| (19) |
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(11) |
EP 0 476 534 B1 |
| (12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
| (45) |
Mention of the grant of the patent: |
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21.06.1995 Bulletin 1995/25 |
| (22) |
Date of filing: 13.09.1991 |
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| (54) |
Apparatus for the purification of molten non-ferrous metals, in particular molten
aluminium
Dispositif pour la purification de métaux non ferreux fondus, en particulier de l'aluminium
fondu
Vorrichtung zum Reinigen von NE-Metallschmelzen, insbesondere Aluminiumschmelzen
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| (84) |
Designated Contracting States: |
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AT BE CH DE DK ES FR GB GR IT LI LU NL SE |
| (30) |
Priority: |
17.09.1990 DE 19904029396
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| (43) |
Date of publication of application: |
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25.03.1992 Bulletin 1992/13 |
| (71) |
Applicant: VAW Aluminium AG |
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D-53117 Bonn (DE) |
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| (72) |
Inventors: |
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- Krug, Hans Peter, Dr.
W-5308 Rheinbach (DE)
- Schultze, Werner, Dr.
W-5300 Bonn 1 (DE)
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| (74) |
Representative: Müller-Wolff, Thomas, Dipl.-Ing. |
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VAW aluminium AG Georg-von-Boeselager-Strasse 25 Postfach 2468 D-53014 Bonn D-53014 Bonn (DE) |
| (56) |
References cited: :
EP-0 065 854 GB-2 220 424 GB-2 009 247
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US-4 427 185 US-3 893 019 EP-0 332 292
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- ALUMINIUM TASCHENBUCH 14 AUFLAGE,SEITEN 384-385
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| Note: Within nine months from the publication of the mention of the grant of the European
patent, any person may give notice to the European Patent Office of opposition to
the European patent
granted. Notice of opposition shall be filed in a written reasoned statement. It shall
not be deemed to
have been filed until the opposition fee has been paid. (Art. 99(1) European Patent
Convention).
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[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen von NE-Metallschmelzen, insbesondere
Aluminiumschmelzen, durch Flotation der Verunreinigungen und Entgasung durch Herabsetzen
des Wasserstoffpartialdruckes in der Schmelze, ggfs. in Verbindung mit einer Chlorierung,
bestehend aus einer mit einem Heizsystem versehenen, durch eine entfernbare Abdeckung
geschlossenen Wanne, oder ähnlichem Behälter, einer Zuführung für die zu reinigende
Schmelze und einer Ableitung für die gereinigte Schmelze und aus einer das Spülgas
im unteren Bereich der Wanne in die Schmelze einführenden Spülgaszuführung.
[0002] Aluminiumschmelzen, insbesondere solche aus Recyclingmaterial, enhalten bekanntlich
in erheblichem Maße metallische und auch nichtmetallische Verunreinigungen, die vor
dem Vergießen aus der Schmelze entfernt werden müssen. Es ist bekannt, daß sich Aluminiumschmelzen,
wie auch Schmelzen von Aluminiumlegierungen, mit Hilfe eines Spülgases, wie insbesondere
Stickstoff und/oder Argon, ggfs. mit Chlorzusatz, reinigen lassen, indem das Spülgas
so in die Schmelze eingeführt wird, daß es sich in dieser feinperlig verteilt und
in der Schmelze aufwartsströmt, wobei diese zugleich durchwirbelt wird.
[0003] Die Reinigungswirkung beruht hinsichtlich der partikelförmigen Verunreinigungen auf
Flotation, da die Verunreinigungen durch das aufsteigende inerte Spülgas an die Oberfläche
der Schmelze gespült und hier als Krätze abgezogen werden können, andererseits aber
auf die Herabsetzung des Wasserstoffpartialdrucks in der Schmelze, wodurch der Wasserstoff
im Spülgas desorbiert und über dieses abgeführt werden kann. Durch Beimischen von
Chlor zu dem Spülgas lassen sich auch metallische Verunreinigungen, wie vor allem
Natrium, Lithium, Magnesium und Calcium, chemisch unter Chlorbildung umsetzen und
verschlacken, so daß sie mit der auf dem Schmelzbad aufschwimmenden Krätze abgezogen
werden können.
[0004] Ein Reinigungsprozeß der vorgenannten Art ist aus dem Aluminium-Taschenbuch, 14.
Auflage, Seite 384 unter der Bezeichnung "Inert-Flotation" bekannt.
[0005] Bei diesem Reinigungsprozeß wird das Spülgas über mindestens ein von oben in die
Schmelze eintauchendes Rohr oder einen am Boden des Gefäßes angebrachten Gasspülstein
zugeführt; das Rohr kann an seinem unteren Ende einen angetriebenen Rotor als Rührelement
aufweisen, mit dessen Hilfe die Schmelze in der Wanne umgewälzt wird, wobei die erzeugte
Turbulenz eine feine Verteilung des eintretenden Spülgases z.B. in die Schmelze bewirkt.
