PL193612B1 - Element chłodzący wytwarzany w formie odlewniczej - Google Patents

Abstract

Element chlodzacy wytwarzany w formie od- lewniczej, przeznaczony dla pieca metalurgii ogniowej, zawierajacy rury chlodzace wykona- ne z miedzioniklu, znajdujace sie wewnatrz elementu chlodzacego, znamienny tym, ze jedna strone (11) elementu chlodzacego (10) stanowia uksztaltowane czesci (9), umieszczo- ne w trakcie wytwarzania elementu chlodzace- go (10) na podstawie formy odlewniczej (1). PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest element chłodzący wytwarzany w formie odlewniczej do wytwarzania elementu chłodzącego. Wynalazek dotyczy elementu chłodzącego przeznaczonego dla pieca metalurgii ogniowej (reaktora pirometalurgicznego), wytwarzanego w formie odlewniczej, w której następuje przynajmniej częściowe studzenie. Forma jest wyłożona materiałem odpornym na wysokie temperatury.

W procesach technologicznych metalurgii ogniowej wymurówka pieca jest zabezpieczana przez chłodzone wodą elementy chłodzące, żeby wskutek efektu oziębiającego ciepło dochodzące do powierzchni wymurówki było przenoszone za pośrednictwem elementu chłodzącego do wody, co obniża znacznie zużywanie się wykładziny w tym piecu w porównaniu do pieca, w którym nie przewidziano chłodzenia. Obniżanie się zużycia następuje w wyniku schładzania, tak zwanej, samorodnej wykładziny uformowanej z żużla i innych roztopionych faz, które łączą się z ognioodporną powierzchnią wykładziny pieca.

Tradycyjnie elementy chłodzące są wykonywane dwoma sposobami. Po pierwsze, elementy mogą być wyrabiane poprzez odlewanie w formach piaskowych. W tym sposobie rury chłodzące z materiałów o wysokiej przewodności cieplnej takich jak miedź, są układane w formie wykopanej w piasku, takiej, że wokół rur podczas odlewania następuje tam chłodzenie, albo powietrzne, albo wodne. Element utworzony wokół instalacji rurowej, przeznaczony do uformowania go odlewaniem, jest również wykonywany z materiału o wysokiej przewodności cieplnej, korzystnie z miedzi.

Ta metoda wytwarzania została opisana, na przykład, w opisie patentu brytyjskiego GB 1386645. Problemem, który występuje przy tej metodzie, jest nierównomierne połączenie instalacji rurowej, która działa jako kanał przepływowy, z otaczającym materiałem odlewniczym, ponieważ część instalacji rurowej może być całkiem odłączona od elementu uformowanego odlewaniem wokół rur a część instalacji rurowej może być zupełnie stopiona i przez to uszkodzona. Jeżeli metalowe połączenie nie jest uformowane pomiędzy rurą chłodniczą i innym elementem znajdującym się wokół niej, uformowanym odlewaniem, przenoszenie ciepła nie będzie efektywne. Jeżeli instalacja rurowa stopi się całkowicie, to nie pozwoli na przepływanie przez nią wody chłodzącej. Właściwości odlewnicze materiału odlewanego mogą być wzmocnione przez, na przykład, domieszkę pewnej ilości fosforu do miedzi, co poprawi formowanie się metalowego połączenia pomiędzy instalacją rurową i materiałem odlewanym, ale w ten sposób właściwości przenoszenia ciepła (przewodność termiczna) odlanej miedzi znacznie pogarszają się już przy niewielkich dodatkach. Korzyści, które mogą wynikać z tego sposobu, to są niskie koszty wytwarzania i brak uzależnienia od wielkości wymiarów.

Stosowano też sposób wytwarzania, gdzie szklana instalacja rurowa, w postaci kanału przepływowego, jest umieszczana w formie do odlewania elementu chłodzącego, przy czym szklane rury są po odlaniu rozbijane by wewnątrz odlanego elementu uformował się kanał przepływowy.

Opis patentu amerykańskiego US 4382585 opisuje inny szeroko rozpowszechniony sposób wytwarzania elementów chłodzących, według którego element jest wytwarzany, na przykład, z walcowanej płyty miedzianej, przy czym wykonywanie niezbędnych kanałów odbywa się obróbką skrawaniem. Korzyści, jakie wynikają z tego sposobu, to zwarta mocna struktura i dobre przenoszenie ciepła od elementu chłodzącego do medium chłodzącego takiego jak woda. Wadami są ograniczenia wymiarowe (rozmiar) i wysoki koszt. Opis patentowy GB l 424 532 dotyczy elementu chłodzącego, ale nie dotyczy takiego elementu chłodzącego, gdzie bok elementu chłodzącego utworzony jest przez ukształtowane części umieszczone na podstawie formy odlewniczej użytej do wytwarzania elementu chłodzącego.

