NO135326B - - Google Patents

Description

Apparat for behandling av smeltet metall.

Foreliggende oppfinnelse vedrører for-bedringer ved apparater for behandling av smeltet metall, hvor metallet settes i hvir-velstrømninger i en i det vesentlige skrue-formet retning ved hjelp av krefter som er større enn tyngdekraften, særlig for-bedringer ved kjølemidlene for apparater av denne art.

Uttrykket «hvirvelstrøm» skal i denne forbindelse anvendes for væsker som beve-

ges i hvirvelformede strømmer til forskjell fra sådanne som beveges i linjeformede strømmer.

Det er kjent å behandle smeltet me-

tall med forskjellige kjemiske stoffer for å fjerne ikke-ønskede forurensninger, som f. eks. svovel, fosfor, silisium og lignende.

Ved disse framgangsmåter oppstår der først og fremst vanskeligheter med å sikre en tilstrekkelig blanding av de kjemiske stoffer og det smeltede metall. På bakgrunn av dette er det blitt foreslått å behandle det smeltede metall i en roterende beholder eller sylinder, idet der dras fordel av sylinderens dreiebevegelse for å sikre en tilstrekkelig dispergering av behandlingsstof-

f et i det smeltede metall.

Ved den ovenfor nevnte fremgangsmå-

te anbringes det smeltede metall i en beholder eller sylinder, hvoretter det kjemiske materiale anbringes i sylinderen som et eget ilag på toppen av det smeltede metall. Beholderen eller sylinderen dreies deretter med en hastighet som er mindre enn den i hvilken sentrifugal- og sentripetalkref-tene som virker på det smeltede metall, er i balanse. Ved denne hastighet fosser eller plasker metallet fra den roterende sylin-

ders sider ved at det forlater sylinderens innside ved dens øvre del som følge av tyngdekraftens virkning. Denne fosse- eller plaskevirkning frembringer en jevn disper-

sjon av de kjemiske midler i det smeltede metall.

Når imidlertid behandlingsmaterialet

er sterkt alkalisk, som f. eks. kaustiksoda,

vil plaskingen eller fossingen aksellerere korrosjon- og erosjonvirkningene på fo-ringsmaterialet i sylinderen, da store deler av dette blir liggende ubeskyttet og kom-

mer i direkte kontakt med de kjemiske midler. Som følge av dette har det hittil ikke 'vært mulig ved fremgangsmåter og apparater av denne art å anvende de mere effektive og sterkere alkaliske behandlings-midler som finnes.

På denne bakgrunn er det blitt fore-

slått å anvende en sylinder som dreies med en høy hastighet, slik at det smeltede me-

tall utsettes for krefter som er seks til åtte ganger større enn tyngdekraften. Denne kraft er tilstrekkelig til å danne et i det vesentlige sammenhengende metallbelegg over sylinderens indre overflate, slik at det hindres at metallet plasker eller fosser slik som i sylindre som dreies ved lavere hastigheter. De kjemisike stoffer tilsettes det smeltede metall på det sted hvor metallet ledes inn i den roterende sylinder, og kan tilsettes enten samtidig og i forbindelse med inntømmingen av det smeltede metall,

eller uavhengig av dette. Ved de temperatu-

rer som det smeltede metall har når det kommer inn i sylinderen, vil tilsetnings-materialet reagere og tas opp av det smel-

tede metall med én gang, slik at forurens-

ningene fjernes fra det smeltede metall på en tid som er mindre enn 30 sek. Det smeltede metall kan derfor ledes gjennom den roterende sylinder til utløpsenden ganske hurtig og forlate sylinderen i tangentformede baner og samles opp av en oppsamlingsdel. Der har imidlertid oppstått vanskeligheter med å skaffe en tilstrekkelig god avkjøling av sylinderens utløpsende, og det har også vist seg å være vanskelig å skaffe pålitelige anordninger som hindrer det smeltede metall i å samle seg i området mellom den dreiende sylinder og de fast anbragte oppsamlingsmidler.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å skaffe en effektiv varmeutveksler for utløpsenden av apparater av den beskrevne art, som også vil hindre at flammer eller varme gasser i reaktoren slår tilbake mellom apparatets faste og bevegelige deler.

