CH655383A5

CH655383A5 - Verfahren zum elektrischen schmelzen von nichtmetallischem material.

Info

Publication number: CH655383A5
Application number: CH6519/81A
Authority: CH
Inventors: Patrick J Wooding
Original assignee: Wooding Corp
Priority date: 1980-02-07
Filing date: 1981-01-30
Publication date: 1986-04-15
Also published as: DK441881A; AU6779981A; DK157631C; SE441742B; US4389724A; SE8105928L; NO154897C; FI70470B; AU542294B2; NO813377L; GB2081857A; DK157631B; PL229590A1; JPH0250394B2; MX149036A; JPS57500525A; CA1174261A; IL62056A; NO154897B; GB2081857B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum elektrischen Schmelzen von nicht-metallischem Material, auf einen elektrischen Schmelzofen zur Durchführung dieses Verfahrens und auf die Anwendung des Verfahrens zur Herstellung von Mineralwolle. Das Verfahren ermöglicht es, die Lebensdauer der Schmelztiegelwände zu erhöhen.

Stand der Technik

Seit der Mitte des vorigen Jahrhunderts wird Mineralwolle als thermische und akustische Isolation aus einer Vielzahl von Rohmaterialien hergestellt, einschliesslich Hochofenschlacke von der Kupfer-Blei- und Eisenerzeugung. Um Mineralwolle herzustellen, werden diese Materialien in einem durch Brennstoff betriebenen Kupolofen geschmolzen, und diese stellen primitive Einrichtungen dar, die nur eine geringfügige Qualitätssteuerung zulassen, eine beträchtliche Luftverschmutzung zur Folge haben und die in den vergangenen Jahren einen beträchtlichen Kostenanstieg erfahren haben, weil die Kosten für Koks steil angestiegen sind, mit dem sie in erster Linie betrieben wurden.

Sorgfältige und ausgedehnte Untersuchungen der Reaktionen in grossen Kupolöfen, beispielsweise Eisenhochöfen s und Untersuchungen im Hinblick auf optimale Pegel für alle Parameter sowie die enorme Vergrösserung der Anlagen (gewisse kürzlich geschaffene Einheiten überschreiten 10 000 "Ionnen Eisen pro Tag oder 7000 kg pro Minute) haben zu einer vorausschaubaren Qualität und einer wirtschaftlichen io Herstellung geführt.

Im Gegensatz hierzu sind die kleinen Kupolöfen, die etwa 5 Tonnen pro Stunde verarbeiten und weltweit benutzt werden, um Nichtmetalle zu schmelzen, die zu Mineralwolle verarbeitet werden, klein und arbeiten mit schlechtem Wir-15 kungsgrad. Eine wirtschaftliche Herstellung war nicht möglich, weil Mineralwolle sehr raumgreifend ist und über grosse Entfernungen nicht transportiert werden kann, ohne die Grenze der Frachtkosten zu absorbieren. Ausserdem sind die Vorrichtungen, die bei den meisten Anlagen benutzt 20 werden, um den geschmolzenen Strom von Schlacke, der aus den Kupolöfen austritt, zu Fasern zu verarbeiten, im allgemeinen auf 5 Tonnen pro Stunde und pro Anlage bei der heutigen Praxis beschränkt, und sie sind in einer Gruppe pro Ofen angeordnet.

25 Infolgedessen ist der typische Kupolofen, der gegenwärtig in Dienst gestellt wird um Nichtmetalle zu schmelzen und Mineralwolle herzustellen, mit einem wassergekühlten Stahlzylinder mit 1,8 m bis 2,1 m Durchmesser und einer Höhe von 4,50 m bis 7,50 m ausgestattet. Diese Öfen sind ihrer » Natur nach thermisch mit einem schlechten Wirkungsgrad versehen und sie stellen eine hohe Umweltbelastung dar und weisen hohe Betriebskosten auf. Die Mengen von teilchenför-migem Material, Schwefel und Schwefeloxiden in dem Rauch, der von den Kupolöfen austritt, erfordert ein hohes 35 Vorsorgekapital und hohe Wartungskosten im Hinblick auf die Einstellung unter Berücksichtigung der Tatsache, dass nur 5 Tonnen pro Stunde geschmolzen werden.

