Przedmiotem wynalazku .jest urzadzenie do rafinacji cieklego metalu, zwlaszcza aluminium, magnezu, miedri, cynicu, cyny i olowiu i ich stopów, Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 374-3263 znane jest urzadzenie do rafinacji cieklego metalu, zawierajace zbiornik z czterema gomorami, a mianowicie -lomora 7;lewowa, wstepna i koncowa komora rafinacyjna, oddzielonymi przegroda przawalo¬ wa oraz komora wylewowa, oddzielona od wstepnej komory rafinacyjnej v:sp-jlna sciana, przy czym przynajmniej trzy komory maja wspólna powierzchnie dolna, zas komora wlewo¬ wa stanowi przejscie dla cieklego metalu, plynacego rynna doprowadzajaca metal do gór¬ nej czesci wste-nej komory rafinacyjnej. .Miedzy komor ani rafinacy jnymi znajduje sie przegroda przewalowa, pozwalajaca jedynie na przeplyw cieklego metalu ponad krawedzia górna tej przegrody, z tym, ze dolna czesc koncowej komory rafinacyjnej jest polaczo¬ na z komora wylewowa za pomoca rury przeplywowej, przechodzacej przez przegrode i wste¬ pna komore rafinacyjna przy czym sciana dolna tej rury znajduje sie na wspólnej po - wierzchni dolnej, jej wlot komunikuje sie z koncowa komora rafinacyjna, zas wylot ko¬ munikuje sie z komora wylewowa, a komora wylewowa ma rynne odprowadzajaca metal na zewnatrz zbiornika. Urradzenie zawiera mieszadlo lopatkowe, umieszczone w okolicy srodka kazdej komory rafinacyjnej, przy czym mieszadla te zawieraja walek z napedem na górnym koncu oraz zamocowany na stale do dolnego konca wirnik. w~ tym znanym urzadzeniu zachodzi proces dyspersji rozproszonego gazu w wytopie n postaci drobniutkich pecherzyków gazu. Z wytopu usuwa sie wodór poprzez desorpcje w pecherzyki gazu, zas stale zanieczyszczenia niemetaliczne zostaja uniesione na po¬ wierzchnie poprzez flotacje. Dyspersja rozproszonego gazu jest dokonywana przez zasto¬ sowanie lopatkowych mieszadel, powodujacych silna turbulencje kapieli. Turbulencja po¬ woduje aglomeracje malych czasteczek niemetalicznych w duze agregaty czastek, unoszone2 133 224 na powierzchnie kapieli poprzez pecherzyki gazu. Turbulencja metalu zapewnia równiez calosciowe.- przemieszanie rozproszonego sazu z kapiela i zapobiega gro¬ madzeniu sie we wnetrzu zbiornika osadów i narostów tlenkowych. Zanieczyszczenia metaliczne unoszace sie na powierzchni sa usuwane z ukladu wraz z zuzlem, zas wo¬ dór uchodzi z ukladu wraz z zuzytym rozproszonym gazem. Proces ten jest tego ro¬ dzaju, ze metal przeznaczony do rafinacji przeplywa przez komore wlewowa do wste¬ pnej komory rafinacyjnej i ponad przegroda przewalowa do koncowej komory rafina¬ cyjnej, przy czym kazda z tych komór rafinacyjnych ma wlasne mieszadlo lopatkowe gazu, Stopiony metal dochodzi nastepnie do rury przeplywowej i przechodzi do ko¬ mory wylewowej, która ze wzgledu na oszczedne wykorzystanie powierzchni znajduje sie wzdluz scian komory wlewowej po tej samej stronie urzadzenia rafinacyjnego.Zwarta budov,a te^o rodzaju ukladu sklada sie na korzystny, maly rozmiar wyposa¬ zenia. Jakkolwiek urzadzenie wedlug tego opisu ma zwarta konstrukcje i jest ko¬ rzystne w eksploatacji, to jednak jego maksymalna wydajnosc rafinacji wynosi 27240 kg metalu na godzine. Wiele hut aluminium wymaga jednak stosowania urzadzen o wiekszej wydajnosci rafinacji, lecz nie dysponuje po?jierzchnia do pomieszczenia znanego ukladu, na przyklad ukladu zawierajacego trzy komory rafinacyjne i trzy mieszadla lopatkowe, w którym nie mozna zastosowac jednostronnego rozkladu