NO873935L - Bladroerer til bruk i metallsmelter. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en roterende bladrører-apparatur for oppløsning av legeringselementer og dispergerlng av gass i et bad av aluminium inneholdt i en beholder.

Fagmannen vet at gjenstander som fremstilles med rent aluminium generelt ikke har de mekaniske karakteristika som er egnet til spesielle anvendelsesformer og at det, for å gi disse gjenstander slike karakteristika, i de fleste tilfeller er nødvendig å legere aluminium med andre elementer som silisium, magnesium, jern, mangan osv.

Slike legeringer fremstilles generelt ved å innarbeide disse elementer i fast form eller i form av faste partikler i et bad av aluminium og å dispergere dem i best mulig grad ved hjelp av spesielle innretninger slik at de oppløses så hurtig som mulig.

På det nåværende tidspunkt gir alle industrielle instal-lasjoner der slike elementer innføres i smelteovnene, følgende magler: I visse deler av ovnen resulterer det hele i dannelse av områder der partikler akkumuleres og agglomereres, med en etterfølgende oppløsning som krever relativt lang tid; - det kreves meget tung og kostbar omrøring og blanding når det gjelder energi og utstyr når det gjelder store ovner; og

- energiomkostningene er store.

Videre er den eneste funksjon for disse innretninger å dispergere faststoffer i en væske.

I dag er rafff iner i fagmannen konfrontert ikke bare med et problem når det gjelder fremstilling av legeringer, men også problemet med å eliminere visse urenheter inneholdt i metallet slik som alkali- og jordalkalimetaller som har skadelige virkninger på fremstilte legeringer, slik som å øke oksydasjonsgraden av smeltet metall eller som resulterer i komponenter som fremstilles derfra som er sprøe når de er varme.

For å fjerne slike alkaliske metaller har man generelt måttet ty til behandling ved hjelp av f.eks. alkalifluorider eller en behandling ved hjelp av klorerte gasser. I det sistnevnte tilfellet, og for å være effektive, er det nødvendig å ha tilstrekkelig effektive midler for å dispergere gassen i et flytende metall.

Det er riktig å si at i dette tilfelle har fagmannen på området ikke vært inaktiv og det er utviklet gassfordelere som er meget egnet for dette formål. Det skal spesielt nevnes det som beskrives i FR-PS 2 512 067. Imidlertid er det sistnevnte også spesifikt for den funksjon innretningene ble konstruert og det kan ikke generelt benyttes som apparaturer for oppløsning av elementer av legeringer, slik at, for å oppfylle de to oppløsningsfunksjoner I) oppløsning av mer eller mindre tette faststoffer og II) dispergering av gass i et flytende metall, må fagmannen trekke inn to typer apparaturer og derfor to behandlingstrinn uten i tilsvarende grad å øke den tid som er nødvendig for å gjennomføre hele opera-sjonen .

Det er av denne grunn at foreliggende søkere har prøvd å finne en måte for samtidig å gjennomføre de to funksjoner under attraktive driftsbetingelser.

Dette oppnås ved en roterende apparatur for oppløsning av legeringselementer og dispergering av gass i et aluminiumbad, spesielt et som kommer direkte fra tapping fra en elektrolysetank, inneholdt i en beholder slik som en transportøse, omfattende en vertikal aksling som er oppleiret langs aksen via en kanal ment for gjennomføring av gass, forbundet i sin øvre ende med en gasskilde og et drivverk og i den nedre ende som er nedsenket i badet, omfattende en skive med den samme akse som skaftet og somkarakterisert vedat skiven på sin sidevegg er utstyrt med blader som strekker seg langs generatrisene av et rett prisme av parallellogrammetriske tverrsnitt der aksen går gjennom sentrum av skiven, idet endene oppnås fra krysningspunktet av prismet med en sylinder med den samme akse som den til sideveggen av skiven, idet de store flater av prismer utgjør en vinkel a på høyst 45° C i forhold til horisontalplanet og de små flater er anordnet henholdsvis i planene for de øvre og nedre flater av skiven, idet bladene er utstyrt med minst én munning forbundet med kanalen via en rørpassasje.

