DE1005886B

DE1005886B - Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern aus feuerfestem geschmolzenem Material

Info

Publication number: DE1005886B
Application number: DEC8950A
Authority: DE
Inventors: John Charles Mcmullen
Original assignee: Carborundum Co
Current assignee: Unifrax I LLC
Priority date: 1953-03-03
Filing date: 1954-02-26
Publication date: 1957-04-04
Also published as: GB739461A; US2978750A; US2714622A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich zunächst auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern aus feuerfestem geschmolzenem Material, bestehend aus einem Schmelzofen mit zugeordnetem Vorherd, der in seinem Boden eine oder mehrere Ziehdüsen aufweist.

Anorganische Fasermateri.al.ien, außer in der Natur vorkommende, wie Asbest, werden gewöhnlich nach ihrem Ursprung als Schlacken-, Mineral- oder Glaswolle bezeichnet. Schlacken wolle oder Mineralwolle sind in ihrer Zusammensetzung verschieden, stark verunreinigt; ihre Herstellung erfolgt für gewöhnlich in einem Kupolofen, indem die Rohmaterialien, aus denen die Fasern hergestellt werden sollen, zusammen mit einer entsprechenden Menge Koks oder anderen brennbaren Materialien oben in den Kupolofen eingefüllt werden. Dort kommen sie zum Schmelzen und werden am Boden abgestochen und zu Fasern geblasen. Glasfasern wurden gewöhnlich durch Schmelzen der Glaskomposition in einem Glastank hergestellt, aus dem die Fasern gezogen oder der Schmelzfuß ausgegossen und mechanisch zerfasert wurde. Die Herstellung von Schlacken- oder Mineralfasern durch Kupolen bewährte sich, da die Materialien von Natur aus ansehnliche Mengen an Verunreinigungen enthielten, die anderer Art waren als die, die durch die Ungleidhmäßigkeiten beim Kupolen zugeführt wurden, so daß die Verunreinigungen aus dem Koks oder den brennbaren Materialien nicht weiter schadeten. Überdies war der Schrndzbereich der Schlacken oder Mineralien niedrig genug, um die Herstellung der Fasern durch gewöhnliches Kupolen ohne Schwierigkeiten zu ermöglichen. Dies trifft auch für die Herstellung von Glasfasern in Glashäfen zu, d. h. der Schmelzbereich der Glaskomposition ist so niedrig, daß sich das .Material bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen leicht schmelzen und zerfasern läßt.

Jedoch besitzen die verschiedenen Schlacken- oder Minerahvollen und auch die verschiedenen Glasfasern, wie sie im Handel zur Verfügung stehen, keine ausreichende Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und genügten den Anforderungen an anorganischen schwer schmelzbaren Fasern mit hoher Hitzebeständigkeit nicht. Die Schwierigkeiten beim Schmelzen hochhitzebeständiger Materialien im Kupolofen oder im üblichen Glashafen konnten nie !»efriedigend überwunden werden.

Um die Forderung nach einer hochhitzebeständigen, anorganischen Faser zu erfüllen, wurde vorgeschlagen, schwer schmelzbare und von Titanoxyd- und Bisenoxydunreiuheiten verhältnismäßig freie Kompositionen aus annähernd gleichen Teilen Aluminiumoxyd und Kieselsäure sowie etwa 1 bis 6% einer Beimischung, wie z. B. Borat oder Boroxyd, und kalzi-Vorrichtung und Verfahren

zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern aus feuerfestem geschmolzenem Material

Anmelder:

The Carborundum Company,
Niagara Falls, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Kosel und Dipl.-Ing. J. Giliard, Patentanwälte, Bad Gandersheim (Harz),

Braunschweiger Str. 22

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. März 1953

John Charles McMullen, Niagara Falls, N. Y,

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

nierter Soda zu zerfasern. Dieses Verfahren besteht im wesentlichem darin, daß ein Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit auf das aus dem Schmelzofen herausfließende geschmolzene Material auftrifft. Hierbei wird das Material zerfasert vorausgesetzt, daß die Kraft und Geschwindigkeit des Gasstroms, das Volumen und die Viskosität des geschmolzenen Materials in geeigneten Verhältnissen stehen.