Nach dem vorgenannten Verfahren arbeitende Reinigungsvorrichtungen weisen entweder
einen am Umfang der Wanne in einer Mantelisolierung angeordneten Heizmantel oder eine
Innenbeheizung mit Hilfe von in die Wanne eintauchenden Heizstäben oder an der Wanne
angeordneten Rinneninduktoren zur induktiven Erwärmung auf. Diese Reinigungsöfen nach
Intergas-Flotation-Verfahren ermöglichen eine "in-line-Reinigung", d.h. eine Reinigung
mit kontinuierlichem Durchfluß der Schmelze durch die Wanne bzw. den Reinigungsofen.
[0006] Aus der EU-OS 0 065 854 ist ein Reinigungsverfahren für Aluminiumschmelzen bekannt,
das allerdings chargenweise arbeitet. Bei diesem Verfahren wird die zu reinigende
Schmelze ebenfalls in einer geschlossenen Box mit Hilfe eines Rührwerks umgewirbelt,
wobei zugleich von oben Aluminiumfluorid in die Schmelze eingeführt wird, um die in
der Schmelze als Verunreinigungen enthaltenen Alkali- und Erdalkalimetalle zu binden
und aus der Schmelze zu entfernen.
[0007] Die Erfindung geht von der eingangs genannten Vorrichtung aus, die nach dem in der
Praxis als Inertgas-Flotations-Prozeß bekannten Verfahren arbeitet. Ihr liegt vor
allem die Aufgabe zugrunde, diese Reinigungsvorrichtung für NE-Metallschmelzen, insbesondere
für Aluminiumschmelzen und Schmelzen aus Aluminiumlegierungen, so auszubilden, daß
sich der Reinigungsprozeß, gegebenenfalls auch mit geringeren Mengen an Spülgas, wie
vor allem Argon und/oder Stickstoff, gegebenenfalls mit Chlorzusatz, wirkungsvoller
und weniger störungsanfällig durchführen läßt.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Wanne eine von einem
in der vertikalen Achse der Wanne angeordneten Innenrohr gebildete Zentralkammer angeordnet
ist, die in ihrem Endbereich mit dem Wannenraum am Umfang des Innenrohres verbunden
ist, und daß die Spülgaszuführung sowie die Zuführung für die zu reinigende Schmelze
der Zentralkammer zugeordnet ist, während die Ableitung für die gereinigte Schmelze
dem die Zentralkammer umschließenden Wannenraum zugeordnet ist. In ihrer bevorzugten
Ausführung ist dabei das Innenrohr von weiteren Rohrelementen umschlossen, die in
der Wanne ein System von sich umschließenden Kammern bilden, welche im Kopf- bzw.
Fußbereich der Rohrelemente siphon-labyrinthartig miteinander verbunden sind, wobei
die Ableitung für die gereinigte Schmelze der ringförmigen Außenkammer des Kammersystems
zugeordnet ist.
[0009] Nach der Erfindung ist also in der von der Abdeckung geschlossenen Wanne eine von
einem Innenrohr gebildete Zentralkammer angeordnet, der die Spülgaszuführung und auch
die Zuführung für die zu reinigende Schmelze zugeordnet ist, wobei letztere zweckmäßig
sich am Kopf der Zentralkammer befindet, während das Spülgas in den unteren Bereich
der Zentralkammer eingeleitet wird. Die von dem Innenrohr gebildete Zentralkammer
weist ein erheblich kleineres Volumen auf als die Wanne. Damit ergibt sich die Möglichkeit,
die zu reinigende Schmelze auf kleinem Raum im Gegenstrom mit dem Spülgas zu beaufschlagen,
wodurch sich eine besonders intensive Durchmischung und Verwirbelung des Spülgases
in der Schmelze erreichen läßt. Damit ist es auch möglich, auf ein leistungsstarkes
Rührwerk, welches das gesamte Volumen der in der Wanne befindlichen Schmelze durchmischt
und in Turbulenz versetzt und erfahrungsgemäß besonders störanfällig ist, zu verzichten.
Von der Anordnung eines Rührwerks in der Zentralkammer kann gegebenenfalls abgesehen
werden, obwohl es sich im allgemeinen empfiehlt, in der Zentralkammer ein kleineres
Rührwerk vorzusehen, um den Durchmischungs- und Verwirbelungseffekt zu erhöhen. Die
Spülgaszuführung besteht zweckmäßig aus einem von oben in die Zentralkammer eintauchenden,
vorzugsweise mit der Abdeckung der Wanne verbundenen Tauchrohr od.dgl. mit Spülgasaustritt
an seinem unteren Ende. Dabei kann am unteren Ende des Tauchrohres auch ein angetriebenes
Rührorgan angeordnet sein, zweckmäßig in Verbindung mit einer der Spülgaszuführung
dienenden Drehdüse. Das Rührwerk kann in jedem Fall einfacher ausgeführt werden, da
es im wesentlichen nur das in der Zentralkammer befindliche Volumen der Schmelze umrührt
bzw. verwirbelt.
