CS126592A3 - Heating apparatus for a refining vessel of molten aluminium - Google Patents

Description

JUDr. MHoS VŠETEČXA t>V 1ÍGS~ í Ό ř T < ‘ 4 J ——— advokát j r ’ ~ 5 - í 115 04 PRAHA 1, Žitná 28 -1- í '2Í?! c- r; « • c- > VYHŘÍVACÍ ZAŘÍZENÍ ERO NÁDOBU SYST Au SŽSAe roztaveného ϋιρίκυA’ » Oblast techniky ----1

Vynález se týká vyhřívacího zařízení pro nádobu sestému rafi-nace roztaveného hliníku zahrnujícího izolovaný plášt se dnem abočními stěnami nepropustnými pro roztavený hliník, vyložení zgrafitového bloku alespoň na jedné vnitřní boční stěně pláště,kterýžto grafitový blok sahá nad určenou pracovní hladinu v ná-době a je umístěn tak, že je ve styku s roztaveným hliníkem v ná-době, a má v sobě svislou dutinu na spodním konci uzavřenou a se-stavu vyhřívacích prvků umístěnou v dutině grafitového bloku,přičemž v dutině je vyhřívací prvek umístěn odděleně od grafito-vého bloku.

Dosavadní stav techniky

Použití z vnějšku vyhřívaných, žáruvzdorně vyložených liti-nových van jako rafinačních nádob při rafinaci hliníku bylo ne-výhodné z důvodů omezené a často nepředpověditelné životnostizmíněných van. Tento nežádoucí stav je způsoben selháváním li-tinových van z důvodů praskání, vydouvání, koroze chloridem ne-bo vyplavování. Kromě toho určitá konstrukční omezení takovýchlitinových van vedou na uspořádání, která se obtížně čistí, cožzpůsobuje další praktickou nevýhodu při jejich využití ve výrobě. K odstranění těchto nevýhod byl navržen rafinační systémsestávajísi ze žáruvzdorně vyložené nádoby mající svislé trub-kové ponorné vyhříváky, jako trubky z karbidu křemíku s vnitř-ními odporovými vyhřívacími prvky tvaru spirály zavěšenými navíku rafinační nádoby. V tomto případě bylo zjištěno, že vyhří-vací prvky mají omezenou životnost a v praxi byly velmi obtížněvyměnitelné. Když vyhřívák vypadl následkem prasknutí trubkyz karbidu křemíku, zlomky porušené trubky mohly často způsobitlom trysky používané ke vhánění plynu do roztaveného hliníkuv nádobě. Navíc se tento systém velmi obtížně čistil protožeměl mnoho výklenků mezi přilehlými trubkami vyhříváků a mezitrubkami vyhříváků a stěnami nádoby, kde se mohla hromaditstruska, kterou bylo obtížné odstranit.

