfinnelse muliggjor en okning av den mengde flussgass som kan innfores i smeiten, hvorved det også oppnås en okning av den mengde smeltet metall som kan effektivt behandles sammenlignet med den tilsvarende mengde for kjente systemer. Folgende utforelses-eksempel vil nærmere anskueliggjøre foreliggende oppfinnelse. Et antall filtermedia av keramisk skumtype ble fremstilt i samsvar med den prosess som er beskrevet i US patentskrift nr. 3.893.917 for anvendelse som det forste filtermedium i en prove-enhet i nedsatt målestokk tilsvarende det apparat som er vist i fig. 1. Hvert filter var av storrelse 12,5 x 12,5 x 2,5 cm og var utfort for å ha en luftgjennomtrengbarhet på 1750 x 10 —7 cm 2, en porositet på 0,90 og en porestorrelse tilsvarende 12 porer pr. cm. 25 hull av samme storrelse ble boret i hver av filterene. Det bor bemerkes at i stedet for å lage hullene i det ferdige filterprodukt ved boring eller lignende, kan hullene dannes i det fleksible skummaterial for den fremstillingsprosess som er beskrevet i nevnte US patentskrift nr. 3.893.917. Det er å foretrekke at hullene er like store og jevnt fordelt over filterplatens overflate, således at flussgassen vil bli jevnt fordelt over platen. Hullstorrelsene i filteret ble variert fra 2,5 til 11,25 mm i trinn på 0,25 mm. Filterne ble innbygget i proveenheten i nedsatt målestokk med det formål å studere stromningsegenskapene for gass og væske i motstrom under en filtrerings- og utgassingsprosess. Flytende metall ble innfort i filtrerings- og utgassingskammeret i stromningsmengder på henhv. 15.150, 22.730 og 30.300 cm 3 pr. min. Gass-stromningen ble innstilt slik at det ble opprettet et trykkfall tilsvarende en nivåforskjell på 1,27 cm mellom innlops- og utlops-rennen, slik som vist ved bokstaven B i fig. 1. De oppnådde resultater er grafisk anskueliggjort i fig. 4. As indicated in fig. 1, it is a main feature of the present invention that a first filter medium 30 is arranged with a series of holes 50 which are substantially larger than the pore size of the filter itself. It has been observed that there are large pressure differences between the treatment zone for flue gas treatment downstream of the first filter medium and the corresponding area upstream of this filter medium, using the method and apparatus as stated in previously mentioned US patent document no. 4,052,198. This large pressure difference resulted from a buildup of flux gas on the underside of the filter plate. This difference constitutes a physical limit for the amount of flux gas that can be fed in countercurrent through the flow of molten metal, so that there is also a limit for the amount of molten metal that can be processed continuously and efficiently. In accordance with the present invention, it has been found that this pressure difference can be effectively regulated and reduced by equipping the filter plate with a series of holes that are significantly larger than the size of the filter's individual pores, so that a preferred flow path is created for the flux gas through the filter plate while essentially everything melted metal passes through the filter body. The reduced driving pressure difference achieved according to the present invention enables an increase in the amount of flux gas that can be introduced into the smelter, whereby an increase in the amount of molten metal that can be effectively processed is also achieved compared to the corresponding amount for known systems. The following embodiment example will further illustrate the present invention. A number of filter media of the ceramic foam type was produced in accordance with the process described in US Patent No. 3,893,917 for use as the first filter media in a reduced-scale test unit corresponding to the apparatus shown in fig. 1. Each filter was of size 12.5 x 12.5 x 2.5 cm and was designed to have an air permeability of 1750 x 10 -7 cm 2 , a porosity of 0.90 and a pore size corresponding to 12 pores per cm. 25 holes of the same size were drilled in each of the filters. It should be noted that instead of making the holes in the finished filter product by drilling or the like, the holes can be formed in the flexible foam material for the manufacturing process described in said US patent document no. 3,893,917. It is preferable that the holes are the same size and evenly distributed over the surface of the filter plate, so that the flux gas will be evenly distributed over the plate. The hole sizes in the filter were varied from 2.5 to 11.25 mm in steps of 0.25 mm. The filters were built into the sample unit on a reduced scale with the aim of studying the flow characteristics of gas and liquid in countercurrent during a filtration and degassing process. Liquid metal was introduced into the filtration and degassing chamber in flow rates of 15,150, 22,730 and 30,300 cm 3 per my. The gas flow was adjusted so that a pressure drop corresponding to a level difference of 1.27 cm between the inlet and outlet channels was created, as shown by the letter B in fig. 1. The results obtained are graphically illustrated in fig. 4.
