NO900760L

NO900760L - Fremgangsmaate og apparat for aa blaase gass inn i smeltet metall.

Info

Publication number: NO900760L
Application number: NO90900760A
Authority: NO
Inventors: Ronald E Gilbert; George S Mordue
Original assignee: Carborundum Co
Priority date: 1989-02-17
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1990-08-20
Also published as: BR9000732A; JPH02290930A; NO900760D0; PT93185A; CA2010235A1; HUT57277A; HU900835D0; EP0385617A1; AU4988890A; KR900013092A; IL93349A0

Description

Oppfinnelsens bakgrunn

Oppfinnelsen angår metoder for å blåse gass inn i smeltet metall og mer spesielt en metode for jevnt å blåse gass inn i smeltet metall som pumpes gjennom en kanal.

Teknikkens stand

Når smeltede metaller bearbeides, er det av og til nødvendig å behandle metallene med gass. Det er for eksempel vanlig å blåse gasser, som nitrogen, klor og argon, inn i smeltet aluminium og smeltede aluminiumlegeringer for å fjerne uønskede bestanddeler, som hydrogengass, ikke-metalliske inneslutninger og alkalimetaller. Gassene til-satt til det smeltede metall reagerer kjemisk med de uønskede bestanddeler for å omvandle disse til en form

(som en utfelling, et dross eller en uoppløselig gassfor-bindelse) som lett kan separeres fra resten av det smeltede metall. Som her anvendt skal henvisning til "smeltet metall" bety et hvilket som helst metall, som aluminium, magnesium, kobber, jern og legeringer derav, som kan utsettes for gass-rensing. Dessuten skal betegnelsen "gass" bety en hvilken som helst gass eller kombinasjon av gasser, innbefattende argon, nitrogen, klor, freon, svovelhexafluorid og lignende gasser, som har en rensende virkning på smeltede metaller som de blandes med.

I det spesielle tilfelle at smeltet metall er blitt smeltet i en flammeovn, utføres gassinnblåsing typisk ved å neddykke en pumpe for smeltet metall i det smeltede metall og ved å blåse gassen gjennom en ledning inn i pumpens ut-løpskanal. Egnede gassinnblåsingspumper av den beskrevne type er tilgjengelige i handelen fra Metaullics Systems,

31935 Aurora Road, Solon, Ohio 44139, under modellbetegnelsen JOO-CSD-C^. I pumpene som det her er henvist til, blir gassen blåst inn gjennom et såkalt flussmiddelrør eller inn-blåsingsrør med en innvendig diameter av ca. 12,7 mm. Fluss-middelrøret blir tilkoplet til pumpens uttømningskanal langs kanalens øvre side.

Selv om pumpene som det her er henvist til, funksjonerer godt hva gjelder å blåse den rensende gass inn i det smeltede metall, er visse problemer ikke blitt tatt hånd om. Ett av disse problemer angår blanding av den rensende gass så jevnt som mulig med det smeltede metall som pumpes. Fordi gassen blir blåst inn gjennom et forholdsvis stort rør på et enkelt innblåsingspunkt, blir forholdsvis store bobler (begynnelsesbobler) av gass uttømt i det smeltede metall. Det er bare høyhastighetsstrømmen av smeltet metall som skjærer boblene som befinner seg under dannelse, til et stort antall av findispergerte, mindre bobler. Det smeltede metalls hastighet som er avhengig av rotasjons-hastigheten for pumpens impeller, regulerer således reak-sjonshastigheten, med mindre bobler, mellom gassen og metallet.

Det er ønskelig at gassen skal kunne blåses jevnt inn i det smeltede metall i form av meget små begynnelsesbobler slik at den intime blanding av gass og smeltet metall vil finne sted så hurtig som mulig. Det vil også være ønskelig å være istand til å injisere mindre bobler og dis-pergere disse så hurtig som mulig ved alle pumpehastigheter, innbefattende meget lave hastigheter.

Oppsummering av oppfinnelsen

Det tilveiebringes ved den foreliggende oppfinnelse en ny og forbedret metode for å blåse gass inn i smeltet metall og som tar hånd om de ovennevnte problemer. Et apparat ifølge oppfinnelsen innbefatter en kanal gjennom hvilken smeltet metall kan føres. Et stort antall åpninger er anordnet rundt kanalens omkrets, og en anordning for å blåse gass gjennom åpningene er anordnet.

I henhold til den foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen utgjør kanalen utløpet fra en pumpe for smeltet metall, og åpningene er definert av en dispergerings-anordning av porøst medium som er anordnet i kanalen slik at den danner en del av kanalens innvendige vegg. Mediadispergeringsanordningen er fortrinnsvis laget av et porøst medium av underkeramiske korn, men den kan være laget av andre materialer, innbefattende grafitt. Anordning for innblåsing av gass innbefatter et omkretsmessig anordnet spor som er dannet rundt mediadispergeringsanordningen, idet sporet befinner seg i fluidkommunikasjon med en trykkgasskilde.

