DE1583495A1

DE1583495A1 - Hochtemperatur-Vakuum-Ofen

Info

Publication number: DE1583495A1
Application number: DE1967U0014334
Authority: DE
Inventors: Seham Martin Charles; Chadwick Cecil George
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1966-12-02
Filing date: 1967-10-26
Publication date: 1970-08-20
Also published as: JPS4824927B1; DE1583495B2; DE1583495C3; ES346307A1; SE315982B; GB1144707A; NO122390B; US3350495A

Description

Hochtemperatur-Vakuum-Ofen Diese Erfindung betrifft Hochtemperatur-Vakuum-Öfen.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Hochtemperatur-Vakuum-Ofen, der für kontinuierlichen Betrieb bei der Entkohlung von Ferrochrom mit einem hohen Kohlenstoffgehalt und bei der Herstellung von Ferrochrom-Briketts mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet werden kann.
Perrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, z.B. FeCr, das maximal 0,025 s Kohlenstoff enthält, ist ein Material von beachtlicher industrieller Bedeutung bei der Stabhlherstellung und mu im Hinblick auf die ausserbrdentlich hohe Affinität zwischen Chrom und Kohlenstoff als ziemlich einmalig angesehen werden. Diese natürliche Affinität erfordert die Anwendung von speziellen Herstellungsverfahren für die Erzeugung dieser Legierung. So wurde z.B. bis zur Gegenwart Ferrochrom mit niedrigem KOhlenstoffgehalt nur chargenweise erzeugt, wobei das ferinverteilte Ferrochrom mit einem hohen Kohlenstoffgehalt (5,5 % C) und Sauerstoff enthaltende Materialien, z.B. oxydiertes Ferrochrom, gemischt, brikettiert und dann auf höhere Temperaturen, z.B. in der Grössenordnung von 1.300° C, in grossen Vakuumräumen, bei Drücken von 3 mm und niedriger erwärmt wurden. Im Verlauf der Erwärmung, die üblicherweise 20 bis 30 oder mehr Stunden für die in der Regel verarbeiteten Mengen dauert, tritt eine Umsetzung in fester Phase zwischen dem Ferrochrom mit hohem Kchlenstoffgehalt und den Bauerstoff enthaltenden Materialien ein, welche zu dem gewünschten Produkt mit niedrigem Kohlenstoffgehalt führt. Das so beschriebe@e Produkt befriedigt in seinen Eigenschaften vollauf, und. auch das VerLbren ist einigermassen wirtschaftlich. Andererseits treten beachtliche Verluste an Wärmeenergie und Produktionsseit auf durch die hohen Temperaturen, die verwendet werden, und die erforderliche Unterbrechung und Wiederaufnahme des Verfahrens für das Kühlen, die Entfernung des Produkts und das Wiederbeladen. Ausserdem werden die Baumaterialien der Ofenausrüstung aufgrund des erforderlichen Temperaturzykl.us' haftigen Temperaturbeansprll chungen unterworfen, wodurch eine regelmässige Wiederinstandsetzung und Reparatur erforderlich wird. Da ferner das zu verarbeitende Material im allgemeinen in feststehenden Schichten angeordnet int, wird ein Überschuss an thermischer Energie in der Regel benötigt als Sicherheitsmassnahme, um eine zu geringe Erwärmung zu vermeiden.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ofen zu schaffen, mit der, man im wesentlichen kontinuierlich Ferrochrom mit niedrigem Kchlenstoffgehalt herstellen kann.
Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen für die kontinuierliche Herstellung von Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die eine verbesserte thermische Effizienz und einen höheren Produktionsausstoss besitzt.
Andere Aufgaben werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen in Verbindung mit den Zeichnungen. Bei d)tn Zeichnungen zeigt 1, zu einen Aufriss, zum Teil im Schnitt, eines Ofens gemäss dieser Erfindung, Fig. 2 einen Querschnitt des Ofens von Fig. 1.
