DE2259219A1 - HIGH TEMPERATURE OVEN AND ITS APPLICATION - Google Patents

HIGH TEMPERATURE OVEN AND ITS APPLICATION

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Description

Hochtenrperatur-Ofen und dessen AnwendungHigh temperature furnace and its application

Hie Erfindung betrifft Öfen zur Behandlung von Materialien bei hohen Temperaturen, insbesondere auf dem Gebiete der Metallurgie und Keramik. Die Arbeitstemperaturen werden häufig durch die Eigenschaften der Gefäßwerkstoffe begrenzt,The invention relates to ovens for treating materials at high temperatures, particularly in the field of Metallurgy and ceramics. The working temperatures are often limited by the properties of the vessel materials,

So ist z.B. die Reaktionstemperatur eines Glasversatzes häufig begrenzt durch die Verfügbarkeit warmfester Edelmetalllegierungen. Die Temperatur, bei der ein Erz eingeschmolzen werden kann, wird begrenzt durch die Reaktionsgeschwindigkeit der Schlacke mit dem feuerfesten Zustellmaterial der Öfen. Derartige Reaktionen wurden bisher bei Temperaturen über 2000 C nur in aufwendigen und speziellen Vorrichtungen, die für großtechnische Verfahrensweise ungeeignet sind, durchgeführt.This is e.g. the reaction temperature of a glass offset often limited by the availability of heat-resistant precious metal alloys. The temperature at which an ore will be melted down is limited by the reaction speed of the slag with the refractory lining material of the furnace. Such Reactions have so far only been carried out at temperatures above 2000 C in complex and special devices that are used on a large scale Procedures are unsuitable, carried out.

Die Erfindung betrifft nun ein Ofensystem zur Behandlung von Materialien bei hohen Temperaturen in Form eines Außen-The invention now relates to an oven system for treatment of materials at high temperatures in the form of an external

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- 2 - 1A-42 345- 2 - 1A-42 345

mantels, der sich um eine vertikale Achse drehen läßt und innen eine feuerfeste Auskleidung oder Zustellung aufweist, schließlich Vorrichtungen zur Drehung des Ofensystems um die vertikale Achse sowie Zuführungen für Chargierüng, Beheizungsmöglichkeiten und Austragöffnung für das Reaktionsgut.jacket that can be rotated around a vertical axis and has a refractory lining or lining on the inside, Finally, devices for rotating the furnace system around the vertical axis as well as feeds for charging, heating options and discharge opening for the reaction mixture.

Nach der Erfindung gelingt die Erschmelzung von hochschmelzenden Produkten in dem Ofen, indem dieses Material durch ein Plasma oder einen Lichtbogen aufgeheizt wird bis zum Niederschmelzen· Dabei wird der Ofen um eine vertikale Achse gedreht, so daß die sich bildende Schmelze einen flüssigen Wandüberzug in Form eines Rotationsparaboloids an der Innenfläche des Ofens bildet.According to the invention, the melting of high-melting products in the furnace succeeds in this material through a plasma or an electric arc is heated until it melts down the furnace is rotated around a vertical axis, so that the melt forming a liquid wall coating in the form of a paraboloid of revolution on the inner surface of the furnace forms.

Der erfindungsgemäße Ofen wird vorzugsweise kontinuierlich betrieben, indem dauernd Material aufgegeben und Schmelze ausgetragen wird. Dazu ist eine entsprechende Einstellung von Chargiergeschwindigkeit, Wärmeangebot, Kühlgeschwindigkeit, Gasgeschwindigkeit und Drehgeschwindigkeit des Ofens erforderlich. Durch Veränderung dieser Parameter lassen sich Verweilzeit und Arbeitstemperatur sowie die Austraggeschwindigkeit je nach Wunsch einstellen.The furnace according to the invention is preferably continuous operated by continuously giving up material and discharging melt. A corresponding setting of Charging speed, heat supply, cooling speed, gas speed and rotation speed of the furnace are required. By changing these parameters, the residence time and working temperature as well as the discharge speed can be adjusted depending on Set wish.

Das erfindungsgemäße Ofensystem wird anhand der Figuren näher erläutert.The furnace system according to the invention is explained in more detail with reference to the figures.

Figur 1 ist ein achsialer Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Ofensystem;
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung des Ofens von
FIG. 1 is an axial cross section through a furnace system according to the invention;
FIG. 2 shows a schematic representation of the furnace from FIG

Fig. 1 mit dem elektrischen Regelkreis.Fig. 1 with the electrical control circuit.

Die Figuren 3t 4, 5 und 6 sind schematische Ansichten verschiedener Ausführungsforinen des Heizsystems.Figures 3t, 4, 5 and 6 are schematic views of various Execution forms of the heating system.

Die Figuren 7, 8 und 9 zeigen achsiale Schnitte, an denen sich die verschiedenen Möglichkeiten der Sammlung und Austragung der Schmelze vom Ofenboden ersehen lassen.Figures 7, 8 and 9 show axial sections showing the various possibilities of collection and discharge the melt can be seen from the furnace floor.

Das Ofensystem nach Fig. 1 wird beheizt mit Hilfe einesThe furnace system according to FIG. 1 is heated with the aid of a

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- 3 - 1A-42 345- 3 - 1A-42 345