Som det vil fremgå av fig. 4 tillater rekkene av borehull gjennom filtermediet i henhold til oppfinnelsen innforing av en storre mengde flussgass i metallsmelten, således at det oppnås et mer virksomt filtrerings- og utgassings-apparat enn det som er tidligere kjent. As will be seen from fig. 4 allows the rows of boreholes through the filter medium according to the invention to introduce a larger amount of flux gas into the metal melt, so that a more effective filtering and degassing apparatus is obtained than that previously known.
Ved å anordne foretrukket stromningsbane for flussgassen gjennom filterplaten, nedsettes trykkforskjellen over platen således at det oppnås en tilsvarende senkning av nivåforskjellen mellom apparatets innlop og utlop, hvilket i sin tur muliggjor anvendelse av tilsvarende mindre apparatenheter samtidig som utgassingens effektivitet oker. Det er funnet at hullstorrelser opp til ll,25mm kan effektivt anvendes uten at filterplatens filtreringsvirkning nedsettes i vesentlig grad. By arranging a preferred flow path for the flue gas through the filter plate, the pressure difference across the plate is reduced so that a corresponding lowering of the level difference between the device inlet and outlet is achieved, which in turn enables the use of correspondingly smaller device units at the same time as the degassing efficiency increases. It has been found that hole sizes up to 11.25 mm can be effectively used without the filtering effect of the filter plate being reduced to a significant extent.
Fig. 5 viser en alternativ apparatutforelse i henhold til oppfinnelsen, hvori filterplatene er anordnet hovedsakelig horisontalt. Apparatet 50 er utstyrt med en innlopsrenne 52 som forer til det kammer 54 hvor filtreringen og utgassingen finner sted. Kammeret 54 er vist å ha hovedsakelig skålform og er anordnet med sin bunnuttagning under nivået av innlopsrennen 52, således at det smeltede metall som tilfores vil stromme nedover gjennom filtermediet. Kammeret 54 har som særtrekk at det er utstyrt med minst to omkretskanter 56 og 58. Den forste omkretskant 56 er anbragt i den ovre del av kammeret 54 og er anordnet på samme måte som i fig. 1 i nivå med bunnen av innlopsrennen 52. Den annen omkretskant 58 er som angitt i fig. 5 plassert på sådan måte inne i kammeret 54 at den effektivt deler kammeret i to deler 60 og 62. Likesom den forste omkretskant 56, er den annen omkretskant 58 i fig. vist med nedoverrettede konvergerende skråflater som muliggjor lett og enkel installasjon og utskifting av hensiktsmessig utformede filtermedia. Skjont kantene 56 og 58 er vist med skråflater, er foreliggende oppfinnelse på ingen måte begrenset til denne utforelse, idet kanter utstyrt med andre midler for å holde filtermediet på plass også kan anvendes innenfor oppfinnelsens ramme, slik det vil bli nærmere beskrevet i det folgende. Kanten 58 er vist å ha nedsatt omfang i forhold til den forste omkretskant 56 for å tillate uhindret håndtering av filtermediet innenfor denne omkretskant. Fig. 5 shows an alternative device embodiment according to the invention, in which the filter plates are arranged mainly horizontally. The apparatus 50 is equipped with an inlet chute 52 which leads to the chamber 54 where the filtration and degassing take place. The chamber 54 is shown to be mainly bowl-shaped and is arranged with its bottom outlet below the level of the inlet chute 52, so that the molten metal which is supplied will flow downwards through the filter medium. The special feature of the chamber 54 is that it is equipped with at least two peripheral edges 56 and 58. The first peripheral edge 56 is placed in the upper part of the chamber 54 and is arranged in the same way as in fig. 1 at the level of the bottom of the inlet chute 52. The other peripheral edge 58 is as indicated in fig. 5 placed in such a way inside the chamber 54 that it effectively divides the chamber into two parts 60 and 62. Like the first peripheral edge 56, the second peripheral edge 58 in fig. shown with downwardly directed converging bevels which enable easy and simple installation and replacement of suitably designed filter media. Although the edges 56 and 58 are shown with inclined surfaces, the present invention is in no way limited to this embodiment, as edges equipped with other means to keep the filter medium in place can also be used within the scope of the invention, as will be described in more detail below. The edge 58 is shown to have a reduced extent in relation to the first peripheral edge 56 to allow unhindered handling of the filter medium within this peripheral edge.
