NO170162B - Anlegg for kontinuerlig rensing av aluminium og aluminiumlegeringer. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et anlegg for kombinert og kontinuerlig rensebehandling i form av avgassing og filtrering av flytende aluminium og/eller legeringer hvor aluminium inngår.

Prosesser for avgassing og rensing av flytende metall hvor hensikten er å fjerne det hydrogen som forefinnes i den flytende masse er kjent, og disse kjente prosesser omfatter også fjerning av visse faste uønskede bestanddeler såsom oksy-der og salter, forskjellige slaggprodukter, natriumfluorid, aluminiumfluorid og også andre fluorider, hvis nærvær i suspensjon også har tilknytning til nærværet av hydrogen: Avgassingen blir vanligvis utført ved å injisere oksygenfritt nitrogen, argon eller en annen linert gass, og gassen virker ved omrøring av og iblanding i det flytende metall.

Det er videre kjent prosesser for rensing av flytende aluminium ved hjelp av injisering av aktive gasser såsom klor-gass eller gasser som utvikler klor lokalt, såsom f.eks. klorerte fluorkarboner, frem til fjerning av alkaliske metaller fra elektrolysen i kryolittbad. Det som skjer er at kloret bindes til natriumet slik at det dannes natriumklorid i fast form, som inngår i slagget og føres til overflaten av det flytende metall av den injiserte inertgass.

Særlig virker klorerte fluorkarboner som reaktiver

og bevirker også en medføring av de partikler som befinner seg

i suspensjon i smeiten slik at disse når de kommer til overflaten blir innesluttet i såkalte forslaggere og kan skummes av fra smeltens overflate.

For å kunne oppnå metaller og lette legeringer med ønsket renhet og strukturell homogenitet må også de aller minste faste partikler som befinner seg i suspensjon i smeiten fjernes. Ifølge enkelte kjente teknikker tilføres klor via grafittrotorer som tjener som omrørere og holder det flytende metall i bevegelse ved å beveges rundt i smeiten, og således lettes fjerningen av faste fremmedpartikler som da vil stige til smeltens overflate på grunn av det gasstrykk som dannes når gassen unnslipper rotoren. I praksis lider denne teknikk av den alvorlige ulempe at det benyttes bevegelige elementer i selve smeiten som har høy temperatur, slik at de bevegelige deler raskt degraderes og ødelegges og slik at det er vanskelig å holde den nødvendige kontroll.

Det er også kjent prosesser for filtrering av flytende aluminium hvor det benyttes hovedsakelig kuleformede legemer av lagdelt aluminiumoksyd som fanger opp urenhetene ved adsorpsjon på overflaten. Imidlertid har disse kuleformede legemer tendens til raskt å klumpe seg sammen og tape adsorpsjonsevnen, og fremgangsmåtene krever kostbar etterfølgende rensing og rege-nerering.

I den senere tid er det foreslått filtreringsprosesser for flytende metall hvor dette føres gjennom porøse vegger inne i et kammer ovenfra og nedover slik at det rensede metall kan tas ut på undersiden av filterveggen.

Slike porøse filtere eller septa består vanligvis av grafitt, keramikk eller ulike typer agglomerater, og i praksis lider de av den alvorlige ulempe at de relativt raskt tiltettes av de urenheter som fraskilles smeiten og blir liggende på filterets ene side slik at dette må skiftes ganske ofte. Dette kan ikke gjøres før karet med smelte først er tømt, rengjort i dersom dette er mulig og på ny bygget sammen eller skiftet ut, med de åpenbare økonomiske og praktiske begrensninger dette innebærer.

Det er således et mål med den foreliggende oppfinnelse å skaffe til veie et anlegg for kontinuerlig rensing av

> aluminium og aluminiumlegeringer, idet rensingen innbefatter gassutskilling og filtrering, og hvor ulempene og begrensnin-gene som er knyttet til apparater og prosesser innenfor teknik-kens stand unngås, og fremfor alt slik at det oppnås en metall-behandling som er meget pålitelig og er virkelig effektiv.

) Et annet mål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et anlegg av denne art og som er bygget opp slik at det pådras minimale kostnader, både når det gjelder selve installasjonen og driften, og hvor anlegget er lett å betjene og innstille.

Disse og andre mål vil klarere fremgå av den nå 5 følgende beskrivelse av et typisk anlegg for kontinuerlig drift ved avgassing og filtrering av flytende metaller, særlig aluminium eller ulike aluminiumlegeringer, idet det gjøres bruk av inerte og/eller aktive gasser og av filtrerende porøse plater eller septa, og dette anlegg er kjennetegnet ved de trekk som fremgår av karakteristikken i det etterfølgende krav 1.

