Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 15.11.1973 Opis patentowy opublikowano: 25.11.1974 72856 KI. 40a,19/32 MKP C22b 19/32 U^r;^-;':^ Twórcywynalazku: Marian Cwienk, Antoni Sliwa, Robert Musiol, Józef Sajdok, Adam Orlowski, Alojzy Pniok Uprawniony z patentu tymczasowego: Zaklady Cynkowe „Silesia" Przedsiebiorstwo Panstwowe, Katowice-Welnowiec (Polska) Sposób topienia i rafinacji cynku oraz jego stopów i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób topienia i rafinacji cynku oraz jego stopów przeznaczonych do produkcji blach cynkowych chemigraficznych, bateryjnych oraz ogólnego przeznaczenia. Wynalazek dotyczy takze pieca topielno - odstojowego, w którym prowadzi sie proces stapiania cynku lub jego stopu, odstawiania i rafinacji.Dotychczas znany sposób przygotowania stopu cynku polega na tym, ze proces stapiania prowadzi sie w piecu topielno rafinacyjny, który wyposazony jest w dwie wanny usytuowane na jednym poziomie, przy czym stapianie, rafinacje i odstawanie metalu prowadzi sie w kazdej wannie oddzielnie.Czas trwania jednego wytopu wynosi 24 godziny, przy czym czas trwania poszczególnych operacji technologicznych wynosi: ladowanie wsadu- 4 godziny, topienie wsadu — 10 godzin, rafinacja odstawanie oraz wprowadzanie skladników stopowych- razem 6 godzin, odlewanie - 4 godziny.Po ukonczeniu procesu rafinacji i odstania plynny metal odlewa sie z kazdego pieca oddzielnie. Kazda wanna zaopatrzona jest w tylnej stronie pieca w palenisko weglowe. Wytworzone spaliny ogrzewaja piec przechodzac bezposrednio nad kapiela metalu do przewodu kominowego.Wada dotychczas stosowanego sposbu jest prymitywny proces opalania pieca, uniemozliwiajacy intensyfi¬ kacje procesu topienia oraz dokladna regulacje temperatury. Spaliny unosza z soba drobne czastki wegla, które zanieczyszczaja kapiel metalowa. Poza tym gazy spalinowe zawieraja duza ilosc pary wodnej, która powstaje pod rusztem na skutek opadania do znajdujacego sie tam zbiornika z woda spalonych czesci paliwa. Para wodna przedostajaca sie do spalin powoduje ich ochlodzenie jak równiez utlenia górna warstwe cynku w piecu.Kolejna wada jest to, ze proces topienia, rafinacji i odstawania cynku odbywa sie oddzielnie w kazdej wannie.Dlugotrwale procesy ladowania i topienia skracaja czas przeznaczony na odstawanie metalu, w którym to okresie odbywa sie jeszcze proces rafinacji i wprowadzania dodatków stopowych. Operacje'te sprzyjaja pozostawaniu w stopie znacznych ilosci zanieczyszczen i wtracen niemetalicznych. Wtracenia te w postaci zawiesin, tlenków i pecherzy gazowych oraz zwiazków miedzymetalicznych pogarszaja jakosc produkowanego wyrobu, co objawia sie w postaci rys, porów, zylek i krostek, które powstaja na wytrawionej kliszy wykonanej z blachy cynkowej.2 72 856 Wtracenia tlenkowe w kapieli sa efektem reakcji stopu z powietrzem lub atmosfera pieca lub wprowadzone sa przez inne substancje jak np. srodki rafinujace. W procesie topienia i rafinacji cynku powstaja takze wtracenia w formie zwiazków miedzymetalicznych które powoduja wysoka temperature topienia oraz duza twardosc.Powstaja one w stopie cynku w obecnosci aluminium i zelaza a przechodza do kapieli metalowej glównie poprzez skladniki wsadowe, stosowane narzedzia oraz oprzyrzadowanie pieca. Poniewaz dotychczas stosowany sposób rafinacji jak równiez stosowane w tym procesie urzadzenia nie daja mozliwosci calkowitego oddzielenia zaniczyszczen, znaczna czesc wyprodukowanych blach cynkowych stanowia wybraki powstale glównie z powo¬ du wad wynikajacych w procesie topienia i rafinacji.Celem wynalazku jest usuniecie lub co najmniej zmniejszenie wyzej opisanych