Bisher wurde das geschmolzene Material aus einem Kippofen über einen Damm oder Rand in die Vorderwand eines Vorherdes des Ofens gegossen. Dieses Verfahren befriedigte in verschiedener Hinsicht nicht vollständig. Zunächst ist es bei dieser Methode recht schwierig, den Materialstrom mit gleichmäßiger Geschwindigkeit auszugießen. Ein gegebener Gasstrom von hoher Geschwindigkeit kann nur eine gewisse Menge an geschmolzenem, hochhitzebeständigem Material zerfasern. Es wird also, wenn der ausfließende Strom zu groß ist, ein beträchtlicher Prozentsatz an unzerfasertem Material und damit, ein minderwertiges Produkt erzeugt. Zweitens ist es nach diesem Verfahren äußerst schwierig, einen gleichmäßigen Strom von geschmolzenem Material für mehr als wenige Minuten auszugießen, da sich eine Schicht von erstarrtem Material an dem Gieß rand bildet. Wenn diese erstarrte Schicht so stark anwächst, daß der ausfließende Strom zum Zerfasern untauglich

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wird; muß das Ausgießen unterbrochen werden, damit das erstarrte Material von dem Gießrand: entfernt werden kann. Drittens gelingt es nach diesem Verfahren auch schwer, den Strom des geschmolzenen Materials an eine bestimmte Stelle zu gießen. Die wechselnde Bahn des Schmelzstromas, die durch die verschiedene Neigung des Schmelzofens bedingt ist, sowie die wechselnde seitliche Lage des Stroms, die von der ungleichen Bildung von erstarrtem Material

digen Materials nicht viel höher als seine Erstarrungstemperatur sein. Zum Beispiel erstarrt eine Zusammensetzung aus 50% Al₂O₃ und 50% SiO₂ bei

etwa 1825° und läßt sich nicht über etwa 1985° zer-5 fasern. Infolge der außerordentlich hohen Temperaturen dieser geschmolzenen Materialien können sie weder durch erhitzte noch durch ungeküblte öffnungen ausgegossen werden. Es gibt kein Material, das so hitzebeständig wäre, daß es bei diesen hohen Terci-

an dem Ausgußrand herrührt, machen es fast unmög- io peraturen mit den geschmolzenen Kompositionen nach lieh, das zerfasernde Gas gegen den Schmelzstrom der Erfindung nicht reagiert und sich in ihnen nicht wirksam zu richten. Auch läßt sich durch das Aus- löst. Aus diesem Grunde ist das Ausgießen von gegießen des geschmolzenen Materials über die Vorder- schmolzenen Materialien, wie sie die Erfindung verwand des Vorherdes die Temperatur des ausgegosse- wendet, durch in der Glasfabrikation übliche öffnunnen Materials nicht genau prüfen, so daß die Zer- 15 gen und Verfahrensweisen nicht möglich, faserung unzulänglich ist, wenn die Temperatur des Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Ziehdüse,

Schmelz Stroms nicht die erforderliche Höhe besitzt. die bei der Vorrichtung nach der Erfindung verwend-Nach dar Erfindung wird dem dadurch Rechnung bar ist. Die Ziehdüse ist im Sinne der Erfindung ingetragen, daß die Ziehdüsen mittels der Leitung kühl- folge der Kühlung auf ihrer in die Schmelze hineinbar sind, ihre Düsenöffnungen größer als 0,32 cm sind 20 ragenden Fläche mittels erhärteter Schmelze um- und daß der Vorherd mit in die Schmelze hinein- kleidet.