komora wlewowa-komora wylewowa.Celem wynalazku jest opracowanie ulepszenia tego rodzaju znanego urzadzenia rafinacyjnego, przez co zwiekszona zostanie wydajnosc rafinacji urzadzenia, bez zwiekszania zajmowanej przez nie przestrzeni.Urzadzenie do rafinacji cieklego metalu zawiera zbiornik z czterema komora- s mi, a mianowicie komora wlewowa, wstepna i koncowa komora rafinacyjna, oddzielone przegroda przawalowa oraz komora wylewowa, oddzielona od wstepnej komory rafina¬ cyjnej wspólna sciana, przy czym co najmniej trzy komory maja wspólna powierzchnie dolna, zas komora wlewowa stanowi przejscie dla cieklego metalu, plynacego rynna doprowadzajaca metal do górnej czesci wstepnej komory rafinacyjnej, przy czym znajdujaca sie miedzy komorami rafinacyjnymi przegroda przewalowa pozwala jedynie na przeplyw cieklego metalu ponad krawedzia górna tej przegrody. Dolna czesc kon¬ cowej komory rafinacyjnej jest polaczona z komora wylewowa za pomoca kanalu prze¬ plywowego, przechodzacego przez przegrode i wstepna komore rafinacyjna, przy czym sciana dolna tego kanalu znajduje sie na wspólnej powierzchni dolnej, jego wlot komunikuje sie z koncowa komora rafinacyjna, zas wylot komunikuje sie z komora wylewowa, która ma rynne odprowadzajaca metal na zewnatrz zbiornika. Urzadzenie zawiera mieszadla lopatkowe, umieszczone w okolicy srodka kazdej komory rafinacyj¬ nej, przy czym mieszadla te zawieraja walek z napedem na górnym koncu oraz zamoco¬ wany na stale do dolnego konca wirnik. Urzadzenie wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze kanal przeplywowy posiada sciane górna, nachylona w dól od wylotu pod katem od okolo 5 do 15 stopni wzgledem poziomu, zas zakonczenie tego kanalu prze¬ plywowego lezy w przyblizeniu w jednej plaszczyznie z przegroda przewalowa i scia¬ na oddzielajaca wstepna komore rafinacyjna od komory wylewowej. Korzystnie kat ten wynosi od okolo 7 do okolo 10 stopni.Naroze sciany górnej i sciany bocznej kanalu przeplywowego, zwrócone w stro¬ ne mieszadla, jest zaokraglone, wzglednie zukosowane. Wewnatrz na scianie górnej kanalu przeplywowego, blisko jego wylotu znajduje sie próg o rozmiarach wystarcza¬ jacych dla przytrzymania duzych pecherzyków gazu. Kanal przeplywowy moze stanowic monolit, czesciowo osadzony w scianach wstepnej komory rafinacyjnej.133 224 3 Przedmiot wynalazku pokazano w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fis. 1 przedstawia widok z góry urzadzenia dc rafinacji cieklego metalu, fig* 2 - przekrój tego urzadzenia wzdluz linii 2-2 na fig. 1, fig. 3 - przekrój poprzecz¬ ny kanalu przeplywowego metalu z koncowej kc^ory rafinacyjnej do komory wylewowej, fig. 4 - przekrój poprzeczny kanalu przeplywowego w drugim przykladzie wykonania, fig. 5 - przekrój poprzeczny kanalu przeplywowego w trzecim przykladzie wykonania, a fig. 6 - przekrój podluzny kanalu jak na fig. 3t fig. 4- i fig. 5« Jak przedstawiono na fig. 1 i 2, ciekly metal przeplywa w kierunku strzalki 1 do komory wlewowej 2, a nastepnie do wstepnej komory rafinacyjnej 3f gdzie na¬ trafia na mieszadlo lopatkowe 4. Komora wlewowa 2 stanowi przedluzenie rynny do¬ prowadzajacej metal i nie stanowi wyodrebnionej jednostki, jej dno jest nachylone w kierunku wstepnej komory rafinacyjnej 3» tworzac kanal dla przeplywu metalu na zewnatrz zbiornika do górnej czesci wstepnej komory rafinacyjnej 3. Nastepnie me¬ tal przechodzi z komory rafinacyjnej 3 nad przegroda przewalowa 5 do koncowej ko¬ mory rafinacyjnej 