NO171118B - Anordning ved tappevogn for metallsmelter - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for bruk ved oppsuging av metallsmelte

fra en smeltevogn eller liknende, hvor det er viktig å unngå å få med forurensninger av forskjellig slag.

Et eksempel er oppsuging av aluminium fra et smeltebad, hvor det er viktig å unngå å

få med forurensninger av badsmelte, kryolitt/oksyd eller slam.

Ved fremstilling av primær aluminium i karbonovn, blir ovnen tappet ca. én gang pr. døgn for omtrent ett tonn smelte. Det skjer ved at et rør stikkes ned i smeiten, og smelte suges opp. Ved slik oppsuging kan også en flytende blanding av oksyd og kryolitt eller bunnslam bli sugd opp sammen med aluminium. Ved uheldige tapninger kan mengden av slike forurensninger komme opp i fra 1 til 100 kg. Temperaturen i oppsugd smelte avtar kontinuerlig, først i tappevognen og deretter ved overføringen til mikserovn. Tilstedeværelsen av slike forurensninger som nevnt over, vil føre til at kryolitt-oksydblandingen størkner kontinuerlig på vegger i tappedigel og mikserovn, samt på overflaten. Resultatet blir gjengroing av ovner og vogner, med behov for hyppig rensing. I særlig uheldige tilfeller kan dyser bli blokkert og rotorer ødelagt.

Ved tilstedeværelse av kryolitt i en smelte som inneholder magnesium, vil det skje en reaksjon som innebærer at det dannes fritt natrium i smeiten. Høy konsentrasjon av natrium vil kunne føre til sprekkdannelse i emner av høylegert Al-Mg legeringer, med høy vrakprosent og økede produksjonsomkostninger pr. enhet.

Det er i aluminiumsindustrien erkjent et stort behov for utstyr og/eller metoder som

kan hindre uønsket oppsuging av slike forurensninger. Det produseres i Norge ca.

800 000 tonn primær aluminium pr. år, mens produksjonene i hele verden er ca.

14 millioner tonn.

I forbindelse med fremstilling av magnesium ved elektrolyse av magnesiumklorid, tappes det rene magnesium, som er lettere enn saltsmelten, direkte av fra toppen av smeiten. Ved slik avtapning kan ofte noe salt følge med metallet. Dersom ikke dette kan unngås eller fjernes, vil det føre til et mer korrosivt produkt. Produsenter av magnesium har derfor behov for utstyr eller metoder for å hindre at salt kan følge med metallsmelten ved avtapning. Årlig produksjon av magnesium i Norge er ca. 50.000 tonn, mens det på verdensbasis blir produsert ca. 350.000 tonn.

Fra GB patent nr. 1.220.489 er det kjent et apparat for påvisning av vann i en ikke strøm-ledende væske som ikke er blandbar med vann, så som flytende hydrokarboner.

Fra US patent nr. 4.751.466 er det kjent et instrument for måling av absolutt ledningsevne i væsker ved hjelp av elektroder som plasseres inne i sylinderformet væske-beholder samt nødvendig elektronikk.

I tysk patent nr. 34 27 050 er det beskrevet en fremgangsmåte for å bestemme ledningsevne, trykk og temperatur i flytende medier, spesielt havvann.

Litteraturen viser at det er velkjent at væskers ledningsevne kan benyttes i forbindelse med påvisning av tilstedeværelse av uønsket materiale i en væske, samt for mer generelle formål. Til tross for dette, og til tross for det lenge erkjente problem med oppsuging av kryolitt, bunnslam og metallsalter i den metallproduserende industri, er det såvidt vites til nå ikke foreslått et eneste effektivt tiltak for å råde bot på ovennevnte problem.

Ved foreliggende oppfinnelse er det tatt sikte på å overkomme ovennevnte problemer gjennom en anordning som er enkel og billig i bruk, driftssikker, og som er i stand til å reagere så raskt at problemet med uønsket oppsuging av forurensninger kan unngås nesten kvantitativt.

Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en anordning for anvendelse sammen med tappevogner for smelteovner, kjennetegnet ved at anordningen omfatter minst to elektroder som er anbragt på tappevognens oppsugingsrør på slik måte at de er i direkte kontakt med smeiten under oppsuging, og at minst to elektroder er tilkoblet et instrument egnet til å detektere variasjoner i ledningsevne mellom elektrodene.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av det uselvstendige krav.

Forskjellen i ledningsevne mellom den rene metallsmelte, og de forurensninger i form av kryolitt eller saltsmelte som kan bli sugd med, er så stor at selv små konsentrasjoner av forurensningene lar seg detektere. For eksempel er resistiviteten for ren aluminium-smelte ved 950 °C 3<*>10-<7>ohm.m, mens resistiviteten for kryolitt ved tilsvarende betingelser er 3,5<*>10"<3>.

