NO333659B1 - Stopeform for fremstilling av et kjoleelement - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen vedrører en støpeform for fremstilling av et kjøleelement for en pyrometallurgisk reaktor. Støpeformen er i det minste delvis kjølt og foret med et materiale som kan tåle høye temperaturer. Oppfinnelsen vedrører også et kjøleelement fremstilt i formen, med under fremstillingen innlagte kjølerør av nikkel-kopper.

Description

Oppfinnelsen vedrører en støpeform for fremstilling av et kjøleelement for en pyrometallurgisk reaktor, hvilken støpeform er i det minste delvis kjølt og foret med et materiale som kan tåle høye temperaturer.

I pyrometallurgiske prosesser beskyttes reaktorens murverk av vannkjølte kjøle-elementer, slik at som følge av kjølevirkningen vil den varme som virker mot murverkets overflate overføres til vann via kjøleelementet. På denne måten reduseres foringsslitasjen vesentlig sammenlignet med en reaktor uten kjøling. Reduksjonen i slitasje skyldes at som følge av kjølingen dannes det en såkalt autogen foring, bestående av slagg og andre smeltefaser som fester seg til foringens ildsikre overflate.

Tradisjonelt fremstilles kjøleelementer ved hjelp av to metoder: elementene kan fremstilles ved støping i sand. Kjølerør fremstilt av et meget termoledende materiale, så som kopper, plasseres i en form utgravet i sand, slik at under støpingen vil det være kjøling enten med luft eller vann rundt rørene. Det element som skal støpes rundt rørene, er også et meget termoledende materiale, fordelaktig kopper. Denne fabrikasjonsmetode er eksempelvis beskrevet i GB patent 1386645. Problemet med denne metode er den ujevne kontakt mellom de rør som virker som strømningskanal og det omgivende støpemateriale, fordi en del av røropplegget kan ligge helt fritt relativt det omstøpte element og en del av røropplegget kan være helt nedsmeltet og derfor skadet. Dersom det ikke dannes en metallkontakt mellom kjølerøret og det andre element som støpes rundt det, vil varmeoverføringen ikke være effektiv. Smelter røret helt, vil dette hindre kjølevannstrømmen. Støpeegenskapene til støpematerialet kan bedres ved for eksempel å tilsette litt fosfor til kopperet, noe som bedrer den metalliske binding mellom rør og støpemateriale, men selv små tilsetninger vil redusere varmeoverføringsegenskapene (termisk ledningsevne) til det støpte kopper vesentlig. Fordeler med denne metode kan sies å være de relativt lave fremstillingskostnader og dimensjonsuavhengigheten.

Det benyttes også en fremstillingsmetode hvor glassrør innlegges i kjøleelementformen

i form av en strømningskanal, idet glassrøret brytes etter støpingen, slik at det dannes en strømningskanal inne i elementet.

US-patent 4382585 beskriver en annen, ofte anvendt fremstillingsmetode for kjøle-elementer, hvor elementet eksempelvis fremstilles med utgangspunkt i en valset kopperplate, med maskinering av de nødvendige kanaler. Fordelen med denne metode er den tette, sterke struktur og den gode varmeoverføring fra et kjølemedium så som vann til elementet. Ulemper er dimensjonsbegrensninger (størrelse) og de høye kostnader.

Det foreslås nå en støpeform som er utviklet for fremstilling av et kjøleelement for en pyrometallurgisk reaktor og er beregnet til å erstatte den tidligere sandstøping. Støpeformen er bygget opp av separate, meget termoledende kopperplater, av hvilke i det minste noen er vannkjølt. Fordi kjøleelementet i seg selv i de fleste tilfeller vil være kopper, må konstruksjonsplatene i støpeformen isoleres fra støpekopperet, og dette skjer ved å fore den indre del av formen med et meget termoledende materiale så som grafittplater, og slik at formdelene fester seg selv til overflaten ved hjelp av undertrykk. Grafitt hindrer den smelte som helles i formen i å feste seg til formoverflaten. Kjøleelement-støpeformen er fordelaktig forsynt med en hette, slik at støpingen kan foretas i en beskyttelsesgass. Før støpingen blir de kjølerør som er nødvendig for kjølevannsirkulering i kjøleelementet plassert i formen. Dette røropplegg består fortrinnsvis av nikkel-kopperrør, fordi smeltepunktet til Ni-Cu-rør er høyere enn for kopperet som støpes rundt og det derfor ikke vil foreligge noen fare for rørsmelting under støpingen.

Vesentlige trekk ved oppfinnelsen vil gå frem av patentkravene.

En støpeformutførelse ifølge oppfinnelsen byr på følgende fordeler:

Takket være den avkjølte form og grafittforingen, oppnås det en tett finkornet støp, særlig ved bunnen av støpeformen.

Oppbyggingen av formen medfører at kjøleelementene danner en glatt overflate, som ikke er ømfintlig overfor korroderende smeltebetingelser.

Nikkel-kopperet som benyttes som materiale i kjøleelement-kjølerørene muliggjør en god sveising av røret til det aktuelle element.

Oppbyggingen av støpeformen kan utvikles videre slik at den også kan benyttes for fremstilling av kjøleelementer som er beregnet for spesielle formål. Dette kan eksempelvis skje ved å tilsette grafitt eller ildfaste formdeler til formen, slik at det ferdige element adskiller seg tilsvarende fra plateversjonen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningene, hvor:

Fig. 1 viser en prinsippskisse av en støpeform ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 viser støpeformen i tverrsnitt, beregnet for støping av kjøleelementer for spesielle formål. Fig. 1 viser en prinsippskisse for en kjøleelement-støpeform 1. Formen består av en form-bunnplate 2, som er forsynt med kjølerør 3. Formen har sidevegger 4 og 5 og endevegger. Bare den ene, bakre endevegg 6 er vist i fig. 1. På tegningene er bare bunnplaten forsynt med kjølerør, men om nødvendig kan også sidevegger og endevegger utrustes for kjøling. Den fremre endevegg er utelatt i tegningsfiguren, men inngår definitivt som en del i formen.

Innsiden av formen er foret med grafittplater 7. Kjøleelement-kjølerør 8, som fortrinnsvis er av nikkel-kopper, er opplagret inne i formen. Formen er også forsynt med en hette (ikke vist) slik at det kan benyttes beskyttelsesgass for å hindre oksidasjon av elementet under støpingen.

I fig. 2 er det vist hvordan formdeler 9 kan plasseres på bunnen i formen. Disse fordeler er av grafitt eller et annet ildfast materiale. Ved hjelp av disse formdeler kan den side 11 av kjøleelementet 10 som får kontakt med formbunnen 2, gis en ønsket form.

Claims (3)

1. Støpeform innbefattende en bunn (2), vegger (4,5) og endeplater (6) for fremstilling av et kjøleelement for en pyrometallurgisk reaktor, hvori støpeformen (1) er i det minste delvis forsynt med kjølerør (3),karakterisert vedat støpeformen (1) er laget av kopperplater, og at formen er foret på innsiden med en plate (7) som er motstandsdyktig for høye temperaturer, hvori de motstandsdyktige plater (7) er festet til formens (1) overflate ved hjelp av undertrykk.

2. Støpeform ifølge krav 1,karakterisert vedat støpeformen (1) er foret med grafittplater (7).

3. Støpeform ifølge krav 1,karakterisert vedat tilformede deler (9) av grafitt eller ildfast materiale er plassert på bunnen i støpeformen (1).