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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen der Auskleidungsmasse
eines metallurgischen Gefäßes, welches
eine metallische Gefäßwand mit
Isoliermaterial und Widerstandsheizelementen aufweist.
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Es
ist bekannt, daß insbesondere
Beton als feuerfeste Auskleidungsmasse zur Auskleidung von metallurgischen
Gefäßen Verwendung
findet. Diese Gefäße dienen
der Aufnahme von flüssigen
Metallen, die sodann in dem metallurgischen Gefäß be- oder verarbeitet werden.
Um eine Reduzierung der Wärmeverluste
herbeizuführen
und auch um thermische Spannungen zwischen der metallischen Gefäßwand und
dem Beton auszugleichen, geht man dazu über, Isoliermaterial zwischen
die metallische Gefäßwand und
den Beton einzubringen.
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Die
Herstellung des zur Auskleidung verwendeten Betons erfolgt dabei
derart, daß zunächst eine Trockenmasse
mit Wasser versetzt und anschließend homogen vermischt wird.
Diese feuchte, fließfähige Masse
wird unter Verwendung von Schablonen oder Formen in die vorgesehene
Auskleidungsform gebracht. Das zugegebene Wasser wird teilweise
genutzt, um gemeinsam mit dem in der Trockenmasse vorliegenden Zementanteil
Hydratphasen zu bilden, die zur Verfestigung führen. Das zur Abbindung nicht
verbrauchte, d. h. überschüssige Wasser sowie
das eingebundene Kristallwasser muß dagegen mittels einer thermischen
Behandlung ausgetrieben werden. Üblicherweise
erfolgt dies durch Anwendung von thermischer Energie, die in Form
von aufgewärmter
Luft oder einer Flamme auf das verfestigte Bauteil einwirkt und
so aus dem Wasser eine Dampfphase bildet, die über sich bildende Kanäle aus dem
verfestigten Bauteil entweicht.
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Nachteilig
bei dieser Form der thermischen Behandlung ist, daß die entstehende
Wasserdampfphase nur entgegen der Richtung der Wärmeströmung austreten kann, da in
der anderen Richtung ein Austreten durch das Isoliermaterial bzw.
durch die metallische Gefäßwand erschwert
wird oder auch unmöglich
ist.
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Dem
kann nur begegnet werden, indem der entstehende Dampfdruck größer als
die durch die Energiequelle erzeugte Wärmeströmung ist. Dadurch kann es jedoch
wiederum zur Bildung von Rissen und Abplatzungen in dem Beton kommen,
die die mechanische Widerstandskraft des Betons wesentlich verringern
können.
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Aus
der
DE 31 33 320 C1 ist
ein Verfahren zum Beheizen des Stahlmantels eines Behälters mit einer
Auskleidung aus keramischem Material bekannt, bei dem die elektrische
Oberflächenbeheizung an
der Außenseite
des Stahlmantels, vorzugsweise gürtelweise,
angebracht wird. Eine Wärmeisolierung kann
hier an der Außenseite
vorgesehen werden.
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Aus
der japanischen Offenlegungsschrift
JP 58071313 A ist eine Vorrichtung zum Beheizen
und Trocknen der Ausmauerung eines Hochofens bekannt. Hierbei handelt
es sich allerdings um eine frei bewegliche Einheit, die zum Trocknen
von außen
an den Hochofen herangefahren und später wieder entfernt wird.
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Aus
der
DE 101 37 462
C1 ist eine Vorrichtung zum Trocknen dickwandiger Bauteile
der Beton-, Keramik- und Feuerfestindustrie bekannt. Als Heizleiter
werden dabei dünne
Metallfolien verwendet, was das Auftreten von Spannungen im Gefüge der Bauteile
während
des Trocknens verhindern soll. Es wird allerdings keine Vorrichtung
beschrieben, mit deren Hilfe die Einbringung von Isoliermaterial
sowie Widerstandsheizelementen zum einen besonders einfach und zum
anderen besonders gut angepaßt an
die komplexe Geometrie einer Gefäßwand erfolgen
kann.
