FI118437B - Metallurginen uuni - Google Patents

Description

118437

METALLURGINEN UUNI

Tämä keksintö kohdistuu tulenkestävällä vuorauksella ja ulkoisella uunin panssarilevyllä varustettuun metallurgiseen uuniin. Tarkemmin kyseessä on 5 metallurgisen uunin pohja-alueen konstruktio ja menetelmä uunin paisumisen kontrolloimiseksi.

Metallurgisten uunien, kuten esimerkiksi valokaariuunien tai liekkisulatusuunien pohjan rakenne koostuu yleensä betonivalun tai teräspohjan päälle kerroksittain 10 ladotuista tiilistä, joita tiilikerroksia on tyypillisesti n. 3-5 kappaletta. Uunin seinän rakenne koostuu ulkopinnaltaan tukevasta teräslevystä ja sen sisäpuolisesta tiilivuorauksesta, joka käsittää yhden tai useamman kerroksen tiiliä uunin seinän paksuussuunnassa. Lämpötilat tällaisissa uuneissa nousevat tyypillisesti reilusti yli tuhanteen asteeseen Celsiusta. Sulan lämpötila kuparin 15 tai nikkelin kyseessä ollessa on n. 1250-1300 °C ja raudan kyseessä ollessa n. 1500 °C. Korkeiden lämpötilojen vuoksi uuneihin on tarpeellista järjestää ylimääräistä jäähdytystä. Jäähdyttämällä uunin seiniä sopivalla tehokkuudella saadaan sula materiaali uunin sisäpuolella muodostamaan autogeeninen ·»« suojaava kerros uunin seinän sisäpinnalle. Tämä suojaava autogeeninen kerros • · · i V 20 pidentää uunin käyttöikää suojaamalla uunin sisäpuolista tiilivuorausta • * · ·: kulumiselta.

• · • · · ·;;; Tekniikan tason mukaisissa ratkaisuissa on ongelmana ollut * · ***** ympyränmuotoisten uunien paisuminen käytön aikana. Erityisesti paisumista . 25 tapahtuu uunin pohjan alueella, mikä aiheuttaa nostetta holvatussa • · · pohjarakenteessa. Tämä syntyvä noste aiheuttaa siirtymiä myös seinän • · *1* tiilivuoraukseen, joka pyrkii nousemaan ylöspäin. Tämä liike saattaa aiheuttaa • ® · • · '··*] tiilivuorauksen sortumisen sekä repeämiä teräsmantteliin. Liikettä on pyritty kompensoimaan mm. tiilivuorauksen ja teräsmanttelin väliin sijoitettavalla ...T 30 massakerroksella. Paisuminen aiheutuu pohjan tiilivuorauksen sisään « *:*’: tunkeutuvasta sulasta materiaalista, erityisesti sen matalissa lämpötiloissa jähmettyvistä ainesosista, kuten nikkeli- tai kuparisulfidistä. Pohjan paisuminen 118437 2 jatkuu koko uunin käyttöiän ajan ja lopulta se aiheuttaa uunin poistamisen käytöstä.

Keksinnön mukaisen ratkaisun tehtävänä on estää tai ainakin vähentää pohjan 5 paisumista ensimmäisen uunin ylöslämmityksen sekä siihen liittyvään sulan materiaalin tuonnin jälkeen sekä ehkäistä paisumisesta aiheutuvien siirtymien haitallinen vaikutus seinärakenteeseen.

Asetettu tehtävä ratkaistaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa kuvatulla uunin 10 pohja-alueen konstruktiolla ja menetelmällä paisumisen kontrolloimiseksi.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa 15 kuva 1 esittää osittaisena poikkileikkauskuvana uunin pohja-alueen rakennetta, kuva 2 esittää uunin seinän alaosan liitoskohtaa ennen uunin lämmitystä, ja i]”: kuva 3 esittää uunin seinän alaosan liitoskohtaa uunin lämmityksen jälkeen.

·· * : V 20 • · · : V Kuvassa 1 on esitetty metallurgisen uunin 1 pohja-alueen rakenne osittaisena kuvana. Kuva 1 on alueesta, missä pohjaosa 2 liittyy uunin 1 sylinterimäiseen seinään 3. Uunin 1 seinä 3 koostuu rengasmaisesta alaosasta 4 ja sen päällä ··· olevasta sylinterimäisestä yläosasta 30. Uuni 1 on asennettu teräksisen 25 palkisten 5 varaan betonisen perustuksen 6 päälle. Uunin 1 teräksisen •••| pohjalevyn 7 päälle on muurattu neljästä tiilikerroksesta 8, 9, 10 ja 11 • · *·;·* pohjaosan 2 tiilivuoraus 12. Tiilivuorauksen 12 paksuus on tyypillisesti kahdesta • · · kuuteen tiilikerrosta. Tiilivuoraus 12 on seinän 3 alueella tyypillisesti hieman ohuempi kuin pohjaosan 2 alueella.

