Geometrinen tekijä vastuskuumennusuunin suolaliuosmallissa
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2000
Department
Major/Subject
Materiaalien valmistustekniikka
Mcode
Mak-77
Degree programme
Language
fi
Pages
vii + 54 s.+ liitt. 9
Series
Abstract
Metallurgisissa sulatusprosesseissa ja kuonanpuhdistuksessa käytetään sähköuuneja sulfidisen tai metallisen materiaalin erottelemiseen panoksesta. Vastuskuumennuksessa upotetaan elektrodit sulaan kuonaan jolloin lämpö tuotetaan kuonan sähköisen vastuksen avulla. Nostevoimat ja sähkömagneettiset voimat ovat tärkeimmät kuumennukseen vaikuttavat voimat. Niiden yhteisvaikutus yhdessä uunin geometrian kanssa määrää virtauksen luonteen. Virtauksen luonne ja sulfidi- tai metallipisaran laskeutumisnopeus vaikuttavat talteenoton tehokkuuteen. Pisaran laskeutumista voidaan tehostaa ulkoisen sähkökentän avulla. Geometrinen tekijä yhdistää uunin geometrian ja sähköiset ominaisuudet. Aikaisemmissa tutkimuksissa kootun aineiston perusteella julkaistut korrelaatiot eivät kuvaa todellisia prosesseja riittävän yleispätevästi ja tarkasti. Työssä kokeiltiin kirjallisuudessa esitettyä menetelmää geometrisen tekijän tarkastelemiseksi. Työssä rakennettiin vastuskuumennusuunin huoneenlämpötilamalli. Elektrodit upotettiin kuonakerrosta kuvaavaan NaCI-liuokseen. Pohjalle laskeutuvaa metallikerrosta kuvattiin metallilevyn avulla. Tulosten perusteella on havaittavissa geometrisen tekijän voimakas, kääntäen verrannollinen riippuvuus elektrodin upotussyvyydestä elektrodien kärkien sijaitessa lähellä kuonakylvyn pintaa. Tällöin pääosa liuoksen vastuksen muutoksesta aiheutuu elektrodien sivujen kautta tapahtuvien johtumismekanismien avulla. Geometrinen tekijä havaittiin suoraan verrannolliseksi elektrodien välisen etäisyyden suhteen. Elektrodin halkaisijan ja liuoksen korkeuden vaikutussuunta riippuu elektrodin upotussyvyydestä. Vertailtaessa saatuja tuloksia Jiaon ja Themeliksen julkaisemaan korrelaatioon, havaittiin mittaustulosten osoittavan korrelaatiota pienempiä vastusarvoja elektrodien ollessa upotettuna liuoksen pinnan lähelle. Tekijän käyttäytyminen havaittiin muilta osin samankaltaiseksi vertailututkimuksen tulosten kanssa. Työssä kehitettiin mittauspisteisiin sovitettu korrelaatio, joka huomioi upotussyvyyden, elektrodien välisen etäisyyden sekä liuoksen korkeuden vaikutuksen geometriseen tekijään. Saavutettuja tuloksia ja kerättyä kokemusta voidaan hyödyntää mallin kehittelyssä. Mallia voidaan käyttää sähköisten voimien vaikutuksen tutkimiseen vastuskuumennusuunissa. Numeerisessa mallinnuksessa saavutettuja tuloksia voidaan vertailla mallista mitattujen kanssa. Työssä esille tulleiden laajennusmahdollisuuksien avulla on mallin kuvaustehoa mahdollisuus lisätä.Description
Supervisor
Taskinen, PekkaThesis advisor
Ahokainen, TapioJärvi, Juha
Keywords
slag resistance furnace, vastuskuumennusuuni, geometric factor, geometrinen tekijä, operational paramaters, ajoparametrit, electromagnetic forces, sähkömagneettiset voimat, Joule heating, Joulen laki