DE1667394C3 - Anlage zur Siliciumcarbidherstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Siliciumcarbidherstellung mit einem eine Heizkammer und lösbare elektrische Verbindungen zur Energiequelle aufweisenden Ofenwagen, einer Anzahl von Nachbarschaft der Energiequelle angeordneten Hauptfahrstraßen und mit Einrichtungen zum Be- und Entladen des Ofenwagens.

In der Vergangenheit wurde Siliciumcarbid in Anlagen mit feststehenden elektrischen öfen hergestellt. Solche Anlagen erfordern gewöhnlich 4 bis 6 öfen je Transformator, damit die maximale Transformatorleistung ausgenützt werden kann. Bei derartigen Anlagen wird jeweils ein Ofen erhitzt, einer geleert und einer beschickt. Die restlichen öfen kühlen ab. Anlagen dieser Art erfordern hohe Kapitalinvestitionen. Die Entladung der öfen ist schwierig und mühsam, hauptsächlich wegen der Nähe der benachbarten heißen öfen, und der Notwendigkeit des Einsatzes von Handarbeit. Mechanische Entladungsvorrichtungen scheiden aufgrund des zur Verfügung stehenden beschränkten Raumes aus. Auch ist es erforderlich, die öfen sehr lang abkühlen zu lassen, damit die Temperatur auf einen Wert absinken kann, bei dem Handarbeit wirksam eingesetzt werden kann. Weitere Probleme ergeben sich bei der Beschickung solcher öfen. Aufgrund der beschränkten Raumverhältnisse sind lange Förderbänder von den Mischbehältern zu den öfen bzw. Freikräne notwendig.

Um insbesondere die aus der Nähe der öfen untereinander resultierenden Probleme bei der Be- und Entladung der öfen zu vermeiden, hat man Anlagen entwickelt, die anstelle feststehender öfen auf Schienen laufende Ofenwagen verwenden (vgl. US-PS 11 07 478). Derartige Anlagen haben den Vorteil, daß die einzelnen öfen aufgrund ihrer Ausbildung als Wagen für den Be- und Entladevorgang aus dem Bereich der gerade erhitzten oder abkühlenden öfen gefahren werden können. Dies erleichtert das Be- und Entladen der öfen erheblich. Derartige bekannte Anlagen haben allerdings den Nachteil, daß die Ofenwagen stets in einer genau vorgegebenen Reihenfolge Be- bzw. Entladen werden können. Dies wiederum ermöglicht keinen optimalen Arbeitsablauf und somit keine vollkommene Ausnutzung der Ofenkapazität bei der Siliciumcarbidherstellung.

Um die Ofenkapazität voll ausnützen zu könnsn, ist bereits versucht worden. Siliciumcarbid in einer kontinuierlich arbeitenden Anlage herzustellen (vgl. FR-FS 4 14 923). Bei derartigen Anlagen werden kurze Wagen, welche in einer Reihe hintereinander auf Schienen angeordnet sind, kontinuierlich mit Rohmaterial beschickt und im Anschluß daran unter zwei, von ίο oben in das Rohmaterial hineinragenden Elektroden vorbeigeführt. Bei einer derartigen Arbeitsweise müssen die Elektroden das Rohmaterial durchpflügen. Dies ist aus elektrischen und thermischen Gründen unzweckmäßig. Auch ist mit diesem Durchpflügen eine außerordentliche hohe mechanische Beanspruchung der im Betrieb weiß glühenden Elektroden verbunden, die zu einem unwirtschaftlich schnellen Verbrauch führt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anlage zur Siliciumcarbidherstellung zu schaffen, welche die oben angegebenen Probleme beseitigt und bei möglichst geringem Flächenbedarf eine optimale Arbeitsweise, insbesondere hinsichtlich der Ausnützung der Ofenkapazitäten ermöglicht.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch mehrere Energiequellen mit jeweils einer doppelgleisigen Fahrstraße erreicht, an die sich eine Überführungsanordnung mit Grube, Schienen und einem Versetzwagen anschließt und eine unmittelbar anschließende Arbeitsfläche, welche einen Entladungsboden mit Fahrstraße und einen Beschickungsboden mit Fahrstraße enthält.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine Anlage geschaffen, die bei vergleichsweise geringem Raumbedarf kostengünstig eine bisher nicht erreichte Flexib^;lität bei der Siliciumcarbidherstellung ermöglicht. Berechnungen haben ergeben, daß die Betriebs- und Unterhaltungskosten eine erfindungsgemäßen Anlage etwa 25 % unter den Betriebs- und Unterhaltungskosten vergleichbarer konventioneller Anlagen liegen. Durch die eriindungsgemäße Ausgestaltung kann das 4<> Be- und Entladen der Ofenwagen an eigens dafür vorgesehenen Beschickungs- bzw. Entladungsböden erfolgen, die räumlich voneinander getrennt wird, so daß eine gegenseitige Behinderung nicht stattfindet. Sowohl der Beschickungs- als auch der Entladungsboden sind darüber hinaus räumlich von den Abkühlstraßen für die Ofenwagen getrennt, so daß weder eine räumliche Beeinträchtigung noch eine Beeinträchtigung durch Hitze erfolgt. Die Überführungsanordnung mit den Versetzwagen wiederum ermöglicht einen flexiblen, den jeweiligen Verhältnissen anpaßbaren Arbeitsablauf.