Element chłodzący według wynalazku wytwarzany jest w formie odlewniczej i przeznaczony dla pieca metalurgii ogniowej. Rury chłodzące znajdujące się wewnątrz elementu chłodzącego są wykonane z miedzioniklu.

Jedną stronę/bok elementu chłodzącego według wynalazku stanowią ukształtowane części, umieszczone na podstawie formy odlewniczej w trakcie wytwarzania elementu chłodzącego.

Element chłodzący według wynalazku, przeznaczony do pieca metalurgii ogniowej, wytwarza się w nowej formie odlewniczej, która zastępuje poprzednio stosowane odlewanie w formach piaskowych. Forma odlewnicza jest zbudowana z oddzielnych płyt miedzianych o wysokiej przewodności termicznej, które przynajmniej częściowo są chłodzone wodą. Ponieważ sam element chłodzący jest w większości przypadków miedziany, płyty konstrukcyjne formy odlewniczej powinny być odizolowane od miedzi odlewanej, i to następuje poprzez wyłożenie wewnętrznej części formy materiałem o wysokiej

PL 193 612 B1 przewodności termicznej, takim jak płyta grafitowa, żeby części formy same ze sobą się łączyły swymi powierzchniami pod wpływem podciśnienia. Grafit zabezpiecza roztopiony materiał wlewany do formy przed przywieraniem do powierzchni formy. Forma odlewnicza do odlewania elementu chłodzącego jest korzystnie wyposażona w skrzynkę formierską górną, więc odlewanie może być wykonywane w gazie ochronnym. Przed odlewaniem, rury chłodzące niezbędne do utworzenia obiegu wody chłodzącej, które są przewidziane do tego by szły wewnątrz elementu chłodzącego, są umieszczane w formie. Ta instalacja rurowa jest korzystnie wykonana z rury miedziowo-niklowej (Ni-Cu), ponieważ punkt topnienia materiału rury Ni-Cu jest wyższy niż miedzi odlewanej wokół niej, a więc nie występuje ryzyko stopienia się rury podczas odlewania.

Element chłodzący formowany jest jako szczelny odlew o strukturze drobnoziarnistej, zwłaszcza przy podstawie formy odlewniczej.

Element chłodzący formuje się z gładką powierzchnią, która nie jest podatna na korodujące warunki występujące przy wytapianiu metalu.

Miedzionikiel używany jako materiał na rury elementu chłodzącego ułatwia dobre przyspawanie instalacji rurowej do elementu chłodzącego.

Elementy chłodzące zaprojektowane do celów specjalnych mogą być wytwarzane w formie odlewniczej po jej modyfikacji, na przykład, przez dokładanie do formy odlewniczej części ukształtowanych z grafitu, albo z materiałów ognioodpornych, takich żeby konstrukcja gotowego elementu odpowiednio różniła się od wersji płytowej.

Na rysunku na fig. 1 przedstawiono formę odlewniczą, w której wytwarzany jest element chłodzący według wynalazku a na fig. 2 - przekrój poprzeczny formy odlewniczej, w której odlewane są elementy chłodzące do celów specjalnych.

Figura 1 przedstawia ogólny rysunek formy odlewniczej 1 do odlewania elementu chłodzącego. Płyta podstawy formy 2 jest wyposażona w rury studzące 3. Forma ma boczne ściany 4 i 5, i końcowe ściany, tylko tylna ściana 6 jest pokazana na rysunku. Na rysunku tylko płyta podstawy jest wyposażona w rury studzące, ale, jeśli jest to wymagane, ściany boczne i ściany końcowe także mogą być wyposażone w te rury. Wnętrze formy odlewniczej jest wyłożone płytami grafitowymi 1.

Rury chłodzące 8 elementu chłodzącego 10, które są korzystnie wykonane z miedzioniklu, są podtrzymywane wewnątrz formy odlewniczej. Forma odlewnicza ma też górną skrzynkę formierską (niepokazana), aby mógł być stosowany gaz ochronny służący do zapobiegania utlenianiu się odlewanego elementu chłodzącego.

Na fig. 2 można zobaczyć, że na podstawie formy odlewniczej mogą być umieszczone ukształtowane części 9, które są wykonane z grafitu albo z jakiegoś innego materiału ognioodpornego. Za pomocą tych ukształtowanych części 9, jedna strona/bok 11 elementu chłodzącego 10, który wejdzie w kontakt z podstawą 2 formy odlewniczej, może być kształtowany zgodnie z wymaganiami.

Claims (1)

1. Element chłodzący wytwarzany w formie odlewniczej, przeznaczony dla pieca metalurgii ogniowej, zawierający rury chłodzące wykonane z miedzioniklu, znajdujące się wewnątrz elementu chłodzącego, znamienny tym, że jedną stronę (11) elementu chłodzącego (10) stanowią ukształtowane części (9), umieszczone w trakcie wytwarzania elementu chłodzącego (10) na podstawie formy odlewniczej (1).