♦:· 30 • · * · ·:·*: Teräksisen pohjalevyn 7 alla on kaksoispohja 13, mikä mahdollistaa tehokkaan ilmanvaihdon ja ilmajäähdytyksen aikaansaamisen pohjanosan 2 alueella.

118437 3

Kaksoispohjan 13 ja teräksisen pohjalevyn 7 väliin on rakennettu tehokasta ilmanvirtausta varten kanavisto 14, johon puhalletaan yhdellä tai useammalla puhaltimella (ei esitetty kuvassa) ilmaa jäähdytyksen tehostamiseksi. Jäähdyttävä ilmavirta kulkee pohjalevyn 7 ja kaksoispohjan 13 välissä nuolen 5 15 mukaisesti. Puhalluksen määrällä vaikutetaan suoraan jäähdytyksen tehoon ja sitä kautta vallitsevaan lämpötilajakautumaan pohjan tiilivuorauksen 12 sisällä.

Uunin 1 pohjalle sulan alaosaan kertyy sen käytön aikana matalissa 10 lämpötiloissa jähmettyviä yhdisteitä, kuten nikkeli* tai kuparisulfideja. Nämä ainesosat pyrkivät tunkeutumaan uunin 1 pohjan tiilivuorauksen 12 sisään nuolien 16 mukaisesti. Tekniikan tason mukaisissa uuneissa nämä ainesosat laajentavat pohjan rakennetta jatkuvasti niiden käytön aikana, koska sulakomponentit pääsevät tunkeutumaan ennen jähmettyneistään kokonaan 15 ensimmäisen tiilikerroksen läpi ensimmäisen ja toisen tiilikerroksen väliin ja jopa syvemmälle, mikä aiheuttaa jatkuvan paisumisen koko uunin käyttöiän ajan. Keksinnön mukaisessa ratkaisussa puhaltimella säädeltävällä ilmajäähdytyksellä saadaan tiilivuorauksen 12 lämpötila laskettua riittävän ··· alhaalle ja matalissa lämpötiloissa jähmettyvät metalliyhdisteet saadaan ·· * : 20 jähmettymään jo ensimmäisen, sisimmän, tiilikerroksen 8 sisällä, jolloin sula ·· · : V materiaali ei pääse tunkeutumaan ensimmäisen ja toisen tiilikerroksen 8 ja 9 väliin 17 asti tai sitä syvemmälle. Tällöin vältytään uunin 1 käytön yhteydessä ···♦ tapahtuvalta jatkuvalta uunin pohjaosan 2 paisumiselta, koska paisumista • · ***** tapahtuu oleellisesti vain ensimmäisen ylöslämmityksen ja sulan materiaalin . 25 tuonnin yhteydessä. Jatkossa ensimmäisen tiilikerroksen 8 sisään jähmettynyt ··· materiaali estävää enemmän sulan tunkeutumisen pohjan tiilivuoraukseen 12.

• · • · ··· «··

Puhaltimella tehostetun ilmajäähdytyksen avulla saadaan lämpötila 9 \ * ensimmäisen tiilikerroksen 8 sisällä putoamaan uunin 1 sisällä olevan sulan 30 materiaalin lämpötilasta n. 1250-1300 °C:sta noin 650°C:een, mikä on esimerkiksi matalassa lämpötilassa jähmettyvän nikkelikomponentin jähmettymislämpötila. Tarvittava lämpötila on riippuvainen uunissa olevasta 118437 4 materiaalista ja sen matalimmissa lämpötiloissa jähmettyvistä sulan osista. Lämpötila 650 °C:sta, tai vastaava materiaalista riippuvainen tarvittava lämpötila, on edullista saavuttaa lähellä ensimmäisen tiilikerroksen 8 puoliväliä, jotta tarvittava marginaali jähmettymiselle saavutetaan. Jäähdytysteho valitaan 5 tapauskohtaisesti uunissa 1 vallitsevan sisälämpötilan ja sulan matalissa lämpötiloissa jähmettyvien komponenttien jähmettymislämpötilan perusteella siten, että jähmettyminen tapahtuu aina ensimmäisen tiilikerroksen 8 sisällä.