Nærmere bestemt består innretningen for injisering av inert eller aktiv gass av rør eller liknende som er forankret i vertikal stilling til den oppløftbare overdel og som nederst er utstyrt med blokker, sylindre eller konuser av et porøst materiale. Lengden av injeksjonsrørene er slik at de porøse elementer såsom sylindrene kommer til å befinne seg nær karets bunn slik at den injiserte gass kommer til å spre seg jevnt utover i det smeltede metall uten å danne hvirvLex eller ujevn blanding av metallsmelten.

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere i form av et foretrukket utførelseseksempel av et typisk renseanlegg, og beskrivelsen støtter seg til de ledsagende illustrasjoner av dette anlegg. Hverken disse eller beskrivelsen av dette spesielle anlegg innfører begrensninger i oppfinnelsen, idet dennes omfang er gitt av kravene.

Fig. 1 viser skjematisk et vertikalsnitt gjennom midten av et anlegg for kontinuerlig avgassing og filtrering av smelte, idet anlegget er fullt i samsvar med oppfinnelsen,

og fig. 2 viser et vertikalsnitt av det samme anlegg, sett fra en snittflate som angis mellom pilene A - A på fig. 1.

Det viste apparat består av et kar 1 med hovedsakelig utvendig form som et rektangulært prisme, og karets vegger og bunn er termisk isolerte, mens det er åpent øverst. Åpningen øverst kan lukkes tett av en oppløftbar, flat overdel 2 som også er belagt med termisk isolerende materiale. Gjennom en av karets 1 sidevegger fører en inntaksåpning 3 for smeltet metall inn i karets indre, og i en avstand fra inntaksåpningen, f.eks. på motsatt side av karet 1, finnes en tømmeåpning 4 i tilnærmet samme høyde regnet fra karets bunn som inntaksåpningen 3. Åpningene er dimensjonert slik at overflaten 5 av det smeltede metall i karet stort sett kommer til å holde seg ved midtplanet 6 gjennom inntaksåpningen 3. Inne i overdelen 2

er det anordnet en rekke elektriske motstander 7 for oppvar-ming av det smeltede metall under avgassings- og filtreringsprosessen. På toppen av de vertikale vegger i karet 1 finnes luftekanaler 8 (fig. 1) for å la de genererte gasser unnslippe,

og dette skal omtales nærmere i det følgende. Karets 1 indre er oppdelt i to kamre, henholdsvis et avgassingskammer 9 og et filtreringskammer 10, og disse to kamre har forskjellig volum. Skillet mellom kamrene dannes av en delvis vertikal og hovedsakelig vinkelformet skillevegg 11 hvis vertikale del er så

høy at den rager opp en viss høyde over karets bunn. Skille-veggens 11 horisontale del lia er innpasset i karets vegger. Filtreringskammeret 10 som er det minste av de to kamre omslut-ter tømmeåpningen 4, og det større avgassingskammer 9 rommer inntaksåpningen 3. I den horisontale del lia av skilleveggen 11 er det anordnet en plate (septum) 12 av porøst materiale såsom keramikk, grafikk eller ett eller annet konglomerat,

og denne plate tjener som filterorgan for filtrering av det flytende metall som føres inn i avgassingskammeret 9.

Injeksjonsinnretningen i kammeret 9 er i form av injek-sjonsrør 13 og tiltenkt tilførsel av inerte og/eller aktive gasser såsom nitrogen, argon, klor eller andre gasser, og disse rør 13 er festet til den oppløftbare overdel 12 og går gjennom denne slik at de stikker ut på oversiden. I sin nedre ende har injeksjonsrørene 13 en konus eller en sylinder 14 av porøst materiale såsom karbon. Injeksjonsrørene 13 er videre plassert slik at sylindrene 14 holdes nær karets 1 bunn og slik at gassen som fordeles jevnt og homogent av de porøse sylindre, kommer til å dekke hele volumet av flytende metall i avgassingskammeret 9 uten å forårsake hvirvler eller ujevn blanding,hvilket kunne forstyrre filtreringsprosessen. Den spesielle plassering av gassinjeksjonsrørene 13 gjør det mulig å utføre en avgassing som foregår etter motstrømsprinsippet mot metallsmeltens strømningsretning. Ved å anordne to kamre som er anordnet slik at de står i forbindelse med hverandre i samsvar med prin-sippet for kommuniserende kar, kommer avgassingen med filtrering til å kunne foregå kontinuerlig, og filtreringskamme-rets 10 store dimensjoner vil bevirke at smeltens bevegelse oppover gir en laminær strømning gjennom filterplaten 12,

og ved at filtreringen foregår nedenfra og oppover gjennom denne plate vil urenheter og faste partikler som føres med av strømmen av allerede avgasset metall i kammeret 9 hindres i

filterplatens 12 nedre flate slik at disse kan falle ned til karets bunn og kan tas ut derfra ved periodisk tømming gjennom en utløpskanal 15 (fig. 2).

