Wie eine Wäsche, nur besser!
Eine Rinne wird zum Transport von geschmolzenem Metall verwendet. Die Grundkonstruktion einer Rinne besteht aus einer Stahlwanne, die mit feuerfestem Material ausgekleidet ist, um das geschmolzene Metall vom Stahl zu isolieren. (Das geschmolzene Metall verliert Wärme, wenn es durch die Schwerkraft in die Rinne gezogen wird. Wenn die Wärme zu schnell verloren geht, gefriert das Metall in der Rinne. Es gibt eine Reihe von Faktoren, die die Geschwindigkeit des Wärmeverlustes beeinflussen, darunter:
Querschnittsfläche und Metallgeschwindigkeit - Die Querschnittsfläche des geschmolzenen Metalls und die Metallgeschwindigkeit sind miteinander verbunden. Kleine Querschnitte sind auf 8 bis 15 cm/s (Zentimeter pro Sekunde) begrenzt, während große Querschnitte Geschwindigkeiten von bis zu 25 cm/s aufweisen können
Profil (Querschnittsform der feuerfesten Auskleidung) - Breite flache Rinnenprofile führen zu mehr Wärmeverlust, unterstützen aber höhere Volumina. Tiefere Rinnen mit abgerundetem Boden halten viel mehr Wärme zurück, arbeiten aber mit geringeren Volumina
Feuerfeste Wärmeleitfähigkeit - Die Auswahl an feuerfesten Materialien ist in der Regel auf solche mit hervorragenden thermischen und chemischen Eigenschaften beschränkt
Konvektiver Luftstrom - Je mehr kühle Luft über die Rinne strömt, desto schneller wird das Metall abgekühlt
Typischerweise definiert die Anwendung die Anforderungen an das Gesamtvolumen und die Übertragungsrate, die im Rinnensystem benötigt werden. Folglich muss das Rinnensystem so ausgelegt sein, dass es diese Anforderungen erfüllt und gleichzeitig so viel Wärme wie möglich zurückhält. Eine Erhöhung der Stapeltemperaturen zur Kompensation eines (thermisch) verlustbehafteten Rinnensystems ist keine gute Praxis. Höhere Stapeltemperaturen bedeuten einen höheren Energieverbrauch, einen schnelleren Verschleiß der Ofenauskleidung, einen schnelleren Verschleiß der Pumpen und einen schnelleren Verschleiß der Rinne. Ein offenes Rinnensystem verliert Wärme durch Konduktion, Strahlung und Konvektion. Der größte Teil des Wärmeverlustes erfolgt durch Wärmeleitung über die feuerfeste Isolierung, daher ist die Minimierung der Oberfläche, die mit der feuerfesten Isolierung in Berührung kommt, im Verhältnis zum Querschnitt des geschmolzenen Metalls entscheidend. Dies erklärt, warum die Rinne mit abgerundetem Boden einen besseren thermischen Wirkungsgrad hat als die Rinne mit flachem Boden. Um Verluste durch Konvektion und Strahlung zu reduzieren, kann eine Rinne abgedeckt werden.
Feuerfest ausgekleidete Rohre
Ein feuerfest ausgekleidetes Rohr mit 50 % Kapazität ist vergleichbar mit einem abgedeckten Rinnensystem:
Abgerundetes Bodenprofil - Minimiert die Oberfläche, die mit der feuerfesten Isolierung in Berührung kommt, und minimiert somit den leitfähigen Wärmeverlust
Konvektive und strahlende Wärmeübertragung - Mit einer luftdichten Abdeckung wird die Konvektionskühlung fast vollständig eliminiert
Geringe Krätze - Die Atmosphäre innerhalb des feuerfest ausgekleideten Rohrs ist im Vergleich zu einer offenen Rinne begrenzt, so dass es weniger Möglichkeiten gibt, Krätze während des Transfers zu erzeugen
Ein System aus feuerfest ausgekleideten Rohren, das wie ein abgedecktes Rinnensystem konfiguriert ist. Verbessert den Durchfluss, reduziert den Wärmeverlust, minimiert das Risiko des Einfrierens und ermöglicht eine einfachere Gefrierrückgewinnung.
Da das Metall in einem geschlossenen System transportiert wird, gibt es so gut wie keine Oxidbildung.
Normalerweise ist es am besten, einen kleineren Durchmesser des ausgekleideten Rohrs vom Pumpensteigrohr bis zum höchsten Punkt im Transfersystem zu verwenden. Nach dem Bogen, der vom vertikalen Anstieg zum horizontalen Fluss übergeht, wird ein Expander verwendet, um das ausgekleidete Rohr mit dem größeren Durchmesser zu verbinden. Das Steigrohr mit dem kleineren Durchmesser sorgt für eine höhere Geschwindigkeit und schnellere Füllzeiten, während das Rohr mit dem größeren Durchmesser:
Reduziert den Wärmeverlust auf ca. 0,17°C (0,3°F) pro Meter, bei einer Übertragungsrate von 7,5kg/s (1000lbs/min)
Minimiert das Einfrierrisiko
Verbessert die Rückgewinnbarkeit beim Einfrieren
Bei einigen Anwendungen wird auch ein "Inertgas-Tropfen" verwendet, um die Luft im feuerfest ausgekleideten Rohr mit größerem Durchmesser zu verdrängen. Dies reduziert die Krätzebildung weiter, indem der verfügbare Sauerstoff verdrängt wird.
Erfahren Sie hier mehr über die Schmelztransferpumpe.