ragenden Heizelektroden ausgerüstet ist. Dabei sind Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Verfahren

zweckmäßig die Heizelektroden als hölhenvers teilbare zur Herstellung feuerfester Fasern aus geschmolze-LichtbogenelektiOden ausgebildet. Bei einer besondie- nem Material. Das wesentliche Merkmal des neuen ren< Ausfübrungsform der Erfindung sind die Düsen- 25 Verfahrens besteht darin, daß die im Vorherd befindöffnungen nicht tiefer als ein Achtel des Öffnungs- tische Schmelze auf eine Temperatur von mehr als durchmessers, während sie sich nach außen hin erweitern. Auf diese Weise wird ein kontinuierlicher
Strom von geschmolzenem hitzebeständigem Material
erzeugt und eine nachfolgende Zerfaserung in der 30
Weise durchgeführt, daß der Schmelzfluß eine gleichbleibende Geschwindigkeit erhält, aus dem Schmelzofen an einer bestimmten Stelle austritt und ferner
eine genau bestimmte Temperatur für das anschließende Zerfasern erhält,

Wenn es auch in der Glasindustrie seit langem bekannt ist, geschmolzenes Glas durch eine Öffnung
fließen zu lassen, so behandelt diese Arbeitsweise doch
nicht die gleichen Probleme, mit denen sich die vorliegende Erfindung befaßt. Glasarten lassen sich 40
innerhalb eines Viskositätsbereiches von etwa 500°
verarbeiten. Dieser Bereich ist viel größer als der für
die vorliegende Erfindung in Betracht kommende.
Außerdem kommt das Glas bei verhältnismäßig
niedrigen Temperaturen zur Verarbeitung, z. B. von 45
der Schmelztemperatur von etwa 900° ab bis etwa
1400°. Glas kann deshalb bei einer Temperatur, die
viel höher als seine Erstarrungstemperatur, aber
trotzdem verhältnismäßig niedrig ist, durch eine öffnung gegossen werden. Infolge dieser niedrigen 50 Lichtbogenkippofen 20 durch die über dem Ofen beTemperaturen läßt es sich durch ungekühlte Öffnun- findilichen Elektroden 21 zum Schmelzen gebracht, gen aus Platin oder anderen bei diesen Temperaturen Der Vorherd 22 ist mit dem Ofen 20 verbunden. Das widerstandsfähigen Materialien ausgießen. In der Rohmaterial wird während des Gießens in ausreic'henüblichen Praxis war die Ausgußöffnung mit Vor- den Mengen zugefügt, damit sich beim Ausgießen von richtungen versehen, die das ausfließende Glas auf die 55 dem geschmolzenen Material 23 genügend über dem gewünschte Temperatur erhitzen. Ohne diese Vor- Abstichblock 24 befindet. Das erstarrte Material 38 richtung erstarrt der Schmelzfuß in den Öffnungen bildet eine thermische und elektrische Isolierung für und verstopfte sie schließlich. Der Temperaturabfall den Ofen 20 und den Vorherd 22. Der Abstichblock 24 des Glases beim Ausfließen aus der Öffnung führte wird durch Wasser oder eine andere durch die Leikaum zum Erstarren, da die niedrige Gießtemperatur 60 tung 25 in die Kühlkanäle 33 strömende Flüssigkeit des Glases im allgemeinen viel höher als seine Er- gekühlt. Der Abstichblock 24 ist über dem Loch 26 starrungstemperatur liegt. Infolgedessen treten bei im Boden des Vorherdes 22 angebracht und ruht in Glas kaum Schwierigkeiten beim Ausgießen und Ver- der Ausnehmung 35 im Tragblock 27. arbeiten auf. Von den Heizelektroden 28 und 37 ist eine näher

Im Gegensatz zu den außerordentlich niedrigen 65 und eine weiter vom Hauptbad des geschmolzenen Arbsitstemperaturen bei Glas erstarren die Mate- Materials 23 als der Abstichblock 24 angebracht, wo rialien, mit denen sich die vorliegende Erfindung be- bei die Elektroden von oben in den Vorherd 22 hänfaßt, erst bei 1500° oder höher und besitzen sehr gen, so daß das geschmolzene hitzebeständige Mateknappe Verarbeitungsbereiche. Infolge dieses engen rial in dem der Öffnungen benachbarten Raum, ehe Bereiches darf dieAusrließtemperatur des hitzebestän- 70 es aus der Öffnung ausfließt, erhitzt wird. Jede übliche