Jako důsledek těchto problémů bylo vyvinuto zlepšené zaří-zení pro rafinaci hliníku i jiných roztavených kovů. Toto zaří-zení obsahovalo dokonale žáruvzdorný systém, ve kterém každá zedvou protilehlých bočních stěn sestávala z grafitového bloku, -2- který má elektrické vyhřívací prvky umístěné ve svislých dutináchnahoře otevřených a dole uzavřených. Rozličná další provedení to-hoto systému jsou popsána v patentovém spisu Spojených států ame-rických číslo 4,040,610. Tento systém tedy vytváří vnitřní zdrojvyhřívání a odstraňuje nevýhody spojené s použitím ponořeného vy-hříváku. Bylo zjištěno, že byla prodloužena životnost vyhříváku,omezena eroze na minimum a usnadněno opravování systému. Pro udr-žování hliníku v roztaveném stavu tento systém obsahoval nádobuuzpůsobenou k udržování hliníku v kapalném stavu a obsahující izo-lovaný plášt nepropustný pro roztavený kov, přičemž vyložení obsa-hovalo grafitové bloky pro část vnitřku pláště, která byla podhladinou taveniny, a alespoň jeden vyhřívací prostředek uloženýv jednom nebo několika grafitových blocích. Pro použití při rafi-naci hliníku systém také obsahoval alespoň jeden otočný prostře-dek pro rozptylování plynu v nádobě, jakož i vpouštěcí a vypouš-těcí prostředky pro roztavený kov a pro plyny. Žáruvzdorné systémy používající takových grafitových blokůs vyhříváky byly shledány jako žádoucí zlepšení v oboru a bylys výhodou používány při komerční rafinaci hliníku. Nicméně jsoužádoucí další zlepšení v takových systémech pro zvýšení jejichvhodnosti odstraněním praktických provozních problémů vyskytují-cích se při komerčním nasazení. Hlavní zde vznikající problémje poměrně krátká životnost vyhříváků při obecně používanýchprovozních podmínkách. Jeden způsob selhání vyplývá z oxidace-grafitového bloku vyhříváku, obvykle jeho horní části. Při oxidacibloku od horní části a potom dolů pod úroveň pracovní hladiny ko-vu v nádobě může roztavený hliník protéci zoxidovaným blokemdo dutiny vyhříváku a tím zkratovat elektrický vyhřívací prvekv ní uložený. Kromě toho, kde se používá chlor jako zpracovacíplyn, mohou kapalné chloridy vyvíjené v roztaveném hliníku pro-tékat grafitovým blokem a hromadit se ve spodní části dutiny vy-hříváku, což vede ke zkratování v ní umístěného elektrického vy-hřívacího prvku. Navíc bylo zjištěno, že vzniká koroze vyhřívákůa jejich spojů jako důsledek průtoku kapalných nebo plynnýchchloridů, které se vyvíjejí během rafinace hliníku, z rafinačníkomory připojenou porovitostí grafitového bloku a do oblastivyhříváku v grafitovém bloku. Vyloučení takových případů poměrněkrátké životnosti vyhříváků tvoří významný pokrok vy vývoji ná-dob pro udržování a rafinaci hliníku. -3-

Jeden vhodný návod pro odstranění takové krátké životnostivyhříváku je popsán v patentovém spisu Spojených států americ-kých číslo 4,717>126. Uspořádání vyhříváku v žáruvzdorném systémutam znázorněné je kombinace prvků, které jsou určeny pro ochranugrafitového bloku vyhříváku před oxidací a pro ochranu vyhříva-cího prvku umístěného v bloku před napadením chloridy. V oblastivyhříváku je tato dvojí funkce splněna použitím kontejneru 12ko kovový vyhřívací prvek, označeného jako obal vyhříváku·

Ve zmíněném patentovém spise je obal vyhříváku těsně připojenk nosné desce 9. Vyhřívací prvek uložený v obalu vyhříváku jevystaven vzduchu, který nemůže vnikat do vnitřku obalu vyhřívá-ku. V tomto uspořádání obal vyhříváku působí jgko dvojí překáž-ka k zamezení reakce a oxidace okolního grafitového bloku sevzduchem z vyhřívací oblasti uvnitř obalu vyhříváku a k zame-zení styku a koroze vyhřívacího prvku chlorem a chloridy proni-kajícími grafitovým blokem. Ačkoliv uspořádání vyhříváku popsané ve zmíněném patento-vém spise může být úspěšně použito k zamezení oxidace grafito-vého bloku a napadení v něm uloženého vyhřívacího prvku chloridy,je stejně stálá potřeba a žádost v oboru o další zlepšení rafi-nace hliníku. Přesněji řečeno, je zde potřeba zjednodušení, sní-žení nákladů a zlepšení chování systému udržování a rafinacehliníku. S ohledem na úplně žáruvzdorné systémy a na ochranuvyhřívacích prvků v nich obaly vyhříváků představují nákladnýpřídavný prvek systému. Navíc použití takových obalů vyhřívá-ků, ačkoliv je užitečné pro zamýšlený účel, má sklon k omezenívyhřívacího příkonu, který může být užitečně instalován v grafi-tovém bloku. Úkolem předloženého vynálezu tedy je vytvořit zlepšenéelektricky vyhřívané zařízení pro udržování a rafinaci hliníku.

Dalším úkolem předloženého vynálezu je vytvořit jednoduchéuspořádání pro umístění vyhřívacích prvků uvnitř grafitovýchbloků pro nádoby na udržování a rafinaci hliníku.