6, gezie natrafia na mieszadlo lopatkowe 8, po czym przechodzi kanalem przeplywowym 11 o scianach grafitowych do komory wylewowej 12, skad jest odprowadzany w kierunku strzalki 13. Unoszacy sie na powierzchni kapieli zuzel prze¬ plywa do komory wlewowej 2 przeciwnie do kierunku strzalki 1 i zostaje zgarniety.Zbiornik z komorami o ksztalcie prostopadloscianu ma plaszcz metalowy z wykladzina ogniotrwala 14, a w szczelinie 15 elementy grzejne /nie pokazane/, zeliwna koszu¬ lke 16 z grafitowymi plytami 17f tworzacymi wykladzine czesci komór rafinacyjnych 3t 6 oraz czesci komory wylewowej 12 i komory wlewowej 2, z wykladzina 18 z karbo- rundu lub cyrkonu oraz karborundowa sciane 32 pomiedzy wstepna komora rafinacyjna 3 a komora wylewowa 12. Dno komór rafinacyjnych 3 i 6 i komory wylewowej 12 jest wyscielone wykladzina grafitowa. Wykladzina karborundowa lub cyrkonowa 18 pokrywa czesc denna 33 rynny odprowadzajacej metal. Podobna wykladzina pokrywa czesc den¬ na rynny doprowadzajacej metal do komory wlewowej. Dna rynien wyznaczaja najniz¬ szy poziom, przy którym metal moze wplywac do komory wlewowej 2 i opuszczac komore wylewowa 12. Zbiornik jest przykryty pokrywa 21.Z wyjatkiem kanalu przeplywowego 11 i przegrody 5f opisane urzadzenie sta¬ nowi konv.encjonalnef zwarte urzadzenie rafinacyjne z obrotowym mieszadlem lopatko¬ wym. 7/ynalazek dotyczy szczególnej konstrukcji "kanalu przeplywowego 11 w zestawie¬ niu z konwencjonalnym urzadzeniem i korzystnie ze znana, lecz nie bedaca w po¬ wszechnym stosowaniu wyzsza przegroda przewalowa 5t której krawedz górna znajdu¬ je sie tuz ponizej powierzchni kapieli, tj. na wysokosci, przy której metal moze przeplywac swobodnie z jednej komory do drugiej ponad ta przegroda 5f w trakcie przerwy w pracy urzadzenia. Wysokosc przegrody jest odbierana na zasadzie wyjas¬ nionej szczególowo ponizej.Kanal przeplywowy 11 ma wlot usytuowany przy przegrodzie 5 i ciagnie sie do komory wylewowej 12. Korzystnie kanal przeplywowy 11 nie jest przedluzony wglab komory rafinacyjnej 6 lub komory wylewowej 12. Tym samym wloty i wyloty, kanalu przeplywowego 11 znajduja sie w jednej plaszczyznie, odpowiednio z prze¬ groda 5 i sciana karborundowa 32, wspólna dla komory rafinacyjnej 3 i komory wy¬ lewowej 12. Sciana górna kanalu przeplywowego 11 jest nachylona ku dolowi od wlo¬ tu do wylotu pod katem od okolo 3 do okolo 15 stopni wzgledem poziomu, a korzy¬ stnie pod katem od okolo 7 do okolo 10 stopni do poziomu.Maksymalna szerokosc kanalu przeplywowego 11 jest ograniczona srednica wirnika mieszadla lopatkowego dla mozliwosci jego swobodnego obrotu. Dla zminima¬ lizowania spadku poziomu lustra kapieli okazuje sie, ze szerokosc powinna byc mozliwie najwieksza, z zastrzezeniem powyzszego ograniczenia, jednakze im wieksza4 133 224 przestrzen Hajeta w komorze rafinacyjnej przez kanal przeplywowy 11, tym wieksza jest wymagana predkosc wirnika dla wywolania tego samego efektu rafinacji oraz im mniejszy przeswit pomiedzy kanalem przeplywowym a wirnikiem, tym wieksze nie¬ bezpieczenstwo pochwycenia twardych kawalków materialu obcego i pekniecia walu wirnika. Na fig. 3, 4 i 5 sa pokazane trzy rodzaje konstrukcji kanalu przeplywowe¬ go 11, które maksymalizuja przekrój, a minimalizuja problemy zwiazane z prze - strzennoscia i przeswitem. Na fig. 3 przedstawiono zakrzywiona ksztaltke ognio¬ trwala 22, osadzona i zacementowana w rowkach w bocznej i dennej plycie grafi¬ towej 17, przy czym plyty 17 