Det forste delkammer 60 omfatter området mellom forste og annet filtermedium, som henhv. er betegnet med 64 og 66. Som vist i figuren kan de nevnte filtermedier 64 og 66 likeledes oppvise avskrånede omkretsflater 68 som er utfort for å passe sammen med de tilsvarende utformede omkretskanter 56 og 58. De avskrånede omkretsflater 68 er i montert stilling utstyrt med ettergivende tetningsmidler 70 som er bestandige overfor smeltet metall, og de respektive filtermedia 64 og 66 med påfort tetningsmidler 70 innfores i rekkefolge i det indre av kammeret 54, således at tetningsmidlene 70 i hvert tilfelle kommer til anlegg mot de respektive avskrånede omkretskanter 56 og 58. The first partial chamber 60 comprises the area between the first and second filter media, which respectively are denoted by 64 and 66. As shown in the figure, the aforementioned filter media 64 and 66 can also have chamfered peripheral surfaces 68 which are extended to fit together with the correspondingly designed peripheral edges 56 and 58. The chamfered peripheral surfaces 68 in the assembled position are equipped with yielding sealants 70 which are resistant to molten metal, and the respective filter media 64 and 66 with continued sealants 70 are introduced in sequence into the interior of the chamber 54, so that the sealants 70 in each case come into contact with the respective beveled peripheral edges 56 and 58.
Som angitt ovenforj deler omkretskantene 56 og 58 ved under-stottelse av sine respektive filtermedier 64 og 66 kammeret 54 As stated above, the peripheral edges 56 and 58, by supporting their respective filter media 64 and 66, divide the chamber 54
i delkammeret 60 og 62. Det skal nå atter henvises til fig. 5 hvor det er vist at delkammeret 60 i samsvar med foreliggende oppfinnelse er utstyrt med minst en innlopsåpning 72 som utgjor en eller flere munninger for en stromningskanal 74 eller manifold for tilforsel av en flussgass til smeiten fra en ytre kilde som ikke er vist. in the partial chamber 60 and 62. Reference must now be made again to fig. 5 where it is shown that the partial chamber 60 in accordance with the present invention is equipped with at least one inlet opening 72 which forms one or more mouths for a flow channel 74 or manifold for supplying a flux gas to the smelter from an external source which is not shown.
I samsvar med foreliggende oppfinnelse er det forste filtermedium 64 utstyrt med en rekke hull 76 for derved å danne foretrukket strbmningsbane for flussgassen. Det bbr forstås at flussgassen kan tilfores gjennom en fordelingsplate av den art som er vist og beskrevet under henvisning til fig. 1. In accordance with the present invention, the first filter medium 64 is equipped with a number of holes 76 to thereby form a preferred flow path for the flux gas. It is understood that the flue gas can be supplied through a distribution plate of the type shown and described with reference to fig. 1.