Lichtbogens, der von einem Plasmastrahl in der Ofendecke au einer Opferanode aus Kohlenstoff in d-er Austrittsöffnung des Ofens geführt wird. Der Ofen seihst "besteht aus dem Mantel 1 parabolischer, zylindrischer oder sonstiger Porin, gehalten von der Stahlarmierung 2 auf den Rollenlagern 3 für die Rotation um eine vertikale Achse. Der Armierungszylinder 2 wird angetrieben über eine Transmission durch die Rolle 4 mit variabler Geschwindigkeit (Antriebsmotor nicht gezeigt). Der untere !eil des Mantels ist über eine Isolierung 5 mit dem Abstichteil 6 versehen. Das ganze Ofengefäß wird mit V/asser gekühlt 7. Die Ofenauskleidung kann die verschiedensten Arten aufweisen und hängt ab von dem vorzunehmenden technologischen Prozeß. Bei einem keramischen Schmelzofen besteht die Auskleidung aus einer Zustellung 8 in unmittelbarer Hähe des gekühlten Ofenmantels, und diese keramische Zustellung wird geschützt von einem flüssigen keramischen Überzug 9 ,der innerhalb des Ofens stabil gehalten wird in parabolischer Porm und durch das Plasma des Ofens aufgeheizt ist. Die Ofendecke besteht aus mit feuerfester Zustellung versehener Stahldecke zur Vermeidung übermäßiger WärmeVerluste. In der in Pig. 1 gezeigten Ausführungsform wird die Wärme dargeboten durch einen losgelösten lichtbogen aus der Plasmalanse 10 innerhalb des Ofendeckels. Diese lanze wird in nicht abgehobenem Zustand gestartet, indem der Schalter 11 (Pig. 2) geschlossen wird. Hachdem sich ein stabiles Plasma ausgebildet hat, wird der Schalter geöffnet und der Stromkreis wird dann über die einstellbare Kohleanode 12 geschlossen. Die Wärme des Plasmas im OferT bewirkt das Niederschmelzen der äußersten Schicht der Ofenauskleidung unter Bildung eines stabilen paraboloiden Pilms, der durch die Zentrifugalkraft an Ort und Stelle gehalten wird. Durch Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Ofens kann die Plüssigkeit absinken und gelangt zu der Abstichöffnung 13. Die bevorzugte Arbeitsweise ist jedoch die kontinuierliche Zugabe von frischem Gut, z.B. über Chargieröffnung 14. Auf diese Weise wird die Plussigkeitsschicht dauernd erneuert und baut sich innerhalb des Ofengefässes auf. Sie wird durch die Zentrifugalkraft an der Zustellung gehalten. Wird diese vermindert, so fließt die Schmelze ab und kann ausgetragen werden über 13".Arc created by a plasma jet in the furnace roof Sacrificial anode made of carbon led into the outlet opening of the furnace will. The furnace itself "consists of the jacket 1 parabolic, cylindrical or other porin, held by the steel reinforcement 2 on roller bearings 3 for rotation about a vertical axis. The reinforcement cylinder 2 is driven via a variable speed transmission through the roller 4 (drive motor not shown). The lower part of the coat is provided with the abutment part 6 via an insulation 5. The entire furnace vessel is cooled with water. 7. The furnace lining can be of the most varied types and depends on the technological process to be carried out. With a ceramic Melting furnace, the lining consists of a lining 8 in the immediate vicinity of the cooled furnace shell, and this ceramic Infeed is protected by a liquid ceramic coating 9, which is kept stable inside the furnace parabolic porm and is heated by the plasma of the furnace. The furnace roof consists of a refractory lining Steel ceiling to avoid excessive heat loss. In the in Pig. The embodiment shown in FIG. 1 is presented by the heat a detached arc from the plasma lance 10 inside the furnace lid. This lance is not lifted off started by closing switch 11 (Pig. 2). After a stable plasma has formed, the The switch is opened and the circuit is then closed via the adjustable carbon anode 12. The warmth of the plasma in the OferT causes the outermost layer of the furnace lining to melt down forming a stable paraboloid pilm that held in place by centrifugal force. By If the rotational speed of the furnace is reduced, the liquid can sink and reach the tap opening 13. The preferred one However, the method of operation is the continuous addition of fresh goods, e.g. via charging opening 14. In this way the plussiness layer is constantly renewed and builds up inside the furnace vessel. It is made by centrifugal force kept at the delivery. If this is reduced, the melt flows off and can be discharged via 13 ".

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- 4 - U-42 345- 4 - U-42 345

Es ist offensichtlich, daß das System selbststabilisierend ist und daß die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsaustrags abhängt von der Chargiergeschwindigkeit.It is obvious that the system is self-stabilizing and that the rate of liquid discharge is dependent on the charging speed.

In manchen Fällen ist es erforderlich, einen Ring aus beschichtetem Metall oder feuerfestem Material (nicht gezeigt) vorzusehen, um einen Verlust an Schmelze am oberen Ende des parabolischen Films zu vermeiden und zu gewährleisten, daß die gesamten flüssigen Produkte über den Abstich 13 ausgetragen werden können. Es gibt jedoch auch Fälle, wo es wünschenswert ist, flüssige Produkte über die obere Peripherie des Tiegels abzuziehen.In some cases it is necessary to make a ring coated metal or refractory material (not shown) to prevent loss of melt at the top of the to avoid parabolic film and to ensure that all of the liquid products are discharged via the tap 13 can be. However, there are also instances where it is desirable to have liquid products over the top periphery of the crucible deduct.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Beheizungsmöglichkeit ist nur eine der für das Ofensystem brauchbaren. Man kann ein Gleichstromplasma allein in der nicht abgehobenen Form (nontransferred mode) wie in Fig. 3 angedeutet, anwenden, wenn eine intensivere Beheizung erforderlich ist, indem die Lanze exzentrisch am Ofendeckel montiert wird. Man kann aber auch einen Wechselstrombogen (nicht gezeigt) anwenden. Der Bogen kann übertragen oder abgehoben werden zwischen Plasmalanze und einer festen Elektrode (Fig. 2). In diesem Fall kann sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom dienen, und die Übertragung (transfer) kann stattfinden zwischen 2 oder mehreren Plasmastrahlen (Fig.5). Bei einer derartigen Ausführungsforra kann man 3 Plasmastrahlen, zweckmäßigerweise vom Ofendeckel kommend, mit Gleichstrom betreiben. Dreiphasiger Wechselstrom wird den Lanzen zugeführt und bewirkt eine sehr intensive Beheizung des Ofeninhalts.The heating option shown in FIGS. 1 and 2 is only one of those useful for the furnace system. One can Direct current plasma alone in the non-lifted form (nontransferred mode) as indicated in Fig. 3, use if more intensive heating is required by the lance is mounted eccentrically on the furnace lid. However, an alternating current arc (not shown) can also be used. The arch can transmit or be lifted between the plasma lance and a fixed electrode (Fig. 2). In this case both direct current as well as alternating current, and the transmission (transfer) can take place between 2 or more plasma jets (Fig.5). In such an embodiment, 3 plasma jets, Appropriately coming from the furnace lid, operate with direct current. Three-phase alternating current is supplied to the lances and causes the contents of the oven to be heated very intensively.

Bei einer weiteren Ausführungsform (Fig. 4» jedoch mit 3 Kohleelektroden) für sehr wirksamen und wirtschaftlichen Betrieb sind 3 Opferelektroden einstellbar und aus Kohlenstoff vorgesehen. Der dreiphasige Lichtbogen wird zwischen den Elektroden gezündet, während diese in der Mitte des Ofens zusammengehalten werden. Nach Zünden des Lichtbogens werden die Elektroden auseinanderbewegt und so zurückgezogen, daß der Bogen, wie in Fig.4B angedeutet, den Ofenraum erfüllt. Ein GleichstromplasmastrahlIn a further embodiment (Fig. 4 »but with 3 carbon electrodes) for very effective and economical operation, 3 sacrificial electrodes are adjustable and made of carbon. The three-phase arc is struck between the electrodes while they are held together in the center of the furnace will. After igniting the arc, the electrodes are moved apart and withdrawn so that the arc, as in Fig. 4B indicated, the furnace chamber met. A direct current plasma beam

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- 5 - 1A-42 345- 5 - 1A-42 345

