DE2829519C2

DE2829519C2 - Behälter für geschmolzenes Metall

Info

Publication number: DE2829519C2
Application number: DE2829519A
Authority: DE
Inventors: Sven Ivar Upplands Väsby Sieurin
Original assignee: Granges Weda AB
Current assignee: Autoliv AB
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1978-07-05
Publication date: 1986-07-03
Also published as: NO782361L; GB2001155A; IT1096943B; GB2001155B; IT7825491A0; DE2829519A1; JPS57168765A; FR2396943A1; SE418582B; JPS6346134B2; CH631904A5; FR2396943B1; SE7707997L

Description

Die Erfindung uetrifft einen Behälter zur Aufnahme von geschmolzenem Metall, insbesondere einen Schmelz- oder Speicherbehälter oder einen Transportbehälter zum Transport von flüssigem Metall.

Es sind bereits verschiedene Formen von Behältern zum Schmelzen, zur Speicherung oder zum Transport von flüssigem bzw. geschmolzenem Metall bekannt. So sind beispielsweise einstückige Schmelztiegel und Transportbehälter aus Graphit oder keramischem Material bekannt, oder metallische Behälter, die ausgekleidet sind mit einem Stampffutter oder einem Stampfmantel oder mit hitzebeständigen R'-'/cken oder Steinen aus beispielsweise keramischem Material. Bei der üblichen Herstellung derartiger Behälter werden aufwendige Zusatz- und Hilfseinrichtungen benötigt, beispielsweise aufwendige Formen, und hochqualifizierte Arbeitskräfte. Damit diese Behälter zu vertretbaren Kosten hergestellt werden können, ist es demzufolge notwendig, diese Behälter in relativ großen Stückzahlen mit einer relativ kleinen Bandbreite herzustellen.

Ein weiterer Nachteil dieser üblichen Behälter liegt in der Gefahr der Riß- oder Bruchbildung beim Trocknen, Beheizen oder Erwärmen auf die erforderliche Betriebsso temperaturen, wobei diese Riß- oder Bruchbildung entweder zur Ausschußbildung während der Herstellung oder zu Schäden beim Einsatz bzw. der Verwendung der Behälter führen kann, und zwar insbesondere bei der jeweiligen In-Benutzungsnahme dieser Behälter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe Zugrunde, einen demgegenüber in der Herstellung einfacheren Behälter zu schaffen, bei dem insbesondere die wesentlichsten Gefahrenmomente ausgeschaltet sein sollen, die zur Riß- und Bruchbildung führen können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der erfindungsgemäße Behälter dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwände aus starren keramischen Platten bestehen, deren gegeneinanderstoßende Randabschnitten zwischen sich im wesentlichen L- oder Z-förmige Dichtungsfugen mit mindestens zwei winklig zueinander stehenden Dichtungsflächen bilden, daß in diese Dichtungsfugen aus keramischem Material bestehende Dichtungsslreifen eingelegt sind, und daß die sich gegenüberliegenden

Dichtungsflächen gegeneinander gedrückt sind.

Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Behälter benötigte Ausrüstung ist von sehr einfacher Art, wobei trotz einer einfachen Herstellungsweise Behälter erhalten werden, die im Betrieb außerordentlich zuverlässig sind. Mit ein und derselben Ausrüstung können entweder einzeln oder auch in kleinen Serien Behälter in praktisch allen erforderlichen Abmessungen und Formen hergestellt werden, so daß eine optimale Anpassung an die örtlichen Gegebenheiten beim Einsatz bzw. bei der Verwendung des Behälters möglich ist Die erfindungsgemäßen Behälter sind in erster Linie zur Aufnahme von Nichteisenmetallen geeignet beispielsweise Gußlegierungen auf der Basis von Zink oder Aluminium. Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Behälter können auf dem freien Markt erhältliche und verfügbare bereits vorgearbeitete Keramikplatten verwendet werden, die entsprechend der Gegebenheiten etwa in der gleichen Weise wie Holz zersägt gefräst und mit Bohrungen versehen werden können. Derartige Materialien sind in der Lage, Temperaturen von 700—S00⁼C auszuhalten. Der erfindungsgemäße Behälter läßt sich jedoch auch keramischen Materialien herstellen, die höheren Temperaturen standhalten können. Die für die Behälterwände verwendeten Platten werden vorzugsweise in einer solchen Weise geformt daß sie nicht von denjenigen flüssigen bzw. geschmolzenen Metallen, zu deren Aufnahme sie bestimmt sind, benetzt, imprägniert oder in sonstiger Weise angegriffen werden können. Bei einer üblichen normalen Art und Weise der Benutzung des erfindungsgemäßen Behälters besteht praktisch keine Gefahr für eine Riß- oder Bruchbildung, da die Platten, die mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommen, nach ihrem Zusammenbau nicht einer zusätzlichen Hitzebehandlung unterworfen werden müssen, wobei außerdem die iabyririlhähnKchen Dichtungen, die lecksicher sind, kleine wärmebedingte Relativbewegungen der einzelnen Platten zueinander zulassen.