[0010] Wird, wie in bevorzugter Ausführung vorgesehen, das genannte Innenrohr von weiteren
Rohrelementen umschlossen, die in der Wanne ein System von sich umschließenden Kammern
bilden, welche im Kopf- bzw. Fußbereich für den Durchfluß der Schmelze siphon-labyrinthartig
miteinander verbunden sind, so durchströmt die Schmelze von der Zentralkammer aus
die einzelnen zwischen den Rohrelementen gebildeten Kammern mit zunehmend abnehmender
Geschwindigkeit, so daß das Spülgas und auch die Krätzebestandteile ausreichend Gelegenheit
bekommen zu entweichen bzw. sich an der Oberfläche des Schmelzbades zu sammeln. Damit
ist es möglich, die durch Flotation ausgeschiedenen Verunreinigungen in den beruhigten
Zwischenkammern, die die Zentralkammer umschließen, aufzufangen und aus diesen abzuziehen.
Dies kann in vorteilhafter Weise über eine an der Abdeckung der Wanne oberhalb der
Zwischenkammern angeordnete verschließbare Krätze-Entnahmeöffnung geschehen. Die gereinigte
Schmelze kann dann aus dem Kopfraum der Außenkammer abgezogen werden, zweckmäßig über
ein im Kopfbereich in die Außenkammer mündendes, durch den Mantel der Wanne hindurchführendes
Ableitungsrohr od.dgl.
[0011] Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung ergibt sich die Möglichkeit
bei gleicher Spülwirkung mit kleineren Spülgasmengen ohne Totraumzonen, wie sie in
eckigen Gefäßen bestehen, effektiver zu arbeiten. Der gesamte Reinigungsprozeß wie
auch die Zu- und Ableitung der Schmelze und auch das Entfernen der als Krätze aufschwimmenden
Verunreinigungen lassen sich leicht beherrschen.
[0012] Im einzelnen wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die von dem Innenrohr
gebildete Zentralkammer nur in ihrem Fußbereich mit der sie umschließenden Kammer
für den Schmelzedurchfluß verbunden ist. Bei mehreren sich konzentrisch umschließenden
Rohrelementen wird vorzugsweise die ringförmige Außenkammer nur in ihrem Fußbereich
mit der ihr benachbarten Zwischenkammer für den Schmelzedurchfluß verbunden. Das Innenrohr
wie auch die weiteren Rohrelemente werden vorteilhafterweise zylindrisch ausgebildet
und so angeordnet, daß sie sich konzentrisch umschließen. Vorzugsweise bestehen das
Innenrohr und auch die Rohrelemente aus Keramikmaterial, insbesondere einem solchen,
das temperaturschock- und wechselbeständig und auch gegen Chlorgas beständig ist.
[0013] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die von dem Innenrohr und den es umschließenden
Rohren gebildeten Rohrelemente zu einem Rohrpaket verbunden, das sich als Baueinheit
aus der Wanne herausheben und in die Wanne einsetzen läßt. Dabei können die Rohrelemente
auch mit der abnehmbaren Abdeckung der Wanne zu einer Baueinheit verbunden werden.
Weiterhin empfiehlt es sich, die Rohrelemente an ihrem oberen Ende mit leicht auswechselbar
angeordneten Austauschringen zu versehen, so daß, wenn diese Teile z.B. durch Krätzeeinflüsse
beschädigt sind, leicht ausgewechselt werden können. Die siphon-labyrinthartige Verbindung
der Kammern kann auch durch Mantelöffnungen der Rohrelemente gebildet werden.
[0014] Im übrigen empfiehlt es sich, die gesamte Reinigungsvorrichtung so auszubilden, daß
sie um eine Querachse kippbar ist. Bei entfernter Abdekkung kann daher durch Kippen
der Reinigungsvorrichtung ein rascher Legierungswechsel vorgenommen werden. Um in
einer Gießerei mit möglichst wenigen Reinigungsvorrichtungen auskommen zu können,
wird die gesamte Reinigungsvorrichtung zweckmäßig mobil gestaltet.
[0015] Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung in schematischer
Vereinfachung gezeigten Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die Zeichnung eine
erfindungsgemäße Reinigungsvorrichtung im Vertikalschnitt zeigt.
[0016] Die dargestellte Reinigungsvorrichtung besteht aus einem Tiegel bzw. einer Wanne
1, die z.B. aus chromlegiertem Gußeisen gefertigt ist und mittels einer abnehmbaren
Abdeckung 2 verschließbar ist, so daß eine für den Reinigungsbetrieb geschlossene
Reinigungsbox gebildet wird. Um ein Erstarrren der Schmelze während des Reinigungsvorgangs
zu vermeiden, ist am Außenmantel und im Bodenbereich der Wanne 1 sowie auch für den
abnehmbaren Deckel ein Heizsystem mit elektrischen Heizelementen 3 vorgesehen, die
sich in einer die Wanne im Mantel- und Bodenbereich unschließenden Isolierung 4 befinden,
die von einem Ofenmantel 30 umschlossen ist. Die Isolierung 4 besteht zweckmäßig aus
einem Feuerfestmaterial od.dgl.