?cann zur Stabilisierung des Lichtbogens herangezogen werden. Sobald die innerste Schicht der Ofenzustellung geschmolzen ist, wird sie leitend, wenn sie nicht gekühlt wird. Der Bogen wird dann auf die dünne Flüssigkeitshaut auf der Ofenwandung übertragen. Dann erfolgt die Beheizung durch Widerstand durch den Stromdurchgang. Unter diesen Bedingungen erfolgt eine sehr wirksame Aufheizung des Gutes. Werden die Elektroden dauernd nachgestellt, so ist eine kontinuierliche Betriebsweise möglich. Es ist nicht notwendig, einen Gasstrom in den Ofen zu leiten, wenn dieser derart betrieben wird, jedoch kann man gegebenenfalls dem Ofen die gewünschte Gasatmosphäre zuführen.-Wenn erforderlich, kann auch mit oxidierender Atmosphäre im Ofen gearbeitet werden, z.B. zur Verhinderung der Verdampfung von Bestandteilen aus einem Glasversatz. Dies erreicht man auch mit einem Kohlelichtbogen als Wärmequelle, jedoch wird in diesem Fall Inertgas (z.B. Argon oder Stickstoff) in eine die Kohleelektroden umgebende Abschirmung eingeleitet, während das oxidierende Gas (z.B. luft oder Sauerstoff) in den Ofen selbst eingeführt wird. Eine ähnliche Ausführungsform kann man anwenden bei nicht-verzehrenden, z.B. wassergekühlten Metallelektroden, wenn dies gewünscht wird.? can be used to stabilize the arc. Once the innermost layer of the furnace lining has melted, it becomes conductive if it is not cooled. The bow will then transferred to the thin skin of liquid on the furnace wall. Then the heating takes place by resistance through the passage of current. Under these conditions a very effective one takes place Heating of the goods. If the electrodes are continuously readjusted, continuous operation is possible. It is it is not necessary to pass a gas stream into the furnace when it is operated in this way, but the Supply the desired gas atmosphere to the furnace - If necessary, can also be used with an oxidizing atmosphere in the furnace, e.g. to prevent the evaporation of components from a Glass offset. This can also be achieved with a carbon arc as Heat source, but in this case inert gas (e.g. argon or nitrogen) is introduced into a shield surrounding the carbon electrodes while the oxidizing gas (e.g. air or oxygen) is introduced into the furnace itself. A similar Embodiment can be applied to non-consuming, e.g. water-cooled metal electrodes if desired.

Eine Vielzahl weiterer Formen von Plasmastrahlen mit Opferelektroden oder stabilen Elektroden ist der Fachwelt geläufig. Die Anwendung von Gleichstrom, einphasigem oder mehrphasigem Wechselstrom kann man feststellen. Eine weitere mögliche Wärmequelle ist die Induktionsheizung, entweder durch induktive Beheizung des Ofeninhalts selbst oder indem ein induktiv 'beheiztes Heißgas in den Ofen eingeleitet wird. Bei ersterer Ausführungsform muß die Außenwand des Ofens aus isolierendem Material (z.B· Quarz) bestehen, während die inneren Schichten, die anfänglich durch Hilfsmittel aufgeheizt werden, induktiv zu beheizen sind mit Hilfe von stationären Spulen rund um das parabolische Ofengefäß (Fig. 6). ■Using a variety of other forms of plasma jets Experts are familiar with sacrificial electrodes or stable electrodes. The use of direct current, single-phase or multi-phase alternating current can be determined. Another possible one The heat source is the induction heating, either by inductive heating of the furnace contents themselves or by an inductively 'heated one Hot gas is introduced into the furnace. In the first embodiment, the outer wall of the furnace must be made of insulating material (e.g. Quartz), while the inner layers, which are initially heated by auxiliary means, have to be heated inductively with the help of stationary coils around the parabolic furnace vessel (Fig. 6). ■

Das erfindungsgemäße Ofensystem mit der einen oder anderen Beheizungsart kann zum Erschmelzen oder zur Reaktion unterschiedlichster Materialien herangezogen werden. In der einfachstenThe furnace system according to the invention with one or the other The type of heating can be used to melt or react in a wide variety of ways Materials are used. In the simplest

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BAD O' BADBATH O 'BATH

- ξ> - 1Δ-42 345- ξ> - 1Δ-42 345

Ausführungsform ist das Ofensystem mit einem keramischen Material ausgekleidet. Die innere Fläche kann, wie erwähnt, geschmolzen werden. Es wird dauernd keramisches Material nachchargiert, dieses wird niedergeschmolzen und verläßt den Abstich zum A"bguß z.B. für Fasermaterial oder dergleichen.The embodiment is the furnace system with a ceramic material lined. As mentioned, the inner surface can be melted. Ceramic material is constantly being recharged, this is melted down and leaves the tapping point for casting e.g. for fiber material or the like.

Man kann dem Ofen auch 2 oder 3 Materialien aufgeben und diese dann zur Reaktion bringen. Wird ein entsprechendes Oxidgemisch aufgegeben, eingeschmolzen und umgesetzt unter Bildung der flüssigen Wand, so erreicht man eine gute Umsetzung und Homogenisierung der Schmelze, was besonders zweckmäßig ist in der Glasherstellung für die Glasfasererseugung.You can also add 2 or 3 materials to the furnace and then make them react. Is a corresponding oxide mixture abandoned, melted down and converted to form the liquid wall, a good conversion is achieved and Homogenization of the melt, which is particularly useful in glass production for glass fiber suction.

Durch.die im Ofen herrschenden extrem hohen Temperaturen erreicht man sehr schnelle Umsetzung und hohe Leistungen, was insbesondere für die Glaserzeugung von Bedeutung ist. Die Reaktion findet statt in einer dünnen Schicht, und zwar als nichtviskose Schicht unter der Zentrifugalkraft. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Gasentwicklung, die bei der Glasherstellung oft zu schweren Problemen führen kann, sehr schnell und die Blasen können durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft sehr schnell in die Mittelzone und damit heißeste Zone eintreten.Reached by the extremely high temperatures prevailing in the furnace very fast implementation and high performance, which is particularly important for glass production. The reaction takes place in a thin layer, namely as a non-viscous layer under the centrifugal force. Under these conditions the gas evolution takes place during glass production It can often lead to serious problems very quickly and the bubbles can be caused by the action of centrifugal force very much quickly enter the central zone and thus the hottest zone.

Während die Aufgabe von Feststoffen größte Bedeutung für die Anwendung dieser Ofensysteine hat, kann man auch flüssige Reaktionsmittel und selbst auch Gase unter gewissen Umständen einbringen.While the abandonment of solids is of greatest importance to the application of these oven system stones can also be liquid Bring in reactants and even gases under certain circumstances.

Es kann wünschenswert sein, eine Schmelze aus einem anderen Verfahren, z.B. eine metallurgische Schlacke, zu behandeln, oder es kann wünschenswert sein, gasförmige Produkte an den Flüssigkeitswänden einfach durch eine Kondensation oder eine Kondensation aufgrund einer chemischen Reaktion vorzunehmen, z.B. bei der Herstellung von Siliciumdioxid durch Reaktion von Siliciumtetrachlorid mit Sauerstoff.It may be desirable to treat a melt from another process, e.g. a metallurgical slag, or it may be desirable to have gaseous products on the liquid walls simply by a condensation or a To make condensation due to a chemical reaction, e.g. in the production of silicon dioxide by reaction of silicon tetrachloride with oxygen.

309824/1079 bad Or,G(nal 309824/1079 bad O r, G (nal

- 7 -. . " 1A-42 345- 7 -. . "1A-42,345

Als Werkstoff für den Ofenmantel wird üblicherweise wassergekühltes Metall in parabolischer, konischer oder zylindrischer Form angewandt. Es kann in unmittelbarer Höhe des Ofenmantels ein flüssiges Produkt vorliegen, jedoch bevorzugt man ein festes. In vielen Fällen ist die mit dem Ofenmantel in Berührung stehende Schicht gleich oder ähnlich zusammengesetzt als die flüssige innere Schicht, jedoch kann es unter gewissen Umständen wünschenswert sein, z.B. wegen der hohen Wärmedehnung.solcher Materialien, dazwischen eine massive feuerfeste Zustellung vorzusehen. Dadurch ermöglicht man eine längere Ofenreise, da das Abfließen der Schmelze im Ofeninneren nur an der Oberfläche der Zustellung stattfindet und die Erosion an der feuerfesten Zustellung klein, gehalten ist.The material used for the furnace shell is usually water-cooled Metal in parabolic, conical or cylindrical Form applied. A liquid product can be present in the immediate vicinity of the furnace shell, but a solid one is preferred. In many cases it is in contact with the furnace shell Layer has the same or similar composition as the liquid inner layer, but may be desirable under certain circumstances e.g. because of the high thermal expansion of such materials, a massive refractory lining is to be provided in between. This enables a longer oven journey as the Melt inside the furnace only takes place on the surface of the lining and the erosion on the refractory lining was kept small is.