1500° C überhitzt wird.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 stellt einen Seitenriß eines Schmelzofens mit Vorherd und Abstichvorrichtung dar;

Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1; die Elektrode ist nicht mitgezeichnet;

Fig. 3 ist ein Grundriß des Vorherdes und der Ab-35 Stichvorrichtung, wobei der Klarheit wegen die Elektrode weggelassen wurde;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 3; sie zeigt den Vorherd, die Abstiehvorrichtung umd die Elektroden;

Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 3 und zeigt den Vorherd und die Abstichvorrichtung; Fig. 6 stellt einen Seitenriß des Abstichblocks dar; Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 7-7 in Fig. 6; Fig. 8 stellt einen Grundriß des Absticbblocks dar; Fig. 9 ist eim Schnitt nach der Linie 9-9 in Fig. 8;

Fig. 10 ist eine Schnittdarstellung eines Teils eines Ofens mit elektrischer Lichtbogenheizung.

Gemäß der Darstellung nach den Fig. 1 bis 5 wird das hitzebeständige Material in einem elektrischen

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Vorrichtung zur Regulierung des Stroms durch die einem festen Flußstahlblock in den Ausmaßen Elektroden 28 und 37 läßt sich verwenden. Das ge- 5,7 · 5,7 · 3,8 cm ausgeführt. Auf einer Fläche von

schmalzene Material wird über seine Erstarrungs- 5,7 ■ 5,7 cm ist zentral eine öffnung von 0,95 bis

temperatur erhitzt, so daß es durch dtie gekühlte öff- 1,6 cm Durchmesser vertikal durch den Block gebohrt,

nung 29 fließen kann, ohne zu erstarren, die öffnung 5 Diese öffnung dient dann als Zentralöffnung für ein

nicht verstopft und die passende Temperatur für das 1,75 cm Loch, das vom Boden des Blocks bis zu etwa

nachfolgende Zerfasern besitzt. Die Temperatur des 0,32 cm an die Oberfläche des Blocks reicht. Die Seiten

geschmolzenen Materials vor dem Eintritt in die öff- dieser 1,75 cm Aushöhlung verbreitern sich von der

nung und die Temperatur nach dem Durchgang durch Spitze des Loches nach außen und unten zu einem

die öffnung lassen sich durch Verändern dies Stroms io Durchmesser von etwa 3,8 cm am Boden des Blocks,

in den Elektroden 28 und 37 regulieren. Die Elektro- Das 0,95-Ws-I₁O-Cm-LoCh — 0,32 cm lang — bildet

den 28 und 37 werden am besten an einen von den die öffnung 29. Das sich verbreiternde 1,75-cm-Loch

Heizelektroden 21 getrennten Stromkreis angeschlos- 36 ermöglicht ein bequemes Ausfließen des Sehniek-

sen, damit der Stromdurchgang besser kontrolliert stromes, wenn der Ofen 20 gekippt wird. Die Kühl-