[0017] In der Wanne 1 befinden sich Einbauten, die von Rohrelementen gebildet sind und ein
System von sich umschließenden Kammern bilden, die für den Durchfluß der Schmelze
wechselnd im Kopf- bzw. Fußbereich der Rohrelemente siphon-labyrinthartig miteinander
verbunden sind. Die Einbauten werden von einem in der Vertikalachse der Wanne 1 angeordneten
Innenrohr 5 und mehreren, im gezeigten Ausführungsbeispiel vier das Innenrohr 5 konzentrisch
mit etwa gleichen Radialabständen umschließenden Rohrelementen 6 bis 9 gebildet. Das
Innenrohr 5 bildet dabei in der Wanne 1 eine Zentralkammer 10, die von mehreren ringförmigen
Kammern, nämlich den Zwischenkammern 11 bis 14 und der Außenkammer 15 umschlossen
ist. Die Zentralkammer 10 ist nur in ihrem Fußbereich bei 16 mit der sie umschließenden
Zwischenkammer 11 für den Schmelzedurchfluß verbunden, während die Zwischenkammer
11 nur im Kopfbereich bei 17 mit der benachbarten Zwischenkammer 12, letztere nur
im Fußbereich bei 18 mit der folgenden Zwischenkammer 13 und diese nur im Kopfbereich
bei 19 mit der Zwischenkammer 14 für den Schmelzedurchfluß in Verbindung steht, wobei
die Außenkammer 15 nur im Fußbereich bei 20 mit der benachbarten Zwischenkammer 14
verbunden ist. Auf diese Weise wird von den Rohrelementen 5 bis 9 das zusammenhängende
siphon-labyrinthartige Kanalsystem gebildet. Die Durchflußöffnungen 16 bis 20 werden
zweckmäßig von Mantelöffnungen in den Endbereichen der verschiedenen Rohrelemente
5 bis 9 gebildet. Sie können aber auch dadurch gebildet werden, daß die Rohrelemente
so gegeneinander axial versetzt sind, daß sie im Abstand vor dem Boden der Wanne bzw.
der Abdeckung enden.
[0018] Die Rohrelemente 5 bis 9 sind zweckmäßig zylindrisch ausgebildet und so angeordnet,
daß sie sich konzentrisch umschließen. Statt dessen könnten die Rohrelemente aber
auch eine von der Zylinderform abweichende Umrißform aufweisen. Vorzugsweise bestehen
die Rohrelemente aus einem Keramikmaterial, insbesondere einem solchen, das gegenüber
Temperaturschock und auch gegen Chlorgas beständig ist. Die Rohrelemente 5 bis 9 werden
zweckmäßig zu einem Rohrpaket miteinander verbunden, das sich als Baueinheit nach
oben aus der Wanne 1 herausheben bzw. als Baueinheit von oben in die Wanne einsetzen
läßt. Dabei können die Rohrelemente auch mit der Abdeckung 2 verbunden sein, so daß
sie sich nach Lösen der Abdeckung mit dieser aus der Wanne 1 herausheben lassen.
[0019] Die Zuführung 21 für die zu reinigende Schmelze ist der Zentralkammer 10 zugeordnet
und befindet sich am Kopf der Zentralkammer. Sie besteht aus einem an der Abdeckung
2 angeordneten Füllstutzen od.dgl. Die Spülgaszuführung ist ebenfalls der Zentralkammer
10 zugeordnet. Sie ist so ausgebildet, daß das von außen zugeführte Spülgas im unteren
Bereich in die Zentralkammer 10 austritt und daher im Gegenstrom zu der in der Zentralkammer
10 befindlichen Schmelze in dieser aufsteigt. Die Spülgaszuführung wird von einem
von oben in die Zentralkammer 10 eintauchenden, mit der Abdeckung 2 verbundenen Tauchrohr
22 gebildet, welches an seinem unteren Ende den Spülgasaustritt aufweist. In einer
bevorzugten Ausführungsform kann das Tauchrohr 22 dabei den Stator eines an seinem
unteren Ende angeordneten Rotors 23 bilden, der ein die in der Zentralkammer 10 befindliche
Schmelze umrührendes und durchwirbelndes Rührelement darstellt, das von einem oberhalb
der Abdeckung 2 angeordneten Motor 28 angetrieben wird. Das zugeführte Spülgas kann,
wie bekannt, über Drehdüsen, die mit dem Rotor 23 umlaufen, in die Schmelze austreten.
[0020] Die Ableitung für die gereinigte Schmelze ist der ringförmigen Außenkammer 15 zugeordnet.
Sie besteht aus einem im Kopfbereich in die Außenkammer 15 mündenden Ableitungsrohr
24, das durch den Mantel der Wanne 1 und deren Isolierung 4 quer hindurchgeführt ist.