Det foreligger mange forskjellige tilfeller hvor oppfinnelsens fremgangsmåte og apparat kan anvendes i alle de forskjellige utforelsesvarianter som er antydet ovenfor. Spesielt ved en kontinuerlig stopeprosess kan et par flussfiltreringskammere hensiktsmessig anvendes i parallell. Ved en sådan prosess kan anleggets store lengdeutstrekning og den tilsvarende totale metallstromning kreve at filtermedia bor utskiftes i drift. Sådanne utskiftninger kan lettes ved anvendelse av parallelle stromningskanaler som hver inneholder et filtreringskammer, sammen med midler for overforing av metallstrømningen fra den ene kanal til den annen, f.eks. ved hjelp av ventiler, skjermer eller lignende. Metallstrbmningen vil således være begrenset til ett filtreringskammer av gangen, og avledes til den annen kanal så snart nivåfallet over det forste filtreringskammer oker over en viss verdi. Det vil innsees at en sådan omkoblingsprosess vil sikre tilfbrsel av en endelbs strbm av filtrert metall til en kontinuerlig stopeprosess. 1 tillegg til det som er angitt ovenfor, vil foreliggende apparat og fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen kunne modifiseres på mange forskjellige måter innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse for tilpasning til forskjellige driftsprosesser. I det tilfelle hvor små, enkeltporsjoner av smeltet metall skal behandles og stbpes, er det f.eks. bnskelig at de forskjellige filtermedia kan holdes i drift for flere sådanne enkeltporsjoner. For dette formål kan filtermediene være trukket noe nedover fra nivåene for gjennom-lbpspassasjen og utlbpsrennen, således at gjenværende smelte vil fylle kammeret og dekke begge filtre etter at smeltestrbmmen har opphbrt. I samsvar med denne modifiserte utforelse kan det anvendes minst en dekselenhet som kan anbringes på oversiden av den gjenværende smelte og er utstyrt med varmekilder slik som et antall varmestrålende elementer for å holde smeiten i flytende tilstand. There are many different cases where the method and apparatus of the invention can be used in all the different embodiments indicated above. Especially in the case of a continuous stopping process, a pair of flux filtration chambers can be suitably used in parallel. In such a process, the plant's large length and the corresponding total metal flow may require that the filter media be replaced during operation. Such exchanges can be facilitated by the use of parallel flow channels each containing a filtration chamber, together with means for transferring the metal flow from one channel to the other, e.g. by means of valves, screens or the like. The metal flow will thus be limited to one filtering chamber at a time, and diverted to the second channel as soon as the level drop above the first filtering chamber increases above a certain value. It will be realized that such a switching process will ensure the supply of an end-lb stream of filtered metal to a continuous stopping process. 1 addition to what is stated above, the present apparatus and method according to the invention will be able to be modified in many different ways within the framework of the present invention for adaptation to different operating processes. In the case where small, individual portions of molten metal are to be processed and stamped, it is e.g. It is desirable that the different filter media can be kept in operation for several such individual portions. For this purpose, the filter media may be drawn somewhat downwards from the levels of the through-flow passage and the discharge chute, so that the remaining melt will fill the chamber and cover both filters after the flow of melt has ceased. In accordance with this modified embodiment, at least one cover unit can be used which can be placed on the upper side of the remaining melt and is equipped with heat sources such as a number of heat radiating elements to keep the melt in a liquid state.
Andre modifikasjoner kan også tenkes innenfor rammen av foreliggende oppfinnelse, innbefattet anordning av et antall innlbpsåpninger rundt omkretsen av de forskjellige kammere umiddelbart under de respektive forste filtermedia. I tillegg og uten at det er vist her, kan innlbpsmunningene forlenges til midtområdet av nevnte kamre med forlengelse av de respektive tilførselskanaler, således at flussgassen kan trenge inn i smeiten fra et punkt midt inne i kammeret. Både anordning av en manifold av flussgassinnløp og en eller flere innløpsåp-ninger anordnet inne i kammeret omfatter modifikasjoner som i seg selv kan være gjenstand for varierende konstruksjoner, og oppfinnelsen er således ikke begrenset til spesielle utførel- Other modifications are also conceivable within the scope of the present invention, including the arrangement of a number of inlet openings around the circumference of the various chambers immediately below the respective first filter media. In addition and without it being shown here, the inlet openings can be extended to the middle area of said chambers with the extension of the respective supply channels, so that the flux gas can penetrate into the melt from a point in the middle of the chamber. Both the arrangement of a manifold of flue gas inlet and one or more inlet openings arranged inside the chamber include modifications which in themselves can be subject to varying constructions, and the invention is thus not limited to particular designs.
ser i denne forbindelse. see in this regard.