werden kann. 15 leitung 33 wird durch zwei 0,64 cm Kanalbohrungen

Das geschmolzene Material 23, das in dem Raum von der Vorderseite des Abstichblocks 24 bis zu etwa vor der öffnung 29 durch die Elektroden 28 und 37 0,32 cm von der Hinterwand dies Blocks gebildet. Die überhitzt wurde, fließt durch die gekühlte öffnung 29. Bohrungen liegen etwa 0,64 cm unter der Oberfläche Ein Teil des Materials erstarrt an der Oberfläche 29 des Blocks und etwa 0,32 cm von dem vertikalen Loch, und des Abstichblocks 24 und bildet eine keramische 20 Eine dritte 0,64-cm-Kanalbohrung ist an der einen Schutzschicht 30 für die öffnung. Diese Auskleidung Seite des Blocks, nahe der Hinterwand: dies Blocks, 30 isoliert die öffnung 29 und den Abstichblock 24 vorgesehen, um die beiden anderen Kanalbohrungen gegen die hohe Temperatur des geschmolzenen Mate- miteinander zu verbinden. Diese Bohrung wird dann rials 23. Diese Auskleidung 30 bildet sich in einer an der Oberfläche des Blocks zugestopft und bildet Dicke, bis das Gleichgewicht zwischen der erstarren- 25 hierbei eine U-förmige Röhre 33 im Ahstichblock 24 den Wirkung der durch den Abstichblock 24 fließen- rund um die öffnung 29. Die offenen Enden der den Kühlflüssigkeit und der Schmel'zwirkung des Leitung 33 sind mit Gewinde versehen, um die Rohre heißen hitzebeständigen Materials erreicht ist. Die 25 (s. Fig. 1 und 3) daran anschließen zu können.
Stärke dieser Auskleidung läßt sich durch den in den Der Abstichblock 24 (s. Fig. 8 und 9 sitzt in einer Elektroden 28 und 37 fließenden elektrischen Strom 30 Aussparung 35 des Ankerblocks 27 und befindet sich und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Kühl- dadurch über der öffnung 26 im Bereich dies Vormittels einstellen, wodurch eine doppelte Kontrolle der herdes. Die Aussparung 35 im Traigblock 27 ist so wirksamen Größe der öffnung 29 und damit der dimensioniert, daß sie zu dem Abstichblock 24 paßt. Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Mate- Vertikal durch den Block 27 führt eine öffnung 34, rials durch die öffnung gewährleistet wird. Diese 35 die direkt unter der öffnung 35 liegt. Die öffnung 34 keramische Auskleidung muß so dick sein, daß der Ab- verbreitert sich nach außen und unten und ermöglicht stichblock 24 geschützt ist. Infolge dieser Schutzaus- ein bequemes Ausfließen des geschmolzenen Materials,, kleidung 30 aus erstarrtem Material, das die öffnung wenn der Ofen während des Gießens gekippt wird-. 29 und alle Teile des Abstichblockes 24, die mit dem Der Tragblock 27 kann aus jedem Material hergegeschmolzenen Material in Berührung kommen, um- 40 stellt sein, das gegen die hohen Temperaturen widerschließt, tritt durch die extrem hohen Temperaturen standsfähig genug ist und keine unerwünschten Verd»es geschmolzenen Materials 23 keine Korrosion der unre'inigungen in das Schmelzbad bringt. Zum Beiöffnung 29 oder des Abstichblocks 24 ein. Aus diesem spiel kann dieser Block aus gegossenem Aluminium-Grunde läßt sich eine derartige öffnung beliebig lange oxyd bestehen. Wenn dieses Material auch allmählich verwenden, obwohl sie aus einem Material besteht, das 45 durch das geschmolzene hitzebeständige Material gebei einer wesentlich niedrigeren Temperatur schmilzt löst wird, stellt es dloch keine schädliche Verunreinials das hitzebeständige Material 23. gung dar. In manchen Fällen ist es wünschenswert,

Die Temperatur des Schmelzflusses 31 wird¹ auch den Tragblock 27 zu kühlen, um diesen gegen die

noch durch seine Ausströmungsgeschwindigkeiit beein- hohen Temperaturen des geschmolzenen Materials zu

flußt. Um die ausfließende Schmelze auf konstanter 50 schützen.

Temperatur zu halten, muß der elektrische Strom ver- Wenn der Abstichblock aus einem elektrisch leiten^

stärkt werden, um den Wärmeverlust der Apparatur den Material 'hergestellt ist, muß er gegenüber diem

auszugleichen, wenn die Ausströmgeschwindigkeit ver- Metallmantel des Schmelzofens und gegen Erde elek-

stärkt wird. Wie bereits erwähnt, läßt sich die wirk- trisch isoliert sein. Andernfalls kann der elektrische

same Größe der öffnung durch Regulieren der Fließ- 55 Strom von den Elektroden zum Abstichblock fließen,

geschwindigkeit des Kühlmittels durch den Abstich- diesen überhitzen und zerstören. Wenn aber der Ab-

bloek einstellen. Deshalb bildet diie Regulierung der stichblock eine zu große Oberfläche besitzt, kann etwas