Oppfinnelsen innbefatter også en fremgangsmåte for

å blåse gass inn i smeltet metall, idet fremgangsmåten omfatter de trinn at det smeltede metall ledes gjennom en kanal med et på forhånd bestemt tverrsnitt, et stort antall åpninger anordnes i kanalen rundt kanalens omkrets, og gass blåses inn i det smeltede metall gjennom kanalens åpninger.

I henhold til den foretrukne utførelses form av oppfinnelsen definerer tverrsnittet en sirkel, og åpningene er definert av en mediumdispergeringsanordning av porøs keramikk.

Når den foreliggende oppfinnelse benyttes, blir gassen blåst jevnt inn i det smeltede metall rundt kanalens omkrets. Fordi gassen ledes gjennom en porøs mediumdispergeringsanordning, blir dessuten usedvanlig små gass-bobler uttømt i det smeltede metall. Når meget små bobler innblåses og disse innblåses jevnt rundt kanalens omkrets, blir gassen intimt blandet med det smeltede metall i løpet av meget kort tid. Utmerkede resultater oppnås ved alle pumpehastigheter.

Oppfinnelsen er nedenfor nærmere beskrevet i forbindelse med de ledsagende tegninger.

Kortfattet beskrivelse av tegningen

Fig. 1 er et perspektivoppriss av en beholder som inneholder smeltet metall og i hvilken et gassinnblåsingsapparat er blitt neddykket, Fig. 2 er et tverrsnittsriss gjennom gassinnblåsings-apparatet ifølge Fig. 1 med en gassinnblåsingsledning som er vist ut av sin korrekte stilling for å forenkle illustrasjonen, Fig. 3 er et tverrsnittsriss gjennom apparatet ifølge Fig. 1 tatt langs et plan angitt ved linjen 3-3 på Fig. 2, og Fig. 4 er et lignende riss som vist på Fig. 3 og viser

en alternativ utførelsesform av oppfinnelsen.

Beskrivelse av den foretrukne utførelsesform

På Fig. 1-3 er et gassinnblåsingsapparat ifølge oppfinnelsen angitt generelt ved henvisningstallet 10. Apparatet 10 er i form av en pumpe som er tilpasset for å bli neddykket i smeltet metall i en beholder 14. Beholderen 14 kan være en hvilken som helst beholder som inneholder smeltet metall som det er ønskelig å rense selv om det forventes at beholderen 14 vil utgjøres av den eksterne vegg til en flammeovn.

Det vil forstås at pumpen kan være en hvilken som helst type av pumpe som er egnet for å pumpe smeltet metall. Generelt og som spesielt vist på Fig. 2 og 3 vil pumpen imidlertid ha en bunndel 16 i hvilken en impeller 18 er anordnet. Bunndelen 16 innbefatter en utløpskanal 20.

En del 22 er festet i bunndelen 16, idet delen 22 innbefatter en kanal 24 som befinner seg på linje med utløps-kanalen 20. En hylse 26 er festet til delen 22 ved hjelp av en gjenget forbindelse 28. En fluidtett forsegling oppnås ved anvendelse av ildfast sement 29. Hylsen 26 er hul slik at den definerer en boring 30 som strekker seg i lengderetning. Boringen 30 befinner seg aksialt på linje med kanalen 24.

I henhold til Fig. 3 er en mediumdispergeringsanordning 32 av porøs keramikk og i form av en ring anordnet i delen 22 og holdes der på plass av hylsen 26. Mediumdispergeringsanordningen 32 er presset mot en skulder 34 som er dannet inne i delen 22, og sammenpressingen finner sted ved enden av hylsen 26. Et omkretsspof 36 er utformet i delen 22 rundt mediumdispergeringsanordningens 32 ytre omkrets. Delen 22 innbefatter en kanal 38 som befinner seg i fluidforbindelse med sporet 36. På lignende måte innbefatter bunndelen 16 en kanal 40 som befinner seg i fluidforbindelse med kanalen 38. En gassinnblåsingsledning 42 er forbundet med bunndelen 16. Ledningen 42 innbefatter en innvendig kanal 44 som befinner seg i fluidforbindelse med kanalen 40 og med en trykkgasskilde (ikke vist). Ledningen 42 funksjonerer også som støtte for bunndelen 16.