Claims (9)
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/900,065 US4165235A (en) | 1978-04-26 | 1978-04-26 | Method for inline degassing and filtration of molten metal |
US05/900,066 US4158632A (en) | 1978-04-26 | 1978-04-26 | Filter for use in filtration of molten metal |
US05/900,122 US4159104A (en) | 1978-04-26 | 1978-04-26 | Apparatus for inline degassing and filtration of molten metal |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO791359L NO791359L (en) | 1979-10-29 |
NO158105B true NO158105B (en) | 1988-04-05 |
NO158105C NO158105C (en) | 1988-07-13 |
Family
ID=27420580
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO791359A NO158105C (en) | 1978-04-26 | 1979-04-24 | METHOD AND APPARATUS FOR EXHAUSTING AND FILTERING MELTED METAL. |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS54145307A (en) |
CA (1) | CA1123207A (en) |
DE (1) | DE2914347A1 (en) |
FR (1) | FR2424325B1 (en) |
GB (1) | GB2019734B (en) |
IT (1) | IT1113910B (en) |
NL (1) | NL7903316A (en) |
NO (1) | NO158105C (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2482143A1 (en) * | 1980-05-06 | 1981-11-13 | Thomson Brandt | DRYER WITH ELECTRONIC PROGRAMMING |
JPS6113073Y2 (en) * | 1981-05-18 | 1986-04-23 | ||
HU185540B (en) * | 1982-06-25 | 1985-02-28 | Mta Mueszaki Kemiai Kutato Int | Method and apparatus for degasing metal melts and/or removing their non-metallic contaminations |
NO841240L (en) * | 1984-03-28 | 1985-09-30 | Kongsberg Vapenfab As | METHOD AND APPARATUS FOR CONTINUOUS OR SEMI-CONTINUOUS FEEDING OF A COCILLO OR CASTLE FORM WITH MELTED MAGNESIUM ALLOY TREATED FOR AA GET A CORE REFINING EFFECT |
DE3413256A1 (en) * | 1984-04-07 | 1985-10-17 | Varta Batterie Ag, 3000 Hannover | Apparatus for treating melts composed of lead and lead alloys |
JP2767262B2 (en) * | 1988-11-25 | 1998-06-18 | 大同ほくさん株式会社 | Method and apparatus for treating molten aluminum |
DE4305660C2 (en) * | 1993-02-24 | 1994-07-07 | Stephan Mayer | Device and method for controlling the size distributions of gas or liquid bubbles in a liquid medium |
DE10127753A1 (en) * | 2001-06-07 | 2002-12-12 | Bayerische Motoren Werke Ag | Removing impurity alloying components from an aluminum cast alloy comprises completely melting the cast alloy, mixing with boron, casting the melt, and removing or retaining solids produced from the melt before or during casting |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE966101C (en) * | 1948-11-17 | 1957-07-11 | E H Paul Roentgen Dr Ing | Method and apparatus for treating molten aluminum and aluminum alloys with chlorine gas |
DE817815C (en) * | 1948-11-24 | 1951-10-22 | Erich Hollweg | Method and device for refining metal and light metal melts, in particular made of aluminum alloys |
FR1130492A (en) * | 1954-05-13 | 1957-02-06 | Aluminum Co Of America | Improved method and apparatus for degassing and purifying molten metals containing aluminum |
BE754558A (en) * | 1969-08-08 | 1971-02-08 | Alcan Res & Dev | METHOD AND APPARATUS FOR FILTERING FUSION METALS |
US3537987A (en) * | 1969-08-28 | 1970-11-03 | Intalco Aluminum Corp | Method of filtering molten light metals |
JPS5539601B1 (en) * | 1970-05-12 | 1980-10-13 | ||
US4032124A (en) * | 1975-03-28 | 1977-06-28 | Swiss Aluminium Ltd. | Apparatus and method for in-line degassing and filtration of molten metal |