[0021] Die Abdeckung 2 weist in ihrem Umfangsbereich oberhalb der Kammern 11 bis 15 eine
Krätze-Entnahmeöffnung 25 auf, die mittels einer entfernbaren Verschlußplatte 26 od.dgl.
verschlossen wird.
[0022] Die Reinigung der Schmelze mit Hilfe des Spülgases erfolgt in an sich bekannter Weise
einerseits durch Flotation der Verunreinigungen und andererseits dadurch, daß durch
das Spülgas der Wasserstoffpartialdruck in der Schmelze herabgesetzt wird, so daß
der Wasserstoff durch Desorption in den in der Schmelze aufsteigenden Spülgasblasen
aus der Schmelze entfernt wird. Die nichtmetallischen Verunreinigungen steigen mit
den Gasblasen in der Schmelze auf und lagern sich im Bereich der Kammern 11 bis 14
als Krätzeschicht 27 auf der Schmelzbadoberfläche ab, so daß sie bei geöffneter Krätze-Entnahmeöffnung
25 entfernt werden können. Als Spülgas wird ein Inertgas, im allgemeinen Stickstoff
und/oder Argon, verwendet, dem Chlorgas beigefügt werden kann, um in der verunreinigten
Schmelze enthaltene Kali- oder Erdalkalimetalle, wie insbesondere Natrium, Lithium,
Magnesium und Calcium, zu Chloriden umzusetzen, die durch die Flotationswirkung in
die Krätze 27 eingehen und mit dieser entfernt werden können. Es besteht die Möglichkeit,
der aufschwimmenden Krätze 27 ein Abdecksalz als Schmelzmittel zuzusetzen, das die
aufschwimmenden Verunreinigungen zu einer geschlossenen Krätzeschicht bindet.
[0023] Die beschriebene Reinigungsvorrichtung kann im kontinuierlichen Betrieb, also mit
kontinuierlichem Durchlauf der Schmelze durch die Reinigungsvorrichtung arbeiten.
Da die von oben in die Zentralkammer 10 eingeführte Schmelze im Gegenstrom von dem
im unteren Bereich in die Zentralkammer 10 eingeführten Spülgas durchströmt wird,
ergibt sich eine intensive Beaufschlagung der Schmelze durch das Spülgas, das feinperlig
durch die Schmelze aufsteigt. Durch das angetriebene Rührelement 23 wird die Schmelze
zusätzlich umgerührt bzw. in Turbulenz gebracht, wodurch der Spülgaskontakt mit der
Schmelze weiter verbessert wird. Die Schmelze strömt durch das siphon-labyrinthartige
Kammersystem 11 bis 15 mit ständig abnehmender Fließgeschwindigkeit, so daß hier das
Spülgas und die Krätzebestandteile ausreichend Gelegenheit bekommen, aus der Schmelze
zu entweichen bzw. sich an der Schmelzbadoberfläche abzusetzen. Über die Ableitung
24 verläßt die gereinigte Schmelze im Kopfbereich der Außenkammer 15 die geschlossene
Reinigungskammer. Am äußeren Rohrelement kann hierbei ein Auffangkragen od.dgl. vorgesehen
werden, um einen gleichmäßigen Überlauf der Schmelze über den Umfang des letzten Rohres
zu gewährleisten. Aus dem Auffangkragen läuft dann die gereinigte Schmelze z.B. über
eine Sammelrinne zur nachgeschalteten Gießmaschine. Abgase, wie insbesondere Chlor,
können durch die kompakte Bauweise der Reinigungsvorrichtung auf kleinem Raum abgezogen
und umweltfreundlich in einer Al
2O
3-Schüttung zu AlCl
3 umgesetzt werden.
[0024] Es empfiehlt sich, die verschiedenen Rohrelemente 5 bis 9 an ihren oberen Enden jeweils
mit einem leicht auswechselbaren Austauschring zu versehen, so daß etwaige durch Krätzeeinflüsse
beschädigte Oberteile der Rohre durch Wechsel der Austauschringe ersetzt werden können,
ein vollständiger Austausch der einzelnen Rohre also nicht erforderlich ist.
[0025] Die gesamte Reinigungsvorrichtung wird zweckmäßig mobil gestaltet, um innerhalb einer
Gießerei mit möglichst wenigen Reinigungsgeräten auskommen zu können. Ferner empfiehlt
es sich, das Reinigungsgerät so auszubilden, daß es um eine Querachse kippbar ist,
um bei Bedarf einen schnellen Legierungswechsel vornehmen zu können.
[0026] Es versteht sich, daß die Anzahl der in der Wanne 1 angeordneten Rohrelemente unterschiedlich
sein kann. Gegebenenfalls kann auch nur ein zentrales Rohrelement 5 vorgesehen sein,
obwohl die Anordnung mehrerer sich umschließender Rohrelemente vorzuziehen ist.