Ved et apparat for behandling av smeltet metall ifølge oppfinnelsen omfattende en hul sylinder som danner en oppbevarings- og fremmatningsanordning og som er anordnet til å dreies rundt sin akse, midler for innføring av smeltet metall i sylinderen, midler for innføring av behandlingsstoffer i sylinderen, midler omfattende en demning i sylinderen for å holde tilbake et sammenhengende tynt skall av smeltet metall på sylinderens indre overflate, midler for å sette sylinderen i dreiebevegelse i tilstrekkelig grad til at det sammenhengende tynne skall frembringes, og midler for oppsamling av smeltet metall som kommer ut av sylinderen i tangentformede baner, idet disse oppsamlingsmidler er anbragt i en slik avstand fra sylinderen at denne kan dreies fritt, utmerker seg ved at der i forbindelse med apparatet er anbragt en før-ste kjøleanordning som går rundt den hule sylinders utløpsende og i en slik avstand fra denne at sylinderen fritt kan dreies, og at disse kjølemidler er festet til opp-samlingsanoa-dmngen, samt et annet kjøle-middel som er festet til den hule sylinder og dreies med denne, hvorved den kjøler sylinderens ytre deler.

Varmeutvekslingsmidlene består av en vannfylt mantel som går rundt sylinderens utløpsende, samt luftkjølemldler som er slik anbragt at de hindrer flammer eller varme gasser i å gå tilbake mellom de roterende og faste deler av apparatet. Der kan dessuten finnes kjølemidler for kjøling av sylinderens ytterside, og denne sylinder dreies ved hastigheter som er tilstrekkelig til å utsette det smeltede metall for krefter som er minst seks ganger større enn tyngdekraften.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse

under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et snitt gjennom et apparat av den ovenfor beskrevne art, fig. 2 viser et snitt gjennom lengdeaksen av apparatets utløps-ende ifølge fig. 1, idet oppsamlingsainord-ningene for det smeltede metall er fjernet, fig. 3 et planriss av apparatet ifølge fig. 2 med noen deler fjernet slik at anordningen blir mere oversiktlig, og fig. 4 viser et opp-riss av apparatet ifølge fig. 2.

Apparatet består av en hul sylinder 2 som kan dreies om sin akse og danner en metallfremmatende del 6. Mate- eller inn-tømmings-enden er betegnet med 4 og ut-løpsenden med 8. Ved utløpsenden er der anordnet oppsamlingsmidler 10 for oppsamling av det smeltede metall som kommer ut fra delen 6. Oppsamlingsmidlene 10 omfatter en tømmeanordning 12 for ut-tømming av det metall som oppsamles i samledelen.

Behandlingsdelen 6, som består av sylinderen 2, er anbragt på lager 14 ved hjelp av hjulringer 16, slik at sylinderen kan dreies om sin akse. Sylinderen 2 består for-delaktig av en mantel 18 av stål som er foret med et varmeisolerende materiale 20, slik at metallet ikke avkjøles i nevneverdig grad når det passerer gjennom apparatet. På det isolerende belegg 20 er der et ytterligere belegg 22 av et ildfast materiale, som står i direkte kontakt med metallet.

Ved sylinderens 2 ender finnes der kan-ter eller demninger 24 henholdsvis 26 av det ildfaste materiale 22, idet demningen 26 er anbragt ved beholderens imntøm-mingsåpning og demningen 24 ved utløps-åpningen. Demningen 26 har en større høy-de ved at den går lengere radialt innad enn demningen 24.

Oppsamlingsdelen 10 består også for-delaktig av en stålmantel 28 med et isolerende materiale 30 som er foret med et ildfast materiale 32. Dette materiale 32 må kunne motstå de virkninger som følger av det smeltede metalls høye temperatur, samtidig som det må isoleres mot varmeover-føring til den omgivende atmosfære. Oppsamlingsdelen 10 er også utstyrt med en skorsten 34 hvor gasser fra behandlings-materialene kan slippe ut; en annen åpning 36 er anordnet i oppsamlingsdelen, slik at sylinderen kan inspiseres under drift. En varmeutvekslingsanordning 38 går rundt sylinderens 2 utløpsende 8 i noen avstand fra denne. Denne anordning 38 er festet til mantelen 28 på en til formålet passende måte, f. eks. ved at den er sveiset til opp-samlingsidelens ytre mantel 28.

Den sylinderformede varmeutveksler 38 omfatter ifølge fig. 2 fire segmentdeler som hver er forsynt med innløpsåpninger 39 og utløpsåpninger 40. Innløpsåpningene 39 ier anbragt ved hvert segments laveste punkt og utløpsåpningene 40 ved segmen-tenes motsatte ender. Kjølemidler ledes inn i segmentene ved de laveste punkter og går oppad igjennom disse og ut ved deres øverste ender, slik at det ikke er noen fare tilstede for at luft skal samles i segmentene. Varmeutveksleren 38 som er festet til mantelen 28, er også fast anbragt på, og i noen avstand utad fra den roterende sylinders 2 ytre overflate, slik at sylinderen fritt kan dreies uten at den berører varmeut-veiksleren.