Ještě dalším úkolem vynálezu je vytvořit nádobu pro udržo- vání' a rafinaci hliníku, ve které grafitový blok, ve kterém je elektrický vyhřívací prvek, je chráněn před oxidací a vyhřívací prvek je chráněn před napadením chloridy bez nutnosti použití kovových obalů vyhřívacího prvku.

Podstata vynálezu -4-

Vynález řeší tyto úkoly tím, že vytváří vyhřívací zařízenípro nádobu systému rafinace roztaveného hliníku zahrnující izo-lovaný plášt se dnem a bočními stěnami nepropustnými pro rozta- v vený hliník, vyložení z grafitového bloku alespoň na jedné vnitř-ní boční stěně pláště, kterýžto grafitový blok sahá nad určenoupracovní hladinu v nádobě, a je umístěn tak, že je ve styku s roztaveným hliníkem v nádobě a má v sobě svislou dutinu na spodnímkonci uzavřenou a sestavu vyhřívacích prvků umístěnou v dutiněgrafitového bloku, přičemž v dutině je umístěn vyhřívací prvekodděleně od grafitového bloku, jehož podstata spočívá v tom, žeke plášti je připojen nosný prostředek směřující do vnitřku ná-doby v poloze nad grafitovým blokem, k nosnému prostředku je v připevněna a utěsněna upevňovací deska sestavy vyhřívacích prv-ků, mající otvor pro umístění elektrických vodičů, elektrickévodiče uzpůsobené pro připojení vyhřívací části sestavy vyhříva-cího prvku, kteréžto elektrické vodiče vyčnívají z horní stranyupevňovací desky vyhřívací sestavy, těsnění uzpůsobené k zameze-ní průtoku vzduchu prstencovou mezerou mezi elektrickými vodiči a stěnou otvoru, ve kterém jsou elektrické vodiče umístěny, žá-ruvzdorný plech umístěný na vnitřním povrchu grafitového blokusvisle pro ochranu grafitového bloku před stykem s kyslíkem ply-nové fáze nad mezní hladinou taveniny v nádobě, kterýžto žáru-vzdorný plech má rozsah vodorovně v podstatě k oběma stranámpláště, horní konec žáruvzdorného plechu je připojen k nosnédesce, čímž je účinně zamezena oxidace grafitového bloku a ko-roze vyhřívacího prvku složeným působením vzduchu a par chloridu.

Podle výhodného provedení předloženého vynálezu elektrickévodiče jsou dva oddělené vodiče a otvor v upevňovací desce vy-hřívací sestavy obsahuje oddělené otvory pro každý elektrickývodič.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuzařízení obsahuje spodní objímku uloženou na vodičích a podupevňovací deskou vyhřívací sestavy umístěnou ve styku se spodnímpovrchem těsnění a nejvyšší izolovanou částí sestavy vyhřívacíchprvků, přičemž spodní objímka má otvor pro průchod vodičů.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezujaou nad horní objímkou elektrické spojovací přívody připojenék vodičům.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezujsou elektrické přívody připojeny v takové poloze, že mísrě stla-čují těsnění. -5-

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezutěsnění obsahuje těsnicí prsteny z elastomeru pro vysoké teploty.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu ježáruvzdorný plech na svém horním konci upevněn mezi nosným pro-středkem a kovovou deskou tvořící část zmíněného žáruvzdornéhoplechu, přičemž spodní konec žáruvzdorného plechu sahá pod mez-ní hladinu taveniny v nádobě.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezu jespodní konec žáruvzdorného plechu uložen v drážce grafitovéhobloku.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuzařízení obsahuje izolační prostředek uložený mezi nosným pro-středkem a horním koncem grafitového bloku a mající v sobě otvor.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezunosný prostřdek má na svém vnitřním konci nahoru vyčnívajícípřírubu, přičemž příruba a kovová deska, která je částí pláště,je spojena s horním koncem žáruvzdorného pláště umístěného mezinimi.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuzařízení obsahuje rozdělovači prostředek pro vhánění plynu doroztaveného hliníku uvnitř nádoby.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuzařízení obsahuje objímku uloženou u vnitřního povrchu zmíně-ného otvoru pro ochranu izolace před průchodem vyhřívací sestavyotvorem v grafitovém bloku.