Kühlmittelzufuhr ein zusätzliches Mittel, um die Tem- elektrischer Strom durch den Abstichblock fließen,

peratur des Schmelzstromes zu überwachen. selbst wenn er gegenüber dem Ofenmantel und gegen

Da gemäß der Erfindung das geschmolzene Material 60 Erde isoliert ist, d.h., wenn der elektrische Widersidh durch eine öffnung im Boden des Vorherdes er- stand von der Elektrode durch das geschmolzene gießt, läuft der Sehmelzstrom 31 im wesentlichen Material zum Abstichblock 'horizontal durch den Abvertikal und nicht bogenförmig über einen Rand des stichblock und dann durch das geschmolzene Material Vorherdes. Des weiteren besitzt der Schmelzfluß 31 zu der anderen Elektrode die gleiche Größe besitzt eine einheitliche Stärke und die für das Zerfasern 65 wie der Wilderstand direkt zwischen den Elektroden durch den Gasstrom aus der Zerfaserungsdüse 32 oder durch das geschmolzene Material, kann etwas Strom anderen brauchbaren Zerfaserungsvorrichtungen ge- durch den Abstiehblock fließen und möglicherweise eignete Temperatur. diesen überhitzen und zerstören. Aus diesem Grunde

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 empfiehlt es sich, den Abstichblock so klein wie mögsind die öffnung 29 und der Abstichblock 24 aus 70 lieh zu halten.

Der Durchmesser der Öffnung läßt sich in weitern Maße variieren. Im allgemeinen muß er so groß sein, daß noch eine genügend große Öffnung für das ausströmende Material bleibt, wenn sich die Schutzschicht au« erstarrtem Material an der Öffnung während des Gießens gebildet hat. Für dlas Zerfasern des hitzebeständigen Materials sollte der Schmelzstrom am besten einen Durchmesser von mindestens 0,64 cm besitzen, muß aber mindestens einen Durchmesser von 0,32 cm aufweisen. Deshalb muß auch der Durchmesser der Öffnung größer als 0,32 cm sein. Die Öffnung wird durch die Größe des Stromes begrenzt, den die Vorrichtungen zu zerfasern vermögen, Recht befriedigende Ergebnisse wurden mit einer öffnung von einem Durchmesser von 0,95 bis 1,6 cm erzielt.

Es empfiehlt sich, die Tiefe der öffnung gering zu halten, so daß sie am besten ein Achtel des Durchmessers der Öffnung nicht überschreitet. Mit der Tiefe der öffnung ist die Tiefe des Teils des Loches durch den Abstichblock gemeint, der in Berührung mit dem geschmolzenen Material ist. Deshalb beträgt die Tiefe des Loches am besten 0,16 cm oder weniger, wenn die Öffnung nach den obigen Angaben einen Durchmesser von 1,27 cm besitzt. Wenn die Tiefe des Loches nicht innerhalb dieser Grenzen gehalten wird, kann sich durch Erstarren des geschmolzenen Materials die Öffnung verstopfen.

An Stelle der in den Fig. 1 bis 9 dargestellten Ausführungen mit elektrischer Widerstandsheizung kann auch eine Ausführungsform mit elektrischer Lichtbogenheizung Verwendung finden, wie sie beispielsweise in Fig. 10 dargestellt ist.