stanowia równoczesnie sciany kanalu przeplywowe - ge 11. Ksztaltka 22 stanowi sciane górna oraz sciane boczna kanalu przeplywowe¬ go llt Naroze ksztaltki 22 jest zaokraglone lub zukosowane tak, aby .nie hamowac przeplywu metalu. Na fig. 4 i fig. 5 przedstawiono podobne rozwiazania jak na fig« 3 z tym wyjatkiem, ze kanal przeplywowy 11 stanowi monolit, osadzony przez usuniecie czesci plyt grafitowych bocznej i dolnej 17 i zacementowanej w tym miejscu z kanalem przeplywowym 11. Zaleca sie rozwiazanie wedlug fig. 4, lecz tam gdzie mozliwe jest zastosowanie ksztaltki uzyskiwanej przez obróbke skrawa¬ niem, najprostsze do zrealizowania jest rozwiazanie z fig. 5« Praktycznie nalezy stosowac zasade, ze szerokosc kanalu przeplywowego 11 moze wynosic przynajmniej od polowy do okolo trzech czwartych odleglosci bocznej plyty grafitowej 17 od zewnetrznego obwodu wirnika. Jak to pokazano na fig. 3, 4 i 5, zaleca sie usytuowa¬ nie kanalu przeplywowego 11 w miejscu polaczenia plyt grafitowych sciany bocznej i dna wstepnej komory rafinacyjnej. Kanal przeplywowy jest prosty, stopniowo zu- kosowany i o jednakowej szerokosci, przy czym pochylona jest jego sciana górna, jak to pokazano na fig. 6. Tor przeplywu w dwóch rozwiazaniach kanalu przeplywo¬ wego 11 jest zaznaczony na fig. 2 i fig. 6. W obu przypadkach metal przeplywa przez kanal przeplywowy 11 w kierunku strzalki 27. Male pecherzyki ^asu 25, wcho¬ dzace w kanal przeplywowy 11, skutkiem oddzialywania mieszadla lopatkowego posu¬ waja sie po zakrzywionym do £Óry torze, jak to pokazano strzalka 26. Te male pe¬ cherzyki gazu gromadza sie i koaguluja w wieksze pecherzyki 24 na wewnetrznej po¬ wierzchni sciany górnej 23, a nastepnie wyplywaja z wylotu kanalu przeplywowe - go 11 wzdluz toru oznaczonego strzalka 28 wskutek sily wyporu hydrostatycznego, oddzialywujacej na nachylona powierzchnie górna kanalu przeplywowego 11. W nie¬ których przypadkach pozadane jest silniejsze oddzialywanie mieszadla lopatkowego, zas wywolana tym sposobem silniejsza turbulencja moze spowodowac, ze niektóre duze pecherzyki 29 przechodza do komory wylewowej 12, jak pokazano strzalka 31 na fig. 2. Pecherzyki w k:norze vjylewowej 12 sa niepozadane, poniewaz unosza sie na powierzchnie i wywoluja jej turbulencje, co moze spowodowac pochwycenie ply¬ wajacego zuzla lub warstewki tlenków do strumienia metalu, niwelujac tym samym jedno z glównych zadan urzadzenia rafinacyjnego, tj. usuwanie obcych wtracen stalych.Opisane powyzej urzadzenie pozwala na usuwanie malych pecherzyków zarówno w normalnych warunkach pracy, jak i przy wiekszych predkosciach oraz wiekszych pe¬ cherzyków w normalnych warunkach pracy, ale dla zapewnienia usuwania duzych pe¬ cherzyków 29 przy wiekszych predkosciach mieszadla potrzebny jest wewnatrz w scia¬ nie górnej 23t blisko wylotu kanalu przeplywowego 11, maly próg 30* W ten sposób duze pecherzyki, które moglyby przechodzic w strone komory wylewowej 12, zostaja czasowo przytrzymane przez próg 30. Gdy turbulencja chwilowo maleje przy wlocie do kanalu przeplywowego 11, wskutek stale zmniejszajacych sie torów przeplywu w obrebie koncowej komory rafinacyjnej 6, wówczas duze pecherzyki 29 powietrza133 224- 5 zostaja wyprowadzone przez wlot kanalu przeplywowego 11 po torze wskazanym strzalka 28, podobnie jak duze pecherzyki 24. Krawedz górna przegrody przewalo- wej 5 jest usytuowana mozliwie najwyzej zgodnie z zadaniem usuwania warstw zuzla przy wejsciu w komorze wlewowej 