NO882760L - Metallurgisk dyse. - Google Patents

Description

TEKNISK OMRÅDE

Foreliggende oppfinnelse angår en metallurgisk dyse beregnet for injisering av en gass i smeltet metall, anordninger inneholdende slike dyser, såsom injeksjonslanser, støpeøser, trakter eller liknende, og bruk av dysen.

TEKNIKKENS STILLING

Metallurgiske dyser for injisering av gasser i smeltet metall, f.eks. smeltet jern eller stål, består vanligvis av rørformete elementer av metall eller av et keramisk ildfast materiale. Gassen som skal injiseres strømmer således gjennom en sylindrisk kanal som har et stort sett sylindrisk tverrsnitt ut i det omgivende smeltemetall. Slike metallurgiske dyser av konvensjonell type er beheftet med flere problemer, blandt hvilke følgende kan nevnes.

Dysen utsettes ofte for tilstopping avhengig av smelting ved. dyseåpningen eller spruting av smeltet metall. Videre oppstår der betydelige vanskeligheter med slike dyser av konvensjonell type med hensyn til variering av gasstrømmen, ved at der oppstår ustabiliheter i gasstrømmen, såkalt tilbakeslag. Når dysen brukes til å blande smeltemetallet blir gassforbruket uøkonomisk høyt for oppnåelse av den ønskete blanding.

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere i forbindelse med bruk av dysen i metallurgiske lanser for injeksjon av gass, men det skal bemerkes at bruk av dysen på ingen måte er begrenset bare til bruk i slike metallurgiske lanser.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe

en dyse der ulempene i tilknytning til de kjente dyser, f.eks. som ovenfor nevnt, er eliminert eller vesentlig redusert.

Disse og andre formål med oppfinnelsen oppnås ved hjelp av en dyse beregnet for injeksjon av gass i smeltet metall,

hvilken dyse erkarakterisert vedet langstrakt legeme av ildfast materiale inneholdende et antall gjennomgående kapillarer som strekker seg i legemets lengderetning og er i det vesentlige innbyrdes parallelle, samt en metallhylse som omgir legemet.

Ved en foretrukket utføringsform av denne dyse er legemet konisk avsmalnende mot en ende av legemet, hvorved det ikke kan utstøtes fra hylsen i retning av nevnte ene ende. Det langstrakte legeme er hensiktsmessig laget av et keramisk materiale.

Kapillarene som er anordnet i legemet har fortrinnsvis et tverrmål på ca. 0,1 til 1 mm og har hensiktsmessig stort sett sirkulært tverrsnitt. Det langstrakte legeme har også en stort sett sirkulær tverrsnittsform.

Ifølge en spesiell side ved oppfinnelsen er der anordnet en metallurgisk injeksjonslanse beregnet for injeksjon av gass i smeltet metall, hvilken lanse omfatter et sentralt rør og et omgivende hylster av et ildfast materiale og minst én dyse gjennom hvilken gassen kan tilføres i smeiten via det sentrale rør. Lansen erkarakterisert vedat dysen er konstruert på den ovenfor beskrevne måte.

Oppfinnelsen dekker også bruk av dysen som ovenfor beskrevet for injeksjon av gass i smeltet metall.

Endelig dekker oppfinnelsen beholdere beregnet for smeltet metall, hvilke beholdere omfatter minst én dyse av den ovenfor beskrevne konstruksjon, hvilken dyse er slik plassert at gassen kan injiseres gjennom samme, eventuelt sammen med faste materialer i pulverform, inn i smeltemetallet. Som eksempler på slike beholdere kan nevnes støpeøser, trakter, støpeøse-ovner, varmebevarende ovner, fallovner og liknende. Slik tilførsel av gass er særlig viktig når den sørger for effektiv blanding av smeiten. Dysen eller dysene kan plasseres ved en side av beholderen under nivået av smeiten i bunnen av beholderen.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives nærmere ved hjelp av et spesielt eksempel på en foretrukket utføringsform i sammenheng med den medfølgende tegning, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk lengdesnitt gjennom fremre ende av en metallurgisk lanse ifølge oppfinnelsen,

Fig. 2 viser et snitt langs linjen II-II i fig. 1,

Fig. 3 viser i større målestokk et lengdesnitt gjennom en dyse som er konstruert i samsvar med oppfinnelsen, og

Fig. 4 viser et snitt langs linjen IV-IV på fig. 3.