I en konvensjonell rotasjonsapparatur som mates med en gass ved hjelp av den hule drivaksel står således oppfinnelsen i anvendelse av en rotor bestående av en skive, fortrinnsvis av grafitt, utstyrt med blader av en spesiell type.

Det er ikke lett å blande en væske både med stoffer med lav densitet slik som gasser som har en tendens til å stige hurtig til overflaten og unnslippe til atmosfæren, og metaller som tvert imot faller hurtig til bunnen i badet og agglomereres i form av et bunnslam som det så og si er umulig å oppløse helt på grunn av så og si helt manglende væske-faststoffutbytting.

Imidlertid er det et slikt problem forliggende søkere har løst ved å utvikle en rotor med blader med spesiell profil og orientering idet rotoren er montert på en plate som ved definisjon har relativt lav høyde i forhold til sin diameter. Denne profil har form av et prisme med et tverrsnitt i form av et parallellogram.

Den ovenfor angitte orientering omfatter posisjonering av bladene på en slik måte at de er i nivå med de øvre og nedre flater av skiven og bringer dem i en vinkel med henblikk på horisontalplanet som er relativt liten, i motsetning til visse konstruksjoner der bladene er i en meget større vinkel og-derfor har et meget større badengasjerende areal og som et resultat krever meget større mengder energi for å bevege dem.

Slike midler gjør det mulig å oppnå spesielle driftsbetingelser som er spesielle for det formål foreliggende søkere søker å oppnå, nemlig: - å forårsake en bevegelse i badet på generell måte i øsen, noe som gjør det mulig å øke oppløsningshastigheten av legeringselementene og tilveiebringe forbedret diffusjon av gassen for å eliminere alkaliske stoffer; - bråe variasjoner i fluidstrålehastighetene som forårsaker relativ forskyvning av metallkornene i suspensjon med henblikk på væsken; - fraværet av overfalteturbulens eller hvirvler som er kilden for badoksydasjon; - fin disseminering av gassbobler som forhindrer at disse stiger tilbake til overflaten av badet for fort; og - en relativt lav rotasjonshastighet som i ethvert tilfelle er hensikstmessig for å forhindre rotasjonsslitasje.

Bruken av slik apparatur utstyrt med radiale rørpassasjer med diameter på 2 og 5 mm, matet med inertgass inneholdende noen volumklor, under et trykk på mellom 0,1 og 0,3 mPa, med en omdreiningshastighet mellom 100 og 350 omdr./min. og med en plate med en diameter tilsvarende mellom halvparten og tredjeparten av diameteren av beholderen og anbragt I en avstand fra bunnen av beholderen på mellom en tredjedel og en fjerdel av høyden av badet ble det oppnådd en høy oppløs-ningshastighet for legeringselementene som vanligvis benyttes i aluminiummetallurgien og også en god fjerning av alkaliske elementer slik som natrium og litium.

Imidlertid er det mulig å oppnå en optimal situasjon med henblikk på resultatene når fortrinnsvis ytterligere karakteristika benyttes ved konstruksjonen av skiven. Disse er som følger:

- antallet blader er mellom 4 og 8,

- lengden av aksen for hvert blad er nær skivens radius,

- tykkelsen for hvert blad ligger mellom 1/4 og 3/4 av skivens høyde, - bredden av hvert blad ligger melom 1/5 og 4/5 av skivens diameter,

- vinkelen a ligger mellom 10 og 20°,

- en rotasjonsretning til skiven slik at i den retning den store underflate på bladene ligger oppstrøms toppflatene, - munningene for innføring av gass til badet er anordnet ved endene av bladenes akser, og - forholdet mellom diameter og høyde for skivene er mellom 12 og 5.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de ledsagende tegninger der:

Figur 1 er et planriss av rotoren, og

figur 2 er et sideriss av rotoren.

Under henvisning til fig. 1 er det der vist en skive 3 som roterer i retningen 9 og som er utstyrt med blader 4 som har en stor flate 5 og en liten flate 6. Anordnet ved endene av aksene derav, befinner det seg munninger 7 som står i forbindelse med kanaler 2 ved hjelp av rørmunninger 8.