Varmeutveksleren 38 kan også bestå av en eneste sammenhengende del i stedet for av flere segmenter som vist, men det er blitt konstatert at der oppstår en bedre og jevnere kjøling ved sylinderens 2 utløps-ende når der anvendes flere segmenter. Hvis der skulle oppstå en lekkasje eller en blokering av ett segment, vil de resterende segmenter dessuten være i stand til å kjøle apparatet i tilstrekkelig grad til at det kan holdes i drift.

Et ringformet kammer 42 bak varmeutveksleren 38 ligger i en viss radial avstand fra den roterende sylinder 2 og er festet til oppsamlingsdelens 10 mantel 28. Som vist på fig. 1 og 2 er kammeret 42 festet til mantelen 28 ved hjelp av støtter 44 og bolter 46. Det fremgår dessuten av fig. 3 og 4 at kammeret 42 har et utstik-kende hjørne 45 med en innløpskanal 47. Luft trykkes inn gjennom kanalen 47 ved hjelp av en pumpe eller en kompressor (ikke vist) som er koblet til denne. Det fremgår videre av fig. 4 at kanalen 47 er oppdelt i to deler ved hjelp av en skillevegg 49 som sikrer at kjølemidlet fordeler seg jevnt i kammeret 42.

Som vist på fig. 1 og 2 blåses kjøle-middel, f. eks. luft, inn i kammeret 52 og går ut av dette gjennom åpningen 48 i bunnen. Kjølemidlet går videre gjennom et ringformet rom 64 som er anbragt rundt den roterende sylinder 2 og mellom dens yttervegg 18 og mantelen 28. Denne luft-strøm er tilstrekkelig til å hindre at flammer eller varme gasser som forlater sylinderen 2, slår tilbake og inn i rommet 64 mellom sylindermantelen og varmeveksle-ren 38, hvor gassene eller flammene ellers ville angripe metallet og få det til å korro-dere. Den luft som går over varmeutveksle-rens 38 overflate, vil dessuten øke dennes varmeledningsevne.

Det er blitt konstatert at størrelsen av den åpning som finnes i kammerets 42 bunn avhenger av kammerets volum og hastigheten av den luft som kommer inn i kammeret. For å sikre at en konstant luftmengde fordeles jevnt til de forskjellige deler av det sirkelformede rom 64, må åpningen 48 ha en slik størrelse i forhold til sylinderens 2 luftvolum og hastigheten av den luft som kommer inn i denne sylinder, at der til en-hver tid holdes et jevnt overtrykk av luften 1 kammeret 42. Hvis trykket av luften i kammeret 42 ikke er jevnt rundt omkret-sen, vil flammer eller varme gasser fra sylinderen 2 slå tilbake og inn i rommet 64 på de steder som har lavt trykk.

For å sikre at luften ledes ut gjennom rommet 64, er der til sylinderens 2 ytre skall festet en avbøyningsplate 66. Da denne plate roterer sammen med sylinderen, vil de luftstrømmer som den setter i bevegelse, hjelpe til med å rette luftstrømmen fra kammeret 42 utad gjennom rommet 64 og derved hindre at luft går tilbake langs sylinderen 2.

Varmeutveksleren 38 vil, i tillegg til at den avkjøler den luft som kommer fra kammeret 42, slik at den bedre hindrer varme gasser i å slå tilbake inn 1 rommet 64, også danne et koldt område rundt sylinderens 2 utløpsende. Ved dette kolde område vil det smeltede metall avkjøles og delvis avsette seg, slik at der dannes et belegg som beskytter oppsamlingsanordningens 10 indre belegg fra det smeltede metalls korrode-rende virkninger.

En rekke vinger 68 er festet til sylinderens 2 ytre overflate for å øke luftsirku-lasjonen rundt sylinderen 2. Når sylinderen 2 dreies,, vil disse vinger 68 virke som en vifte og frembringe en luftstrøm som leder bort den varme luft som finnes rundt sylinderen 2. Selv om det samlede antall vinger 68 ikke er kritisk, er det blitt konstatert at tolv av disse anbragt i like stor innbyrdes avstand og festet til mantelen på sylinderen 2, gir meget gode resultater.