Forholdet mellom kammervolumene av kamrene 9 og 10 og overflaten av den porøse plate 12 er slik at det, som tid-ligere nevnt, dannes en laminær og relativt langsom strømning av flytende metall nedenfra og oppover, hvilket ikke bevirker noe spesielt trykk fra urenhetene mot det porøse medium som platen 12 utgjør, og fremfor alt hindres da ikke urenhetene i å kunne falle ned til bunnen av karet. Kamrenes dimensjoner er også slik i forhold til dimensjonene av inntaks- og tømme-åpningen at det innenfor gitte grenser oppnås en væskenivåfor-skjell i balanse mellom de to kamre ut fra den strømningsmot-stand som filterplaten 12 gir mot smeltestrømmen, idet denne motstand er en funksjon av opphopningen av urenheter på platens overflate. Hvis forskjellen i væskenivå overstiger den for-håndsbestemte grense vil metallet strømme over fra avgassingskammeret til filtreringskammeret gjennom en åpning (ikke vist på figurene) i den vertikale del av skilleveggen 11.

For å sikre at metallet skal kunne strømme ut fra karet også når filteret er fullstendig tilstoppet, er det på utsiden av filterplaten 12 anordnet en overløpskanal (ikke vist).

Takket være den konstruksjonsmessige enkelhet og fra-været av bevegelige deler, og takket være utførelsen av filteret hvor filtreringen skjer nedenfra og oppover gjennom en meget enkel filterplate, innebærer oppfinnelsen at det med det foreliggende anlegg kan utføres en meget virkningsfull behand-ling av flytende aluminium, idet rensevirkningen er god, drifts-kostnadene lave, og det kan forventes en meget lang brukstid for filterplaten.

Også andre utførelsesformer av oppfinnelsen kan

tenkes for en fagkyndig innenfor denne teknologi, uten at dette fraviker oppfinnelsens ramme.

Claims (6)

1. Anlegg for kontinuerlig gassutskilling og filtrering av flytende metaller, særlig aluminium og ulike aluminiumlegeringer, ved anvendelse av inerte og/eller aktive gasser og filtrering med porøse plater (12), karakterisert ved at anlegget omfatter et kar (1) utrustet med en oppløftbar overdel (2), innvendig termisk isolert og innbefattende oppvarmingsorganer (7) for opp-varming av det metall som skal behandles, at karet (1) er oppdelt innvendig ved en skillevegg (11) slik at det dannes to kamre, henholdsvis et avgassingskammer (9) og et filtreringskammer (10), hvilke bare står i forbindelse med hverandre nær karets (1) bunn, at det ene (9) av kamrene har en inntaksåpning (3) for det flytende metall som skal behandles samt en innretning (13, 14) for injisering av inert og/eller aktiv gass, slik anordnet at avgassingen skjer i motstrømsforhold mot strømningsretningen for den inngående metallstrøm, mens det i bunnen av det andre (10) av de to kamre (9, 10) finnes en hovedsakelig horisontal plate (12) av porøst materiale såsom keramikk, grafitt, keramisk agglomerat eller liknende og slik plassert at metallet som strømmer fra det ene (9) av kamrene går oppover gjennom den porøse plate (12) i en laminær strøm slik at det filtrerte metall laminært kan nå en tømme-åpning (4).

2. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at innretningen for injisering av inert og/eller aktiv gass består av injeksjonsrør (13) som er vertikalt opphengt i overdelen (2) og nederst har konuser, sylindre (14) eller liknende av porøst materiale såsom karbon, keramikk eller liknende.

3. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det under filterplaten (12) i karets skillevegg (11) er anordnet minst én utløpskanal (15) for uttømming av det slagg som samles opp av filterplaten og avsettes i karets (1) bunn.

4. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det innenfor skilleveggen (11) er anordnet minst én åpning for å forbinde de to kamre (9, 10) med hverandre slik at smelte kan passere fra det ene til det andre kammer dersom forskjellen i Htieltenivå mellom de to kamre overstiger en gitt grenseverdi på grunn av den motstand som filterplaten (12) danner mot strømmen av flytende metall.

5. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det på utsiden av filterplaten (12) er anordnet en overløpskanal for å føre det flytende metall ut i tilfelle filterplaten (12) skulle tilstoppes fullstendig.

6. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at oppvarmingsorganene for opp-varming av metallet som skal behandles, består av elektriske motstander (7) eller liknende, anordnet inne i den oppløftbare overdel (2).