Hinsichtlich der Dichtigkeit wird ein besonders zuverlässiger und vorgefertigter Behälter erhalten, wenn die Behälterwände aus zwei im wesentlichen sandwichartig gegeneinanderliegenden Platten bestehen, wobei der Umfangsrand einer dieser beiden Platten zur Bildung der Dichtungsflächen über den Umfangsrand der zugeordneten zweiten Platte ragt.

Als keramisches Dichtungsmaterial zum Auffüllen der Dichtungsfugen zwischen den gegeneinanderliegenden Dichtungsflächen kann ein pastenförmiges Material verwendet werden. Als besonders geeignetes Dichtungsmaterial haben sich jedoch Dichtungsstreifen aus filzartigem Keramikmaterial herausgestellt, und zwar gegebenenfalls in Verbindung mit einer pastenförmigen Dichtungsmasse.

Die sich gegenüberliegenden Dichtungsflächen der einzelnen Behälterwände werden vorzugsweise mitteis Schrauben od. dgl. gegeneinander gedrückt, wobei diese Schrauben direkt in das keramische Plattenmaterial eingesetzt sind. An Stelle von Schrauben können jedoch auch andere geeignete Verbindungsmittel oder Befestigungsanordnungen verwandt werden, um die einzelnen Bchälterwände in einem eine ausreichende Dichtigkeit gewährleistenden Umfang gegeneinander zu pressen.

Um Wärmeverluste zu vermeiden und auch eine durch Wärme bedingte Umweltbelastung auszuschalten, und um außerdem die Standzeit des Behälters zu vergrößern, ist es vorle^:lhaft, wenn die Behälterwände mit einem Isoliermantel umgeben sind, der vorzugsweise in ein Außengehäuse eingesetzt ist. Der Isoliermantel kann ebenso wie das Außengehäuse aus Platten aus keramischem Material bestehen bzw. daraus gefertigt sein, wobei das den Isoliermantel bildende Material vorzugsweise poröse sein kann, während das Außengehäuse insbesondere derart geschaltet und konstruiert sein soll, daß es in der Lage ist das in Frage stehende geschmolzene Metall ausreichend lange zurückzuhalten, falls es wider Erwarten zu einem Bruch einer oder mehrerer der Behälterwände kommen sollte.

Die den Isoliermantel bildende Platten haben vorzugsweise entlang ihrer gegeneinanderstoßenden Randabschnitte winklige oder in anderer Form labyrinthförmige Dichtungsflächen, und zwar im wesentlichen in der gleichen Weise wie die eigentlichen Behälterwände des Behälters, um auf diese Weise eine an sonsten eventuell mögliche Gasströmung innerhalb der Isolierschichten bzw. innerhalb des Isoliermantels zu vermeiden. Zwischen die den Isoliermantel bildenden Platten körnen zu diesem Zweck vorzugsweise Dichtungsmaterialien zwischengelegt seir,.

Der erfindungsgemäße Behälter ist weiterhin dadurch gekennzeichnet daß er mehrere Deckel und eine Heizeinrichtung für die Zufuhr von Wärme zu dem in dem Behälter enthaltenen geschmolzenen Metall aufweist, d«ß die Behälterwände mindestens eine Innenschicht aus starren keramischen Platten enthält daß gegen die Außenfläche dieser starren keramischen Platten zu Isolierzwecken mindestens eine poröse Platte aus keramischem Material anliegt, daß ein Außengehäuse vorgesehen ist daß der Behälter mittels Innenwänden in eine Beschickungskammer, eine Entnahmekammer und eine gegenüber den Beschickungs- und Entnahmekammern beträchtlich größere Speicherkammer unterteilt ist die mit der Beschickungskammer und der Entnahmekammer über Öffnungen in Verbindung steht, die in einem beträchtlichen Abstand unterhalb der vorgesehenen Oberfläche des geschmolzenen Metalles in dem Behälter liegt, und daß die Heizeinrichtung im Bereich der Speicherkammer angeordnet ist.