2, Fodczas przestoju urzadzania, tzn. gdy nie za¬ chodzi rafinacja, poziom cieklego metalu jest obnizony do poziomu dna splywu ko¬ mory wlewowej lub wylewowej w zaleznosci od tego, który z nich znajduje sie nizej.Krawedz górna przegrody przewalowej 5 jest umieszczona troche ponizej tego pozio¬ mu, np. okolo 3|8 cm tak, ze nie przeszkadza ona w swobodnym przesuwaniu sie zuzla od koncowej komory rafinacyjnej w strone komory wlewowej.Urzadzenie wedlug wynalazku moze byc zastosowane nie tylko do zwiekszenia szybkosci przeplywu metalu, ale moze byc wykorzystane do zwiekszenia stopnia rafi¬ nacji poprzez zwiekszenie predkosci obrotowej mieszadel, zas gaz przeplywa z kon¬ wencjonalna szybkoscia. Ponadto mozna stosowac dowolna kombinacje doboru szybkosci przeplywu metalu, predkosci obrotu wirnika mieszadla oraz przeplywu gazuf zanim zostanie osiagniety maksymalny, dopuszczalny spadek poziomu lustra kapieli.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do rafinacji cieklego metalu, zawierajace zbiornik z czterema komorami, a mianowicie komore wlewowa, wstepna i koncowa komore rafinacyjna, od¬ dzielonymi przegroda przewalowa oraz komore wylewowa, oddzielona od wstepnej komo¬ ry rafinacyjnej wspólna sciana, przy czym przynajmniej trzy komory maja wspólna po¬ wierzchnie dolna, zas komora wlewowa stanowi przejscie dla cieklego metalu, plyna¬ cego rynna doprowadzajaca metal do górnej czesci wstepnej komory rafinacyjnej, przy czyia przegroda przewalowa pozwala jedynie na przeplyw cieklego metalu ponad krawedzia górna tej przegrody, z tym, ze dolna czesc koncowej komory rafinacyjnej jest polaczona z komora wylewowa za pomoca kanalu przeplywowego, przechodzacego przez przegrode przewalowa i wstepna komore rafinacyjna, przy czym sciana dolna tego kanalu znajduje sie na wspólnej powierzchni dolnej, jego wlot komunikuje sie z koncowa komora rafinacyjna, zas wylot komunikuje sie z komora wylewowa, a komora wylewowa ma rynne odprowadzajaca metal na zewnatrz oraz zawierajace mieszadla lo¬ patkowe, umieszczone w okolicy srodka kazdej komory rafinacyjnej, przy czym mie¬ szadla te zawieraja walek z napedem na górnym koncu oraz zamocowany na stale do dolnego konca tego walka wirnik, znamienne tym, ze kanal przeplywowy /li/ posiada sciane górna /3/ nachylona w dól od wlotu do wylotu pod katem od ckolo 5 do okolo 15 stopni wzgledem poziomu, zas zakonczenia tego kanalu przeplywowego /li/ leza w przyblizeniu w jednej plaszczyznie z przegroda przewalona /5/ i sciana /J2/, oddzielajaca wstepna komore rafinacyjna /3/ od komory wylewowej /12/. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1,znamienne tym, ze kat pochyle¬ nia sciany /23/ kanalu przeplywowego /li/ wynosi korzystnie od okolo 7 do okolo 10 stopni. 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze naroze scia¬ ny górnej /23/ i sciany bocznej /22/ kanalu przeplywowego /li/, zwrócone w strone mieszadla /4/, jest zaokraglone wzglednie zukosowane. 4. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze wewnatrz na scianie górnej /23/ kanalu przeplywowego /ll/f blisko jego wylotu znajduje sie próg /30/ o rozmiarach wystarczajaco duzych dla przytrzymania duzych pecherzyków gazu. 5» Urzadzenie wedlug zastrz. 3, znamienne tym, ze kanal prze¬ plywowy /li/ stanowi monolit, czesciowo osadzony w scianach wstepnej komory rafina¬ cyjnej /3/.153 224 ¦M& FIG. I ¦/r \~*f FIG. 3 FIG. 4 FIG. 5 ¦jtFIG. 6 Pracownia Poligraficzna UP PRL. Naklad 100 egz.Cena 100 zl PL PL