Der wichtigste Nachteil der Kupolöfen besteht darin, dass keine Steuerung der Qualität des Erzeugnisses möglich ist. 40 Die Verweilzeit im geschmolzenen Zustand jeder Charge ist sehr klein und beträgt im allgemeinen nur Sekunden, und in gewissen Fällen höchstens Minuten. Eine Modifizierung der Abzapftemperatur kann nur durch Chargenzusätze zufriedenstellend erlangt werden, indem beispielsweise Sand zuge-45 setzt wird, um den Schmelzpunkt herabzusetzen. Eine Erhöhung der Schmelzrate kann nur dadurch erlangt werden, dass die Gebläseluft vergrössert wird, was eine Änderung der Verweilzeit und der Abzapftemperatur zur Folge hat.

Die Fähigkeit einer Spinn-Vorrichtung zur Umwandlung so des grössten Teils des Kupolofenproduktes in ein hochwertiges Produkt ist eine Funktion der Oberflächenspannung des geschmolzenen Stromes, was wiederum durch Temperatur, chemische Zusammensetzung und Viskosität beeinflusst wird. Die Möglichkeit, im Kupolofen diese Variablen zu 55 steuern, führt zu einem schlechten Durchschnittsverhalten. Gelegentlich führt, wenn optimale Fasererzeugungsbedingungen erreicht werden, eine Kupolofen-Spinn-Kombina-tion zu einem höheren Prozentsatz des Erzeugnisses mit hoher Qualität und dies zeigt an, dass selbst eine geringfügige 60 Steuerung der Schlüssel-Schmelzvariablen eine beträchtliche Verbesserung erzielt.

Die Oberflächenspannung ist ein kritischer Parameter im Faserbildungsprozess. Das Aufbrechen des Schlackenfilms in Fasern ist in Figur 1 der Zeichnung dargestellt. Das Spinnrad 65 erzeugt ein ebenes Blatt aus flüssiger Schlacke 10, welches rechtwinklig durch einen Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit getroffen wird. Dadurch wird der Schlackenfilm 10 abgelenkt und er wird einer aerodynamischen Instabilität unter-

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worfen, die sich zu Wellen entwickeln, welche mit erhöhter rungen durch die hohen Kosten der feuerfesten Ausklei-Amplitude mit mehr oder weniger tangentialer Orientierung düngen in herkömmlichen elektrischen Öfen ausgeglichen, fortschreiten. weil die geschmolzene Schlacke und das Vorhandensein von Am Vorlaufrand des Blattes wird eine halbe oder eine volle freiem Sauerstoff alle bekannten feuerfesten Auskleidungssy-Wellenlänge des geschmolzenen Materials durch den Stoss s steme erodiert, sogar Kohlenstoff-Auskleidungen und Grades Luftstromes 12 getroffen und es erfolgt ein Zusammen- phitauskleidungen. Kohlenstoffmaterialien oxidieren oder ziehen in Fäden 14 unter dem Einfluss der Oberflächenspan- brennen aus, und zwar zunehmend schnell wenn die Tempe-nung. Was dann mit diesen Fäden geschieht, d.h. ob sie in raturen über 500°C ansteigen. Beispielsweise verliert inducine nützliche Faser 16 umgewandelt werden oder in Aus- strieller Graphit 6% seines Gewichts durch Oxydation, wenn schussteile 18, hängt im hohen Grade von der Temperatur- io er bei 600°C in Luft während 2lA h belassen wird. Der Viskositäts-Beziehung ab. Schmelzpunkt von Hochofen-Eisenschlacke beträgt je nach

Da Rohmaterialien, insbesondere Hochofen-Eisen- Zusammensetzung 1370 bis 1540°C.