Auf diese Weise wird ein Behälter oder Ofen erhalten, der insbesondere im Hinblick auf den Wärmebedarf außerordentlich wirtschaftlich ist, wobei eine gleichmäßige Temperatur innerhalb der gesamten Schmelze bei gleichzeitiger minimaler Turbulenz bzw. Badbewegung an der Badoberfläche gewährleistet ist so daß eine Oxidation des geschmolzenen flüssigen Metalles, wenn überhaupt, nur in minimalem Umfang stattfinden kann. Wenn der erfindungsgemäße Behälter bzw. Schmelzofen in einer von einem Fachmann zu erwartenden Art und Weise ordnungsgemäß benutzt und gewartet wird, ist die Standzeit des Behälters praktisch unbegrenzt Verglichen mit üblichen Öfen bzw. Behältern gleicher Größj ist der Energieverbrauch des erfindungsgemäßen Behälters bzw. Schmelzofens bei weitem niedriger, wodurch die Wirtschaftlichkeit eines solchen Behälters oder Schmelzofens beträchtlich erhöht wird.

Die Heizeinrichtungen für die Wärmezufuhr zur Schmelze ist vorzugsweise in einem Bereich der Speicherkammer oberhalb der Schmelzoberfläche angeordnet, wobei vorzugsweise elektrische Heizelemente verwendet werden. Dieser die Heizeinrichtung aufnehmende Raum ist von der Umgebung und auch von dem Beschickungs- und Entnahmekammern getrennt bzw. isoliert so daß kein \ustausch zwischen Luft oder Gas

fts stattfinden kann. Die Beschickungskammer und die Entnahmekammer sind vorzugsweise mit gesonderten Dekkein versehen, so daß die Speicherkammer konstant gegenüber der den erfindungsgemäßen Behälter aufneh-

menden Atmosphäre abgeschirmt bzw. isoliert ist. Dadurch wird nur ein minimaler Teil der Oberfläche des Schmelzbades der Außenluft ausgesetzt, wenn aus der Entnahmekammer geschmolzenes Metall entnommen wird, oder wenn der Beschickungskammer zu schmelzendes Metall zugeführt wird.

Um bei der Beschickung des erfindungsgemäßen Behälters bzw. Schmelzofens nicht das in der Entnahmekammer befindliche geschmolzene Metall in nachteiliger Weise zu beeinflussen, ist gemäß weiterer Erfindung vorgesehen, daß die Beschickungskammer und die Entnahmekammer in entfernt voneinander liegenden Ekkenbereichen des Behälters angeordnet sind und mit der Speicherkammer durch Verbindungsöffnungen bzw. in Verbindung stehen, die so ausgerichtet sind, daß das der Beschickungskammer zugeführte geschmolzene Material auf seinem Weg zur Entnahmekammer einen im wesentlichen maximalen Strömungsweg durch die Speicherkammer nimmt.

Auf diese Weise kann wirkungsvoll verhindert werden, daß das geschmolzene Metall begleitende Schlacke in die Entnahmekammer gelangt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In den einzelnen Figuren sind einander entsprechende oder miteinander vergleichbare Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt

Fig. 1 einen Vertikalschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters;

F i g. 2 und 3 teilweise im Schnitt eine perspektivische Ansicht von zwei abgewandelten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Behälters, und

Fig.4 in perspektivischer Darstellung eine weitere abgewandelte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behälters bzw. Ofens,

Der in Fig. 1 dargestellte Behälter besteht aus einer Bodenplatte 10, Seitenwändenll und einem Deckel 12, der unter Zwischenschaltung von Dichtungen 13 auf die oberen Ränder der Seitenwände 11 aufgelegt ist. Der Behälter dient zur Aufnahme von geschmolzenem Metall 14. Um eine gute Abdichtung zu erreichen, sind die unteren Abschnitte der Seitenwände 11 mit Falzen, Abstufungen oder Nuten versehen, derart, daß im wesentlichen L-förmige Dichtungsfugen entstehen, wenn die Seitenwände 11 und die Bodenplatte 12 zusammengesetzt werden. In die Dichtungsfugen sind Dichtungsstreifen 15, 16 aus filzartigem keramischem Material eingelegt, wobei die Dichtflächen mittels Schrauben 17 gegeneinander gedrückt werden bzw. angezogen sind. Die Seitenwände ί i sind im Bereich der vertikal verlaufenden Behälterecken bzw. Behälterkanten im wesentlichen in der gleichen Weise gestaltet wie im Bereich der horizontal verlaufenden Stoßstellen zwischen den Seitenwänden und der Bodenplatte, so daß abgewinkelte oder labyrinthähnliche Eckdichtungsfugen entstehen.