So wie die Chargierung kontinuierlich oder absatzweise erfolgen kann, kann auch der Austrag kontinuierlich oder absatzweise erfolgen. Nach einer Ausführungsform und bei entsprechender Ausgestaltung des Ofengefässes kann der Ofen "gefüllt werden" mit flüssigem Material, dann wird langsamer gefahren oder die Bewegung ganz gestoppt, so daß ein absatzweiser Austrag ermöglicht wird, Bei einer anderen Betriebsweise des Ofens wird kontinuierlich aufgegeben und das flüssige Produkt kontinuierlich abgezogen.Just as the charging takes place continuously or intermittently can, the discharge can also be continuous or intermittent take place. According to one embodiment and with a corresponding configuration of the furnace vessel, the furnace can be "filled" with liquid material, then it is driven more slowly or the movement is stopped completely, so that an intermittent discharge is possible, In a different mode of operation of the furnace, it is continuously fed and the liquid product continuously withdrawn.

Die Flüssigkeit verläßt den Austrag als Tröpfchenstrom oder -vorhang, wobei die Tröpfchen in einem Winkel nach außen unter dem Einfluß der Rotation des Austrage austreten. Dies ist nicht wünschenswert, sondern man strebt einen geregelten Strom an, den man erreichen kann durch eine zylindrische Sammelmanschette, die wassergekühlt sein kann und eine Auskleidung wie das Ofengefäß besitzt. Die Figuren 7 und 8 zeigen Möglichkeiten solcher Führungsmanschetten. Andere Ausgestaltungen sind möglich, z.B. wie in Fig. 9 gezeigt, ein Vorherd. Der so erhaltene Flüssigkeitsstrom gelangt dann zur Weiterverarbeitung, wie Abschrecken metastabiler Produkte, Granulieren, Formen, Faserherstellung odor dergleichen.The liquid leaves the discharge as a stream or curtain of droplets, with the droplets below at an angle to the outside exit the influence of the rotation of the discharge. This is not desirable, but one strives for a regulated current, which can be reached through a cylindrical collecting collar, which can be water-cooled, and a lining like the furnace vessel owns. Figures 7 and 8 show possibilities of such guide sleeves. Other configurations are possible, e.g. as shown in Fig. 9, a forehearth. The liquid stream thus obtained then goes to further processing, such as quenching metastable products, granulating, molding, fiber manufacturing or the like.

3098 2 4/107 93098 2 4/107 9

BAD ORfGfWALBAD ORfGfWAL

- 8 - U-42 345- 8 - U-42 345

Wie oben "bereits darauf hingewiesen, ist die zweite wichtige Klasse von Produkten Gase oder Dämpfe, Diese können über einen Abzug aus dem Ofendeckel oder aus dem Austrag für das flüssige Produkt erhalten werden. Unter bestimmten Umständen, z.B. für eine metallurgische Gasphasenreaktion,kann es erforderlich werden, einen Dampf mit einem Reaktionsgas (z.B. Luft oder Sauerstoff) zu behandeln, um ein feines Oxidpulver zu erhalten, welches gekühlt und in üblicher Weise ausgetragen wird.As noted above, the second is important Class of products gases or vapors, these can be about a discharge can be obtained from the furnace lid or from the discharge for the liquid product. Under certain circumstances, e.g. for a metallurgical gas phase reaction, it may be necessary be able to treat a steam with a reaction gas (e.g. air or oxygen) to obtain a fine oxide powder, which is cooled and discharged in the usual way.

Es ist offensichtlich, daß sich das erfindungsgemäße Ofensystem für die verschiedensten Prozesse eignet. Im folgenden ^ werden einige wesentliche erläutert. Es handelt sich dabei um einfache Schmelzvorgänge einer feuerfesten Komponente, einem Schmelzen eines Gemischs feuerfester Komponenten, so daß eine Reaktion stattfindet und ein Material gewonnen wird, welches als Glas oder als Keramik dienen kann; schließlich metallurgische Gasphasenreaktionen, bei denen eine oder mehrere flüchtige Komponenten von flüssiger Schlacke oder Erz getrennt werden, weiters metallurgische Schmelzvorgänge, wobei ein Oxid, ein Oxidgemiscii oder andere Metallverbindungen reduziert werden zu Metallschmelzen. Anhand dieser Anwendungsbeispiele sollen auch die verschiedenen Wärmequellen erläutert werden.It is obvious that the furnace system according to the invention is suitable for a wide variety of processes. In the following ^ some essentials are explained. These are simple melting processes of a refractory component, a Melting a mixture of refractory components so that a reaction takes place and a material is obtained which can serve as glass or ceramic; finally, metallurgical gas phase reactions in which one or more volatile Components of liquid slag or ore are separated, furthermore metallurgical smelting processes, whereby an oxide, a Oxide mixtures or other metal compounds are reduced to metal melts. Based on these application examples, the different heat sources are explained.

Beispiel 1example 1

Niederschmelzen eines feuerfesten Materials, ζ·Β· Tonerde:Melting down a refractory material, ζ · Β · Alumina:

Der Ofen kann mit jeder der oben erwähnten Beheizungsarten betrieben werden. Der äußere Teil der Ofenauskleidung besteht aus Tonerde und liegt an dem gekühlten Ofenmantel an. Die Zustellung kann gestampft sein oder nach dem Schlickergußverfahren bei rotierendem Ofen erhalten werden. Der Ofen wird beheizt mit Hilfe eines Piasmas oder Lichtbogens. Die innerste Zone der Zustellung schmilzt. Dann wird pulverförmige Tonerde aufgegeben, die insbes. oben niederschmilzt und unter der Schwerkraft durch den Ofen abwärts fließt. Ein Tröpfchenstrom verläßt den Ofen.The furnace can be operated with any of the heating types mentioned above. The outer part of the furnace lining is made of alumina and rests against the cooled furnace shell. The infeed can be tamped or obtained by the slip casting process with a rotating furnace. The furnace is heated with the help of a plasma or an electric arc. The innermost zone of the infeed melts. Then powdery clay is applied, which especially melts at the top and flows downwards through the furnace under the force of gravity. A stream of droplets leaves the furnace.