US4052198A (en) * | 1976-02-02 | 1977-10-04 | Swiss Aluminium Limited | Method for in-line degassing and filtration of molten metal |
US4298187A (en) * | 1978-04-26 | 1981-11-03 | Swiss Aluminium Ltd. | Apparatus for inline degassing and filtration of molten metal |
-
1979
- 1979-04-09 DE DE19792914347 patent/DE2914347A1/en active Granted
- 1979-04-24 JP JP5078579A patent/JPS54145307A/en active Pending
- 1979-04-24 GB GB7914251A patent/GB2019734B/en not_active Expired
- 1979-04-24 NO NO791359A patent/NO158105C/en unknown
- 1979-04-26 CA CA326,450A patent/CA1123207A/en not_active Expired
- 1979-04-26 NL NL7903316A patent/NL7903316A/en not_active Application Discontinuation
- 1979-04-26 IT IT22185/79A patent/IT1113910B/en active
- 1979-04-26 FR FR7910674A patent/FR2424325B1/en not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IT1113910B (en) | 1986-01-27 |
GB2019734A (en) | 1979-11-07 |
NL7903316A (en) | 1979-10-30 |
FR2424325A1 (en) | 1979-11-23 |
DE2914347A1 (en) | 1979-11-08 |
NO158105C (en) | 1988-07-13 |
GB2019734B (en) | 1982-07-21 |
FR2424325B1 (en) | 1987-04-30 |
DE2914347C2 (en) | 1987-07-09 |
JPS54145307A (en) | 1979-11-13 |
CA1123207A (en) | 1982-05-11 |
IT7922185A0 (en) | 1979-04-26 |
NO791359L (en) | 1979-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4052198A (en) | Method for in-line degassing and filtration of molten metal | |
US4844425A (en) | Apparatus for the on-line treatment of degassing and filtration of aluminum and its alloys | |
CA1102120A (en) | Apparatus for the filtration of molten metal in a crucible type furnace | |
US4401295A (en) | Apparatus for treating molten metal | |
EP2133315A1 (en) | High-performance glass melting method as a 'High-Efficiency-Glas-Melter'-method (HEGM) and corresponding device for glass manufacture | |
NO148381B (en) | CERAMIC FOAM FILTER FOR MILT METAL FILTERING, PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING AND APPLICATION OF THE FILTER | |
CN1006681B (en) | Filtration apparatus | |
US4165235A (en) | Method for inline degassing and filtration of molten metal | |
US4092153A (en) | Filtering and inline degassing of molten metal | |
US4007923A (en) | Molten metal filter | |
NO158105B (en) | METHOD AND APPARATUS FOR EXHAUSTING AND FILTERING MELTED METAL. | |
US4298187A (en) | Apparatus for inline degassing and filtration of molten metal | |
US4032124A (en) | Apparatus and method for in-line degassing and filtration of molten metal | |
US4154689A (en) | Filtering and inline degassing of molten metal | |
JPH0665728B2 (en) | Filter media | |
NO802042L (en) | DEVICE FOR INTRODUCING GASES IN METAL MELTERS. | |
NO770320L (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR CONTEMPORARY AND CONTINUOUS DEGASING AND FILTRATION OF MELTED METAL. | |
NO783965L (en) | METHOD AND DEVICE FOR FILTERING METAL | |
US4158632A (en) | Filter for use in filtration of molten metal | |
GB2025466A (en) | Treating liquids with gases | |
US3470075A (en) | Process and apparatus for filtering effluent produced from aluminum reduction cells | |
US4159104A (en) | Apparatus for inline degassing and filtration of molten metal | |
NO154462B (en) | GAS DIFFUSER COVER FOR SUPPLY OF RINSE GAS TO MELTED METAL. | |
CN215137392U (en) | Self-deslagging tubular filter for filtering and deslagging of metal melt | |
AU2010251491B2 (en) | Metallurgical melting and treatment unit |