Podle dalšího výhodného provedení předloženého vynálezuzařízení obsahuje přírubu pro připevnění objímky k nosnému pro-středku. Těmito opatřeními podle předloženého vynálezu se účin-ně zamezí oxidace grafitových bloků a napadení vyhřívacích prv-ků chloridy. Přehlad obrázků na výkresech

Vynález je znázorněn na výkresech, kde obr.l znázorňuje schematický řez zařízením podle předloženého vynálezu, obr.2 je detail prvního provedení zařízení podle předloženého vynálezu v řezu a obr.3 je detail druhého provedení zařízení podle před- loženého vynálezu v řezu. Příklady provedeni vynálezu -6- V obr.l je znázorněno zařízení podle předloženého vynálezuobsahující kombinaci prvků, kterou se bez nutnosti použití obaluvyhříváku zvýší životnost vyhříváku ve spojení s ochranou vyhří-vacího prvku před napadením chloridem za přítomnosti vzduchu aochranou grafitového bloku před oxidací. Zařízení má plást 1 se žáruvzdornou izolací 2 připevněnou na jeho dnu a na bočníchstěnách. Žáruvzdorná izolace 2 je nepropustná pro roztavený hli-ník. Alespoň na jedné boční stěně takto izolovaného pláště 1 jeuložen grafitový blok 2, který přečnívá nad určenou pracovní hla-dinu £ taveniny v nádobě. Grafitový blok 2 Je umístěn tak, že jeve styku s hliníkem 2 obsaženým v nádobě během udržovacích neborafinačních operací. Grafitový blok 2 ®á v sobě dutinu rozkláda-jící se od horního konce 2. grafitového bloku 2 směrem dolů, avšakkončící nad spodním koncem 8 grafitového bloku 2· V praktickém provedení vynálezu je ke plášti 1 těsně při-pevněna nosná deska 2 vyčnívající dovnitř do nádoby v polozenad horním koncem J grafitového bloku 2· V provedení znázorně-ném na výkrese má nosná deska 9 přírubu 10 na svém krajním vnitř-ním konci pro usnadnění spojení nosné desky 2 s jinými prvky za-řízení podle předloženého vynálezu.

Zařízení obsahuje žáruvzdorný plech 11 umístěný na vnitř-ním povrchu grafitového bloku 2· Žáruvzdorný-plech-jl má tako-vý svislý rozměr, aby chránil grafitový blok 2 před.stykem s kys-líkem obsaženým v plynné fázi nad hladinou roztaveného hliníku2 v nádobě. Pro tento účel spodní konec žáruvzdorného plechu 11nesahá jen pod určenou pracovní hladinu £ roztaveného hliníku, t nýbrž hlouběji až pod mezní hladinu 12 v nádobě. Spodní konecžáruvzdorného plechu 11 je obvykle usazen ve drážce 13 vytvoře-né v grafitovém bloku 2· ύθ zřejmé, že žáruvzdorný plech 11sahá vodorovně v podstatě k oběma stranám pláště 1_ za účelémúplné ochrany grafitového bloku 2· v Žáruvzdorný plech 11 je u svého horního konce uloŽíen mezia připevněn ke přírubě 10 nosné desky 2 a k desce 14, která ječástí pláště £ nádoby. Pro spojení žáruvzdorného plechu 11s nosnou deskou 2 a s pláštěm 1 nádoby se výhodně použijí šroubyli· U výhodného provedení zařízení podle předloženého vynálezuvíko nádoby obsahuje elektrické víko 16 a zvláštní víko 17 nadroztaveným hliníkem 2 v nádobě. Elektrické víko 16 je vhodně při-pojeno ke přírubě 10 nosné desky 9 a ke plášti 1. Zvláštní víko -7- 17 je těsně připevněno k desce 14. Zvláštní víko 12 může takésloužit jako nosný prvek pro obvyklé neznázorněné prostředky prorozvod plynu do roztaveného hliníku během rafinačních operací.