schlacke meist als Abfall anfällt und Mineral wolle guter Qua- Die US-PS Nr. 2 541 764 bezieht sich auf einen elektrischen lität ein hohes Isolationsvermögen zeigt, sind zahlreiche Ver- Apparat zum Schmelzen schwer schmelzbarer Metalle, bei suche in den letzten 20 Jahren unternommen worden, um ein is dem ein Vakuum oder ein Inertgas zur Einstellung der Atmo-

zufriedenstellendes Schmelzverfahren zu ermitteln. Diese Sphäre in dem Apparat verwendet werden können und bei

Versuche basierten grundsätzlich auf der Benutzung elektri- dem luftdichte Beschichtungsvorrichtungen zur Zuführung scher Öfen, die mit einer Widerstandsbeheizung, einer Licht- der Rohmaterialien in den Apparat verwendet werden bogenbeheizung oder einer Induktionsbeheizung versehen können. Der Apparat nach der genannten US-PS dient aber waren, um die Charge zu schmelzen und zwar im Hinblick 20 weder zum Schmelzen von Schlacke zur Herstellung von darauf, dass ein geschmolzenes Material erzeugt wird, das im Mineralwolle, noch ist er mit Kohlenstoff ausgekleidet oder

Hinblick auf die Strömungsrate, Temperatur und Zusam- mit Kohlenstoffelektroden versehen. Ausserdem ist auch kein mensetzung mit vergleichbaren Kosten eingestellt wird. Abzapfloch am Boden des Apparates vorhanden, durch das

Alle diese Versuche sind fehlgeschlagen, und zwar nicht geschmolzenes Schlackenmaterial abfliessen kann. Der deshalb weil die elektrische Schmelzung von Schlacke selbst 25 Apparat nach der genannten US-PS dient vielmehr zur Her-

besonders schwierig ist, sondern deshalb, weil die Behand- Stellung von massiven Metallingots oder -giesslingen.

lung nach einem gesteuerten Verfahren mit konventionellen elektrischen Öfen sich als unwirtschaftlich erwiesen hat. Darstellung der Erfindung

Die zum Schmelzen einer Tonne von Hochofenschlacke in Das erfindungsgemässe Verfahren ist im Patentanspruch 1 einem 5 Tonnen pro Stunde-Kupolofen benötigte Energie 30 definiert. Der erfindungsgemässe Schmelzofen ist im Patentkann etwa 2052 kWh betragen. Wegen des Fehlens einer ansprach 6 definiert. Die erfindungsgemässe Anwendung des Temperatursteuerung und einer Steuerung hinsichtlich der Verfahrens ist im Patentanspruch 7 definiert. Durch die chemischen Zusammensetzung und der Rate des Abzugs der Erfindung wird die Möglichkeit geschaffen, Kohlenstoff als Kupolöfen wird durchschnittlich 45% des geschmolzenen wirtschaftliche feuerfeste Auskleidung zu benutzen.

Materials als Ausschuss vergeudet. Demgemäss liegt die zum 35 Dieser voll eingeschlossene Ofen führt selbst zu einer ther-

Schmelzen einer Tonne des Produktes benötigte Energie bei mischen Isolation mit sehr hoher Ordnung, wodurch ther-

etwa 3664 kWh. mische Wirkungsgrade zwischen 80 und 85% bei einem

Unter idealen Bedingungen beträgt demgegenüber die 5-Tonnen-Ofen erreicht werden können, was eine entspre-

gesamte Wärmemenge, die erforderlich ist um eine Tonne chende Verminderung des Energiebedarfs und der Betriebs-

Eisen-Hochofenschlacke auf die Abzapftemperatur zu 40 kosten nach sich zieht.

erhöhen, etwa 450 kWh. Da der Wirkungsgrad einer Die Menge von Rauch, die durch einen vollständig modernen thermischen Station bestenfalls 37% bètrâgt und umschlossenen Ofen geliefert wird, aus welchem atmosphä-Übertragungsverluste nach dem Ort des Schmelztiegels wei- rische Luft entfernt ist, beträgt nur einen kleinen Bruchteil tere 10% betragen, beträgt der Gesamtenergiebedarf zur Tem- des Rauchs, der von der Gegenstromluftführung bei Kupol-peraturerhöhung einer Tonne Schlacke auf die Abzugstempe- 45 Öfen herrührt. Infolgedessen wird die Rauchbehandlung bei ratur unter idealen Bedingungen 1319 kWh. Deshalb wird in dem neuen Ofen auf einen mässigen relativ billigen Wert vereinen! herkömmlichen 5 Tonnen/h Elektroofen mit einem mindert.