Den metallurgiske injeksjonslanse vist i fig. 1 og 2 generelt betegnet 1 består stort sett av et sentralt metallrør 3 omgitt av et ytre rør eller hylster 5 av et ildfast materiale, f.eks. et keramisk materiale. De to rør 3, 5 er lukket ved sine nedre ender.

Ved den nedre del av injeksjonslansen 1 er der anordnet et antall tverrløpende dyser 7 gjennom hvilke kommunikasjon er opprettet mellom det indre av røret 3 og hylsterets 5 ytre fase. I utføringsformen vist på tegningen er der tre dyser 7

og dysene er jevnt fordelt rundt injeksjonslansen, slik det klart fremgår av fig. 2.

I fig. 3 og 4 er konstruksjonen av en slik dyse 7 vist mer detaljert. Dysen består av et langstrakt legeme 9 av keramisk materiale. Den sentrale del 9 av dysen er konstruert med et sirkulært tverrsnitt og har en konisk avsmalning i retning mot den ytre ende, som er skjematisk vist ved vinkel a i fig. 3. Avsmalningen eller konisiteten til den viste utføringsform er i størrelsesorden 1°. Det langstrakte legeme 9 gjennomtrenges i lendgeretningen av innbyrdes parallelle kanaler eller kapillarer 11 som forbinder det sentrale metallrør 3 med omgivelsene. I den viste utføringsform er antallet kapillarer 11 åtte, men dette tall kan variere innenfor vide grenser, avhengig av gasstrøm, dysestørrelse, antall dyser etc.

Det langstrakte sentrale legeme 9 er omgitt av en metallhylse 13 som ligger tett an mot legemets 9 utvendige overflate. Ved den indre ende er denne metallhylse 13 utstyrt med utvendige gjenger 15 som muliggjør forankring av hylsen i det sentrale metallrør 3 ved inngrep med en tilsvarende gjenge i metallrørets 3 vegg. Metallhylsen 13 har en avsmalning eller konisitet som svarer til avsmalningen eller konisiteten til det langstrakte legeme.

De materialer som brukes i injeksjonslansen med hensyn til metallrøret 3 og det ildfaste hylster 5 er helt konvensjonelle i karakter. Stål kan således brukes som et konstruksjonsmate-riale i metallrøret 3, mens hylsteret 5 hensiktsmessig er laget av et ildfast keramisk materiale. Også materialet i hylselegemet 9 består hensiktsmessig av et keramisk materiale, f.eks. valgt blandt oksyder, karbider og nitrider. Tenkbare materialer er også komposittmaterialer av forskjellige slag. Som eksempel på materialer av førstnevnte type kan nevnes aluminiumoksyd med høy densitet og sistnevnte type materialer kan bestå av et metall-keramikk, såsom zirkoniumoksyd kombinert med molybden, eller grafittiserte blandete oksyder, f.eks. basert på aluminiumoksyd og zirkoniumoksyd.

Kapillarenes eller kanalenes 11 tverrmål kan velges innenfor relativt vide grenser, og det foretrukne område er ca. 0,1 til 1 mm, særlig ca. 0,2 til 0,5 mm. Den omgivende metallhylse 13 kan være laget av hvilket som helst egnet varme-ledende materiale, f.eks. kobber, messing, stål eller liknende. Antallet av kapillarer 11 er ikke avgjørende, men det foretrekkes at legemet 9 inneholder et antall jevnt fordelte kapillarer 11, dvs minst tre og fortrinnsvis opptil ti eller flere ganger ti kapillarer.

Med hensyn til selve dysens dimensjon er dens diameter fortrinnsvis i området 5 til 50 mm, særlig i størrelsesorden 10 til 20 mm.