Deteksjon av urenheter i smeiten som suges opp kan settes til å styre ulike signaler. I sin enkleste form kan det forårsake tenning av en varsellampe, slike at videre inngrep må skje manuelt. Dette er imidlertid som regel ikke hensiktsmessig i forbindelse med industriell produksjon, der store volumer smelte suges opp svært raskt. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen styres derfor nødvendig reguleringsteknisk utstyr, slik at oppsugingen av smelte stanser øyeblikkelig, og/eller at den forurensede smelte blir omdirigert eller returnert til ovnen.

I det følgende er oppfinnelsen omtalt nærmere under henvisning til figurene.

Figur 1 viser en tappevogn uten bruk av oppfinnelsen,

Figur 2 viser en tappevogn som er tilkoblet en anordning iht. oppfinnelsen,

Figur 3 viser et snitt av tapperøret med en foretrukket plassering av elektrodene iht. oppfinnelsens anordning.

I figur 1 vises en smeltevogn omfattende anode (1) og katode (2). På overflaten av smeiten (3) er et sjikt av kryolitt (4), og på bunnen av ovnen er det dannet opp-samlinger av bunnslam (5). Fra et oppsugingsrør (6) tappes smelte over til en tappevogn (7). Figur 2 viser tilsvarende utstyr tilkoblet oppfinnelsens anordning. Således er det til røret (6) anordnet elektroder (8) for tilføring av strøm- eller spenningspulser ved hjelp av en strømgenerator (9) e.l. Til andre elektroder er det koblet en detektor (10) egnet til kontinuerlig å registrere ledningsevnen mellom elektrodene. Til denne kan det være koblet en koparator (11) e.l., som registrerer eventuelle avvik fra forventet ledningsevne. En styreenhet (12) tilkoblet komparatoren (11) kan ved avvik tenne en varsellampe (13) og/eller gi styresignal til anordninger (14) som sørger for at oppsugingen automatisk blir avbrutt eller omdirigert. Slike anordninger kan for eksempel omfatte ventiler, pumper o.l. Figur 3 gir et utsnitt av oppsugingsrøret iht. figur 2, og viser mer detaljert plasseringen av elektroden på røret.

Anordningen som vist på figur 2 og 3 omfatter 4 elektroder tilkoblet oppsugingsrøret (6). Det er også mulig å foreta kontinuerlig måling av resistans i smeiten ved hjelp av bare to elektroder tilkoblet røret.

Siden forskjellen i resistivitet mellom den rene metallsmelte og forurensningene er svært stor, vil selv svært små mengder forurensning la seg påvise ved hjelp av anordninger ifølge oppfinnelsen.

Når forurensninger blir påvist og oppsugingen stanses, kan den som opererer tappevognen endre sugerørets posisjon, og starte oppsuging av smelte på nytt. Etter endt oppsuging av ren smelte, leveres smeiten til bedriftens mikser- eller holdeovner.

En alternativ fremgangsmåte ved forurensning består i at operatøren midlertidig setter måleutstyret ut av funksjon, og lar oppsugingen fortsette. Tappevognen med foruren-

set smelte blir da etter endt oppsuging sendt til en rensestasjon e.l. hvor smeiten kan spesialbehandles. En mulig rensemetode består i å flukse smeiten med aktiv gass og tappe av toppslagg (slam, oksyd, kryolitt) ved lav temperatur.

En tredje mulighet består i å la styresignaler automatisk omdirigere smeiten til et annet kammer på tappevognen, slik at tappingen kan fortsette uavbrutt uten at den allerede oppsugde, rene smelte blir blandet med den forurensede.

Nok et alternativ kan være å returnere all smelte tilbake til elektrolyseovnen og starte tapping på nytt. Denne fremgangsmåten vil imidlertid ofte innebære uheldig turbulens og temperatursenking i ovnen med mindre man introduserer særlige midler for å be-grense slike virkninger

Claims (2)

1 Anordning for anvendelse sammen med tappevogner for smelteovner,karakterisert vedat anordningen omfatter minst to elektroder (8) som er anbragt på tappevognens oppsugingsrør (6) på slik måte at de er i direkte kontakt med smeiten (3) under oppsuging, og at minst to elektroder er tilkoblet et instrument (10) egnet til å detektere variasjoner i ledningsevne mellom elektrodene.

2 Anordning som angitt i krav 1,karakterisert vedat det til instrumentet (10) er tilkoblet utstyr (11,12) for ved en gitt variasjon i spenning, å gi styresignal til en innretning (14) som sørger for at oppsugingen av smelte øyeblikkelig stanser, og/eller at den forurensede smelte blir omdirigert eller returnert til ovnen.