thermischen Wirkungsgrad von 70% eine Energiequelle Die Charge wird z.B. über eine atmosphärische Schleuse in benötigt, die 1876 kWh pro zu schmelzender Tonne liefert. einen geschmolzenen Pool eingebracht, der eine etwa ein-

Unter der Annahme, dass die Verbesserang in der Steuerung 50 stündige Produktionscharge bildet. Die resultierende Ver-

der Anzapftemperatur der chemischen Zusammensetzung weilzeit von 30 bis 60 Minuten macht den Ofen in Verbin-

und der Abzugsrate gegenüber herkömmlichen elektrischen dung mit einem vollvariablen Energieeingang und geeigneten

Schmelzöfen eine Verbesserung des gebrauchsfähigen Mine- Beschickungs- und Abzugsraten sowie der kontrollierten ralwolleproduktes von gegenwärtig 55% auf 65% erreichen Atmosphäre geeignet im Hinblick auf eine sehr genaue Steue-

lässt, dann ergibt sich ein Energiebedarf für diese elektrische 55 rang der Abzugstemperatur, der chemischen Zusammenset-Schmelzvorrichtung von 2872 kWh pro Tonne Enderzeugnis, zung und der Rate, wodurch eine vorhersehbare Oberflä-

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Energie- chenspannung und Viskosität und entsprechende Verbessebedarf pro Tonne Mineralwolle-Erzeugnis etwa 20% mehr rangen der Produktqualität erreicht werden.

für die gegenwärtig benutzten Kupolöfen erfordert als bei Der neuartige Ofen ermöglicht sogar die Verarbeitung von herkömmlichen elektrischen Schmelzverfahren. 60 Ausschuss, der durch die Kupolöfen nicht verarbeitet werden

Ökonomisch ausgedrückt bedeutet dies, dass bei $ 170 pro kann, so dass sich eine erhebliche Ersparnis im Rohmaterial

Tonne Koks und den durchschnittlichen Kosten von $ 0,028 und im Hinblick auf die Verarbeitungskosten des Auspro kWh in den USA im Jahre 1979 die Einsparung der Ener- schusses ergeben.

giekosten für herkömmliche elektrische Schmelzverfahren Die kumulative Wirkung der erwähnten Vorteile führt zu gegenüber einem Kupolofenschmelzen etwa $ 10 pro Tonne «s einer beträchtlichen Energieeinsparung und demgemäss zu Schmelze oder $ 18 pro Tonne Enderzeugnis als Einsparung einer hohen Kosteneinsparung des Betriebs. Mit einer verergaben. nünftigen Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung und Unglücklicherweise werden diese Energiekosteneinspa- einem Wirkungsgrad des Ofens von 85% und einem Spinnan-

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teil von 75% und einer vollen Wiederverarbeitung von Ausschuss fällt der Energiebetrag pro Tonne Mineralwolle von 3664 kWh bei einem Kupolofen auf2052 kWh, und die Betriebskosten werden um mehr als $ 40 pro Tonne Endprodukt gesenkt, wenn man die Kosten aus dem Jahre 1979 zugrunde legt.