309824/10 7 9309824/10 7 9

.- 9 - 1A-42 345.- 9 - 1A-42 345

Durch entsprechende Einstellung der Auf gasgeschwindigkeit,der Stromenergie und der Ofendrehungsgeschwindigkeit ist es möglich. die Temperatur am Ofenaustritt einzustellen oder, wenn absatzweise Prozeßführung gewünscht wird, ist dies ohne weiteres auch möglich. Pur das Niederschmelzen von Tonerde lassen sich drei unterschiedliche Heizsysteme anwenden, nämlich:By setting the gas speed accordingly, the Electricity and the speed of rotation of the furnace it is possible. set the temperature at the furnace outlet or, if intermittently If process control is desired, this is also readily possible possible. There are three possible purely for melting down alumina use different heating systems, namely:

a) abgezogener Lichtbogen (transferred arc)a) transferred arc

Ein Plasmastrahl wurde von der Decke in nicht abgehobenem (non~transferred mode) Zustand mit Argon (3 l/min), Stromstärke 265 A, Spannung 35 V, betrieben. Die elektrische Schaltung ist in Pig. 2 angedeutet. Nach einer Minute wurde der Bogen an die Graphitelektrode 12 abgezogen, die sich durch den Tiegel von unten in den Ofenraum erstreckt, und zwar durch Einstellung des Widerstands im Stromkreis zwischen der Anode und dem Schalter 11. Sobald der lichtbogen abgezogen ist, wird der Schalter 11 geöffnet und die ganze Kraft fließt nun zu der Graphitelektrode, die in die Austragszone des Ofens auf hydraulische Weise oder über ein Pührungsgewinde zurückgezogen wird. Die elektrischen Bedingungen sind jetzt 170 Y, 210 A, 35,7kW. Nach einer weiteren Minute haben sich diese Parameter stabilisiert auf 110 Y, 250 A, 27,5 kW.A plasma jet was from the ceiling in non-transferred mode with argon (3 l / min), current intensity 265 A, voltage 35 V. The electrical circuit is in Pig. 2 indicated. After a minute it was the sheet is drawn off to the graphite electrode 12, which extends through the crucible from below into the furnace space, and by setting the resistance in the circuit between the anode and the switch 11. As soon as the arc is withdrawn is, the switch 11 is opened and the entire force now flows to the graphite electrode, which is in the discharge zone of the furnace hydraulically or via a guide thread is withdrawn. The electrical conditions are now 170 Y, 210 A, 35.7kW. After another minute have these parameters stabilize at 110 Y, 250 A, 27.5 kW.

letztere Daten entsprechend dem Betriebszustand des aufgeheizten Ofens. Unter diesen Bedingungen ist das Plasma ruhig, und der Strom geht zum Teil über die flüssige keramische Masse.the latter data according to the operating status of the heated furnace. In these conditions the plasma is calm, and the current partly goes through the liquid ceramic mass.

Unter diesen Bedingungen ist eine kontinuierliche Aufgabe in den Ofen und ein kontinuierlicher Abzug von geschmolzener Tonerde (41,7 g/min) unter einem Energieaufwand von 27,5 kW entsprechend einem Leistungsgewicht von 11 kWh/kg möglich. Das sind natürlich nicht die optimalen Werte, sondern man kann noch Verbesserungen in der Heizleistung erreichen.Under these conditions there is a continuous feed into the furnace and a continuous withdrawal of molten material Alumina (41.7 g / min) is possible with an energy consumption of 27.5 kW, corresponding to a power-to-weight ratio of 11 kWh / kg. That are of course not the optimal values, but you can still achieve improvements in the heating performance.

b) Kohlebogen ,b) carbon arc,

Ein kontinuierliches Niederschmelzen mit Hilfe eines Kohlebogens als Wärmequelle ist möglich. Zu diesem Zweck dient eine 2-Elektroden-Gleichstrom~Kohlenstoffbogen-Einheit, die in denContinuous melting down with the help of a coal arc as a heat source is possible. A 2-electrode direct current carbon arc unit is used for this purpose, which is inserted into the

309824/10 7 9*309824/10 7 9 *

BAD ORIGiNALORIGINAL BATHROOM

- 10 - U-42 345- 10 - U-42 345

Ofendeckel eingesetzt wird. Die "beiden Elektrodenspitzen werden aneinander gebracht (Fig. 4A, ohne Plasmalanze) und so der lichtbogen gezündet. Es wurde ein frei brennender Lichtbogen 116 A, 141 V, 16,4 kW aufrecht erhalten. Beim Einjustieren der Elektroden, so daß die Elektrodenspitzen nahe an die Ofenwand herankommen (Pig. 4B, ohne Plasmalanze), geht der Bogen über auf das geschmolzene Keramikmaterial und arbeitet stabil und ruhig mit 120 A, 130 V, 15,6 kW. Unter diesen Bedingungen schmilzt die Tonerdezustellung ab und die Schmelze tritt unten aus. Der Stromkreis zwischen den beiden Elektroden geht vollständig über die beiden Lichtbogen und durch Leitung durch das flüssige feuerfeste Material. Dies ist eine sehr wirksame Beheizungsart des Ofeninhalts, und zwar gilt das sowohl für einphasige als auch für mehrphasige Wechselströme·Furnace lid is used. The "two electrode tips will be brought together (Fig. 4A, without plasma lance) and ignited the arc. It became a free-burning arc 116 A, 141 V, 16.4 kW maintained. When adjusting of the electrodes so that the electrode tips come close to the furnace wall (Pig. 4B, without plasma lance), the arc goes over on the melted ceramic material and works stably and quietly with 120 A, 130 V, 15.6 kW. Under these conditions the alumina lining melts and the melt emerges from the bottom. The circuit between the two electrodes is complete via the two arcs and by conduction through the liquid refractory material. This is a very effective type of heating of the furnace content, this applies to both single-phase and multi-phase alternating currents

c) 2-Piasma-Lanzenc) 2 piasma lances

Bei der dritten Versuchseinheit kann man Tonerde kontinuierlich einschmelzen bei einem abgezogenen Lichtbogen zwischen 2 Lanzen, wie dies schematisch in der Fig. 5 dargestellt ist.In the third experimental unit, alumina can be melted down continuously with an arc drawn between 2 lances, as shown schematically in FIG.

Zwei speziell konstruierte Plasmalanzen werden in den Ofendeckel eingeführt, der selbst hergestellt sein kann aus gestampftem Aluminiumoxid. Die beiden Lanzen arbeiten zuerst in nicht abgezogener Weise wie übliche Piasmalanzen. Hach einer anfänglichen Erhitzung geht jedoch der Stromkreis derart, daß nur eine Lanze als übliche Lanze unter Bildung eines kleinen Produktionsplasmas arbeitet. Die zweite Lanze arbeitet auf einem kathodischen Potential gegenüber der ersten. Auf diese Weise geht der Elektronenstrom von der Kathode in Form der zweiten Lanze zu der Anode in Form der ersten, also Produktionslanze. Es bildet sich ein großer Piasmafeuerball innerhalb des Ofens. Hit zunehmender Erwärmung des Ofeninhalts strömt ein steigender Anteil des Stroms zwischen den beiden Lanzen durch die Schmelze und nicht so sehr durch die Gasphase, wodurch die Wärmeübertragung wesentlich verbessert wird.Two specially designed plasma lances are inserted into the furnace lid introduced, which can be self-made from tamped aluminum oxide. The two lances work in first not peeled off like usual Piasmalanzen. Hach one initial heating, however, the circuit goes in such a way that only one lance than the usual lance with the formation of a small one Production plasma is working. The second lance works at a cathodic potential compared to the first. To this The electron flow goes from the cathode in the form of the second lance to the anode in the form of the first, i.e. production lance. A large plasma fireball forms within of the furnace. As the contents of the furnace heat up, an increasing proportion of the current flows between the two Lances through the melt and not so much through the gas phase, which significantly improves heat transfer.