Da die Beschickung der Ofenwagen in der erfindungsgemäßen Anlage stets auf derselben Fahrstraße erfolgt ist es zweckmäßig, über dieser Fahrstraße einer Beschickungsbehälter anzuordnen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nur anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnungen zeigt

Fig. t eine Draufsicht auf den Unterbau einei erfindungsgemäßen Siiiciumcarbidanlage,
F i g. 2 eine Seilenansicht eines Siliciumcarbidofens, F i g. 3 eine Draufsicht auf den Ofen der F i g. 2,

F i g. 4 einen Schnitt in der Linie IV-IV der F i g. 2,

F i g. 5 einen Schnitt in der Linie V-V der K ι g. 2, und F i g. 6 eine vergrößerte teilweise abgebrochen* Ansicht des Ofenendes und einer Anschießvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 der Zeichnungen besitzt der Ofenun terbau 10 drei Energiequellen U, 12 und 13. In der Näh' einer jeden Energiequelle befinden sich doppelgleisig

Fahrstraßen 14.i bis 14b, 15a bis 155 und 16a bis 16b. (ede Fahrstraße besteht aus im Abstand angeordneten Schienen.

An dem den Energiequellen gegenüberliegenden Ende der Fahrstraßen ist eine Grube 17 vorgesehen, die sich quer zu den Fahrstraßen erstreckt. In der Grube 17 sind Schienen 118, 19, 20 und 21 vorgesehen, die einen Versetzungswagen 22 tragen, der auf Rädern 23 ruht, die ihrerseits auf den Schienen 18, 19, 20 und 21 laufen. Auf dem Versetzungswagen 22 ist niveaugleich mit den Fahrstraßen 14a bis 146,15a bis 156 und 16a bis 166 eine Fahrstraße 24 derart montiert, daß sie durch eine Bewegung des Versetzungswagens mit jeder der Fahrstraßen 14a bis 16b in Ausrichtung gebracht werden kann. Der Versetzwagen ist durch eine Antriebseinrichtung von einem zum anderen Ende der Grube 17 bewegbar. An der dem Ofenunterbau 10 gegenüberliegenden Seite der Grube 17 ist eine Arbeitsfläche 25 vorgesehen. Die Arbeitsfläche besitzt einen Entladungsbogen 26 mit einer Fahrstraße 27, die niveaugleich mit den Fahrstraßen 14a bis 14b, 15a bis 15b und 16a bis 16b angeordnet ist. Sie besitzt ferner einen Beschickungsboden 28, der ebenfalls mit einer niveaugleich zu den Fahrstraßen 14a bis 14b, 15a bis 15b und 16a bis 16b angeordneten Fahrstraße 29 versehen ist. Die beiden Fahrstraßen 27 und 29 enden an der Grube 17, so daß die Fahrstraße 24 auf dem Versetzungswagen 22 damit in Ausrichtung gebracht werden kann. Über der Fahrstraße 29 ist ein Beschickungsbehälter (nicht gezeigt) vorgesehen, dessen Inhalt durch Schwerkraft entleert werden kann.

Ein Ofenwagen 100 (siehe Fig. 2) mit einem auf Rädern 31 montierten Ofenboden 30 ist so ausgeführt, daß er sich auf den Rädern 31 auf den verschiedenen Fahrstraßen 14a bis J4b, 15a bis 15b und 16a bis 16b, 24, 27 und 29 bewegen kann. Auf dem Boden 30 ist eine hitzebeständige Schicht 32 vorgesehen. Diese Schicht kann aus gegossenem Beton, Ziegelsteinen oder aus irgendeinem anderen der bekannten feuerfesten Materialien bestehen. Identische Endplatten 33 sind abnehmbar an jedem Ende des Bodens 30 befestigt. Diese Endplatten sind aus einem Stahlrahmen 34 (F i g. 5) hergestellt, der ein aus Beton gegossenes Endteil 35 mit einer feuerfesten Oberfläche 36 aus Hochtemperaturziegeln oder einem ähnlichen feuerfesten Material trägt. Die Endplatten sind weiterhin mit einer öffnung 37 für die Aufnahme einer Elektrode 38 versehen.