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In
der
US 4 589 633 wird
eine Vorrichtung offenbart, bestehend aus einer Negativform, die
in eine Gießkokille
eingesetzt wird, um einen druckfesten Hohlkörper auszubilden, welcher mit
einer Auskleidungsmasse gefüllt
wird. Darüber
hinaus weist die Vorrichtung auch eine Isolierung sowie elektrische Widerstandsheizelemente
auf.
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Nachteilig
macht sich jedoch hierbei bemerkbar, dass aufgrund der Trocknungsrichtung
des Betons in Richtung der Gefäßwand die
ausgetriebene Gasphase nicht frei entweichen kann. Darüber hinaus
ist der apparative Aufwand recht groß.
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Es
stellt sich daher die Aufgabe, die aus der
US 4 589 633 bekannte elektrische
Widerstandsheizung so weiter zu bilden, dass kein zusätzlicher
apparativer Aufwand zum Trocknen der feuerfesten Zustellung erforderlich
ist.
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Erfindungsgemäß wird dies
durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 erreicht. Dabei besteht die auf
der Gefäßwand angeordnete
elektrische Widerstandsheizung aus einer Vielzahl von auf der Innenseite
der metallischen Gefäßwand aufgebrachten Isolierplatten,
die auf ihrer der Auskleidungsmasse zugewandten Seite mit metallischen
Leitern als elektrische Widerstandsheizelemente versehen sind, wobei
die metallischen Leiter über
Kontakte elektrisch miteinander verbunden sind.
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Die
Grundidee der Erfindung ist es, den in Folge der Beheizung auftretenden
Wärmestrom
in Richtung des Austritts der Wasserdampfphase zu lenken. Auf diese
Weise erfolgt die Verfestigung der Auskleidungsmasse, beispielsweise
des Betons, von innen nach außen,
so daß die
entstehende Wasserdampfphase die noch relativ weiche Auskleidungsmasse
ungehindert passieren und sodann aus derselben austreten kann. Hohe
Dampfdrücke
innerhalb der Auskleidungsmasse treten so nicht auf und die Bildung
von Gefügeschädigungen
wird vermieden. Die mechanische Festigkeit wird dadurch deutlich gesteigert.
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Hierzu
erfolgt die Beheizung mittels einer unter der Auskleidungsmasse
angeordneten elektrischen Widerstandsheizung. Elektrische Widerstandsheizungen,
in denen ein elektrischer Strom durch Heizelemente fließt, können problemlos
zwischen die Auskleidungsmasse und das Isoliermaterial eingebracht
werden. Hierdurch verteuert sich die Herstellung des metallurgischen
Gefäßes nur
unwesentlich.
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In
der Auskleidungsmasse können
sogenannte Sintervorgänge
erzeugt werden. Hierzu wird nach Austreiben der Wasserdampfphase
die elektrische Energie in geregelter Form deutlich erhöht. Die Auskleidungsmasse
sintert so von innen nach außen.
Für diese
Anwendung ist es demnach sinnvoll, daß die elektrische Widerstandsheizung
eine Temperatur zwischen 800°C
und 1200°C
erzeugen kann.
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Die
elektrische Widerstandsheizung wird gegen die metallische Gefäßwand wärmeisoliert.
Auf diese Weise ist gewährleistet,
daß die
elektrische Widerstandsheizung nicht oder nur gering auf die metallische
Gefäßwand Wärme abstrahlt.
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Die
elektrische Widerstandsheizung besteht aus auf die metallische Gefäßwand aufgebrachten Isolierplatten,
die auf ihrer der Auskleidungsmasse zugewandten Seite mit elektrischen
Widerstandsheizelementen versehen sind. Dies hat den Vorteil, daß die elektrischen
Widerstandsheizungen zusammen mit den Isolierplatten in das metallurgische
Gefäß zum Zwecke
der Trocknung der Auskleidungsmasse eingebracht werden können.