30982W1079'30982W1079 '

- 11 - 1A-42 345- 11 - 1A-42 345

22592132259213

Bei stabiler Arbeitsweise ergeben sich folgende Parameter:The following parameters result when the working method is stable:

Produktionslanze: arbeitet in Argon 40 l/min, 25V > 132 A,Production lance: works in argon 40 l / min, 25V> 132 A,

3,3 kW*3.3 kW *

Abgelöster Bogen: arbeitet unter Stickstoff 50 l/min,Detached sheet: works under nitrogen 50 l / min,

130 V, 320 A, 42,3 kW.130 V, 320 A, 42.3 kW.

Tonerde-Chargierung: kontinuierlich 0,9 kg/h; Stromverbrauch, bezogen auf Schmelztonerde: 51 kWh/kg.Alumina charging: continuously 0.9 kg / h; Electricity consumption, based on fused alumina: 51 kWh / kg.

. Es wird darauf hingewiesen, daß obige Daten sich von kleinen, nicht optimalen Laborofen ableiten. Große Ofeneinheiten und verbesserte Konstruktion führen zu wesentlichen Steigerungen der Wirksamkeit·. It should be noted that the above data differ from small, derive sub-optimal laboratory furnace. Large furnace units and improved Construction lead to significant increases in effectiveness

Beispiel 2Example 2

Einschmelzen eines Gemischs von feuerfesten Materialien:Melting a mixture of refractory materials:

Ein gießfähiges Gemisch von Quarz, Tonerde und Bariumoxid wurde hergestellt (1500 g SiO2 < 0,4 mm; 1200 g Al2O, < 0,13 mm; 300 g feinstes Bariumoxid) durch Anmachen mit Wasser, und der gießfähige Schlicker "in einen Rotierofen eingegossen. Hach Drehen des Ofens über Nacht wurde er abgestellt. Die mittlerweile fest gewordene Keramikmasse konnte an der luft trocknen. Sie wurde durch Plasmaheizung in situ bei etwa 8000C leicht gebrannt. Abschließend wird die gebrannte Zustellung mit Hilfe von Plasma bis zum Abschmelzen der innersten Zone erhitzt. Diese wird kontinuierlich durch weitere Aufgabe von Pulvergemisch gleicher Zusammensetzung erneuert. Das Pulvergemisch reagiert an der inneren Fläche und fließt als Glas ab. Das Glas tritt am Austrittsende aus, wird schnell abgeschreckt und ergibt ein vollständig ausreagiertes Glasmaterial. Durch entsprechende Wärmebehandlung und Kristallisation erhält man ein angestrebtes glaskeramisehes Produkt. Unter Anwendung einer Beheizung mit 2 Plasmalanzen stellen sich bei kontinuierlichem Betrieb folgendeA pourable mixture of quartz, alumina and barium oxide was produced (1500 g SiO 2 <0.4 mm; 1200 g Al 2 O, <0.13 mm; 300 g finest barium oxide) by mixing with water, and the pourable slip "in After turning the furnace overnight it was switched off. The ceramic mass, which had meanwhile solidified, was allowed to dry in the air. It was lightly fired by plasma heating in situ at about 800 ° C. Finally, the fired lining is made with the help of plasma up to Melting of the innermost zone is heated. This is continuously renewed by adding more powder mixture of the same composition. The powder mixture reacts on the inner surface and flows off as glass. The glass emerges at the outlet end, is quickly quenched and results in a completely reacted glass material Heat treatment and crystallization result in a desired glass-ceramic product using heating with 2 plasma The following lances arise during continuous operation

309824/1079309824/1079

- 12 - 1A-42- 12 - 1A-42

parameter ein:parameter on:

Produktionslanze: arbeitet in Argon 40 l/min, 25 V, 180 A#Production lance: works in argon 40 l / min, 25 V, 180 A #

4,5 kW.4.5 kW.

Abgezogener Bogen: arbeitet in Stickstoff 50 l/min, 150 V,Pulled sheet: works in nitrogen 50 l / min, 150 V,

300 A, 45 kW.300 A, 45 kW.

Aufgabe an flüssigem Keramikprodukt: 3,3 kg/h. Stromverbrauch: 27 kWhAg·Feed of liquid ceramic product: 3.3 kg / h. Power consumption: 27 kWhAg

Auch hier handelt es sich um einen kleinen Laborofen.This is also a small laboratory furnace.

Von besonderem Interesse ist die Möglichkeit der Herstellung "voll ausreagierter Glasprodukte mit hohem Durchsatz· Insbesondere der oben erwähnte Glasversatz läßt sich nach üblichen Methoden nur schwer umsetzen. Nach kontinuierlicher Betriebsführung während einer gewissen Zeit sind die glasklaren Tröpfchen, die man durch Abschrecken mit Wässer erhält, im wesentlichen blasenfrei. Die Blasigkeit stellt bei bekannten Glasherstellungsverfahren wesentliche Probleme dar. Der Grund für das Fehlen der Blasen liegt darin, daß die Umsetzung und das Niederschmelzen des Glasversatzes hoch an der parabolischen Wand des Tiegels stattfindet, das 1st in einem Bereich sehr hoher Temperatur und hoher Beschleunigung durch die Öfenrotation. Unter diesen Bedingungen hat das Glas geringe Viskosität und die Gasblasen können leicht durch Zentrifugaleinvjirkung austreten.The possibility of producing "fully reacted glass products with a high throughput" is of particular interest Difficult to implement methods. After continuous operation for a certain period of time, the crystal-clear droplets, obtained by quenching with water, essentially free of bubbles. The blistering is a problem in known glass manufacturing processes The reason for the absence of the bubbles is that the implementation and the Melting down of the glass offset takes place high on the parabolic wall of the crucible, which is very much in one area high temperature and high acceleration due to the furnace rotation. Under these conditions, the glass has low viscosity and the Gas bubbles can easily escape by centrifugal force.

Es ist nicht erforderlich, das Glas als Tröpfchen zu sammeln. Man kann den Strom auch kontinuierlich abgießen (und wenn erwünscht, abschrecken), oder aber die Geschwindigkeit der Ofendrehung wird periodisch herabgesetzt, wenn eine große Charge an Glasschmelze vorliegt. Unter dieser absataweiaen Betriebsführung erhält man abgegossene Stäbe aus Glas oder Keramik, indem die Schmelze z.B. in Graphitformen eingegossen wird. Diese Rohlinge lassen sich dann thermisch oaet mechanisch weiterverarbeiten.It is not necessary to collect the glass as droplets. The stream can also be poured off continuously (and quenched if desired), or the speed of the furnace rotation can be reduced periodically when a large batch of molten glass is present. Under this absolute management, cast rods made of glass or ceramic are obtained by pouring the melt into graphite molds, for example. These blanks can then be further processed thermally or mechanically.

