183077. lajstromszámú szabadalom • Berendezés fémolvadékok finomítására
1 183 077 2 Fémolvadékok finomítására ismertek berendezések. A 3,743,263 sz. USA szabadalom például olyan megoldást ismertet, amelynek segítségével rendkívül finoman eloszlatott gáz, parányi buborékok formájában vezethető át a fémolvadékon. Az olvadékban levő hidrogént a gázbuborékok deszorpció útján eltávolítják, ugyanakkor egyéb nem fémes szennyezőket flotáció útján a fémolvadékon úszó salakba visznek. A tisztító gáz permetezését a fenti szabadalom értelmében olyan berendezéssel végzik, amely forgó gázelosztót tartalmaz. Ez az olvadékban jelentős turbulenciát alakít ki. A turbulens áramlás következtében a kis méretű nem fémes szennyező részecskék nagyobb szemcsékké agglomerálódnak. Ezeket az agglomerátumokat a gázbuborékok a fémolvadék felszínére szállítják. További kedvező hatása a fellépő turbulens áramlásnak az, hogy lehetővé teszi a finomításhoz felhasznált gáz alapos keveredését a fémolvadékkal és megakadályozza, hogy az olvadékot tartó edény falán lerakódások, ületve oxidréteg alakuljon ki. A fémolvadék felszínére került nem fémes szennyezőket a rendszerből a salakkal együtt távolítják el, a gáz által deszorbeált hidrogént pedig az öblítőgázzal együtt vezetik el. Az öblítőgáz bevezetésére szolgáló forgó gázelosztó szerkezet hajtóművel összekapcsolt tengelyt és a tengelyre erősített, lapátokkal ellátott forgórészt tartalmaz, amely állórésszel együttműködve hozza létre a rendkívül kis méretű buborékokat. A működés során a szerkezet olyan buborékáramlási viszonyokat alakít ki a körülötte levő fémolvadékban, hogy a képződött buborékok sugárirányban kifelé mutató áramlási vektor mentén haladnak. A kifelé mutató áramlási vektornak lefelé mutató komponense is van. A fenti áramlási viszonyok több előnyös hatást produkálnak. Egyrészt igen jelentős függőleges irányú keveredés jön létre a fémolvadék mag részében, aholis a szerkezet metén lefelé mutató áramlás alakul ki és a forgó lapátok terelő hatása következtében a bevezetett gáz kicsiny gázbuborékokká alakul. Másrészt a gázbuborékoknak a keletkezés helyéről történő gyors elvezetése megakadályozza a buborékok koaleszcenciáját abban a tartományban, ahol a gázbuborékok koncentrációja a legnagyobb. További előnye a megoldásnak, hogy az igen finoman eloszlatott formában bevitt gáz az olvadékban viszonylag hosszú időt tölt el, minthogy a gázbuborékok nem emelkednek közvetlenül keletkezésük után a fémolvadék felszínére. A berendezésben alkalmazott forgó gázelosztó szerkezetben a már említett, forgórésszel összekapcsolt tengelyt többnyire hőálló fémből készítették. Ha azonban a fémolvadékot akárcsak kis mennyiségű halogén elemet tartalmazó gázzal kellett kezelni, ez a fémtengely jelentős mértékben károsodott. Ennek elkerülésére a legjobb megoldásnak grafit tengely alkalmazása bizonyult, amely érzéketlen a halogén elemek eróziós hatásával szemben. A működés során azonban a viszonylag törékeny grafit tengely rendszeresen eltört, ami költséges javítási munkálatokat, tartalék alkatrészeket, állásidőt és munkaerőt vett igénybe. A grafit tengelyek törését feltehetően arra lehet visszavezetni, hogy az olvadékban különböző méretű és alakú szilárd részecskék találhatók. Ezek nagysága néhány tized millimétertől több centiméterig terjedhet. Feltételezésünk szerint ilyen részecskék kerülnek az állórész és a forgórész közé a lapátok, illetve csatornák környezetében és eltömik a rendszert, aminek következtében a tengely töréséhez elegendő erők léphetnek fel. A jelen találmánnyal a fenti problémák kiküszöbölése a célunk és olyan berendezés kialakítása, amellyel fémolvadékok finomítása a korábbinál biztonságosabban, de ugyanolyan kedvező áramlási viszonyok mellett elvégezhető. A kitűzött feladató! a találmány szerint úgy oldottuk meg, hogy az olvadéktartó edényt, gáz és/vagy fémolvadék be- és kivezető nyílásokat, valamint legalább egy forgó gázelosztó szerkezetet tartalmazó berendezésben, ahol a forgó gázelosztó szerkezet felső végén hajtóművel összekapcsolt tengely alsó végére eredteit, lapátokkal ellátott forgórészből, a tengelyt körülvevő, alsó végén hengeralakú üreges állórészhez erősített hüvelyből, az állórész és a forgórész között kialakított, a hüvely és az állórész belső palástja, valamint a tengely külső palástja által határolt gázbevezető járatból és a járat felső végéhez csatlakozó nyomás alatti gázforrásból álló berendezésben a találmány szerint az állórész külső palástja sima és alsó részén a forgórészhez legközelebb eső részén mért átmérője, valamint a forgórésznek az állórészhez legközelebb eső részen mért magátmérője közötti arány 1:1 és 0,8:1 között van. A találmány további részleteit kiviteli példán, rajz segítségével ismertetjük. A rajzon az 1. ábra a találmány szerinti berendezés vízszintes metszete és a 2. ábra az 1. ábrán bemutatott berendezés 2—2 metszete. Az ábrákon látható megoldás lényegében a 4.040.610 és a 4.021.026 sz. USA szabadalmi leírásokban ismertetett berendezések továbbfejlesztése. A bemutatott megoldás a találmány szerinti jellemzők kivételével megfelel a 4.046.610 sz. USA szabadalomban leírtnak. Az ábrákon olyan berendezést mutatunk be, amely egyetlen forgó gázelosztó szerkezettel van ellátva. A berendezés külső 2 köpenye a szokásos módon acélból készül. A 2 köpenyen belül 3 hőálló bélés van elhelyezve. Ez kis hővezető képességű,-.falazott bélés és belső szigetelésként működik. Ezen belül helyezkedik el a 4 öntött alumíniumoxid bélés, amelyen az olvadék semmiképpen sem tud áthatolni. A 4 öntött alumíniumoxid bélés jellegzetes összetétele 96 % A1203, 0,2 % Fe203 és a maradékban egyéb adalékok. A 4 öntött alumíniumoxid bélésnek is igen alacsony a hővezető képessége, így ez további szigetelőrétegként működik. A berendezéshez tartozik még az 5 fedél és a rajzon nem ábrázolt felépítmény, amely a gázelosztó szerkezetet és az ábrán ugyancsak fel nem tüntetett villamos motort tartja. A finomítási eljárást a rajzon nem látható csúszóajtó nyitásával és a 7 belépőnyílás szabaddá tételével kezdjük. Akkor a fémolvadék beáramlik a 8 munkatérbe a 7 belépőnyíláson át. A 7 belépőnyílás célszerűen szilíciumkarbid téglákkal van falazva. A berendezésben levő olvadékot a forgó gázelosztóból kiáramló gáz erőteljesen keveri. A forgó gázelosztó szerkezet forgórésze az óramutató járásával ellenkező irányban forog, de az általa létrehozott olvadékáramlásnak függőleges komponense is van. Az örvényképződést a belső tér szimmetriaviszonyainak a 9 elvezetőcsővel, valamint a 10 és 15 terelő lapokkal történő megbontásával kerüljük el. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