Sulan materiaalin tunkeutuessa tiilivuoraukseen 12 saa se aikaan 10 tiilivuorauksen paisumisen uunin 1 pohjan suunnassa nuolen 18 mukaisesti. Tämä paisuminen on kuitenkin rajattu keksinnön mukaisessa ratkaisussa jäähdytyksen avulla tapahtumaan pääasiassa ainoastaan uunin 1 ensimmäisen ylöslämmityksen ja siihen liittyvän sulan tuonnin yhteydessä. Tämä ensimmäisen lämmityksen aiheuttama pohjaosan 2 paisuminen 15 kompensoidaan uunin 1 seinän 3 rengasmaisen alaosan 4 liitosten 19 avulla kuten kuvissa 2 ja 3 on myöhemmin esitetty. Osittain lämpölaajenemisen kompensointia tapahtuu myös tiilien muuraussaumojen avulla, jotka palavat uunia lämmitettäessä vähitellen pois tiilien välistä. Tärkeää on kuitenkin, että osa lämpölaajenemisesta jää pohjaosan 2 rengasmaisen alaosan 4 20 kompensoitavaksi myös siihen tulevan kimmoisen venymän ansiosta, jotta • V tiilirakenteeseen saadaan puristusta. Silloin sula materiaali ei pääse tunkeutumaan avoimeksi jääneisiin tiilien rakoihin.

• · ·

MM

• · ·

Seinän sylinterimäinen ylempi osa 30 on asennettu suoraan pohjaosaan 2 25 liitetyn rengasmaisen alaosan 4 rakenteen päälle ja niiden välissä on *;;; liukusauma 20, jolloin pohjaosan paisuminen ensimmäisen lämmityksen • · **;*' yhteydessä ei aiheuta minkäänlaisia, tai vain erittäin pieniä, muodonmuutoksia ··· lieriömäiseen seinän 3 ylempään osaan 30. Tällaisen ratkaisun ansiosta vain uunin 1 alaosa (pohjaosa 2 ja seinän alaosa 4) laajenevat ja seinän yläosa 30 |i· 30 pysyy suurin piirtein entisissä mitoissaan. Tämä ehkäisee pohjaosan 2 *:**: paisumisesta aiheutuvan nosteen aikaansaamat liikkeen ja murtumat seinän 3 tiilivuorauksessa, mikä on tyypillinen ongelma tekniikan tason mukaisissa 118437 5 uuneissa. Uunin 1 seinän alaosan 4 teräsrakenteen 21 sisäpuolelle on järjestetty vielä nestekiertoisia jäähdytyselementtejä 22 jäähdytyksen tehostamiseksi tällä alueella uunia. Samalla syntyvä Cu-Cu pinta kahden jäähdytyselementin välillä tiivistää tehokkaasti llukusauman. Lisäksi alueelle 5 suuntautunut tehokas jäähdytys takaa sen, että sula materiaali jähmettyy ajoissa liukusaumassa 20 eikä pääse tunkeutumaan ulos uunin 1 seinän läpi.

Kuvassa 1 on lisäksi esitetty pieni ympyrämäinen leikkauskuva, missä näkyy uunin alaosan 4 teräsrakenteen 21 liitos 19. Liitoksen päällä uunin 1 ulkosivulla 10 on liitososa 24, jonka avulla ympyrärengas on koottu yhteen. Liitosta 19 on tarkemmin kuvattu seuraavassa kuvien 2 ja 3 yhteydessä.

Kuvassa 2 on esitetty uunin 1 rengasmaisen osista 23 koostuvan alaosan 4 kahden osan välinen liitos 19 ennen uunin ensimmäistä ylöslämmitystä. Liitos 15 19 on joustoliitos, esimerkiksi kitkaliitos (tai jousiliitos), joka koostuu tässä esimerkissä liitososasta 24, tukiosasta 25 sekä kahdestatoista kiinnitysvälineestä 26. Kiinnitysvälineet 26 ovat edullisesti pultti/mutteri yhdistelmiä tai vastaavia. Osat 23 ovat tiukasti toisiaan vasten katkoviivan 27 .···. kohdalta. Liitososa 24 ulottuu molempien osien 23 päälle ja on liikkumattomasti • · :v. 20 kiinnitetty toiseen osaan esimerkiksi pultti/mutteri yhdistelmillä, hitsaamalla tai • · j\\ vastaavasti. Toiseen osaan 23 liitososa 24 on kiinnitetty kiinnitysvälineillä 26 siten, että liitososa pääsee liukumaan sen pinnalla ja avaamaan sauman katkoviivan 27 kohdalta osien 23 välillä.

···« M· • · · »«t 25 Kuvassa 3 on esitetty kuvan 2 liitos 19 uunin 1 ensimmäisen ylöslämmityksen M*r ja sulan materiaalin tuonnin jälkeen. Liitos 19 on avautunut ja uunin 1 rengasmainen alaosa 4 on paisunut tarvittavan määrän kompensoimaan .···. tiilivuorauksen 12 paisumista. Tällaisia liitoksia 19 on riittävä määrä ·*· ·:··· rengasmaisessa alaosassa 4 koko uunin 1 ympäri, jotta tarvittava osa 30 paisumisesta saadaan kompensoitua. Tyypillisesti uunissa 1 on 5-10 osaa 23, m jolloin laajeneminen tapahtuu kontrolloidusti. Osa paisumisesta kompensoidaan 6 118437 rengasmaisen alaosan 4 venymisellä, joka tapahtuu teräksen kimmoisalla alueella tarvittavan puristuksen aikaansaamiseksi pohjarakenteeseen.