309824/107 9*309824/107 9 *

- 13 - ' 1A-42 345- 13 - '1A-42 345

Beispiel 3Example 3

Metallurgische Dampfphasen-Reaktion:Metallurgical vapor phase reaction:

Die Ofenauskleidung "besteht aus einer fein aUfgemahlenen, zinnhaltigen Schlackerimischung, angemacht zu einem Gießschlicker unter Anwendung eines organischen Kieselsäureesters als Bindemittel. Nach Trocknen und leichtem Brennen unter Anwendung von Plasmabeheizung wird die Schlackenauskleidung stark aufgeheizt, so daß die innerste Zone abschmilzt. Es wird dann kontinuierlich weiter feinteilige Schlacke aufgegeben und in neutraler Atmosphäre weiter erhitzt. Die flüchtigen Zinnverbindungen werden aus dem Metall ausgeschieden. Sie entweichen mit dem Gasstrom, der nach Einblasen von Luft den Ofen verläßt. Die Zinnverbindungen werden nun in feines, voluminöses Zinnoxid umgewandelt, welches innerhalb eines Cyclons oder von Sack-Piltereinheiten oder elektrostatischen Staubabscheidern gewonnen v/erden können. ■The furnace lining "consists of a finely ground, tin-containing slag mixture, made into a casting slip using an organic silicic acid ester as a binder. After drying and light firing using Plasma heating, the slag lining is strongly heated, so that the innermost zone melts. It is then continuously added further finely divided slag and in neutral Atmosphere further heated. The volatile tin compounds are precipitated from the metal. They escape with the gas flow, which leaves the furnace after blowing in air. The tin compounds are now converted into fine, voluminous tin oxide, which is contained within a cyclone or bag filter units or electrostatic dust collectors. ■

Die Wirkungsweise dieses Verfahrens ergibt sich aus folgendem: Eine magere Zinnschlacke, enthaltend 2,41 $ Zinn, wird - wie oben - zu einer Ofenauskleidung verarbeitet. Der Ofen wird dann mit Hilfe eines Gleichstrom-Lichtbogens abgezogen aus dem Plasmastrahl von dem Ofendeckel zu einer Kohleelektrode, die durch den· Abstich in den Ofenraum hineinreicht (Pig. 1) aufgeheizt, bis ein Gleichgewicht erreicht wird und kein Rauch oder Schlacke entweichen. Der Ofen wird dann kontinuierlich beschickt mit der zinnhaltigen, feinpulvrigen Schlacke, und die Dämpfe werden aufgefangen entweder durch Abziehen durch einen Kamin am Deckel des Ofens oder zusammen mit der geschmolzenen Schlacke über den Abstich. Vorzugsweise zieht man die Gasatmosphäre natürlich über den Ofendeckel ab. Die Speisegeschwindigkeit betrug 52 g/min, Stromaufnahme 31,5 kW, entsprechend einem Stromverbrauch, bezogen auf Schlacke, von 10,1 kWh/kg. Die Ofengase werden mit Luft gekühlt und dann in einem Cyclon oder einem Sackfilter das im wesentlichen reine Zinnoxid abgeschieden. ..The mode of action of this procedure results from the following: A lean tin slag containing $ 2.41 tin will - like above - processed into a furnace lining. The furnace is then withdrawn from the plasma jet with the aid of a direct current arc from the furnace lid to a carbon electrode, which extends into the furnace chamber through the tapping (Pig. 1), heated to an equilibrium is reached and no smoke or slag escapes. The furnace is then continuously charged with the tin-containing, finely powdered slag, and the vapors are collected either by being drawn off through a chimney on the lid of the furnace or together with the molten slag via the tap. Preferably one draws the gas atmosphere naturally over the furnace lid. The feed rate was 52 g / min, power consumption 31.5 kW, corresponding to a power consumption, based on slag, of 10.1 kWh / kg. The furnace gases are cooled with air and then deposited the essentially pure tin oxide in a cyclone or a bag filter. ..

309824/10 79309824/10 79

- 14 - 1Δ-42 345- 14 - 1Δ-42,345

Die am Abstich ausgetragene Schlacke wird mit Wasser abgeschreckt, getrocknet und analysiert. Eine solche Schlacke enthielt unter diesen Bedingungen 0,41 % Zinn, woraus hervorgeht, daß 83 0A des ursprünglichen Zinngehalts der Schlacke auf diese Weise gewonnen werden konnten. Die Ausbeute ergibt, daß angenähert 100 % der flüchtigen Zinnverbindungen in den Cyclonen oder Sackfiltern gewonnen werden konnten. Der Strombedarf in einem kleinen Ofen betrug 505 kWh/kg Zinn.The slag discharged from the tap is quenched with water, dried and analyzed. Such a slag contained 0.41 % tin under these conditions, from which it can be seen that 83 0 A of the original tin content of the slag could be obtained in this way. The yield shows that approximately 100 % of the volatile tin compounds could be recovered in the cyclones or bag filters. The electricity demand in a small furnace was 505 kWh / kg tin.

In gleicher Weise lassen sich blei- und zinkhaltige Schlakken unter reduzierenden Bedingungen verarbeiten, so daß man aus der Ofenatraosphäre die Metalloxide erhalten kann. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, diese Dampfphasenreaktion in Gegenwart von Sulfiden, Chloriden oder anderen Substanzen zur Erhöhung der Flüchtigkeit der Metalle durchzuführen,In the same way lead- and zinc-containing slugs can be processed under reducing conditions, so that one can get out the furnace atmosphere can receive the metal oxides. In some cases it is advantageous to have this vapor phase reaction in the presence of sulfides, chlorides or other substances to increase the volatility of the metals,

Beispiel 4Example 4

Verdampfen eines keramischen Materials - carbothermische Reduktion:Evaporation of a ceramic material - carbothermal Reduction:

In dem erfindungsgemäßen Ofen läßt sich eine keramische Substanz aus dem flüssigen Zustand vollständig verdampfen. Die Ofenauskleidung wurde durch Schlickerguß aus Tonerde-haltigem Material hergestellt. Unter hohem Wärineangebot bei neutraler oder reduzierender Ofenatmosphäre wird der flüssigen Ofenwand kontinuierlich feinpulverige Tonerde und Kohlenstoff in feinster Verteilung in annähernd stöchiometrischem Verhältnis zugeführt. Aluminiumoxid schmilzt an der Ofenauskleidung, setzt sich mit Kohlenstoff um und verflüchtigt sich vollständig in Form von Al, A^O und CO. Die Ofengase werden unter inerten Bedingungen abgeschreckt. Man erhält ein Produkt, welches freies Aluminiummetall ist, oder es wird rückoxidiert zu außerordentlich feinem Aluminiumoxid. Es kann auch mit anderen sehr feinen feuerfesten Pulvern umgesetzt werden. Carbide, Nitride und Boride lassen sich auf diese Weise herstellen. Dieses Beispiel zeigt die vollständige Verdampfung eines AnsatzesIn the furnace according to the invention, a ceramic substance can be completely evaporated from the liquid state. the The furnace lining was produced from a material containing alumina by slip casting. With high heat supply at neutral or reducing furnace atmosphere becomes the liquid furnace wall continuously fine powdered alumina and carbon in the finest Distribution supplied in an approximately stoichiometric ratio. Aluminum oxide melts on the furnace lining, reacts with carbon and completely volatilizes in Form of Al, A ^ O and CO. The furnace gases are under inert Conditions deterred. A product is obtained which is free aluminum metal, or it is reoxidized too extraordinarily fine alumina. It can also be implemented with other very fine refractory powders. Carbides, Nitrides and borides can be produced in this way. This example shows the complete evaporation of a batch

309824/1079309824/1079

- 15 - 1Δ-42 345- 15 - 1Δ-42,345

und die carbothermisch^ Reduktion von Metalloxiden.and the carbothermal reduction of metal oxides.