Mediumdispergeringsanordningen 32 er fortrinnsvis

laget av et porøst medium av bundet keramisk korn og til-gjengelig i handelen fra Metaullics Systems of Solon, Ohio, USA. Et stort antall forskjellige materialer kan anvendes

for å fremstille mediumdispergeringsanordningen 32. Det har vist seg at glassfrittebundet aluminiumoxyd eller glassfrittebundet siliciumcarbid virker spesielt godt når inerte gasser, som nitrogen, argon eller svovelhexafluorid, blåses inn i smeltet aluminium, magnesium, kobber eller legeringer av disse. Alternativt kan en mediumdispergeringsanordning av porøs grafitt eller en mediumdispergeringsanordning av sintret oxydbasert keramikk anvendes når den injiserte gass er klor. Størrelsen og antallet av åpningene i mediumdispergeringsanordningen 32 er av viktighet fordi disse i stor grad er bestemmende for den størrelse av boblene som blir blåst inn i det smeltede metall som uttømmes fra pumpen 10. Kommersielt tilgjengelige porøse mediumdispergeringsanordninger som gir akseptable gasstrømningshastigheter og liten boble-størrelse, har porediametre innen området 10-100^um. Gass-strømningshastigheter og -volumer er avhengige av mediumdispergeringsanordningens størrelse og av det påførte trykk. Fagfolk vil være istand til å velge egnede mediumdispergeringsanordninger som er tilpasset til deres spesielle behov.

En alternativ utførelsesform av oppfinnelsen er vist

på Fig. 4. I henhold til denne utførelsesform av oppfinnelsen er delen 22 erstattet av en del 50. Delen 50 er i det vesentlige lik delen 22, og like elementer er angitt med like henvisningstall overført fra Fig. 2 til Fig. 3. Istedenfor å anvende kanal 38 anvendes imidlertid i henhold til den ut-førelsesform som er vist på Fig. 4, en kanal 52 som munner ut i en motboret del 54. En gassinnblåsingsledning 26 med en innvendig kanal 58 er festet i den motborede del 54 slik at kanalene 52, 58 befinner seg i fluidforbindelse med hver-andre. Denne utførelsesform av oppfinnelsen som er vist på Fig. 4 kan således anvendes i forbindelse med en pumpe av praktisk talt en hvilken som helst type for smeltet metall, forutsatt at delen 50 kan festes til pumpens utløp.

Når den foreliggende oppfinnelse benyttes, blir gass blåst inn i det smeltede metall jevnt rundt kanalens 24 omkrets. Boblene som blir blåst inn er meget små, og de blir intimt blandet med det smeltede metall som strømmer gjennom kanalen 24 og boringen 30. Den eneste vesentlige begrensning for hylsen 26 er at den bør være tilstrekkelig lang til å sikre fullstendig blanding av gassen og det smeltede metall. I tillegg motstår den på grunn av at mediumdispergeringsanordningen 32 er dannet av et keramisk materiale, den korrosive og erosive virkning av det smeltede metall meget godt. I tillegg kan mediumdispergeringsanordningen 32 bekvemt skiftes ut når dette er nødvendig,

på grunn av at hylsen 26 er gjenget inn i delen 22.

Claims

1. Fremgangsmåte for å blåse gass inn i smeltet metall, karakterisert ved at den omfatter de trinn at det smeltede metall føres gjennom en kanal (24) med et på forhånd bestemt tverrsnitt, et stort antall åpninger tilveiebringes rundt kanalens (24) omkrets, og gass blåses gjennom åpningene inn i metallet i kanalen (24).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at åpningene er definert av en porøs mediumdispergeringsanordning (32).

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at mediumdispergeringsanordningen (32) har form av et porøst legeme av keramikk eller grafitt.

4. Fremgangsmåte for å blåse gass inn i smeltet metall, karakterisert ved at den omfatter de trinn at det tilveiebringes en pumpe (10) for smeltet metall med en utløpskanal (24) med et på forhånd bestemt tverrsnitt, smeltet metall føres under trykk gjennom utløpskanalen (24), et stort antall åpninger tilveiebringes rundt kanalens (24) omkrets, og gass blåses gjennom åpningene inn i smeltet metall som strømmer gjennom kanalen (24).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at åpningene er definert av en porøs mediumdiseprgeringsanordning (32).

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at mediumdispergeringsanordningen (32) har form av et porøst legeme av keramikk eller grafitt.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at åpningene er definert av en porøs mediumdispergeringsanordning (32) og at mediumdispergeringsanordningens (32) innvendige diameter definerer den innvendige diameter til en del av kanalen (24).

8. Apparat for å blåse gass inn i smeltet metall, karakterisert ved at det omfatter en kanal (24) gjennom hvilken det smeltede metall kan strømme, en porøs mediumdispergeringsanordning (32) anordnet i kanalen (24) rundt kanalens (24) omkrets, og anordning for å blåse gass gjennom den porøse mediumdispergeringsanordning (32) inn i det smeltede metall som strømmer gjennom kanalen (24) .

9. Apparat ifølge krav 8, karakterisert ved at kanalen (24) er definert av en del (22) til hvilken en hylse (26) er festet, idet hylsen (26) står i inngrep med mediumdispergeringsanordningen (32) og holder denne på plass i delen (22).

10. Apparat ifølge krav 8 eller 9, karakterisert ved at mediumdispergeringsanordningens (32) innvendige diameter definerer den innvendige diameter til en del av kanalen (24).