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Die
elektrischen Widerstandheizelemente sind als auf die Isolierplatten
aufgebrachte metallische Leiter ausgebildet. Metallische Leiter
als Ohm'sche Widerstände eignen
sich, elektrische Energie in thermische Energie umzuwandeln.
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Zweckmäßigerweise
bestehen die metallischen Leiter aus Metallband. Metallbänder bieten den
Vorteil, daß sie
der Geometrie der Isolierplatten leicht angepaßt werden können.
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Auch
können
die metallischen Leiter aus Bahnen von auf die Isolierplatten aufgebrachter
elektrisch leitender Paste bestehen. Mit elektrisch leitenden Pasten
lassen sich besonders gut große
Flächen der
Isolierplatten mit Heizelementen versehen.
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Metallurgische
Gefäße haben
eine großflächige Gefäßwandung.
Aus diesem Grunde wird die metallische Gefäßwand vorzugsweise flächendeckend
mit einer Vielzahl von Isolierplatten versehen, deren metallische
Leiter elektrisch miteinander verbunden sind.
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Vorteilhafterweise
bestehen die Isolierplatten aus wärmeisolierenden und elektrisch
isolierenden Mineralfasern. Die Verwendung von Isolierplatten aus
wärmeisolierenden
und elektrisch isolierenden Mineralfasern bietet sich an, da Mineralfasern über gute
mechanische, elektrisch und thermisch isolierende Eigenschaften
verfügen.
Alternativ kommen auch organische Formen, z.B. Cellulosefasern in Frage.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es
zeigen:
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1 Metallurgisches
Gefäß gemäß der Erfindung;
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2 Isolierplatten
gemäß der Erfindung.
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1 zeigt
ein metallurgisches Gefäß 1 mit einer
feuerfesten Auskleidungsmasse 2. Bei der Auskleidungsmasse 2 kann
es sich insbesondere um Beton handeln. Das metallurgische Gefäß 1 dient
beispielsweise der Aufnahme von flüssigen Metallen, die in dem
metallurgischen Gefäß 1 be-
und verarbeitet werden. Die Isolierplatten 3 sind dabei
mit metallischen Leitern 4 derart versehen, daß die metallischen
Leiter sich an der Seite befinden, an welcher die feuerfeste Auskleidungsmasse 2 aufgebracht
ist. Der metallische Leiter 4, der auf der Isolierplatte 3 befestigt
ist, wird mit elektrischer Energie gespeist. Durch den elektrischen
Widerstand des metallischen Leiters 4 wird Wärmeenergie 6 erzeugt,
die gezielt auf die feuerfeste Auskleidungsmasse 2 einwirkt. Auch
ist für
die Erzeugung der Wärmeenergie 6 eine Widerstandsheizung
einsetzbar, in der ein elektrischer Strom durch ein Heizelement
fließt,
das aus einem Heizmaterial (z.B. Graphit oder Widerstandsdraht)
besteht. Der Ohm'sche
Widerstand erzeugt Wärme,
die von dem Heizelement abstrahlt. Die metallische Gefäßwand 5 ist
flächendeckend
mit einer Vielzahl von Isolierplatten 3 versehen, deren
metallische Leiter 4 elektrisch miteinander verbunden sind.
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Die
in 2 gezeigten Isolierplatten 3 können aus
elastischen, wärmeisolierenden
und elektrisch isolierenden Mineralfasern bestehen. Dabei sind die
Isolierplatten 3 mit metallischen Leitern 4 versehen.
Die metallischen Leiter 4 können wiederum als Metallbänder ausgebildet
sein. Dabei ist es möglich,
daß zur
Auskleidung von großen
metallurgischen Gefäßen mehrere
Isolierplatten 3 mit aufgebrachten metallischen Leitern 4 nebeneinander
aufgebracht sind. Dabei muß sichergestellt
sein, daß die metallischen
Leiter 4 mittels eines leitenden Kontakts 7 miteinander
verbunden sind.