Ifølge en annen side ved oppfinnelsen kan flere dyser være anordnet sammen i en plugg, fortrinnsvis ved forankring av denne ved bruk av den gjengete bakre ende av dens metallhylse. En slik plugg inneholdende flere dyser kan så anordnes i den aktuelle beholder på konvensjonell måte for å muliggjøre tilførsel av gass i smeltet metall som befinner seg i beholderen.

Selv om oppfinnelsen er vist detaljert i forbindelse med bruk av dysen i metallurgiske injeksjonslanser skal det bemerkes at oppfinnelsen også kan benyttes i forbindelse med andre anvendelser. Oppfinnelsen kan således anvendes for alle typer beholdere for smeltemetaller der det er ønskelig å tilsette gass til smeltemetallet, f.eks. for blanding, medførende endringer i smeltemetallet, f.eks. avkarbonisering med tilførsel av oksygenholdig gass etc.

Dyseanordningen ifølge oppfinnelsen som ovenfor beskrevet innebærer flere viktige fordeler sammenliknet med den konvensjonelle teknikkens stilling. Blandt slike fordeler kan følgende nevnes: a. Variering av gasstrømmen kan utføres innenfor vide grenser, hvilket ikke er mulig med dyser av en konvensjonell konstruksj on. b. Vesentlig reduksjon av spruting av smeltemetall inn i dysen vil oppnås. c. Errosjonen rundt dyseåpningen blir vesentlig redusert. d. På grunn av den høye effektivitet blir gassforbruket vesnetlig redusert og man oppnår mindre gassbobler.

e. Dysekonstruksjonen ifølge oppfinnelsen fører til vesentlig redusert fare for tilbakeslag.

Claims (12)

1. Dyse beregnet for injisering av gass i smeltet metall, karakterisert ved et langstrakt legeme (9) av ildfast materiale inneholdende et antall langsgående, gjennomgående kapillarer (11), og en metallhylse (13) som omgir legemet (9).

2. Dyse ifølge krav 1, karakterisert ved at legemet (9) har en konisk avsmalning rettet mot en ende av legemet, hvorved det kan skyves ut av hylsen (13) i retning av nevnte ene ende.

3. Dyse ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det langstrakte legeme (9) er laget av et keramisk materiale.

4. Dyse ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at kapillarene (11) har et tverrmål på ca. 0,1 til 1 mm.

5. Anvendelse av dysen ifølge et av kravene 1-4 for injisering av gass i smeltet metall.

6. Beholder for smeltet metall, karakterisert ved at den inneholder minst én dyse ifølge kravene 1-4 slik plassert at den muliggjør injeksjon av gass i det smeltete metall gjennom dysen.

7. Beholder ifølge krav 6, karakterisert ved at den er en støpeøse, trakt eller liknende anordning.

8. Injeksjonslanse (1) for injkesjon av en gass i smeltet metall, omfattende et sentralt rør (3) og et omgivende hylster (5 ) av et ildfast materiale, og minst én dyse (7) gjennom hvilken gassen kan tilføres smeltemetallet gjennom det sentrale rør (3), karakterisert ved at dysen omfatter et langstrakt legeme (9) av ildfast materiale innehol dende et antall langsgående gjennomgående kapillarer (11) som danner forbindelse mellom det indre av det sentrale rør (3) og det omgivende smeltemetall, hvilket langstrakt legeme (9) er omgitt av en metallhylse (13).

9. Injeksjonslanse ifølge krav 8, karakterisert ved at legemet (9) har en konisk avsmalning rettet mot sin ytre ende, hvorved det kan skyves ut av hylsen (13) i retning av nevnte ende.

10. Injkesjonslanse ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at det langstrakte legeme (9) er laget av et keramisk materiale.

11. Injeksjonslanse ifølge et av kravene 8 til 10, karakterisert ved at kapillarene (11) har et tverrmål på ca. 0,1 til 1 mm.

12. Injeksjonslanse ifølge et av kravene 8 til 11, karakterisert ved at legemet (9) i tverrsnitt har stort sett sirkulær form.