In den Zeichnungen, die eine besondere Ausführungsform der Erfindung veranschaulichen, wird mit 1 ein äusseres Stahlbleckkörper-Glied bezeichnet, das Dimensionen von der Grössenordnung von 3,6 m für den Durchmesser, 4,85 m für die Länge und 0,95 cm für die Wandstärke besitzt. Der Blechkörper hat eine Absaugöffnung 3, die mit einer üblichen Pumpvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden ist, durch welche der Druck in dem Kessel auf 3 min und weniger gesenkt werdea kann. Wie die Zeichnungen zeigen, wird der Stahiblechktsrper 1 in horizontaler Lage durch geeignete Träger 4 gehalten. Im Innern des Stahlkesselgliedes 1 ist eine feststehende Wand 5 aus einem feuerfesten Material, z.B. aus handelsüblichen Aluminiumoxyd, angeordnet. Innerhalb der Wand 5 ist der abwärtsführende Durchgang 9 vorgesehen, der geeignet ist, festes Füllgut, z.P. Briketts aus FeCr mit hohem Kohlenstoffgehalt und oxydiertem Ferrochrom aus dem Vakuum-Einfülltrichter 11 über den Einfüllstutzen 13 aufzunehmen. Das durch den Einfüllstutzen 9 eingebrachte Füllgut tritt, wie gezeigt, in die Kapsel 15. Die Kapsel 15 ist ein drehbares Glied, das aus dem Stahlblechkörper 17 und der inneren Auskleidung aus einem feuerfesten Stein 19, z.B. feuerfestem handelsüblichem Aluminiumoxyd, besteht. Die drehbare Kapsel, die das Füllgut über den Einfüllstutzen 9 empfängt, ist auf Rollen gelagert und wird durch eine geeignete Vorrichtung 23 angetrieben. bars Füllgut 25 bewegt sich durch die Kapsel 15 und wird zuletst bei 27 ausgetragen, aufgrund einer leichten Neigung der Kapsel 15 in dieser Richtung, wobei die Neigung durch die Anhebevorrichtung 16 verstellt werden kann. Während des Durchgange durch die Kapsel 15 ist das Füllgut 25 der Wärme, die durch die Heizelemente 29 erzeugt wird, ausgesetzt. Diese Heizelemente 29 künnen Kohlenstoffstangen sein, die abnehmbar verbunden sind mit den Trägern 31 und mit Energie aus einer geeigneten elektrischen Quelle (nicht gezeigt) versorgt werden. Wie die Zeichnung zeigt, wird die drehbare Kapsel 15 von der mit Rollen versehenen Plattform 33 getragen, die ihrerseits so angeordnet ist, dass sie auf Schienen 35 gleitet, die sich auf dem Boden des Kessels 1 befinden. Diese Anordnung erlaubt einen zweckmässigen Bau der feststehenden Mauer 5 innerhalb des äusseren Blechkörpers 1, wonach die drehbare Kapsel 15 leicht in eine eng benachbarte Stellung zu der Wand 5 herangerollt wird.
Wie die Zeichnung ferner zeigt, ist eine Wand 37, die aus einem feuerfesten Material ähnlich wie Wand 5 besteht, auf einer zweiten, mit Rollen versehenen Plattform 39 augeordnet, so dass sie in eine eng benachbarte Stellung zur drehbaren Kapsel 15 und über den Austragstutzen 41 des Blechkörpers 1 gerollt werden kann. Der Austragstutzen 41 nimmt das gebrannte Produkt auf mit Hilfe des nach unten weisenden Durchgangs 43 durch die Wand 37.
Das Produkt, das den Austrittstutzen 41 verlässt, wird in den Vakuumsammelbehälter 45 gesammelt, von wo es durch eine übliche Schleusenanordnung entfornt werden kann, ohne das niedrige Vakuum in dem Blechkörper 1 zu beeinträchtigen.
Nachdem die drehbare Kapsel 15 und die bewegliche Wand 37 auf ihren Platz gerollt worden sind, wird das Schliessglied 47 an dem BLechkörper 1 befestigt, um, wie angeteigt, einen gasdichten Verschluss zu erreichen.
Bei dem Betrieb dea erfindungsgemässen Ofens wird eine Otenbeladung hergestellt, in dem man Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt (etwa 5,5 % C) zerkleinert und mahlt zu einer feinverteilten Form, z.B. mehr als 16.900 Maschen pro qcm (300 mesh) und dann das zerkleinerte Ferrochrom mit einem Oxydierer, z.B. mit oxydiertem Ferrochrom, mischt, wobei dieser Oxydierer ebenfalls fein zerkleinert wurde, z.B. ebenfalls mehr als 16.900 Maschen pro qcm (300 mesh).
Ein Binder, so@wie Mogul * und Wasser, wird zu der Ferrochrom-Oxydierermischung zugegeben, die dann zu Brikette von einer zweckmässigen Grösse, z.B. 5 x 5 x 3,2 cm, geformt wird.