1. Vorrichtung zum Reinigen von NE-Metallschmelzen, insbesondere Aluminiumschmelzen,
durch Flotation der Verunreinigungen und Entgasung durch Herabsetzen des Wasserstoffpartialdruckes
in der Schmelze, ggfs. in Verbindung mit einer Chlorierung, bestehend aus einer mit
einem Heizsystem versehenen, durch eine entfernbare Abdeckung geschlossenen Wanne,
oder ähnlichem Behälter, einer Zuführung für die zu reinigende Schmelze und einer
Ableitung für die gereinigte Schmelze und aus einer das Spülgas im unteren Bereich
der Wanne in die Schmelze einführenden Spülgaszuführung,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Wanne (1) eine von einem in der vertikalen Achse der Wanne angeordneten Innenrohr
(5) gebildete Zentralkammer (10) angeordnet ist, die in ihrem Endbereich (16) mit
dem Wannenraum am Umfang des Innenrohrs (5) verbunden ist, und daß die Spülgaszuführung
(22) sowie die Zuführung (21) für die zu reinigende Schmelze der Zentralkammer (10)
zugeordnet ist, während die Ableitung (24) für die gereinigte Schmelze dem die Zentralkammer
(10) umschließenden Wannenraum zugeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Innenrohr (5) von weiteren Rohrelementen (6 bis 9) umschlossen ist, die in der
Wanne (1) ein System von sich und die Zentralkammer (10) umschließenden Kammern (11
bis 15) bilden, welche im Kopf- bzw. Fußbereich der Rohrelemente siphonlabyrinthartig
miteinander verbunden sind, wobei die Ableitung (24) für die gereinigte Schmelze der
ringförmigen Außenkammer (15) zugeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zentralkammer (10) nur in ihrem Fußbereich mit dem sie umschließenden Wannenraum
bzw. mit der sie umschließenden Zwischenkammer (11) für den Schmelzedurchfluß verbunden
ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Außenkammer (15) nur in ihrem Fußbereich mit der ihr benachbarten
Zwischenkammer (14) für den Schmelzedurchfluß verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrelemente (5 bis 9) zylindrisch ausgebildet sind und sich konzentrisch umschließen.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführung (21) für die zu reinigende Schmelze am oberen Ende der Zentralkammer
(10) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführung (21) für die zu reinigende Schmelze aus einem an der Abdeckung (2)
angeordneten Füllstutzen besteht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spülgaszuführung aus einem von oben in die Zentralkammer (10) eintauchenden Tauchrohr
(22) mit Spülgasaustritt an seinem unteren Ende besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Tauchrohr (22) am unteren Ende ein angetriebenes Rührorgan (23) aufweist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das bzw. die Rohrelemente (5 bis 9) aus Keramikmaterial bestehen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrelemente (5 bis 9) zu einem aus der Wanne (1) heraushebbaren Rohrpaket verbunden
sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrelemente (5 bis 9) mit der abnehmbaren Abdeckung (2) zu einer Baueinheit
verbunden sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß an der Abdeckung (2) in deren Umfangsbereich eine verschließbare Krätze-Entnahmeöffnung
(25) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ableitung (24) für die gereinigte Schmelze im oberen Bereich der die Zentralkammer
(10) umschließenden Außenkammer angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ableitung (24) aus einem im oberen Bereich der Zentralkammer (10) in die Außenkammer
mündenden, durch den Mantel der Wanne (1) quer hindurchgeführten Ableitungsrohr besteht.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizsystem (3) als Außenbeheizung am Mantel der Wanne angeordnet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Heizsystem (3) als Außenbeheizung am Boden der Wanne (1) in einer Feuerfestauskleidung
(4) des Ofenmantels angeordnet ist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrelemente (5 bis 9) am oberen Ende mit auswechselbaren Austauschringen versehen
sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die siphon-labyrinthartige Verbindung der Kammern (10 bis 15) durch Mantelöffnungen
der Rohrelemente (5 bis 9) gebildet ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie um eine Querachse kippbar gelagert ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie als mobile Baueinheit ausgebildet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die abnehmbare Abdeckung (2) eine Beheizung aufweist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spülgaszuführung aus einem von oben in die Zentralkammer (10) eintauchenden,
mit der Abdeckung (2) verbundenen Tauchrohr (22) mit Spülgasaustritt an seinem unteren
Ende besteht.
1. A device for cleansing non-ferrous metal melts, especially aluminium melts, through
flotation of the impurities and degasification by reducing the hydrogen partial pressure
in the melt, optionally in connection with clorination, consisting of a trough provided
with a heating system and closed by a removable cover, feeding means for the melt
to be cleansed and discharging means for the cleansed melt, and of washing gas feeding
means introducing the washing gas into the melt in the lower region of the trough,
characterised in
that in the trough (1) there is arranged a central chamber (1) which is formed by an inner
pipe (5) arranged in the vertical axis of the trough and whose end region (16) is
connected to the trough space at the circumference of the inner pipe (5), and that
the washing gas feeding means (22) and the feeding means (21) for the melt to be cleansed
are associated with the central chamber (10), whereas the discharging means (24) for
the cleansed melt are associated with the trough space enclosing the central chamber
(10).