Mehrere entfernbare Seitenplatten 40 erstrecken sich längs einer jeden Seite des Bodens zwischen den beiden Endplatten 33, so daß ein trogförmiger Behälter geschaffen wird. Die Seitenplatten 40 bestehen aus geneigten Bodenplatten 41 und vertikalen Seitenplatten 42 aus Gußeisen oder ähnlichem Material, die von einem Halterahmen 43 getragen werden. Die Bodenplatten 41 und die Seitenplatten 42 sind mit feuerfesten Ziegeln 44 ausgekleidet. Die beiden Bodenplatten 41 treffen sich in etwa im Bereich der Mittellinie der Bodenschicht 32, so daß dem Behälter ein in etwa U-förmiger Boden verliehen wird. Die Elektroden 38 werden mit den Energiequellen 11, 12 oder 13 mit Hilfe von Kabeln 50 und abnehmbaren Elektrodenklammern 51 verbunden. Die Klammern 51 werden vorzugsweise mit Wasser gekühlt, welches über Wasserleitungen 52 in Bohrungen in die Klammern eingeführt wird.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Anlage ist wie folgt:

Die Endplatten 33 mit den in den öffnungen 37 befestigten Elektroden 38 werden auf die Bodenschicht 32 gestellt. Die Seitenplatten 40 werden dann auf die Bodenschicht 32 aufgebracht, um den Ofen zu vervollständigen. Die Endplatten und die Seitenplatten können mit Hilfe eines Flaschenzugs eines Freikrans, eines Laufbodenkrans oder einer ähnlichen Vorrichtung eingesetzt werden. Diese Arbeit geschieht auf der Fahrstraße 27 des Entladungsbodens. Der Ofen wird dann von der Fahrstraße 27 auf die Fahrstraße 24 des Versetzwagens 22 bewegt, und zwar mit Hilfe eines Flaschenzugs, einer Winde, eines Seils oder mit einer anderen Einrichtung. Der Versetzwagen 22 wird dann zur Fahrstraße 29 bewegt. Dort wird der Ofenwagen auf die Fahrstraße 29 bewegt und durch Beschütten beladen. Die Ofenbeschickung besteht aus der üblichen Beschickung für das Acheson-Verfahren (Siliciumdioxyd, Kohlenstoff und ein Kohlenstcffelektrodenkern). Mittlerweile wird ein für die Entladung bereiter Ofenwagen, wie weiter unten beschrieben, auf den Entladungsboden geschoben. Der Ofenwagen wird durch den oben erwähnten Beschickungsbehälter oder mit einer anderen zweckmäßigen Einrichtung beladen und dann auf den Versetzwagen zurückbewegt, welcher seinerseits zu einer der Fahrstraßen 14a bis 14b, 15a bis 15b oder 16a bis 16b bewegt wird. Der beladene Wagen wird auf einer der Fahrstraßen auf den Ofenunterbau an einem Ort in der Nähe eines der Energiequellen 11, 12 und 13 bewegt. Die Klammern 51 werden an die Elektroden 38 angelegt, welche mit den Kohleelektrodcnkernen 60 der Ofenbeschickung in Berührung sind. Elektrischer Strom wird aus der Energiequelle zugeführt, wobei gleichzeitig die Klammer mit Wasser gekühlt wird. Nachdem die Beschickung auf die gewünschte Temperatur und eine für das übliche Acheson-Verfahren ausreichende Zeit erhitzt worden ist, wird der elektrische Strom abgeschaltet und die Klammern von den Elektroden 38 abgenommen. Die Klammern werden dann an den Ofenwagen auf der benachbarten Fahrstraße eines Fahrstraßenpaares angelegt. Dieser benachbarte Wagen wird dann aufgeheizt, während sich der eben fertiggestellte Wagen abkühlt. Vor der Beendigung des Erhitzungsprozesses des zweiten benachbarten Wagens wird der erste Wagen von der Fahrstraße auf dem Ofenunterbau auf den Versetzwagen 22 und von dort aus zur Fahrstraße 27 auf dem Entladungsboden bewegt. Dann wird ein frisch beladener Wagen au seine Stelle gebracht. Nach Beendigung der Erhitzung des zweiten Wagens werden dann die Klammern 51 angelegt.

Nachdem der Ofenwagen auf die Fahrstraße 27 geschoben worden ist, werden die Seitenplatten 40 mit Hilfe eines Flaschenzugs oder einer ähnlichen Vorrichtung von der Bodenschicht hochgehoben, und der Inhalt des Wagens wird von der Bodenfläche 32 auf den Entladungsboden 26 gestoßen. Von dort wird der Inhalt zu einem Lager- oder Beladeplatz gebracht. Die Seitenplatten 40 werden wieder eingesetzt, und der Wagen ist für eine Wiederholung des Vorgangs bereit.

! Herzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anlage zur Siliciumcarbidherstellung nm einem eine Heizkammer und lösbare elektrische Verbindungen zur Energiequelle aufweisender. Ofenwagen, einer Anzahl in Nachbarschaft der Energiequelle Seite an Seite angeordneten Hauptfahrsiraßen und mit Einrichtungen zum Be- und Entladen des Ofenwagens, gekennzeichnet durch mehrere Energiequellen (11, 12, 13) mit jeweils einer doppelgleisigen Fahrstraße (14a, 146; i5a, 156; 16a, 166), an die sich eine Überführungsanordniing mit Grube (17) Schienen (18, 19, 20, 21) und einem Versetzwagen (22) anschließt und eine unmittelbar anschließende Arbeitsfläche (25) welche einen Entladungsboden (26) mit Fahrstraße (27) und einen Beschickungsboden (28) mit Fahrstraße (29) enthält.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der Fahrstraße (29) ein Beschickungsbehälter angeordnet ist.