Der erfindungsgemässe Ofen ist in der Lage, einen weiten Bereich von Materialien zu schmelzen, und zwar von nichtmetallischen Werkstoffen, und es kann eine geeignete Kohlenstoffauskleidung benutzt werden, und es können die verschiedensten Schmelzverfahren benutzt werden, einschliesslich Wechselstrom- oder Gleichstrombeheizung, und es kann mit einer einzigen Elektrode oder mit mehreren Elektroden gearbeitet werden, oder es kann mit Lichtbogenschmelzung gearbeitet werden, oder mit untergetauchtem Lichtbogen, oder mit Widerstandserhitzung, oder Induktionsbeheizung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung eine Ausführungsform dargestellt, die gegenwärtig bevorzugt ist; es ist jedoch klar, dass die Erfindung nicht auf die spezielle Anordnung und Konstruktion beschränkt ist, welche in der Zeichnung dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt schematisch die Art und Weise, in der der Schlackenfilm in Einzelfasern aufgebrochen wird, wie dies oben beschrieben wurde,

Fig. 2 eine Ansicht eines elektrischen Schmelzofensystems gemäss der Erfindung, mit einstellbarer Atmosphäre, und

Fig. 3 eine Schnittansicht des in Fig. 2 dargestellten Ofens.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Im folgenden wird im einzelnen auf die Zeichnung Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren benutzt werden, um gleiche Elemente zu kennzeichnen. Fig. 2 zeigt eine allgemeine Ansicht einer elektrischen Schmelzofenanlage gemäss der Erfindung mit Steuerung der Atmosphäre, und diese Anlage ist allgemein mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.

Die Anlage 20 weist einen elektrischen Schmelzofen 22 auf, dessen Einzelheiten insbesondere in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben werden. Der Ofen 22 wird von einem Trägerrahmen 24 über Schwenkzapfen 26 getragen. Unter dem Trägerrahmen 24 sind mehrere Belastungszellen angeordnet, so dass das Gewicht des Ofens 22 und des ihm zugeordneten Aufbaus gemessen werden können. Hierdurch wird es offensichtlich möglich, das Gewicht des innerhalb des Ofens befindlichen Materials zu bestimmen, indem das Taragewicht vom gemessenen Gesamtgewicht abgezogen wird.

Im unteren Abschnitt des Ofens 22 ist ein Abzapfloch 30 angeordnet, welches erforderlichenfalls benutzt werden kann, um das geschmolzene Material innerhalb des Ofens aus diesem abzuziehen. Unter dem Abzapfloch 30 befindet sich ein Trog 32, der das geschmolzene Material einer Vier-Rad-Form 34 zuführt. Das geschmolzene Material (bei dem jetzt beschriebenen Ausführungsbeispiel Schlacke) wird dann in Isolations-Mineralwolle umgewandelt, wobei herkömmliche Techniken benutzt werden, wie sie oben beschrieben wurden. Wenn andere Materialien als Schlacke im Ofen geschmolzen werden, oder wenn es erwünscht ist andere Produkte herzustellen als Isolations-Mineralwolle, dann wird natürlich der Trog 32 und die Form 34 weggelassen und durch andere Einrichtungen ersetzt.

Über dem Ofen 22 befindet sich ein Elektrodenaufhänge-system 36. Wie im folgenden im einzelnen beschrieben, trägt das Elektrodenaufhängesystem 36 nicht nur die Elektroden, die zum Schmelzen des Materials innerhalb des Ofens 22

benutzt werden, sondern wirkt auch als Abdeckorgan zur Abdichtung des Inneren des Ofens 22 gegenüber der äusseren Atmosphäre. Die elektrische Energie von der Spannungsquelle 38 wird den Elektroden innerhalb des Elektrodenauf-5 hängesystems 36 über flexible Leitungen 40 geliefert, die durch eine abgedichtete Durchführung 42 in der Seite des Elektrodenaufhängesystems 36 hindurchtreten.

Das dem Ofen 22 zum Schmelzen zuzuführende Material wird in einem oder mehreren Aufgabetrichtern 44 gesammelt, io Wenn mehr als ein Aufgabetrichter 44 benutzt wird, dann können unterschiedliche Materialien in den verschiedenen Aufgabetrichtern gespeichert werden. Jeder Aufgabetrichter 44 weist eine Waage 46 auf, die unter dem Aufgabetrichter angeordnet ist, so dass exakte Mengen von den verschie-15 denen Materialien abgemessen werden können, die dem Ofen zugeführt werden sollen.