Beispiel 5Example 5

Metallverhüttung:Metal smelting:

Der Ofen wurde ausgekleidet mit einem feuerfesten Werkstoff, z.B. Aluminiumoxid, Magnesit oder dergleichen. Unter hohem Wärmeangebot und reduzierender Atmosphäre wird als Reduktionsmittel Erdgas dem Ofen zugeführt. Chargiert wird kontinuierlich Eisenoxid, welches sehr schnell zu metallischem Eisen reduziert wurde und eine Schmelzschicht "bildete, die über die Aluminiumoxid-Zustellung des Ofens hinunterläuft und gleichzeitig eine flüssige Wand zum Schutz der Zustellung.bildete. Wenn gewünscht, kann man Schlackenbildner zufügen. Ist die Schlacke leichter als Eisen, so bildet sie die .innerste Schicht und bleibt auf dem flüssigen Eisen, welches seinerseits an der feuerfesten Zustellung anliegt. Die beiden Flüssigkeitsschichten ziehen abwärts durch den Öfen und werden dann in einem Vorherd oder dergleichen getrennt. Das anfallende Roheisen kann in1 üblicher Weise auf Stahl verarbeitet werden. Gegebenenfalls kann man durch entsprechende Wahl der Ofenbedingungeri direkt zu einem Stahl gelangen.The furnace was lined with a refractory material, for example aluminum oxide, magnesite or the like. Natural gas is fed into the furnace as a reducing agent with a high supply of heat and a reducing atmosphere. Iron oxide is charged continuously, which was reduced very quickly to metallic iron and formed a layer of melt "that runs down over the aluminum oxide lining of the furnace and at the same time forms a liquid wall to protect the lining. If desired, slag forming agents can be added Slag lighter than iron, it forms the innermost layer and remains on the liquid iron, which in turn rests on the refractory lining. The two liquid layers pull down through the furnace and are then separated in a forehearth or the like 1. If necessary, a steel can be obtained directly by appropriate selection of the furnace conditions.

In gleicher Weise lassen sich Ferrolegierungen durch Reduktion der entsprechenden Oxidgemische herstellen. Selbstverständlich kann man auch andere Metalle und deren Legierungen auf diese Weise verhütten. Ferro alloys can be produced in the same way by reducing the corresponding oxide mixtures. Of course other metals and their alloys can also be smelted in this way.

Das erfindungsgemäße Ofensystem wurde bisher an einem Siegel mit vertikaler Drehachse und parabolischer, flüssiger Wand erläutert. Selbstverständlich kann unter gleichen Voraus- . Setzungen die Drehachse auch etwas zur Vertikalen geneigt sein. Der Rotationskörper der flüssigen Wand ist dann nicht ideal ein Paraboloid.The furnace system according to the invention has so far been on a Seal with a vertical axis of rotation and a parabolic, liquid one Wall explained. Of course, under the same advance. The axis of rotation may also be inclined slightly to the vertical. The solid of revolution of the liquid wall is then not ideal a paraboloid.

Patentan Sprüche 309824/1079 Patent to Proverbs 309824/1079

Claims (9)

PatentansprücheClaims 1. Hochtemperatur-Ofen mit Ofenmantel drehbar um eine etwa vertikale Achse und einer feuerfesten Auskleidung sowie Mitteln zur Drehung des Ofens, zur Chargierung und zum Abstich sowie Mittel zur Beheizung des Ofeninhalts, dadurch gekennzeichnet , daß das flüssige Schmelz- oder Reaktionsprodukt aus dem zu verarbeitenden Gut eine flüssige Wand des Ofens bildet,1. High-temperature furnace with furnace jacket rotatable around one about vertical axis and a refractory lining as well as means for rotating the furnace, for charging and for tapping and means for heating the furnace contents, characterized in that the liquid melting or Reaction product from the material to be processed forms a liquid wall of the furnace, 2. Hochtemperatur-Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es sich bei dem Mittel zur Beheizung des Ofeninhalts um eine Plasmalanze am Ofendeckel handelt und im Ofenabstich eine Gegenelektrode vorgesehen ist.2. High-temperature furnace according to claim 1, characterized in that the means for Heating of the furnace contents is a plasma lance on the furnace lid and a counter electrode is provided in the furnace tap. 3. Hochtemperatur-Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Mittel zur Beheizung im Ofendeckel ein Plasmabrenner vorgesehen ist, insbesondere exzentrisch zum Ofendeckel.3. High-temperature furnace according to claim 1, characterized in that as a means for heating in the Furnace cover a plasma torch is provided, in particular eccentric to the furnace cover. 4. Hochtemperatur-Ofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Beheizungsmittel im Ofendeckel 3 Opferelektroden aus Kohlenstoff vorgesehen sind und diese für das Zünden der Lichtbogen entsprechend verstellbar montiert sind.4. High-temperature furnace according to claim 2, characterized in that as heating means in the furnace lid 3 carbon sacrificial electrodes are provided and these can be adjusted accordingly for igniting the arc are mounted. 5. Hochtemperatur-Ofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß zur Verbesserung der Stabilität des Lichtbogens Mittel für einen Gleichstrorn-Plasmastrahl vorgesehen sind. . ' ■ ϊ 5. High-temperature furnace according to claim 4, characterized in that to improve the stability of the arc means for a direct current plasma jet are provided. . '■ ϊ 309824/1079*309824/1079 * U-42. 345U-42. 345 6. Anwendung des Ofens nach Anspruch 1 bis 5 zum Einschmelzen von einem Glasversatz oder einem keramischen Material., indem man aus dem Versatz oder dem Ausgangsgemisch die Ofenzustellung herstellt, durch das Beheizungsmittel die innerste Zone der Zustellung abschmilzt und dieser immer wieder frisches Ausgangsmaterial zuführt und man schließlich die Schmelze am Austrag abzieht, " · .6. Application of the furnace according to claim 1 to 5 for melting down of a glass offset or a ceramic material. by making the furnace lining from the offset or the starting mixture produces the innermost zone through the heating means the infeed melts and this repeatedly feeds fresh raw material and finally the melt at the discharge deducts, "·. 7. Anwendung des Ofens nach Anspruch 6 mit"einem Lichtbogen oder 2 Plasmalanzen als Beheizungsmittel, wobei die eine die Arbeitslanze ist und die andere für diese kathodisches Potential besitzt.7. Application of the furnace according to claim 6 with "an arc or 2 plasma lances as heating means, one being the working lance and the other being the cathodic potential owns. 8. Anwendung des Ofens nach Anspruch 1 bis 5 zur Verhüttung von metallhaltigen Schlacken durch Abscheidung der verflüchtigten Metallverbindungen aus der Ofenatmosphäre, insbesondere von Zinn, Zink oder Blei,8. Use of the furnace according to claim 1 to 5 for smelting of metal-containing slag by separating the volatilized metal compounds from the furnace atmosphere, in particular of Tin, zinc or lead, 9. Anwendung des Ofens nach Anspruch 1 bis 5 zur Metallverflüchtigung unter carbothermischer Reduktion,9. Use of the furnace according to claim 1 to 5 for metal volatilization under carbothermal reduction, 10* Anwendung des Ofens nach Anspruch 1 bis 5 zur Verhüttung von metallhaltigen Materialien, wie Erze, gegebenenfalls mit Schlackenbildnern,10 * Use of the furnace according to claims 1 to 5 for the smelting of metal-containing materials, such as ores, optionally with slag formers, 4/1079'4/1079 ' LeerseiteBlank page
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