Der in F i g. 2 dargestellte Behälter unterscheidet sich von dem in F i g. 1 dargestellten Behälter in erster Linie dadurch, daß der Boden und die Seitenwände aus einerseits jeweils zwei keramischen Bodenplatten 19,20 bzw. andererseits zwei Wandplatten 21, 22 bestehen. Die Randabschnitte der äußeren Platten 20 bzw. 22 stehen im Bereich der durch sie gebildeten Dichtungsfugen über die Randabschnitte der zugeordneten inneren Platten 19 bzw. 21 über, derart, daß im wesentlichen Z-förmige Dichtungsfugen gebildet sind, in die Dichtungsstreifen bzw. Dichtungseinlagen 15,16,23 aus beispielsweise filzartigem keramischem Material eingelegt sind. Die sich gegenüberliegenden Dichtungsflächen der einzelnen Behälterplatten werden mittels Schrauben 17 gegeneinander gepreßt bzw. angezogen. Die Dichtungsstreifen bzw. Dichtungseinlagen 16 und 23 erstrecken sich über den Bereich der eigentlichen Dichtungsfugen zwischen senkrecht zueinander stehenden Behältcrplatten und haben vorzugsweise in der dargestellten Weise eine den äußeren Platten 20 bzw. 22 entsprechende Größe. Um die äußeren und inneren Platten 19, 20 einerseits bzw. 21, 22 andererseits miteinander zu Verriegeln, können zusätzliche Schrauben 24 vorgesehen sein, die dann durch die entsprechenden Dichtungsstreifen bzw. Dichtungseinlagen 16 bzw. 23 hindurchgeführt sind.

Der in F i g. 3 abgebildete Behälter stellt eine Weitcrentwicklung des in F i g. 2 gebildeten Behälters dar. Der Behälter gemäß Fig.3 unterscheidet sich von dem in Fig. 2 dargestellten Behälter hauptsächlich dadurch, daß er einen Isoliermantel aufweist. Her aus inneren und äußeren porösen Platten 25,26 aus einem hitzebeständigen, beispielsweise keramischem Material besteht. Die porösen Platten 25 und 26 sind im Bereich ihrer in den Behälterecken liegende Stoßflächen im wesentlichen in der gleichen Weise miteinander verbunden bzw. aneinander befestigt. Woe es oben bereits an Hand der Platten 19, 20, 21 und 22 beschrieben ist. Der Isoliermantel ist von einem Außengehäuse umgeben, das aus keramischen PJ Uten 27 besteht, die mittels Schrauben 28 aneinander befestigt sind.

Der in Fig.4 dargestellte Behälter 10' ist mit einer Feuerung versehen und weist Verschlußplatten bzw. Deckel 29,30,31 auf. Der Behälter 10' ist mittels Innenwänden 32, 33, 34, 35 in eine mit dem Deckel 30 verschlossene Beschickungskammer, der das geschmolzene Material zugeführt wird, eine von dem Deckel 31 verschlossene Entnahmekammer, aus der das geschmolzene Material dann, wenn es benötigt wird, entnommen wird, und eine von dem Deckel 29 verschlossene .Speicherkammer unterteilt, die beträchtlich größer ist, als es die Beschickungskammer und die Entnahmekammer sind. Der die Speicherkammer verschließende Deckel 29 ist an seiner Unterseite mit (nicht dargestellten) elektrischen Heizelementen versehen, um das g -schmol/.ene Material auf der jeweils erforderlichen Temperatur zu halten. Die Beschickungskammer und die Entnahmekammer liegen in Eckbereichen des Behälters 10' und sind so gestaltet, daß sie mit der Speicherkammer an Stellen in Verbindung stehen, die sich in einem beträchtlichen Abstand von der vorgesehenen Oberfläche des sich in dem Behälter befindlichen geschmolzenen Metall befinden. Zu diesem Zweck sind die Verbindung.iöffnungen 36 und 37 zwischen der Beschickungskammer und der Speicherkammer einerseits und der Speicherkammer und der Entnahmekammer andererseits im Bereich des Behälterbodens angeordnet. Gemäß F i g. 4 sind die Verbindungsöffnungen derart angeordnet, daß das der Beschickungskammer zugeführte geschmolzene Metall auf seinem Wege zur Entnahmekammer einen im wesentlichen maximalen Strömungsweg durch die Speicherkammer hat. Die Deckel 30 und 31 der Besc'nikkungskammer bzw. der Entnahmekammer sind vorzugsweise jeweils mit (nicht dargestellten) Greifbügeln versehen, so daß sie leicht angehoben und gegebenenfalls ersetzt werden können.
Wenn die Behälter für Temperaturen bis zu etwa 800⁰C ausgelegt sein sollen, bestehen die Platten 10,11, 12,19 bis 22 und 27 vorzugsweise aus dem keramischen Plattenmaterial, das von der Firma Johns-Manville, Colorado, USA, unter dem Warenname Marinite-XL auf