niedogodnosci; Aby osiagnac ten cel wytyczono sobie zadanie opracowania sposobu przygotowania stopu cynku, który gwarantowalby otrzymanie stopu nie zawierajacego wtracen niemetalicznych wzglednie minimalne jedynie ilosci, jak równiez opracowanie konstrukcji pieca umozliwjajacej realizacje tego sposobu.Zadanie wytyczone w celu usuniecia podanych niedogodnosci zostalo rozwiazane zgodnie z wynalazkiem w ten sposób, ze rafinacja stopów cynkowych prowadzona jest w sposób ciagly w dwuwannowym piecu rafinacyjnym. W pierwszej wannie pieca rafinacyjnego prowadzi sie proces topienia i rafinacji po czyni odrafinowany stop przeplwa poprzez filtr ceramiczny, gdzie wychwytywane sa znajdujace sie w metalu wtracenia niemetaliczne, do usytuowanej na nizszym poziomie wanny w której odbywa sie proces odstawania stopu.Wynalazek przewiduje takze urzadzenie do stosowania tego sposobu, które sklada sie z dwóch wanien, usytuowanych na róznych poziomach tak, ze wanna topielno-rafinacyjna usytuowana jest na poziomie wyzszym niz wanna odstojowa. Wanny te polaczone sa z soba urzadzeniem przelewowym, które wyposazone jest w zamkniecie syfonowe oraz w filtr ceramiczny. Filtr ceramiczny stanowi material porowaty o uziarnieniu od 5-50 mm ulozony luzno w zamknieciu syfonowym wzglednie usytuowany w zamknieciu syfonowym w postaci plyt filtracyjnych, przy czym material filtracyjny musi byc odporny na oddzialywanie chemiczne i erozyjne plynnego stopu cynku.Rozwiazanie wedlug wynalazku pozwala na lepsze przygotowanie stopu przy zachowaniu tej samej niezmniejszonej wydajnosci procesu. Czas ladowania i topienia metalu do pieca jest znacznie skrócony, natomiast wydluzono czas przeznaczony na rafinacje iodstawanie metalu, co sprzyja lepszemu odgazowaniu iwyfloto- waniu zanieczyszczen, a tym samym otrzymanie stopu o lepszej jakosci.Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykladzie wykonania i na rysunku, który przedstawia schemat urzadzenia do przygotowania*stopu do produkcji blach chemigraficznych i innych stopów cynku.Urzadzenie do stosowania sposobu przygotowania stopów cynkowych sklada sie z pieca wymurowanego materialem ogniotrwalym w którym usytuowane sa kaskadowo dwie wanny 1 i 2. Wanna topielna 1 jest usytuowana na wyzszym poziomie w stosunku do wanny odstojowo-odlewniczej 2. Przy wannie 1 zainstalowany jest transporter tasmowy 3, którym zaladowuje sie cynk blokowy do pieca poprzez okno wsadowe 4 oraz odpady poprzez okno 15. Roztopiony i wyrafinowany stop cynku przeplywa otworem przelewowym 5 do wanny 2.Rafinacje przeprowadza sie poprzez okno 14. Przy otworze przelewowym 5 zainstalowane jest zamkniecie syfonowe 6 oraz filtr 7. Filtr 7 wykonany jest z materialów ceramicznych o ziarnistosci 5-50 mm, przy czym musza one byc odporne na chemiczne i erozyjne oddzialywanie plynnego metalu. Materialy filtracyjne moga byc luzno ulozone w zamknieciu syfonowym wzglednie usytuowane w tym zamknieciu w formie plyt filtracyjnych lub tez wprowadzone sa do zamkniecia syfonowego w tyglu, w którego dnie oraz na obwodzie znajduje sie szereg otworów, którymi przeplywa plynny metal.W piecu na wysokosci wanny odstojowej 2 zainstalowane sa trzy okna robocze 8, 9 i 10 usytuowane na wysokosci warstwy plynnego metalu. Okno 8 sluzy do sciagania z powierzchni kapieli zgarów i zgorzeliny, przeznaczeniem drugiego okna 9 jest czerpanie stopu w celu recznego odlewania metalu. Okno 10 przeznaczone jest do odlewania metalu do kadzi odlewniczej z przeznaczeniem do odlewania wlewków o duzych ciezarach.Piec wyposazony jest w palniki do spalania gazu koksowniczego 11. Piec rafinacyjno-odstojowy wyposazo¬ ny jest w instalacje gazowa, przy