*Getreide-Binder Die Briketts werden dann in dem Behälter 11 für das Einfüllgut gelagert. Der äussere Blechbehälter 1 wird evakuiert durch die Absaugöffnung 3 auf einen Druck von etwa 3 mm oder weniger, und die Heizelemente 29 werden unter Strom gesetzt, um das Innere des Blechkörpers 1 auf eine Temperatur von etwa 1.300° C zu erwärmen. durch werden die Teile der feuerfesten Wände 5. und 37 und der, feuerfesten Auskleidung 19, die unmittelbar der thermischen Energie ausgesetzt sind, die durch die Heizelemente 29 geliefert wird, auf etwa 1.3000 0 erwärmt und liefern dadurch ein einheitlich geheiztes Reaktionsmedium für das Füllgut, welches kontinuierlich aus dem Vorratsbehälter 11 eingeführt wird und dabei durch den Durchgang 9 in. die drehbare Kapsel 15 gelangt. Das Material wird in der Kapsel 15 kontinuierlich der Wärme von der feuerfesten Auskleidung 19 und den Heizelementen 29 ausgesetzt, während es durch wie Kapsel 15 geht. Unter diesen Bedingungen setzen sich die Bestandteile des Füllgutes um in der festen Phase und bilden dabei ein Produkt, das 0,025 % Kohlenstoff oder noch weniger enthält. bas feste Produkt wird in dem Vakuumsammelbehälter 45 gesammelt, nachdem es die drehbare Kapsel 5 bei 46 verlassen und durch den Durchgang 43 in Wand 37 gegangen ist. das Kohlenmonoxyd, das eich während der Reaktion bildet, wird kontinuierlich Uber die Absaugöffnung 3 abgezogen.
Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, das sie die Herstellung von Ferrechrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt auf kontinuierlicher Basis ermöglicht und dadurch die Energieverluste vermeidet, die @wangsläufig mit den früheren chargenweisen Verfahren verbunden waren, die eine Kühlung des Ofens für die Entfernung des Produktes verlangten. Auscrerdem wird der Verbrauch an feuerfestem Material stark verringert, da die Tesperatur des feuerfesten Materials in dem Ofen nach dieser Erfindung im wesentlichen konstant bleibt und kein Zyklus und thermischer Schock auftritt. Ferner wird der Produktionsausstoss stark vergrössert im Vergleich zu den chargenweise arbeitenden Prozessen. Weiterhin kann der Ofen schnell und in zweckmässiger Weiee nachgesehen und repariert werden, da die drehbare Kapsel 15 und die Wand 37 auf mit Rollen versehenen Plattformen angeordnet sind. Ferner können die betreffenden Teile aus den feuerfesten Wänden und dem Behälter 15 so ausgebildet Bein, dass sie geringfügige Erosionen, die beim Material-Eintritt und -ausgang auftreten können, kompensieren, wodurch die tatsächliche Betriebsdauer dieser Ausrüstung verlängert wird. Durch die verstellbare Bewegung des drehbaren Gliedes 15 und der Wand 97 ist es möglich, auf die strengen Anforderungen auf ausserordentlichen Dimensionsgenauigkeit, die normalerweise bei drehbaren Ausrüstungen verlangt werden, su verzichten Das folgend. Beispiel erläutert die Erfindung näher.
BEISPIEL Es wurde ein Ofen gebaut. ähnlich dem in der Zeichnung gezeigten Ofen, wobei eint Stahlblechkörper mit einer Länge von etwa 5,6 m und einem Durchmesser von etwa 2,7 m verwendet wurde.
Der Stahlblechkörper war etwa 0,95 cm dick. Ein drehbares Kapselglied war auf einer mit Rollen versehenen Plattform angeordnet in Innern des äusseren Stahlblechkörpers, zwischen einer feststehenden Wand aus feuerfestem Material und einer beweglichen Wand aus feuerfesten Material, die auf einer zweiten, mit Rollen versehenen Plattform angeordnet war. Dieses drehbare Glied bestand aus einem Stahblechkörper mit einem Durchmesser von etwa 2,1 m und einer Dicke von 0,95 cm. Der blechkörper hatte eine Fütterung aus feuerfesten Steinen aus Aluminiumoxyd mit einer Dicke von etwa 23 cm. Die feuerfesten Wände waren etwa 1,8 m breit x 2,1 m hoch x 0,46 bis 0,61 m dick.
Es wurde eine Charge aus einer Mischung von Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt und oxydiertem Ferrochrom in Form von Teilchen mit Dimensionen von etwa 5 cm x 5 cm x 3,2 cm aus einer feinverteilten Mischung, die durch ein Sieb mit mehr als 16.900 Masohen pro qc,m (etwa 300 mesh US.-Sieb-Serie) ging, hergestellt, bei welcher das Verhältnis dee Perrochroms mit hohem Kohlenstoffgehalt su oxydiertem Ferrochrom etwa 2,5 : 1 war. Nachdem der Ofen auf etwa 1 mm Hg evakuiert worden war, wurde er auf etwa 1.300° C erwärmt. Er kann dann die Charge von Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt und oxydiertem Ferrochrom in Porm der beschriebenen Teilchen verarbeiten und ein Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (o,o25 76 C) mit einem Ausstoss von 226 kg/h bei einer eingebrachten Leistung von 1,76 kw/kg. Wenn die gleiche. Charge verwendet wurde und ein Ofen von etwa dem gleichen Volumen aber unter Verwendung eines feststehenden Bettes, war der Produktionsausstoss 45,4 kg/h bei einem Verbrauch an elektrischer Energie von 2,42 kwh pro kg-Produkt.
Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann nicht nur zur Herstellung von Ferrochrom mit niedrigem Kohlenstoffgehalt verwendet werden, sondern auch zum Brennen vonanderem festem Material, das sonst in Vakuumöfen mit feststehenden Betten gebrannt wird.
*herstellen

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zum Brennen von festem Material, gekennzeichnet durch 1) ein waagerecht angeordnetes, grundsätzlich zylindrisches Aussenglied aus Stahl (1), das gegenüber der Atmosphäre abgedichtet werden kann, und (a) eine Gasabsaugöffnung (3) und (bl eine Einfüllöffnung (13) für das feste Füllgut in seinem oberen Teil hat, 2) gasdichte Einfüllmittel (il, 9), die mit der Einfüllöffnung (13) in Verbindung stehen, 3) eine feststehende, senkrechte Wand (5) aus einem feuerfesten Material, die innerhalb des äusseren Stahlgliedes (1) und quer zu deasen Längsachse angeordnet iet, wobei dieso Wand einen nach unten weisenden Durchgang (9) besitzt, der in Verbindung mit der Einfüllföffnung (13) steht, 4) Schienenmittel (35) am Boden des äusseren Stahlgliedes (1), die parallel zu dessen Längsachse verlaufen, 5) eine erste bewegliche Plattform (33), die auf dem Schienenmittel (35) bewegt werden kann, 6) eine zylindrische Kapsel (15), die eine Auskleidung (19) aus einem feuerfesten Material besitzt und drehbar auf der ersten Plattform (33) mit ihrer Längsaches parallel zur Längsachse des äusseren Stahlgliedes (1) angeordnet ist, wobei diese zylindrische Kapsel neigbar ist, um eine Abwärteneigung zu dem offenen Ende des äusseren Stahlblechkörpers (1) zu geben, und in enger Nachbarechaft zur feststehenden Wand (5) durch Bewegung der beweglichen Plattform (33) angeordnet worden kann, wodurch das Füllgut (25), das durch die Einfüllöffnung (13) eingebracht und durch den Durchgang (9) geführt wurde, in die drehbare Kapsel (15) tritt, 7) eine zweite bewegliche Plattform (39), die auf den Schienenmitteln (35) bewegt werden kann, 8) eine zweite senkrechte Wand (37) aus feuerfestem Material, die quer zur Längsachse des äusseren Stahlblechkörpers (1) angeordnet ist, wobei die zweite Wand aus feuerfestem Material auf der zweiten beweglichen Plattform (39) angeordnet ist und durch Bewegung dieser Plattform in eine eng benachbarte Stellung zur drehbaren Kapsel ( 15) gebracht werden kann, wobei die zweite senkrechte Wand einen nach unten weisenden Durchgang (43) hat, der geeignet ist, das feste Füllgut (25), das durch die drehbare Kapsel (15) geht, aufzunehmen, 9) einen gasdichten Sammelbehälter (45), der mit dem unteren Teil des äusseren Stahlgliedes (1) in Verbindung steht, um das Material, das durch den Durchgang (43) der zweiten senkrechten Wand (57) geht, aufzunehmen, wenn die'se Wand sich in enger Nachbarschaft zur drehbaren Kapsel (15) befindet, 10) elektrische Heizmittel (29), die innerhalb der drehbaren Kapsel (15) angeordnet sind, wobei diese Heizmittel fest im Verhältnis sur drehbaren Kapsel (15) und im Abstand von deren innerer Wand angeordnet sind, 111) Antriebsmittel (23) eum Drehen der drehbaren Kapsel (15), 12) ein Schliessglied (47), das geeignet ist, mit dem äusseren Stahlblechkörper (1) einen gasdichten Verschluss herbeizuführen, 13) ein Mittel, das beim Verbinden mit der Absaugöffnung (3) einen niederen Druck im Stahlblechkörper (1) herbeiführt.
2. Eine Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Teile der drehbaren Kapsel (15) und der zweiten senkrechten Wand (37) im wesentlichen teleskopartig, aber sich nicht berührend, angeordnet eindO 30 Eine Vorrichtung gemäss Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittel (16) vorhanden ist, das es gestattet, die Neigung der zylindrischen Kapsel (15) zu verstellen, um dadurch den Durchgang an festem Material durch die Vorrichtung ; zu beeinflussen.