Wenn die richtigen Mengen der Materialien in den Waagen 46 angeordnet sind, dann wird das Gatter 48 am Boden der Waagen geöffnet, und das Material wird auf einer 20 ersten Fördervorrichtung 50 abgelegt. Das Material auf der Fördervorrichtung 50 wird dann einer zweiten Fördervorrichtung 52 zugeführt, die das Material nach oben nach der Oberseite des Ofens 22 fördert.

Dann wird das Material in das Innere des Ofens 22 über 25 einen Einlass 54 und einen damit verbundenen Aufgabetrichter 56 gefördert. Wenn jedoch das Material in den Ofen 22 gefördert wird, und insbesondere wenn der Ofen kontinuierlich statt chargenweise beschickt wird, ist es erforderlich zu verhindern, dass atmosphärische Gase über die Einlassöff-30 nung 54 in den Ofen eintreten.

Dies wird durch eine Zuführungsblockierung 58 erreicht, die ein Ventil 60 am oberen Teil und ein Ventil 62 am unteren Teil aufweist. Bei geschlossenem Ventil 62, wodurch der Einlass nach dem Ofen 22 abgedichtet ist, und geöffneten Ventil 35 60 wird das Material in die Zuführungsabsperrvorrichtung 58 eingeführt. Dann wird das Ventil 60 geschlossen, und das Innere der so gebildeten Zuführungsschleuse wird mit inertem Gas, beispielsweise Stickstoff, ausgespült. Es könnten stattdessen auch andere inerte Gase benutzt werden, 40 und es ist auch möglich, eine Vakuumquelle an die Schleuse anzuschliessen, um nur die atmosphärischen Gase aus dem Inneren abzuziehen. Wenn dies geschehen ist, dass wird das untere Ventil 62 geöffnet, und das Material aus der Zuführungsschleuse 58 tritt in den Ofen 22 durch den Aufgabe-45 trichter 56 und die Einlassöffnung 54 ein.

In der Nähe des oberen Teils des Ofens 22 befindet sich ausserdem eine Ausblasöffnung 64. Die Ausblasöffnung 64 steht mit dem Inneren des Ofens 22 in Verbindung und ist an eine horizontal verlaufende Ausblasleitung 66 angeschlossen, so Mit dem Mittelpunkt der Leitung 66 steht über einen flexiblen Schlauch 70 eine Vakuumpumpe 68 in Verbindung. Benachbart zu dem freien Ende der Leitung 66 befindet sich ein einstellbares Venturirohr 72, das durch ein Gebläse 74 gespeist wird, das an den Schornstein 76 angeschlossen ist. 55 Beim Hochfahren des Ofens 22 ist es erwünscht, das Austreten schädlicher Gase in die Atmosphäre innerhalb des Ofens im wesentlichen vollständig auszuschalten. Dies wird dadurch bewirkt, dass ein Ventil 78 am freien Ende der Ausblasleitung 66 geschlossen wird, und dass dann eine Vakuum-60 pumpe 68 läuft, bis der Druck innerhalb des Ofens auf den gewünschten Wert vermindert ist. Danach wird die Vakuumpumpe 68 abgeschaltet, und der Ofen wird wieder mit inertem Gas, z.B. Stickstoff, angefüllt, und zwar etwas über dem atmosphärischen Druck. Nachdem der Ofen läuft, kann 65 das Ventil 78 geöffnet und das Gebläse 74 angestellt werden. Dann wird das Venturirohr 72 so eingestellt, dass Dampf aus dem Inneren des Ofens 22 abgezogen wird, während jedoch Sauerstoff und andere schädliche atmosphärische Gase nicht

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zurückströmen können. Bei Benutzung des Venturirohrs 72 besteht, muss ein ringförmiger Zwischenraum zwischen jeder werden geringe Mengen von Stickstoff aufgebaut, und in Elektrode und der Wand des Durchführungsloches des Dek-

gewissen Fällen kann die Atmosphäre innerhalb des Ofens 22 kels freigelassen werden.