czym wanny 1 i 2 posiadaja oddzielne palniki 11.Sposób przygotowania stopów cynku a zwlaszcza blach chemigraficznych polega na tym, ze wsad skladajacy sie z cynku i jego odpadów ladowany jest mechanicznie za pomoca transportera i wózka widlowego do wanny topielno-rafinacyjnej pieca przy czym operacje te powtarza sie wciagu doby dwukrotnie ladujac srednio po okolo 7 t wsadu jednorazowo. Czasokres pomiedzy poczatkami zaladunku wsadu wynosi 12 godzin.Szybkosc ladowania jest zsynchronizowana z szybkoscia topienia, przez co nie dopuszcza sie do gromadzenia cynku w stanie stalym nad lustrem metalu. W oknie wsadowym zastosowana jest ruchoma klapa zabezpieczajaca przed wypryskami metalu na zewnatrz. Proces topienia zachodzi bardzo intensywnie i znaczna czesc metalu stopi sie podczas operaqi ladowania. Po stopieniu calego wsadu i uzyskaniu temperatury 500-520°C przeprowadza3 72856 sie dwukrotnie rafinacje przy uzyciu znanego srodka rafinujacego. Rafinacje przeprowadza sie w odstepie 2 godzin. Po ukonczeniu procesu rafinacji wprowadza sie jednorazowo skladniki stopowe w postaci cieklego przedstopu, silnie mieszajac kapiel metalu. Po zakonczeniu tej operacji w okresie 2 godzin nastepuje uspokojenie metalu w wannie topielno-rafinacyjnej. Caly cykl przygotowania przedstopu w tej wannie trwa 12 godzin, przy czym dla poszczególnych operacji ksztaltuje sie on nastepujaco: ladowanie i topienie 6 godzin, rafinacja i wprowadzenie skladników stopowych 4 godziny, uspokojenie metalu po wprowadzeniu przedstopu (wstepne odstawanie) 2 godziny.Nastepnie przebija sie otwór przelewowy w wannie topielno-rafinacyjnej i przygotowany metal przemiesz¬ cza sie (splywa) do urzadzenia przelewowego wyposazonego w zamkniecie syfonowe, w którym usytuowany jest filtr. Urzadzenie syfonowe zmusza przeplywajacy metal do wydluzenia i zaburzenia drogi przeplywu. Czesc zalewowa jest pusta, natomiast w czesci odplywowej z której metal splywa do wanny odstojowo-odlewniczej zastosowano wypelnienie z metalu porowatego. Tworzacasie w czesci zalewowej podczas przelewu piana, zostaje stamtad usunieta a zatem nie obciaza ona filtra. Material porowaty stosowany jako wypelnienie ma nizsza gestosc od plynnego metalu, stad aby nie wyplywal na powierzchnie zostaje od góry obciazony plyta ceramiczna. Odmiana filtra jest plyta filtracyjna z materialu porowatego umieszczona w otworze przelewowym wanny odstojowo-topielnej albo wypelniony tygiel grafitowy z otworami na dnie i scianach bocznych, zawieszo7 ny pod otworem przelewowym. Znajdujace sie w przeplywajacym metalu zanieczyszczenia, a glównie wtracenia niemetaliczne zostaja na zasadzie adsorpcji wychwytane przez zastosowany filtr.Czas przeplywu i filtracji metalu wynosi okolo 1/2 godziny. Przemieszczony do wanny odstojowo-odlewni¬ czej metal poddaje sie operacji odstawania, w którym to nastepuje koncowe wyflotowanie zanieczyszczen gazowych i niemetalicznych. Czas odstawania wynosi 8 godzin. Po zakonczeniu tej operacji metal zostaje odlany.Odlewanie przeprowadza sie w temperaturze rzedu 420—480°C.Konstrukqa pieca umozliwia odlewanie metalu recznie znanym sposobem lub przy pomocy kadzi odlewniczej o pojemnosci 250 kg. Czas odlewnia wynosi 3 1/2 godziny. Caly cykl operacji technologicznych dla przygotowania dwóch wytopów zamyka sie w okresie 1 doby (24 godziny), przy czym wanny wspólpracuja ze soba w ten sposób, ze np. gdy w wannie odstojowo-odlewniczej przeprowadza sie odstawanie, to w topielno-rafi¬ nacyjnej przebiegaja procesy topienia, rafinacji, dodawania przedstopu, wstepne odstawanie i przygotowanie do przemieszczenia metalu.Zastosowane filtry zostaja co 1 dobe wymieniane. PL