Edellä on esimerkinomaisesti esitetty eräitä keksinnön edullisia 5 suoritusmuotoja. Nämä esimerkit eivät ole millään tavoin rajoittavia, vaan alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön edulliset suoritusmuodot voivat vaihdella jäljempänä esitettyjen patenttivaatimusten rajaaman suojapiirin puitteissa. Oleellista on, että sulan materiaalin matalimmissa lämpötiloissa jähmettyvät komponentit saadaan jähmettymään uunin pohjan sisimmän 10 tiilikerroksen sisällä, jolloin jatkuva paisuminen estetään.

• · 1 2 3 • · • • M ·· · • · · • ♦ • · * · · • · • · • · f • · · ··«· ··· • · • · ♦ ·· ··· ♦ ··· »·· « · • · ··♦ · ··· 2 • · 3 «··«

Claims (11)

118437

1. Metallurgisen uunin (1) pohja-alueen konstruktio, joka konstruktio käsittää pohjaosan (2) ja seinän (3), jotka molemmat käsittävät ulkopinnan 5 muodostavan teräsrakenteen (6, 21) ja sisäpuolisen tulenkestävän tiilivuorauksen (12), ja jotka pohjaosa (2) ja seinä (3) on liitetty toisiinsa, tunnettu siitä, että uunin (1) seinä (3) on jaettu alaosaan (4) ja yläosaan, jolloin alaosan (4) teräsrakenne (21) on erillinen osista (23) koostuva rengas, jonka osien (23) välillä on liitokset (19), jotka on järjestetty laajentumaan. 10

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen konstruktio, tunnettu siitä, että osien (23) liitokset (19) ovat joustoliitoksia, kuten kitkaliitoksia, jousiliitoksia tai vastaavia.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen konstruktio, tunnettu siitä, että seinän (3) alaosan (4) ja seinän (3) yläosan (30) välillä on liukusauma (20).

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen konstruktio, tunnettu siitä, että seinän ··# (3) alaosan (4) ja sisäpuolisen tiilivuorauksen välissä on ainakin osalla matkaa ·· · : 20 jäähdytyselementtejä (22). ·· · • · · • · • ·

5. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 1-4 mukainen konstruktio, • · ·;“ tunnettu siitä, että uunin pohjaosan (2) alapuolella on kaksoispohja (13), jonka • · '···* kaksoispohjan ja uunin teräksisen pohjalevyn (7) väliin on muodostettu . . 25 kanavista (14). • ♦ · • ♦ · M·

· ··· • * ♦ * *·* 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen uuni (1), tunnettu siitä, että «·· ' '' ’ • · · kanavistoon (14) on yhdistetty ainakin yksi puhallin. • « • · • · · ··* v: 30

7. Menetelmä metallurgisen uunin (1) paisumisen kontrolloimiseksi, • · Σ·**ί tunnettu siitä, että seinän (3) rengasmainen alaosa (4) jaetaan osiin (23) uunin 118437 (1) kehän suunnassa ja rengasmaisen alaosan (4) annetaan laajentua uunia (1) lämmitettäessä osien (23) välisten liitosten (19) avulla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin 5 (1) pohjaosan (2) ja kaksoispohjan (13) väliin muodostetaan kanavisto (14), johon puhalletaan ilmaa pohjaosan (2) tiilivuorauksen (12) lämpötilan kontrolloimiseksi ainakin yhdellä puhaltlmella.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin 10 (1) pohjaosan (2) sisimmän tiilikerroksen (8) sisällä lämpötila lasketaan jäähdytyksen avulla edullisesti lämpötilaan, missä sulan matalissa lämpötiloissa jähmettyvät partikkelit jähmettyvät pohjaosan (2) sisimmän tiilikerroksen (8) sisään.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin (1) pohjaosan (2) sisimmän tiilikerroksen (8) sisällä lämpötila lasketaan jäähdytyksen avulla edullisesti noin 650-800 °C:een, sulasta materiaalin komponenteista riippuen. ··· • · ··· V\: 20

11. Jonkin aikaisemman patenttivaatimuksen 7-10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin (1) pohjaosan (2) kanssa yhtenäinen rengasmainen *·“" seinän (3) alaosa (4) liitetään uunin (1) sylinterimäiseen seinän (3) yläosaan (30) liukusaumalla (20). ··· • · • · ··· 118437