in engen Grenzen unter Verwendung der Vakuumpumpe 68 Das oberste Ende jeder Elektrode ist an einen Kreuzkopf,

eingestellt werden. s beispielsweise einen Kreuzkopf 124 angeschlossen. Die

Im folgenden wird aus Fig. 3 der Zeichnung Bezug Kreuzköpfe werden ihrerseits durch mehrere Kugelgenommen. Hieraus ist ersichtlich, dass der Ofen 22 im schrauben 126 getragen, die bei Drehung durch den Antriebswesentlichen kugelförmig gestaltet ist und eine im wesent- motor 128 den Kreuzkopf und daher die Elektroden nach liehen kugelförmig gestaltete feuerfeste Auskleidung 80 auf- oben oder nach unten bewegen, wenn dies erforderlich ist. weist, die zum Zwecke des Schmelzens vonSchlacke Vorzugs- io Den Elektroden 120 und 122 kann die Spannung über fle-weise aus Kohlenstoff besteht. Hinter der Kohlenstoffaus- xible Kabel, Gleitkontakte oder andere bekannte Mittel zuge-kleidung 80 befindet sich eine Rückauskleidung 82, die vor- führt werden.

zugsweise aus einer hoch-feuerfesten Tonerde besteht. Weiter Wenn der Deckel 108 die Oberseite des Ofens 122 aussen befindet sich eine feuerfeste Isolation 84, und eine abschliesst, dann erzeugt er allein nicht eine vollständig luftweitere Isolationsschicht 86 besteht vorzugsweise aus einem is dichte Abdichtung. Diese Abdichtung wird durch einen Material, z.B. geschäumter Tonerde. Die Aussenschicht des Stahlzylinder 130 bewirkt, der das Elektrodenaufhängesy-Ofens 22, die die Isolationsschicht 86 abdeckt, besteht aus stem 36 vollständig umschliesst und einen Teil hiervon bildet, einer Stahlkugel 88. Der untere Abschnitt des Zylinders 130 weist einen Flansch

Das geschmolzene Material, beispielsweise Schlacke 132 auf, der mit einem Flansch 134 am oberen Ende der gemäss dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, ist bei 90 dar- 20 Hülse 88 des Ofens 22 zusammenwirkt. Diese Flansche und gestellt, und diese Schlacke füllt etwa die Hälfte des Schmelz- andere Rahmenabschnitte des Ofensystems, die einer über-

tiegels innerhalb des Ofens 22 aus. Wegen der extrem hohen massigen Überhitzung unterworfen sind, werden vorzugs-

in Betracht kommenden Temperatur ist es wichtig, dass das weise mit Wasser gekühlt.

geschmolzene Material 90 niemals irgendein Material «zu Wie bekannt, wird beim Schmelzen der Schlacke Eisen sehen bekommt», welches diesen Temperaturen nicht stand- 25 (oder andere Metalle in der Schlacke) reduziert, und da das halten kann. Aus diesem Grunde weist der innere Abschnitt Eisen schwerer ist als die geschmolzene Schlacke sammelt es der Einlassöffnung 54 ein Kohlenstoffrohr 92 auf, und ein sich am Boden des Ofens, wie bei 136 dargestellt. Infolge der ähnliches Kohlenstoffrohr 94 liegt am inneren Ende der Aus- Konstruktion des Ofens kann dieser insgesamt um einige blasöffnung 64. Hinter den Kohlenstoffrohren 92 und 94 Grad im Gegenuhrzeigersinn gemäss Fig. 3 um die Schwenkbefinden sich wassergekühlte Stahlrohre 96 bzw. 98. In 30 zapfen 26 verschwenkt werden, wenn es erforderlich ist das gleicher Weise ist das Abzapfrohr 30 mit einem Graphitrohr geschmolzene Metall 136 abzuziehen. In dieser gekippten 100 und mehreren wassergekühlten Stahlkörpern 102 und Stellung kann das geschmolzene Metall 136 durch das An-104 in der Nähe des Graphitrohres 100 versehen. Ein zapfloch 30 oder durch ein getrenntes, für diesen Zweck vor-Pfropfen 106 schliesst das Ende des Abzapflochs 30 ab. gesehenes Anzapfloch abgezogen werden.