Når apparatet er i drift, ledes smeltet metall inn i den roterende sylinder 2 gjennom innløpsåpningen 4 fra en beholder eller en annen til formålet passende anordning. Sylinderen 2 dreies med en tilstrekkelig stor hastighet til at der dannes et sammenhengende lag av smeltet metall over hele dens overflate på toppen av belegget 24 av motstandsdyktig materiale. Det kje-misk virkende stoff mates også inn gjennom sylinderens ende 4, hvilket kan skje samtidig med eller uavhengig av tilførse-len av det smeltede metall. Metallet forlater sylinderen 2 ved utløpsenden 6 i tangentformede baner til oppsamlingsanord-ningen 10 hvor det tappes ut gjennom åpningen 12.

Trykkluft blåses ved hjelp av en pumpe eller en kompressor inn i luftkanalen 42 gjennom åpningen 48 og imi i rommet 64, og luften avkjøles av kjølemantelen 38 når

den forlater dette rom. Denne luftstrøm

hindrer flammer eller varme gasser i å slå

tilbake fra sylinderen 2 og inn i rommet 64.

Der dannes dessuten en tynn film av metall rundt sylinderens 2 utløpsender 8 på

de steder som avkjøles av kjølemantelen

38. Dette tynne metallbelegg gir en nærmest perfekt beskyttelse av oppsamlings-anordningen 10 mot erosjon og beskytter

også mot mekaniske nedbrytninger fra det

metall som slynges ut fra sylinderen 2.

Vingene 68 på sylinderens 2 ytre skall frembringer en luftstrøm som tjener til å lede

vekk varme fra rommet rundt sylinderen,

slik at disse steder ikke blir for varme.

Anordningen ifølge oppfinnelsen skaf-fer således meget effektive kjølemidler for

et apparat av denne art og midler for å

hindre erojson i apparatets metalloppsam-lende del. Disse kjølemidler tjener dessuten til å hindre at varme gasser strøm-mer tilbake inn i rommet mellom apparatets faste og roterende deler samtidig som

de øker den normale varmeoverføringska-pasitet for varmeutveksleren.

Claims (5)

1. Apparat for behandling av smeltet metall omfattende en hul sylinder (2) som danner en oppbevarings- og fremmatningsanordning (6) innrettet for rotasjon om sin akse, midler for innføring av smeltet metall i sylinderen, midler for innføring av behandlingsstoffer i sylinderen, midler (24, 26) utformet som en demning i sylinderen for å holde tilbake et sammenhengende tynt skall av smeltet imetall på sylinderens indre overflate, midler (14, 16); til å sette sylinderen i roterende bevegelse i tilstrekkelig grad til at det sammenhengende tynne skall frembringes, midler for kjøling av sylinderen og en del ;(10) for oppsamling av smeltet metall som kommer ut av sy- HHUt^l V--I1 1 UCUlgl^ll VA. (_/A ill <^ H l- AJCHlt^l , i. W. V- U Utll ne oppsamlingsdel er anbragt i en slik avstand fra sylinderen at denne kan rotere fritt, karakterisert ved at der rundt den hule sylinders utløpsende og i en slik avstand fra denne at sylinderen fritt kan rotere er anordnet kjølemidler som omfatter kombinasjonen av en kjøle-kappe (38) som gjennomstrømmes av en kjølevæske og et kammer (42) som gjen-nomstrømmes av en kjølegass under et trykk større enn atmosfærens trykk og som fra kammeret (42) føres videre inn i rommet (64) mellom kappen (38) og sylinderen (2) hvorved hindres at varme gasser og smeltet metall strømmer inn i rommet (64).

2. Apparat ifølge påstand 1, karakterisert ved at den side av luftkammeret (42) som ligger nærmest den roterende sylinder (2) er forsynt med en sammenhengende sliss (48) som utgjør forbin-delsen mellom luftkammeret (42) og rommet (64) mellom sylinderen (2) og kappen (38).

3. Apparat ifølge påstand 2, karakterisert ved at vannkappen eller var-meveksleren (38): utgjøres av et antall sek-sjoner som hver har sin egen innløpsled-ning (39) og utløpsledning (40).

4. Apparat ifølge påstand 3, karakterisert ved at der til sylinderen (2) er festet en avbøyningsplate (66) nær slis-sen (48> i luftkammeret (42), hvilken plate (66) står loddrett på sylinderens lengde-akse.

5. Apparat ifølge påstandene 2—4, karakterisert ved at luftkammeret (49) har en innløpskanal (47) med en skillevegg (49) for ledning av den innstrømmende luft til begge sider av luftkammeret.