Vyhřívací část sestavy vyhřívacích prvků 18 je umístěnav dutině 6 grafitového bloku 2 Pro užití při operacích udržo-vání a rafinace hliníku. Nad vyhřívací částí 18 je izolovanáčást 19 sestavy vyhřívacích prvků. Izolovaná část 19 je znázor-něna ve vhodné formě prstenů z izolačního materiálu umístěnýchnad sebou až k horní poloze sestavy vyhřívacích prvků. V izolo-vané části 19 jsou vytvořeny otvory 20 pro průchod elektrickýchvodičů pro spojení s vyhřívací částí 18. Je zřejmé, že nosnádeska £ má v sobě otvor pro průchod sestavy vyhřívacích prvků,to je vyhřívací část 18 a izolovaná část 19 dolů do pracovnípolohy uvnitř nádoby. Je žádoucí uspořádat přídavnou izolaci 21pod ncaaou deskou 2 a nad grafitovým blokem 2 a také uspořádattakovou izolaci všude pod zvláštním víkem 17.

Nad nosnou deskou 2 je uložena a k ní těsně připojena upev-ňovací deska 22. Elektrické vodiče 23 a 24 procházejí otvoryv upevňovací desce 22 a otvory v izolované části 19 sestavyvyhřívacích prvků pro spojení s vyhřívací částí 18 této sestavy.Elektrické vodiče 23 a 24 jsou utěsněny vhodným těsněním 23.takže vzduch z ovzduší nemůže pronikat prstencovitou mezeroumezi stěnami otvorů v upevňovací desce 22 elektrickými vodi-či 22,24 procházejícími izolovanou částí.19 k vyhřívací části 18sestavy vyhřívacích prvků.

Pro účely těsnění v zařízení podle předloženého vynálezuto je těsnění upevňovací desky 22 k nosné desce 2 a těsněnínosné desky 2 ke plášti 1 může být použit vhodný silikonovýtěsnicí prostředek pro vysoké teploty, například ETV společnostiDow-Corning nebo jiná podobná komerčně dostupná směs.

Obr.2 znázorňuje jiné provedení těsnění sestavy vyhřívacíchprvků k úseku krytu vyhříváku bez použití obalu vyhříváku. Jeznázorněna žáruvzdorná izolace 21 s nosnou deskou 2 uloženouna její horní ploše. Upevňovací deska 22 sestavy vyhřívacíchprvků je upevněna a utěsněna k nosné desce 2 šrouby 26.

Sestava vyhříváků obsahuje kulaté vodiče 23 a 24, kteréjsou uzpůsobeny pro průchod otvory 27 a 28 v upevňovací desce22 pro styk s vyhřívací částí sestavy vyhřívacích prvků nezná-zorněné a uložené v grafitovém bloku. Kulaté vodiče 23 a 24 -8- procházejí souosými otvory 29 a 30 v izolované části 19 sestavyvyhřívacích prvků· Vodiče 23 a 24 mají objímky 31 a 32 z kovu,které jsou k nim přivařeny svary 33 a 34.

Pro účely utěsnění jsou v otvorech 27 a 28 upevňovací des-ky 22 vloženy těsnicí prsteny 33 a 36 z elastomeru pro vysokéteploty. Kulaté vodiče 23 a 24 mají na sobě přivařeny objímky21 a 22 a jsou protlačeny otvory 27 a 28 a přitlačeny ke spod-nímu povrchu těsnicích prstenů 33 a 36. Na kulaté vodiče 23 a 24jsou potom nasazeny horní prsteny 37 a 38· nad těsnicí prsteny33 a 36 a jsou stlačeny dolů, takže mírně tlačí na těsnicí prs-teny 33 a 36. Potom se ke kulatým vodičům 23 a 24 přivaří přímona místě elektrické přívody 39 a 40 svary 41 a 42, po jejichusazení proti horním povrchům horních prstenů 37 a 38.