Gemäß Fig. 10 hängt eine Liehitbogenelektrode 28' unmittelbar über der öffnung 29 in der Ziehdüse 24, so daß das geschmolzene feuerfeste Material in dem die öffnung umgebenden Raum, ehe es aus der Öffnung ausfließt, erhitzt wird. Dabei kann jede übliche Vorrichtung zur Regulierung des Stroms durch die Elektrode 28 und zur Regulierung der Stellung dieser Elektrode Verwendung finden. Das geschmolzene Material wird über seine Erstarrungstemperatur hinaus erhitzt, so daß es durch die gekühlte Öffnung 29 fließen kann ohne zu erstarren und ohne die Öffnung zu verstopfen. Außerdem erhält das fließende Material die für das nachfolgende Zerfasern erforderliche Temperatur. Die Temperatur des geschmolzenen Materials vor dem Eintritt in die Ziehdüse und die Temperatur nach dem Durchgang durch die Ziehdüse lassen sich durch Verändern des Stroms in der Lichtbogenelektrode 28', die in einem Stromkreis mit der Elektrode 37' liegt, regulieren. Die Elektrode 37' hält das Material im Schmelzfluß, wenn es aus dem Hauptbad des geschmolzenen Materials 23 im Ofen zur Ziehdüse fließt. Die Elektroden 28' und 37' werden am besten an einen von den Heizelektroden 21 getrennten Stromkreis angeschlossen, damit der Stromverbrauch der Elektrode 28' besser kontrolliert werden kann.

Es hat sich herausgestellt, daß eine Erhitzung des geschmolzenen Materials durch einen elektrischen Lichtbogen Vorteile hat. Beim Heizen mit Hilfe des elektrischen Lichtbogens tritt Funkenbildung und eine Lichtbogenbildung zwischen der Elektrode und dem geschmolzenen Material ein. Es findet hierbei ein großer Spannungsabfall zwischen der Elektrode und dem geschmolzenen Material statt mit einem verhältnismäßig geringen Spannungsabfall zwischen den Elektroden im geschmolzenen Material. Infolge dieses großen Spannungsabfalls zwischen Elektrode und geschmolzenem Material wird ein großer Teil des Stroms im Lichtbogenraum verbraucht, wobei, eine erhebliche Hitze unter und neben der Elektrode entwickelt wird.

Eine Beheizung durch den Lichtbogen findet nicht nur dann statt, wenn sich die Elektrode über dem geschmolzenen Material befindet, sondern auch dann, wenn das Heizende· der Elektrode die Oberfläche des geschmolzenen Materials berührt oder etwas in dlas Material eintaucht, z. B. etwa 2,5 cm tief. Bei tieferem Eintauchen tritt jedoch die Lichtbogenwirkung zurück,

ίο während sie gleichzeitig eine Widerstandsheizung ausbildet. Die Heizwirkung ist bei der Lichtbogenelektrode am stärksten, wenn der Abstand vom Heizende und von dem geschmolzenen Material möglichst klein ist, also wenn die Elektrode die Oberfläche des geschmolzenen Materials knapp berührt oder bis zu 2,5 cm eintaucht. Dies ergibt die größte Heizwirkung und wird deshalb auch bei der Erfindung vorzugsweise angewendet.

Es ist nicht unbedingt notwendig, die Elektrode unmittelbar über der Ziehdüse anzubringen, obwohl dies zu empfehlen ist. Die besten Ergebnisse werden dann erzielt, wenn die Ziehdüse neben dem Lichtbogenraum, aber nicht zu nahe an der Elektrode liegt. Es empfiehlt sich, die Lichtbogenelektroden und Ziehdüsen so nahe aneinanderzubringen, daß sie innerhalb der heißen Stelle des Lichtbogens liegen.

Die Verwendung von Lichtbogenkohlen hat noch den weiteren Vorteil, daß dabei nur eine ganz geringe Menge Kohlenstoff in die Schmelze übergeht. Es ist bekannt, daß die Verunreinigung des geschmolzenen Materials mit größeren Mengen Kohlenstoff für die spätere Zerfaserung nachteilig ist, da hierbei Karbide entstehen, die die Bildung von Fasern mindern und diese brüchig machen.