2. A device according to claim 1,
characterised in
that the inner pipe (5) is enclosed by further pipe elements (6 to 9) which, in the trough
(1), form a system of chambers (11 to 15) which enclose one another and the central
chamber (10) and which, in the head and base regions of the pipe elements, are connected
to one
another in a siphon-labyrinth-like way, with the discharging means (24) for the cleansed
melt being associated with the annular outer chamber (15).
3. A device according to claim 1 or 2,
characterised in
that only the base region of the central chamber (10) is connected to the surrounding
trough space and to the surrounding intermediate chamber (11) for the throughflow
of the melt.
4. A device according to claim 2 or 3,
characterised in
that only the base region of the annular outer chamber (15) is connected to the adjoining
intermediate chamber (14) for the throughflow of the melt.
5. A device according to any one of claims 2 to 4,
characterised in
that the pipe elements (5 to 9) are cylindrical and enclose one another concentrically.
6. A device according to any one of claims 1 to 5,
characterised in
that the feeding means (21) for the melt to be cleansed are arranged at the upper end
of the central chamber (10).
7. A device according to claim 6,
characterised in
that the feeding means (21) for the melt to be cleansed consist of a filling sleeve arranged
at the cover (2).
8. A device according to any one of claims 1 to 7,
characterised in
that the washing gas feeding means consist of an immersion pipe (22) which is introduced
into the central chamber (10) from above and which comprises a washing gas exit at
its lower end.
9. A device according to claim 8,
characterised in
that at its lower end, the immersion pipe (22) comprises a driven stirring element (23).
10. A device according to any one of claims 1 to 9,
characterised in
that the pipe element(s) (5 to 9) consist of a ceramic material.
11. A device according to any one of claims 2 to 10,
characterised in
that the pipe elements (5 to 9) are connected to form a pipe package which may be lifted
out of the trough (1).
12. A device according to claim 11,
characterised in
that the pipe elements (5 to 9) are connected to the removable cover (2) to form one unit.
13. A device according to any one of claims 1 to 12,
characterised in
that in the circumferential region of the cover (2) there is arranged a sealable dross
removing aperture (25).
14. A device according to any one of claims 1 to 13,
characterised in
that the discharge means (24) for the cleansed metal are arranged in the upper region
of the outer chamber enclosing the central chamber (10).
15. A device according to claim 14,
characterised in
that the discharge means (24) consist of a discharge pipe entering the outer chamber in
the upper region of the central chamber (10) and transversely passing through the
casing of the trough (1).
16. A device according to any one of claims 1 to 15,
characterised in
that the heating system (3) is arranged in the form of external heating means at the casing
of the trough.
17. A device according to any one of claims 1 to 16,
characterised in
that the heating system (3) is arranged in the form of external heating means in a refractory
lining (4) of the furnace casing.
18. A device according to any one of claims 1 to 17,
characterised in
that at their upper ends, the pipe elements (5 to 9) are provided with exchangeable replacement
rings.
19. A device according to any one of claims 2 to 18,
characterised in
that the siphon-labyrinth-like connection of the chambers (10 to 15) is formed by casing
apertures in the pipe elements (5 to 9).
20. A device according to any one of claims 1 to 19,
characterised in
that it is supported so as to be tiltable around a transverse axis.
21. A device according to any one of claims 1 to 20.
characterised in
that it is provided in the form of a mobile unit.
22. A device according to any one of claims 1 to 21,
characterised in
that the removable cover (2) comprises heating means.
23. A device according to any one of claims 1 to 22,
characterised in
that the washing gas feeding means consist of an immersion pipe (22) which is introduced
from above into the central chamber (10) and connected to the cover (2).
1. Dispositif de purification des bains de fusion de métaux non ferreux, en particulier
les bains de fusion d'aluminium, par flottage des impuretés et par dégazage par réduction
de la pression partielle d'hydrogène à l'intérieur du bain de fusion, le cas échéant,
en association avec un chlorage, consistant en une cuve pourvue d'un système de chauffage
et fermée par un couvercle démontable ou consistant en un récipient de type similaire,
en une entrée d'alimentation pour le bain de fusion devant subir un traitement de
purification et en une dérivation pour le bain de fusion purifié ainsi qu'en une entrée
d'alimentation pour gaz de lavage, laquelle amène le gaz de lavage dans le bain de
fusion, au niveau de la zone inférieure de la cuve, et
caractérisé en ce que,
à l'intérieur de la cuve (1), se trouve une chambre centrale (10) constituée par un
tube intérieur (5) dispose dans l'axe vertical de la cuve, laquelle chambre centrale
est reliée au niveau de son extrémité (16) à l'espace de la cuve, au niveau de la
périphérie du tube intérieur (15), et
en ce que l'entrée d'alimentation en gaz de lavage (22) donne dans la chambre centrale (10)
de même que l'entrée d'alimentation en bain de fusion à purifier (21), tandis que
la dérivation (24) pour le bain de fusion purifié aboutit dans l'espace de la cuve
qui entoure la chambre centrale (10).