Figur 2 viser akselen 1 som er gjennomløpt av en kanal 2 og omfatter i sin nedre del en skive 3 med en høyde h, utstyrt med blader 4 med en tykkelse e og som ugjør en vinkel a mot horisontalplanet og har et parallellogrametrisk tverrsnitt tildannet ved de store flater 5 og de små flater 6 som er i flukt med de øvre og nedre overflater av skiven. Gasstilfør-selsmunningen 7 er anbragt ved enden av aksen ved et av bladene.

I drift blir skiven, som er nedsenket i aluminiumbadet, drevet av en ikke vist motor i den retning som er antydet ved pilen, og gass innføres ved hjelp av en ikke vist gasskilde til kanalen 2 mens legeringselementene tappes ut fra en binge som er anbragt over badet i nærheten av akselen. Ved kombi-nert påvirkning av blandings- og rørevirkning på grunn av den spesielle profil og orientering av bladene og virkningen av gassen som fordeles ved hjelp av enden av bladene, resulterer dette i hurtig oppløsning av legeringselementene og fjerning av alkaliurenheter.

Oppfinnelsen kan Illustreres under henvisning til de følgende brukseksempler: Det ble gjennomført et antall eksempler som medførte samtidig oppløsning av legeringselementer og fjerning av alkalistoffer i badet av aluminium, urenheter som stammet fra elektrolyse-tanker og inneholdt i støpeøser.

De generelle betingelser var som følger:

- en i det vesentlige sylindrisk øse med en høyde på 1,6 m og en diameter på 1,7 m

- en badhøyde i øsen på mellom 1,05 og 1,30 m

- en anordning ifølge oppfinnelsen anbragt på aksen i øsen med en skive med en diameter på 0,7 m og en høyde på 0,06 m og utstyrt med 6 blader skrådd i en vinkel på 16° , og matet med legeringselementer ved hjelp av bingeanordninger over badet, 0,4 m fra akselen. De spesielle prøvebetingelser og de oppnådde resultater er angitt i den følgende tabell:

Det finnes at så og si total oppløsning av mesteparten av de konvensjonelle additive elementer av aluminium oppnås i løpet av mindre enn 10 minutter og at samtidig innholdet av Na og Li kan reduseres i mindre enn 10 minutter til ca. 3 ppm.

Oppfinnelsen finner spesiell anvendelse ved hurtig fremstilling av aluminiumlegeringer med lavt innhold av alkalisk materiale.

Claims (9)

1. Apparatur av rotasjonsbladtypen for oppløsning av legeringselementer og dispergering av gass i et aluminiumsbad, spesielt fra avtapping av en elektrolysetank, inneholdt i en beholder slik som en transportøse, omfattende en vertikal akse (1) som er gjennomløpt langs aksen av en kanal (2) med en for gjennomføring av gass, i sin øvre ende forbundet med en gasskilde og en drivmotor og i den nedre ende som er nedsenket i badet forbundet med en skive (3) med den samme akse som akselen, karakterisert ved at skiven på sin sidevegg er utstyrt med blader (4) som strekker seg langs generatrisene til et rett prisme av parallellogra-matisk tverrsnitt med sin akse forløpende gjennom skivens sentrum, hvorved endene som oppstår fra tverrsnitt av prisme med en sylinder med samme akse som den som ligger an mot sideveggen av skivene, hvorved de store flater (5) av prismet danner en vinkel a på høyst 45° mot horisontalplanet og de små flater (6) som er anordnet respektivt i planet av de øvre og nedre flater av skiven, idet bladene er ustyrt med minst én munning (7) forbundet med kanalen (2) via en rørpassasje (8).

2. Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at antallet blader er mellom 4 og 8.

3. Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert blad har en akse med en lengde som ligger nær skivens radius.

4 . Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert blad har en tykkelse på mellom 1/4 og 3/4 av høyden av skiven.

5. Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert blad har en bredde på mellom 1/5 og 4/5 av bredden av skiven.

6. Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at vinkelen a ligger mellom 10 og 20°.

7. Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at rotasjonsretningen (9) for skiven følges idet de større undersideflater av bladene befinner seg oppstrøms overside-flåtene.

8. Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at munningen (7) er anordnet ved enden av bladenes akser.

9. Apparatur ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet diameter:høyde for skiven er mellom 12 og 5.