Po takovém spolehlivém utěsnění sestavy vyhřívacích prvkůje účinně zamezeno vnikání vzduchu pod nosnou desku 2 uloženounad grafitovým blokem 2· Tudíž nemůže během času nastat žádnáoxidace vyhřívací části sestavy vyhřívacích prvků i když vysta-vení zmíněné vyhřívací části páře chloridu pronikajícígrafi-tovým blokem 2 způsobí porušení normálně ochranného filmu oxi-du na vyhřívacích prvcích.

Je třeba uvést, že účinnost těsnění v zařízení podle vyná-lezu je závislá na dosažitelnosti materiálu schopného utěsnitprvky při provozních podmínkách udržování a rafinace hliníku.Teplota v oblasti, kde vodiče 23,24 procházejí upevňovací des-kou 22 byla měřena v obvyklé nádobě, kde byl použit výhodný drá-tový materiál, slitina 80% hmotnostních niklu a 20% hmotnostníchchrómu, na vyhřívací prvky!, přičemž vyhřívací systém pracovalpři plném výkonu. Bylo zjištěno, že pracovní teplota je 140 °C.

To je výhodné, nebot maximální použitelná teplota pro komerčnědostupné nízko stlačitelné silikonové kaučuky, použité jakoelastomery pro vysoké teploty na výrobu těsnicích prstenů je260 °C.

Za účelem usnadnění vkládání a vyjímání vyhřívacích prvkůa k zamezení poškození izolace, kterou se vyhřívací prvky vklá-dají, je žádoucí vytvořit zaváděcí trubku, která je znázorněnav obr.3 výkresů. Grafitový blok 2 s přídavnou izolací 21 a nosnádeska £ uložená nad ním a upevňovací deska 22 sestavy vyhříva-cích prvků a zbytek této sestavy jsou stejné jako v uspořádánípodle obr.2. Zaváděcí trubka 43 a k ní přivařená příruba 44 sva-rem 43 jsou upevněny a utěsněny k nosné desce 2- Upevňovací deska -9- 22, ke které je připevněn a utěsněn vyhřívací prvek, je usazenana přírubě 44 a k ní utěsněna. Zaváděcí trubka 43 vyčnívá dolůa tvoří vnitřní kryt pro přídavnou izolaci 21, přednostně projejí celou hloubku. Jak je znázorněno v obr.3, zaváděcí trubka43 výhodně vyčnívá dolů pod nejvyšší část grafitového bloku 2,takže v něm může být usazena v drážce 47« Při vkládání nebo vyjí-mání sestavy vyhřívacích prvků z nádoby zaváděcí trubka 43 umož-ňuje pohyb zmíněné sestavy izolovaným pásmem bez jakéhokoli stykuvyhřívacích prvků s vnitřní stěnou přídavné izolace 21, takžetato je chráněna před jakýmkoli poškozením během vkládání nebovyjímání vyhřívacích prvků během provozu nebo výměny·

Vyloučení obalu vyhříváku v zařízení podle předloženého vy-nálezu má dvě výhody. První, nejvíce zřejmé výhoda, uvedená jižvýše, je vyloučení poměrně vysokých nákladů na obal vyhříváku.Stejně významná či významnější výhoda spočívá v použití vyhří-véků vyššího výkonu u zařízení podle předloženého vynálezu. Přidané maximální teplotě drátu vyhříváku může být příkon zvýšenv důsledku vyloučení radiačního štítu mezi vyhřívacím prvkema grafitovým blokem 2 tím, že byl odstraněn obal vyhříváku.

Je zde tedy pouze jeden přestup tepla zářením, to je z vyhřívákudo grafitového bloku 2, místo dvou přestupů tepla zářením, to jez vyhříváku do obalu vyhříváku a z tohoto obalu do grafitovéhobloku 2·

Je třeba uvést, že kdyby se ve spodní části dutiny 6 gra-fitového bloku 2 hromadily po dobu provozu zařízení kapalnéchloridy, tyto by se dostaly do styku s vyhřívacími prvky atyto by zkratovaly, protože kapalné chloridy jsou elektricky vo-divé. Odborníkovi bude zřejmé, že za takových podmínek by za-řízení podle předloženého vynálezu nemohlo být použito. Ačkolivtento nežádoucí jev je nepravděpodobný při největším počtu ope-rací při rafinaci hliníku, jeho výskyt je pravděpodobnější tam,kde se používá větší množství chloru pro odstranění alkalickýchkovů, zvláště při dlouho trvajících plynulých operacích lití.