Der elektrische Strom zeigt ein viel geringeres Bestreben, durch die Ziehdüse zu fließen, obwohl diese elektrisch isoliert ist, wenn Lichtbogenheizung an Stelle der Widerstandsheizung verwendet wird. Dies liegt daran, daß bei der Lichtbogenheizung der elekirische Strom durch eine Schicht verhältnismäßig nahe der Oberfläche des geschmolzenen Materials über die Ziehdüse fließt, wohingegen bei der Widerstandsheizung der elektrische Strom durch eine Schicht an der Oberfläche der Ziehdüse und somit durch diese selbst fließen kann.

Die Erfindung ist nicht an die oben angeführten Beispiele und Angaben gebunden. Sie kann in weitern Maße modifiziert werden. Zum Beispiel läßt sich der Abstichblock in den verschiedensten Formen und Größen herstellen. Er kann aus fast jedem gut wärmeleitfähigen, wasserdichten Material, wie z.B. Metallen und Metalloiden, bestehen. Wenn hochhitzebeständiiges Material verwendet wird, hat dies den zusätzlichen Vorteil, daß man das Kühlen zeitweise einschränken kann, wenn sich die Öffnung mit erstarrtem Material verstopfen sollte, ohne daß dies der Öffnung schadet. Dadurch wird das erstarrende Material wieder flüssig und die Öffnung frei. Des weiteren ist es nicht von ausschlaggebender Bedeutung, daß die Öffnung durch den Abstichblock sich nach außen und unten erweitert. Wenn auch diese Ausführungsart für das Ausgießen aus einem Kippofen von Vorteil ist, sind bei manchen anderen Ausführungsarten dieser Erfindung gerade sich erweiternde und zylindrische Öffnungen nicht erwünscht.

Wenn es sich auch empfiehlt, einen Tragblock zur Ausrichtung und zum Halt der Abstichöffnung zu verwenden, ebenso wie für die Isolierung des Abstichblocks gegen den Schmelzofenmantel, so kann dieser auch weggelassen werden. In einem solchen

Fall kann der Abstichhlock in einer Höhlung in der Vorherdiwand bleiben oder kann mit der Vorherdwand verankert werden, solange er elektrisch gegen den Ofenmantel und -boden, falls diese elektrisch leitend sind, isoliert ist.

Im allgemeinen wird für den Absticbblock als Kühlmittel Wasser verwendet. Jedoch lassen sich auch andere Kühlmittel, wie Luft oder Quecksilber, verwenden.

Weiterhin lassen sich statt einer öffnung und; zwei Elektroden im Vorherd auch mehrere öffnungen zusammen mit drei oder mehr Heizelektroden verwenden, so daß mehrere Schmelzflüsse ausströmen und gleichzeitig zerfasert werden können.

Obwohl die Erfindung vorwiegend auf dias Abstechen eines geschmolzenen Materials zwecks anschließender Zerfaserung ausgerichtet ist und beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern läßt sich auch für andere Zwecke verwenden, wie z. B. zum Blasen von Kügelchen und Herstellung von Bläschen oder zum Füllen von Gießpfannen.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern aus feuerfestem geschmolzenem Material, bestehend! aus einem Schmelzofen mit zugeordnetem Vorherd, der in seinem Boden eine oder mehrere Ziehdüsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ziehdüsen (24) mittels der Leitung (25, 33) kühlbar sind, ihre- Düsenöffnungen. (29) größer als 0,32 cm sind) und daß der Vorherd! (22) mit in die Schmelze hineinragenden Heizelektroden (28, 37) ausgerüstet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelektroden (28, 37) als höhenverstellbare Lichtbogenelektrodien ausgebildet sindi.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenöffnungen (29) nicht tiefer als ein Achtel des öffnungsdiurchmessers sind und sich nach außen erweitern.

4. Ziehdüse nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie infolge der Kühlung auf ihrer in die Schmelze hi nein nagenden Fläche mittels erhärteter Schmelze umkleidet ist.

5. Verfahren zur Herstellung feuerfester Fasern aus geschmolzenem Material, dadurch gekennzeichnet, daß die im Vorherd befindliche Schmelze auf eine Temperatur von mehr als 1500° C überhitzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 708 278;
USA.-Patentschrift Nr. 2 557 834.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 609 867/373 3.57