Der Schmelztiegel des Ofens 22 besitzt am obersten Teil 35 In Fig. 3 sind zwei Elektroden 120 und 122 dargestellt. Es eine Öffnung. Diese Öffnung wird durch einen mehrlagigen ist jedoch klar, dass dies nur zur Veranschaulichung

Deckel 108 abgeschlossen. Die unterste Lage 110 des Deckels geschieht. Es ist auch möglich, drei Elektroden in einem

108 besteht vorzugsweise aus Kohlenstoff und besitzt einen Mehrphasensystem oder eine einzige Elektrode zu benutzen,

abgestuften Querschnitt 112, der mit dem abgestuften und dann die Kohlenstoffauskleidung 80 als zusätzliche

Abschnitt 114 am oberen Ende des Schmelztiegels zusam- 40 Elektrode heranzuziehen. Ausserdem kann Wechselstrom menpasst. Die übrigen Lagen des Deckels 108 über der Gra- oder Gleichstrom benutzt werden, und das Schmelzen kann phitlage 110 bestehen vorzugsweise aus den gleichen Materia- durch Lichtbogenschmelzen, durch einen eingetauchten lien, wie sie beschrieben wurden in Verbindung mit den Lichtbogen oder durch Widerstandserhitzung erfolgen. Aus-

Wänden des Schmelztiegels des Ofens 22. serdem ist es möglich, die Erfindung auch in Verbindung mit

Der Deckel 108 weist mehrere Löcher 116 und 118 auf. 45 Induktionsschmelzvorrichtungen anzuwenden.

Diese Löcher sind den Elektroden 120 und 122 angepasst, die Die Erfindung kann in anderen spezifischen Ausführungsvorzugsweise aus Graphit bestehen. Da wenigstens eine Lage formen verwirklicht werden, ohne vom Wesen der Erfindung des Deckels 108 aus einem elektrisch leitfähigem Material abzuweichen.

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum elektrischen Schmelzen von nichtmetallischem Material durch Einbringen des zu schmelzenden Materials in einen mit Kohlenstoff ausgekleideten Schmelztiegel, Schmelzen des Materials durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch dasselbe und Ableiten des schmelzflüssigen Materials aus dem Schmelztiegel über eine Öffnung im unteren Teil des Schmelztiegels, ständiges Kontrollieren der Atmosphäre innerhalb des Schmelztiegels durch Entfernen von Sauerstoff aus diesem und Verhindern, dass atmosphärische Gase in den Schmelztiegel eindringen, wenn das nichtmetallische Material in diesen eingebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der entfernte Sauerstoff durch ein Inertgas ersetzt wird.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmetallische Material Schlacke ist.
4. Elektrischer Schmelzofen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem mit Kohlenstoff ausgekleideten Schmelztiegel, der gegenüber der äusseren Atmosphäre verschlossen ist, mit einer Öffnung in dem Schmelztiegel zum Einspeisen von zu schmelzendem Material in den Schmelztiegel, mit wenigstens einer Elektrode in dem Schmelztiegel zum Schmelzen des Materials durch Hindurchleiten des elektrischen Stroms durch dasselbe, mit einer Vorrichtung (68), die mit dem Schmelztiegel verbunden ist, zum Entfernen von Sauerstoff aus dessen Innerem, mit einer Speiseschleuse (58), die mit der Speiseöffnung verbunden ist, zum Einspeisen von Material in den Schmelztiegel, ohne Sauerstoffin diesen einzuleiten, und mit einem Ofenloch (30), das in dem unteren Teil des Schmelztiegels angeordnet ist, zum Ableiten von schmelzflüssigem Material.
5. Schmelzofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelztiegel im wesentlichen kugelförmig ist.
6. Schmelzofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (120,122) eine Kohlenstoffelektrode ist.
7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 zur Herstellung von Mineralwolle, dadurch gekennzeichnet, dass Schlacke nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 geschmolzen wird und die geschmolzene Schlacke anschliessend in einer Spinnvorrichtung (34) in Mineralwollefasern umgewandelt wird.

Technisches Gebiet