Odborníkovi školenému v oboru bude zřejmé, že v detailechpředloženého vynálezu je možné provést řadu změn a obměn, anižby se vybočilo z rámce předmětu vynálezu definovaného v patento-vých nárocích. Ačkoliv jako materiál pro vyhřívací prvky je výšeuvedena zvláštní slitina niklu a chrómu, mohou být rovněž použi-ty jiné slitiny niklu nebo jiné speciální slitiny pro vysokéteploty, včetně slitin železa. Jak bylo výše uvedeno, takové -10- materiály vytvářejí na povrchu vyhřívacích prvků ochrannou oxi-dovou vrstvzo Protože páry chloridu rozrušují normální ochrannýcharakter oxidového filmu a tím způsobují velmi rychlou oxidaci,je eroze, která by jinak mohla vzniknout na drátech vyhřívákuvystavených parám chloridu za přítomnosti vzduchu, zamezenatěsnicími prostředky vytvořenými podle předloženého vynálezu,které zamezují styk kyslíku s vyhřívacími prvky a tím zamezujívznik takové oxidace.

Je třeba uvést, že pro operace rafinace mohou použité pro-středky pro rozdělování plynu obsahovat nějaký takový prostředekznámý v oboru a vhodný pro dané použití. Pro tento účel se obec-ně používá rotační prostředek pro rozdělování plynu s poháněnýmotočným rotorem. Ačkoliv pro konstrukci zařízení podle předloženého vynálezumohou být použity jakékoli vhodné materiály, je třeba uvést, žežáruvzdorný plech je přednostně z oxidu hlinitého vyztuženéhokeramickým vláknem. Takový materiál je například ZIRCAR typ 100,který má použitelné vlastnosti až do 1350 °C a je dodáván společ-ností Zircar Products, lne. Takové plechy obsahují asi 75% hmot-nostních oxidu hlinitého, 16% hmotnostních oxidu křemičitého a9% hmotnostních oxidů kovů, mají vysokou pevnost v ohybu i tla-ku v rozsahu plastů pro vysoké teploty, avšak zachovávají sipevnost a použití do úrovní daleko převyšujících maximální pou-žitelné teploty obecných plastů.

Je třeba uvést, že když se vyměňují vyhřívací prvky, do-stane se vzduch do styku s grafitovým blokem a s vyhřívacímiprvky na krátkou dobu. Delší životnost vyhříváku je možno do-sáhnout použitím nižších teplot vyhřívacích prvků při danéúrovni příkonu, což má za následek méně výměn vyhřívacích prvků.Není nerozumné v praxi předloženého vynálezu očekávat že nebudetřeba vyměnit vyhřívací prvky během typické užitečné životnostižáruvzdorného systému pro udržování a rafinací hliníku. Předložený vynález slouží k získání pokroku v oboru rafinacehliníku. Při vysoce žádoucím použití vyhřívacích grafitových blokůvynález zajištuje ochranu vyhříváků v nich umístěných vhodnou aúčinnou metodou. Tímto způsobem vynález dále zvyšuje vysocežádoucí používání vyhřívacích grafitových bloků při praktic-kých komerčních operacích rafinace hliníku.

Claims (14)

ΤΓ I í v S . 2: i λ ! i r : > o ? i O '7 <= i 33 ' Xh i_ j> m < £z -< ΓΠ A 5 I systému rafinace roztaveného tSWr. WňteS advckút Í1504 Př?AKA. ΐ,*’^Γ4?· PATENTOVÍ