2. Dispositif d'après la revendication 1,
caractérisé en ce que,
le tube intérieur (5) est entouré par d'autres éléments tubulaires (6 à 9) oui constituent,
dans la cuve (1), un système de chambres (11 à 15) emboîtées les unes dans les autres
et qui constituent la chambre centrale (10), lesquelles chambres sont reliées les
unes aux autres par les extrémités hautes ou basses des éléments tubulaires, ce qui
constitue un système de labyrinthe à siphon, dans lequel la dérivation (24) pour le
bain de fusion purifié mène à la cuve extérieure en forme d'anneau (15).
3. Dispositif d'après la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que,
la cuve centrale (10) communique, uniquement en sa partie inférieure, avec l'espace
de la cuve qui l'entoure ou avec la chambre intermédiaire (11) qui l'entoure, pour
permettre la circulation du bain de fusion.
4. Dispositif d'après la revendication 2 ou 3,
caractérisé en ce que,
la cuve extérieure en forme d'anneau (15) communique, uniquement en sa partie inférieure,
avec la chambre intermédiaire (14) qui lui est adjacente, pour permettre la circulation
du bain de fusion.
5. Dispositif d'après l'une des revendications 2 à 4,
caractérisé en ce que,
les éléments tubulaires (5 à 9) sont de forme cylindrique et s'emboîtent les uns les
autres de façon concentrique.
6. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 5,
caractérisé en ce que,
l'alimentation (21) pour le bain de fusion à purifier est disposée à l'extrémité supérieure
de la chambre centrale (10).
7. Dispositif d'après la revendication 6,
caractérisé en ce que,
l'alimentation (21) pour le bain de fusion à purifier se compose d'une tubulure de
remplissage placée au niveau du couvercle (2).
8. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que,
l'alimentation en gaz de lavage est constituée par un tube plongeur (22) qui plonge
par le haut à l'intérieur de la chambre centrale (10) avec une évacuation pour le
gaz d'échappement au niveau de son extrémité inférieure.
9. Dispositif d'après la revendication 8,
caractérisé en ce que,
le tube plongeur (22) présente en son extrémité inférieure un système d'agitation
entraîné (23).
10. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 9,
caractérisé en ce que,
le ou les éléments tubulaires (1 à 9) sent constitués de matériaux céramiques.
11. Dispositif d'après l'une des revendications 2 à 10,
caractérisé en ce que,
les éléments tubulaires (5 à 9) sont reliés les uns aux autres pour former un ensemble
de tubes qu'il est possible d'extraire par le haut de la cuve (1).
12. Dispositif d'après la revendication 11,
caractérisé en ce que,
les éléments tubulaires (5 à 9) sont reliés au couvercle démontable (2) pour constituer
un sous-ensemble modulaire.
13. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 12,
caractérisé en ce que,
une ouverture verrouillable (25) pour l'extraction des impuretés est disposée dans
la zone du périmètre extérieur du couvercle (2).
14. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 13,
caractérisé en ce que,
la dérivation (24) pour le bain de fusion purifié est placée dans le secteur supérieur
de la chambre extérieure qui entoure la chambre centrale (10).
15. Dispositif d'après la revendication 14,
caractérisé en ce que,
la dérivation (24) est constituée par un tuyau de dérivation qui aboutit à l'intérieur
de la chambre extérieure, dans la zone supérieure de la chambre centrale (10) et qui
passe à travers l'enveloppe de la cuve (1).
16. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 15,
caractérisé en ce que,
le système de chauffage (3) est disposé au niveau de l'enveloppe de la cuve pour constituer
un système de chauffage extérieur.
17. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 16,
caractérisé en ce que,
le système de chauffage (3) est disposé sur le fond de la cuve (1) a l'intérieur d'un
garnissage réfractaire (4) appartenant à l'enveloppe du four pour constituer un système
de chauffage extérieur.
18. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 17,
caractérisé en ce que,
les éléments tubulaires (5 à 9) sont pourvus, au niveau de leur extrémité supérieure,
d'anneaux échangeurs interchangeables.
19. Dispositif d'après l'une des revendications 2 à 18,
caractérisé en ce que,
l'assemblage des chambres (10 à 15) qui constitue un système de labyrinthe à siphon,
est constitué par les éléments tubulaires (5 à 9) qui passent par certaines ouvertures
de l'enveloppe.
20. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 19,
caractérisé en ce que,
il est monté de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe transversal.
21. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 20,
caractérisé en ce que,
il est constitué en système modulaire mobile.
22. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 21,
caractérisé en ce que,
le couvercle démontable (2) dispose d'un système de chauffage.
23. Dispositif d'après l'une des revendications 1 à 22,
caractérisé en ce que,
l'alimentation en gaz de lavage comporte un tube plongeur (22) qui plonge par le haut
à l'intérieur de la chambre centrale (10), qui est relié au couvercle (2) et qui présente
un échappement pour gaz de lavage au niveau de son extrémité inférieure.