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den Markt gebracht wird. Die den Isoliermantel bildenden Platten 25 und 26 und die Dichtungen 13 können vorzugsweise aus den Materialien bestehen, die von der gleichen Firma unter den Warenbezeichnungen Thermo-800 bzw. Cerafelt CB-1000 Vertrieben werden. Die 5 Dichtungsstreifen bzw. Dichtungseinlagen 15,16,23 ha- |

ben vorzugsweise eine Dicke von etwa 3 mm und bestehen aii,t einem filzartigen keramischem Material, das von der Firma Carborundum Co, N. Y., USA, unter der Bezeichnung Fiberfrax Ceramic Fiber Paper, Grade io 970 ), auf den Markt gebracht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Behälter für geschmolzenes Metall, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwände (10, 11,19—22, 27) aus starren keramischen Platten bestehen, deren gegeneinander stoßende Randabschnitte in jeder Schnittebene, die mit der Randlängsrichtung Winkel bildet, gesehen zwischen sich im wesentlichen L- oder Z-förmige Dichtungsfugen mit mindestens zwei winklig zueinander stehende Dichtungsflächen bilden, daß in diese Dichtungsfugen aus keramischen Material bestehende Dichtungsstreifen (15,16, 23) eingelegt sind, und daß die sich gegenüberliegenden Dichtungsflächen gegeneinander gedrückt sind.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Behälterwand aus zwei sich überdeckenden Platten gebildet ist, und daß der Utirfangsrand einer dieser beiden Platten zur Bildung der Dichtungsflächen über den Umfangsrand der zugeordneten zweiten Platte ragt

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsstreifen aus filzartigem, keramischem Material bestehen.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich gegenüberliegenden Dichtungsflächen mittels Schrauben (17, 24) gegeneinander gepreßt bzw. angezogen sind.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälterwände von einem Isoliermantel uitigeben -iind, der seinerseits in einem Außengehäuse aufgenommen ist

6. Behälter nach Anspruch;, dadurch gekennzeichnet, daß der Isoliermantel aus porösen Platten (25,26) aus keramischem Material besteht

7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Isoliermantel bildenden Platten im Bereich ihrer gegeneinanderstoßenden Randabschnitte zwischen sich im wesentlichen L- oder Z-förmige Dichtungsfugen mit mindestens zwei winklig zueinander stehenden Dichtungsflächen bilden.

8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dichtungsfugen zwischen den den Isoliermantel bildenden Platten (25, 26) Isoliermaterial eingelegt ist.

9. Behälter nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Außengehäuse aus starren keramischen Platten besteht.

10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere Deckel (29, 30, 31) und eine Heizeinrichtung für die Zufuhr von Wärme zu dem in dem Behälter enthaltenen geschmolzenen Metall aufweist, daß die Behälterwände mindestens eine Innenschicht aus starren keramischen Platten enthält, daß gegen die Außenfläche dieser starren keramischen Platten zu Isolierzwekken mindestens eine poröse Platte aus keramischem Material anliegt, daß ein Außengehäuse vorgesehen ist, daß der Behälter mittels Innenwänden (32,33,34, 35) in eine Beschickungskammer, eine Entnahmekammer und eine gegenüber den Beschickungs- und Entnahmekammern beträchtlich größere Speicherkammer unterteilt ist, die mit der Beschickungskammer und der Entnahmekammer über Öffnungen in Verbindung steht, die in einem beträchtlichen Abstand unterhalb der vorgesehenen Oberfläche des geschmolzenen Metalles in dem Behälter liegt und daß die Heizeinrichtung im Bereich der Speicherkammer angeordnet ist.

11. Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung bzw. Feuerung in der Speicherkammer an einer Stelle geordnet ist, die oberhalb des von dem Behälter aufzunehmenden geschmolzenen Metalles liegt

12. Behälter nach Anspruch 10 oder II, dadurch gekennzeichnet daß die Entnahmekammer einen gesonderten Deckel (31) aufweist

13. Behälter nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet daß die Beschickungskammer und die Entnahmekammer in entfernt voneinander liegenden Eckenbereichen des Behälters angeordnet sind und mit der Speicherkammer durch Verbindungsöffnungen (36 bzw. 37) in Verbindung stehen, die so ausgerichtet sind, daß das der Beschikkungskammer Zugeführte geschmolzene Material auf seinem Weg zur Entnahmekammer einen im wesentlichen maximalen Strömungsweg durch die Speicherkammer nimmt