1. Vyhřívací zařízení pro nádobu hliníku zahrnující izolovaný plást se dnem a bočními stěnaminepropustnými pro roztavený hliník, vyložení z grafitového blo-ku alespoň na jedné vnitřní boční stěně pláště, kterýžto grafi-tový blok sahá nad určenou pracovní hladinu v nádobě a je umís-těn tak, že je ve styku s roztaveným hliníkem v nádobě a má v so-bě svislou dutinu na spodním ‘konci uzavřenou, a sestavu vyhříva-cích prvků umístěnou v dutině grafitového bloku, přičemž v dutiněje vyhřívací prvek umístěn odděleně od grafitového bloku, vyzna-čující se tím,'že ke plášti je připojen nosný prostředek směřu-jící do vnitřku nádoby v poloze nad grafitovým blokem, k nosné-mu prostředku je připevněna a utěsněna upevňovací deska sestavyvyhřívacích prvků mající otvor pro umístění elektrických vodičů,elektrické vodiče uzpůsobené pro připojení vyhřívací části sesta-vy vyhřívacího prvku, kteréžto vodiče vyčnívají z horní stranyupevňovací desky vyhřívací sestavy, těsnění uzpůsobené k zameze-ní průtoku vzduchu prstencovou mezerou mezi elektrickými vodičia stěnou otvoru, ve kterém jsou vodiče umístěny, žáruvzdornýplech umístěný na vnitřním povrchu grafitového bloku svisle proochranu grafitového bloku před stykem s kyslíkem plynové fázenad mezní hladinou taveniny v nádobě, kterýžto žáruvzdorný plechmá rozsah vodorovně v podstatě k oběma stranám pláště, horní ko-nec žáruvzdorného plechu je připojen k nosné desce, čímž je účin-ně zamezena oxidace grafitového bloku a koroze vyhřívacího prvkusloženým působením vzduchu a par chloridu.

2» Vyhřívací zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že elekt-rické vodiče jsou dva oddělené vodiče a otvor v upevňovací descevyhřívací sestavy obsahuje oddělené otvory pro každý elektrickývodič.

3» Vyhřívací zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že obsa-huje spodní objímku uloženou na vodičích a pod upevňovací deskouvyhřívací sestavy umístěnou ve styku se spodním povrchem těsněnía nejvyšší izolovanou částí sestavy vyhřívacích prvků, přičemžspodní objímka má otvor pro průchod vodiče.

4» Vyhřívací zařízení podle bodu 3, vyznačující se tím, že má horní objímku uloženou nad upevňovací deskou sestavy vyhřívacích prvků ve styku s horním povrchem těsnění, přičemž horní objímka má otvor pro průchod vodiče. -12-

5. Vyhřívací zařízení podle bodu 4, vyznačující se tím, že nadhorní objímkou jsou elektrické spojovací přívody připojené k vodi-čům.

6. Vyhřívací zařízení podle bodu 5, vyznačující se tím, že elekt-rické přívody jsou připojeny v takové poloze, že mírně stlačujítěsnění.

7. Vyhřívací zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že těsně-ní obsahuje těsnicí prsteny z,elastomeru pro vysoké teploty.

8. Vyhřívací zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že žáru-vzdorný plech je na svém horním konci upevněn mezi nosným pro-středkem a kovovou deskou tvořící část žáruvzdorného plechu, při-čemž spodní konec žáruvzdorného plechu sahá pod mezní hladinutaveniny v nádobě.

9. Vyhřívací zařízení podle bodu 8, vyznačující se tím, že spod-ní konec žáruvzdorného plechu je uložen v drážce grafitovéhobloku.

10. Vyhřívací zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že ob-sahuje izolační prostředek uložený mezi nosným prostředkem ahorním koncem grafitového bloku a mající v sobě otvor.

11. Vyhřívací zařízení-podle* bodu 8, vyznačující se tím, že nos-ný prostředek má na svém vnitřním konci nahoru vyčnívající pří-rubu, přičemž příruba a kovová deska, která je částí pláště jespojena s horním koncem žáruvzdorného pláště umístěného mezi nimi.

12. Vyhřívací zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že ob-sahuje rozdělovači prostředek pro vhánění plynu do roztavenéhohliníku uvnitř nádoby.

13. Vyhřívací zařízení podle bodu 10, vyznačující se tím, žeobsahuje objímku uloženou u vnitřního povrchu zmíněného otvorupro ochranu izolace před průchodem vyhřívací sestavy otvorem vegrafitovém bloku.

14. Vyhřívací zařízení podle bodu 13, vyznačující se tím, žeobsahuje přírubu pro připevnění objímky k nosnému prostředku. Zastupuje: