NL8100433A - Gietopening voor een smeltoven voor niet-metalen. - Google Patents

Description

10 1506 ♦ ^ <

Titel: Gietopening voor een smeltoven voor niet-metalen.

De -uitvinding heeft betrekking op een gietopening voor een smeltoven voor niet-metalen, in het bijzonder anorganische oxyden bestemd voor de fabricage van minerale of keramische vezels, vuurvaste produkten of niet-metalen korrels.

5 De kwaliteit van deze produkten hangt in grote mate af van de chemische en thermische homogeniteit van het vloeistofbad in de giet-inrichting, zo ook van de regelmaat en de vorm waarin een straal welke de oven verlaat bijvoorbeeld een draadwals, een granuleertrommel of een gietvorm raakt.

10 Elke variatie in bovenbedoelde omstandigheden beïnvloedt de kwaliteit en/of de kwantiteit van het eindprodukt negatief, hetzij dat de natuurkundige of chemische eigenschappen teruglopen, hetzij dat het rendement van de inrichting vermindert zoals bijvoorbeeld een draadwals of een granulator.

15 Bij bekende smeltinrichtingen voor niet-metalen, hierbij gaat het om koepelovens ($5%) en ovens met al dan niet ondergedompelde elektroden (5%), zijn de gietopeningen, gevormd door een stelsel met water of een watermantel gekoelde buizen, eventueel bekleed met vuurvast materiaal, doch normaliter door het gesmolten materiaal zelf, onderhevig aan 20 verstopping als gevolg van een laag op het koelvlak waardoor de afgifte onregelmatig wordt. Dit is het gevolg van een gebrek aan regeling welke met deze vorm van de gietopeningen samenhangfc. Hieruit volgt dat veranderingen van de viscositeit in het te gieten materiaal, variaties welke het gevolg zijn van de thermische en/of chemische ongelijkmatig- 25 heden van het vloeistofbad, hun terugslag vinden in de afgifte met als gevolg de formatie van schermvormige stralen, korsten of pegels welke de afgifte vertragen en veelvuldig reinigen noodzakelijk maken.

De belemmeringen respectievelijk storingen werken ongunstig uit op de kwaliteit en de kwantiteit van het eindprodukt.

30 Ook moet de gietopening vaak doorgestoken worden hetgeen met zeer primitieve middelen geschiedt "b.v. metalen staven met alle risico’s en nadelen daarvan.

De wijze waarop een gietopening is uitgevoerd vormt .derhalve een zeer gevoelig punt van de gietinstallatie voor niet-metalen met het oog 81 0 0 4 3 3 -2- op de fabricage van minerale of keramische vezels respectievelijk vuurvaste produkten of niet-metalen korrels.

Het doel van de uitvinding is middelen voor een gietopening te verschaffen welke het mogelijk maken de thermische omstandigheden te 5 regelen zodat de hierboven omschreven nadelen ondervangen kunnen worden.

Dit doel wordt bij een gietopening, welke bestaat uit een blok dat gezet wordt in de wand van de oven,bereikt, doordat deze een centrale doorlaat uit grafiet of koolstof bevat met verwijding aan de binnenzijde van de oven, welke doorlaat zich bevindt in een vuurvaste 10 massa met een bepaalde elektrische weerstand en welke ten minste een metalen of grafiet elektrode bevat, welke de centrale doorlaat ten minste ten dele omhult.

Het idee dat de basis voor de uitvinding vormt moet worden gezien in het voorstellen van middelen welke als gevolg van de bijzondere op-15 bouw in het bijzonder geschikt zijn om de afgifte te besturen, waardoor ook de thermische omstandigheden van de gietopening regelbaar zijn, welke regeling stoelt op het principe van een elektrische verwarming.

De keuze van grafiet als materiaal voor de centrale doorlaat is bijvoorbeeld zeer voordelig, aangezien grafiet door de meeste anorga-20 nische oxyden niet aangetast wordt.

Volgens een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding is éên van de elektrodes, welke bestaat uit vuurvast staal of een roestvrije super-alleage welke tegen hoge temperaturen bestand is, in de vuurvaste massa gebed, welke de centrale doorlaat uit grafiet omgeeft en zelf de tweede 25 elektrode vormt. De metalen elektrode kan de vorm hebben van een plaat of een cilindrisch, resp. conisch rooster. Wanneer een elektrische stroom door de twee elektrodes vloeit, ontstaat een homogene verwarming als gevolg van het Jcule-effect van de vuurvaste massa,welke een elektrische weerstand vormt. De waarde van de weerstand van het vuurvaste materiaal 30 wordt dienovereenkomstig gekozen. Deze vuurvaste massa welke op hoge temperatuur wordt gebracht brengt de warmte door geleiding over op de centrale doorlaat uit grafiet waarvan de temperatuur veranderd kan worden door de voeding van het systeem te regelen. De elektrische voeding kan bestaan uit een wissel- of een gelijkstroom.

V

8100433 ·* ψ -3-

Volgens een tweede uitvoeringsvorm "bestaat de ronde buitenelektrode uit grafiet en vormt een gehele met de centrale doorgang.

De dikte van de elektrode welke de centrale doorgang omgeeft is zodanig gekozen dat als gevolg van de stroomdoorgang een sterke verhitting op-5 treedt. De warmte plant zich enerzijds door geleiding voort in het grafiet tctaan de ovenzijde van de centrale doorgang en anderzijds door vuurvaste beton die een goede warmte-geleidbaarheid heeft, doch de stroom moeilijk geleidt, naar het cilindrische gedeelte van de centrale doorgang. De vuurvaste beton is op basis van aluminium of chroommagnesium.

10 Om warmteverliezen in de richting van de centrale doorgang af te voorkomen is het nuttig het buitenvlak van de ronde grafietelektrode af te schermen door een grote warmteweerstand welke tegen het vlak is gehecht of op enige afstand van dat vlak in het beton is ingebed.

In het geval dat de lengte van de centrale doorgang kort is zal 15 de warmte-overdracht door geleiding in het grafiet alleen voldoende zijn om het beoogde effect van de temperatuurregeling te verkrijgen, zodat het vuurvaste beton tussen de twee elektrodes overbodig is. De aldus gevormde ruimte kan dan lucht bevatten respectievelijk een neutraal of reducerend gas.

20 Volgens een derde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding wordt in plaats van een metalen elektrode in isolerende vuurvaste materialen een koperen spoel ingebed welke door water wordt gekoeld danwel een legering welke tegen hoge temperatuur bestand is, welke spoel de centrale doorgang uit grafiet omhult en waarvan de twee einden ver-25 bonden zijn met een wisselstroombron van geschikte frequentie. Het magnetische veld doet inductiestromen in de centrale doorgang uit grafiet ontstaan waardoor de temperatuur oploopt en welke varieert als functie van het vermogen en de toegepaste frequentie, welk principe wordt toegepast bij inductie-ovens met indirecte verhitting.

30 De vorm van de spoel en de afmetingen van de wikkelingen kunnen zijn aangepast aan de verschillende vormen en afmetingen van de centrale doorgang waardoor een temperatuurregeling mogelijk is, respectievelijk bepaalde temperatuursval, over de lengte van de doorgang. Het zij men een verwarming via geleidend grafiet beoogt danwel verwarming 35 door inductie, is het in beide gevallen volgens de uitvinding nuttig om 8100433 -Ij— het gedeelte van de doorgang uit grafiet aan de uitstroomzijde te voorzien van een koelmantel welke door een geschikt fluïdum wordt gekoeld, hijvoorbeeld water, synthetische olie, enz.

De rol van een dergelijke koelmantel met een variabel debiet is 5 tweevoudig, enerzijds dient deze om de gietopening door verharding van het materiaal in de centrale doorgang te verharden wanneer de elektrische voeding wordt onderbroken en door de mantel een zo groot mogelijke hoeveelheid fluïdum passeert en anderzijds voor het regelen van de temperatuur in het geval dat het produkt dat door de doorlaat heenstroomt 10 aanzienlijk oververhit is. De doelmatige koeling verlaagt de temperatuur van het produkt dat door het mondstuk heenstroomt en de viscositeit te regelen waarvan een constante waarde belangrijk is voor een goed functioneren van bijvoorbeeld een draadtrekinrichting of een granulator achter de oven. De goede warmtegeleiding van grafiet verhoogt het rende-15 ment van de koelmantel.·

Bedoelde koelmantel kan volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding bestaan uit een ring welke op het uiteinde van de centrale buis is geschroefd en welke tevens kan dienen voor de stroomtoevoer. Volgens een tweede uitvoeringsvorm wordt een spiraal vormige insnijding direct ' 20 in de dikte van de centrale doorgang gemaakt en gesloten en afgedicht door een huls of mof uit grafiet of metaal in de vorm van een buis welke over de aldus gevormde kanalen kan schuiven.

Het vonnen van ssln gietstroom kan eenvoudig worden verwezenlijkt door de koelvloeistof te beperken met betrekking tot de bescherming van de 25 metalen delen en de verwarmingsstroom in de elektrodes, respectievelijk de inductiespoel zoveel mogelijk op te voeren.

De chemische en thermische homogeniteit van het vloeibare bad in de smeltoven is van groot belangvoorde kwaliteit van het eindprodukt.

Een bijzonderheid van de uitvinding is dat een secundaire homogenisatie 30 van het bad plaatsvindt juist voordat dit de gietopening bereikt. Dit wordt verkregen door om het vuurvaste grafiet een metalen huls aan te brengen, welke naar buiten toe is afgedicht en een gasdoorlaat naar het inwendige van de oven wordt gevormd langs de binnenwand van de huls en het beton. Een leiding welke dient voor het transporteren van een indif-35 ferent of reducerend gas is verbonden met een mengkamer welke zich bevindt in de vuurvaste massa welke naar buiten toe is afgedicht. Gas onder 8100433 -5- » · druk passeert door een ringvormige mengkamer welke wordt gevormd door de ruimte tussen het vuurvaste materiaal en het binnenvlak van de buis en tussen de omhulling van de oven waardoor een regelbare mengbeweging ontstaat in het vloeistofbad aan de ingang van de gietopening. Deze 5 beweging veroorzaakt op deze plaats een thermische en chemische homo-genisatie van het bad.

Om het toetreden van smeltprodukten in bedoelde ruimte te voorkomen kunnen beerschotten aanwezig zijn danwel kan het gas constant onder druk staan. De buitenste omhullingsplaat kan doelmatig bestaan 10 uit roestvrij staal,dat vuurvast is.

De gietopening volgens de uitvinding kan gasdicht zijn uitgevoerd om enerzijds het lekken van behandelingsgas te voorkomen en anderzijds het intreden van buitenlucht in de oven te voorkomen. Voor een gasdichte afsluiting wordt gebruik gemaakt van 0-ringen.

15 Om het uitzetten in langsrichting van de inrichting volgens de uitvinding mogelijk te maken en voorts barsten van de verschillende componenten als gevolg van temperatuursverhogingen en verminderingen te voorkomen, vindt de bevestiging aan een gietmal of dergelijke plaats door bouten waarop veren zijn gezet welke kunnen samendrukken of ont-20 spannen als functie van relatieve bewegingen van de inrichting ten opzichte van de ovenwand. Glijdende aansluitingen voorzien van 0-ringen waarborgen de afdichting in elke stand. De koelcircuits voor water koelen de 0-ringen tegen oververhitting en beperken het thermisch uitzetten van de mechanische bevestigingsmiddelen. Het uitzetten in dwarsrichting 25 wordt mogelijk door verbindingen waarvan de afmetingen en de functie zijn aangepast aan de eigenschappen van het gebruikte vuurvaste materiaal.

Teneinde warmteverliezen te beperken is het buitenvlak van het vuurvaste materiaal,dat de centrale doorgang omgeeft door een ring beschermd; welke bestaat uit isolerend materiaal dat bestand is tegen hoge 30 t emperaturen.

Teneinde oxydatie van het buiteneinde van de doorlaat uit grafiet te voorkomen, is het vlak daarvan door aantasting uit de atmosfeer bel sehermd door een ringvormige kap uit vuurvast materiaal, bij voorkeur uit elektrisch gesmolten chroommagnesium, en welke de giettrechter vormt.

35 Een afscherming tegen het indifferente gas bestaande uit een ring,welke het einde van de centrale doorlaat omgeeft,vormt een goede bescherming 8100433 -6- van het grafiet tegen oxydatie uit de atmosfeer. Verdere bijzonderheden van de uitvinding worden onder verwijzing naar de tekening besproken. Daarin toont: fig. 1 een langsdoorsnede door een eerste uitvoeringsvorm van een 5 gietopening volgens de uitvinding; fig. 2 een dwarsdoorsnede door de inrichting; fig. 3 en b langsdoorsneden door twee andere uitvoeringsvormen van de inrichting volgens de uitvinding.

De gietopening voor een smeltoven voor niet-metalen bestaat uit 10 een centrale doorgang 1 uit grafiet welke stroomopwaarts conisch is verwijd en welke stroomafwaarts bestaat uit een ring 9, welke een schacht vormt.

De centrale doorgang 1 is omgeven door vuurvast materiaal 2.

De verwarmingselektroden 3 kunnen bestaan uit metaal of grafiet 15 danwel uit een inductiespoel welke in de vuurvaste massa 2 is ingebed en door aansluitingen 6 verbonden is met een elektrische spanningsbron.

Een. thermisch,isolerende laag 21 dient voor een goede warmte-verdeling in de centrale doorgang 1 en verhindert warmteverliezen naar de bekleding van de oven zelf.

20 De centrale doorgang 1 en de vuurvaste massa 2 is omgeven door een buitenplaat 7· Begrensd door een ringvormig kanaal in de vuurvaste massa en de plaat 7 bevindt zich een mengkamer 13 voor behaadelingsgas' dat dient om een thermische en chemische homogenisatie van het bad te verkrijgen voordat dit de centrale doorgang bereikt. Het gas treedt in 25 de mengkamer 13 door een toevoerleiding 8 en wordt naar het bad geleid via een zeer nauwe spleet welke zich bevindt tussen de vuurvaste massa 2 en de plaat 7·

De warmtestroom naar de gietopening 9 wordt geregeld door een waterkoeling 5 in de ring 1 welke de centrale doorgang 1 uit grafiet 30 omgeeft en dient om de giettrechter 9 op te nemen. De ring 20 welke een weerstand vormt voor het indifferente gas verschaft een extra bescherming tegen oxydatie van het grafiet.

Het buitenvlak van de · vuurvaste massa 2 is beschermd door een isolerende plaat 10.

35 Het geheel kan zijn bevestigd aan een gietmal van de smeltoven met behulp van bevestigingen of veren 12 met een afdichting door middel van 0-ringen 15· 8100433 -7-

Koelcircuits 11 voor water bevinden zich nabij bedoelde bevestigingsmiddelen .

Zoals blijkt uit fig. 1 en 2 bestaat de doorgang uit twee concentrische delen 1 en 11 welke het eigenlijke gietkanaal 1 vormen en 5 deze kunnen van elkaar af genomen worden.

8100433

Claims (13)

1. Gietopening voor een smeltoven voor niet-metalen, in het hij zonder anorganische oxyden ten behoeve van de fabricage van minerale, of keramische vezels, vuurvaste produkten of niet-metalen korrels, bestaande uit een in de wand van de oven te plaatsen blok, met het kenmerk, dat 5 deze een centrale doorlaat uit grafiet of koolstof bevat met een verwijding aan de binnenzijde van de oven, welke doorlaat zich bevindt in een vuurvaste massa met een bepaalde elektrische weerstand en welke ten minste een metalen of grafiet elektrode bevat, welke de centrale doorlaat ten minste ten dele omhult.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat één van de elektrodes ringvormig is en bestaat uit vuurvast staal, een roestvrije superalleage of uit grafiet en gebed is in de vuurvaste massa welke de centrale doorgang uit grafiet omgeeft welke zelf de tweede elektrode vormt. 15 3· Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de metalen elektrode bestaat uit een plaat in de vorm van een cilinder of een kegel. k. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de metalen elektrode bestaat uit een rooster dat cilindrisch of kegelvormig is uitgevoerd. 20 5· Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de buiten elektrode ringvormige is en bestaat uit grafiet en êén geheel vormt met de centrale doorlaat.

6. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in contact met of op enige afstand van het buitenvlak van de elektrode een tegen 25 hoge temperatuur bestendige weerstand aanwezig is.

7· Inrichting volgens conclusies 5 en 6,met het kenmerk, dat de ruimte tussen de twee elektroden gevuld is met gas.

8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vuurvaste massa isolerend is en een spoel welke de centrale doorgang uit grafiet 30 omgeeft daarin is ingebed waarbij de twee uiteinden verbonden zijn met een wisselstroombron.

9- Inrichting volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat de centrale doorgang uit grafiet aan de monding voorzien is van een door vloeistof gekoelde mantel. 8100433 -9-

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de koei-mantel bestaat uit een ring welke op het einde van de buis is geschroefd.

11. Inrichting volgens conclusie 9» met het kenmerk, dat de koel-: mantel bestaat uit een insnijding in de vorm van een spiraal welke 5 direct in de centrale doorgang is gemaakt en welke afdichtend wordt afgesloten door een mof uit grafiet in de vorm van een buis welke over de aldus gevormde kanalen kan schuiven.

12. Inrichting volgens conclusies 1-11, met het kenmerk, dat het vuurvaste stelsel uit grafiet omgeven is door een metalen afdichtende 10 huls met een doorgang voor gas vanaf een ringvormige kamer naar het inwendige van de oven.

13. Inrichting volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het gas gevoerd wordt naar een mengkamer welke zich in de vuurvaste massa bevindt en naar buiten toe is afgedicht. 15 1^· Inrichting volgens conclusie 12 en 13» met het kenmerk, dat het gas uit de mengkamer naar het inwendige van de oven kan stromen langs de wand van de metalen huls en het onderste gedeelte van het deel uit grafiet.

15· Inrichting volgens conclusies 1—11t-, met het kenmerk, dat deze 20 aan de gietmal van de smeltoven is bevestigd met behulp van bouten die zijn voorzien van veren.

16. Inrichting volgens conclusies 1-15, met het kenmerk, dat het vrije oppervlak van de vuurvaste massa naar buiten toe is beschermd door een isolerende ring welke bestand is tegen hoge temperaturen. 25 17· Inrichting volgens conclusies 1-16, met het kenmerk, dat het vrije einde van de doorlaat uit grafiet beschermd is door een ringvormige kap uit vuurvast materiaal welke de giettrechter kan vormen.

18. Inrichting volgens conclusies 1-17» met het kenmerk, dat een weerstand voor het indifferente gas is aangebrachte in de vorm van een 30 ring welke de gietopening omgeeft. 19* Inrichting volgens conclusies 1-18, met het kenmerk, dat de doorlaat uit grafiet uit twee concentrische delen bestaat ter plaatse waar het eigenlijke gietkanaal wordt gevormd, welke delen afzonderlijk uitgenomen kunnen worden. 8100433