EP1625904A1 - Heizvorrichtung zum Erwärmen beziehungsweise Warmhalten von Flüssigkeiten - Google Patents

Heizvorrichtung zum Erwärmen beziehungsweise Warmhalten von Flüssigkeiten Download PDF

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EP1625904A1
EP1625904A1 EP05017674A EP05017674A EP1625904A1 EP 1625904 A1 EP1625904 A1 EP 1625904A1 EP 05017674 A EP05017674 A EP 05017674A EP 05017674 A EP05017674 A EP 05017674A EP 1625904 A1 EP1625904 A1 EP 1625904A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating device
heating
unit
liquid
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05017674A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roland Scharf-Bergmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Real Alloy Germany GmbH
Original Assignee
Vaw Imco Guss und Recycling GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vaw Imco Guss und Recycling GmbH filed Critical Vaw Imco Guss und Recycling GmbH
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/0084—Obtaining aluminium melting and handling molten aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/005—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like with heating or cooling means
    • B22D41/01—Heating means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/06—Obtaining aluminium refining
    • C22B21/064—Obtaining aluminium refining using inert or reactive gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/14—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/18—Door frames; Doors, lids, removable covers
    • F27D1/1808—Removable covers

Definitions

  • the present invention relates to a heating device for heating or keeping warm liquid materials in a container, in particular of liquid aluminum in a transport crucible.
  • Crucibles or containers are used to transport a wide variety of materials.
  • An example of this are crucibles for transporting liquid aluminum. It is important that the aluminum during transport substantially maintains its temperature and thus its liquid state.
  • Such crucibles or containers may have different geometries.
  • Known crucibles consist of a steel jacket lined on the inside with refractory materials. Such crucibles are made for example by the company Bartz Maschinen- und Anlagenbau, the company Dr. Ing. Schmitz + Appelt Industrieofenbau and the company ASM Anlagentechnik.
  • the object of the present invention is to ensure in a simple manner that liquid materials still have the desired temperature and the desired consistency, if this can no longer be ensured, for example due to the length of storage by the insulation.
  • the object is achieved by a heating device for heating or keeping warm a liquid material in a container, in particular of liquid aluminum in a transport crucible.
  • the heating device according to the invention comprises a heating unit which is designed such that it can be fixed in the lid opening of the container. With the help of the heating device according to the invention it is ensured that the liquid material, in particular the liquid aluminum when delivered to the customer meets the quality requirements of the customer.
  • the heating device according to the invention is fixed before the transfer of the liquid material to the customer in the lid opening of the container and reheated with the heating unit of the heating device, the liquid material in the container or kept warm.
  • the heating device according to the invention can be easily fixed with suitable means in the existing opening of the container. With this arrangement, the heating unit of the heater can easily either reheat or keep the liquid in the container warm.
  • the heating unit is a gas-powered burner.
  • a gas-fired burner has the advantage that it is simple in construction and can be easily controlled with respect to the heating power.
  • This gas fired burner is preferably designed to produce a soft flame that can spread over the entire surface of the liquid level.
  • Such a soft flame has a relatively low exit velocity at the burner mouth on.
  • the soft flame can be achieved for example by a low admission pressure of gas and air, as well as by a certain burner construction.
  • Such a soft flame ensures that the liquid is particularly effectively heated or kept warm.
  • the lambda value of the gas-fired burner is between 1.05 and 1.50, preferably between 1.05 and 1.20. The use of such a heating device ensures that no appreciable burn-off occurs when heating or keeping the liquid hot.
  • the heating device has a measuring unit for detecting the temperature of the liquid material.
  • this measuring unit may be a NiCr-Ni thermocouple in a ceramic, aluminum-resistant thermowell.
  • This measuring unit for example, spaced from the heating unit, for example, be arranged in a separate unit.
  • the power of the heating unit is then regulated as a function of the temperature measured by the measuring unit. The regulation is carried out, for example, such that the liquid is kept at the desired temperature with the least possible expenditure of energy.
  • the power of the heating unit can be controlled so that the liquid as quickly as possible again has the desired temperature.
  • the power will not exceed a certain power in order to prevent burn-up losses.
  • the heating device comprises a mixing unit for mixing the liquid material.
  • a mixing unit for mixing the liquid material.
  • a gassing unit is used as a mixing unit.
  • Such a moving unit may be operated, for example, with an inert gas such as nitrogen.
  • the amount of gas is adjusted so that a sufficient circulation of the liquid aluminum takes place, but the melt does not absorb too much gas.
  • the heating device 1 shows an embodiment of the heating device 1 according to the invention for heating a liquid material in a transport crucible 5.
  • the heating device 1 in the present embodiment, a plurality of units.
  • the heating unit 2 used in the present embodiment is arranged on the lid opening of the transport container 5. This is preferably a gas-powered burner to which propane gas 6 and air 7 are supplied in the present exemplary embodiment.
  • the heating unit 2 also has an exhaust air line 8. With the help of this heating unit 2, the liquid is heated as effectively as possible in the transport crucible 5, or kept warm.
  • the heating device according to the invention also has a measuring unit 3.
  • This measuring unit is introduced in the present embodiment through a further opening in the transport crucible 5 to detect the temperature of the liquid material.
  • the information about the temperature of the liquid material is forwarded in the present embodiment to a control unit 9, which regulates the power of the heating unit 2.
  • the control may, for example, take place based on the desired temperature and the measured temperature.
  • the control is preferably set such that the liquid material is kept at the desired temperature with the least possible expenditure of energy and with the least possible burn-off loss.
  • the heating device 1 also has a mixing unit 4.
  • This mixing unit 4 ensures that all the liquid in the transport crucible 5 is uniformly heated.
  • the mixing unit 4 shown in FIG. 1 is a gassing unit 4 which is operated with nitrogen 10.
  • the mixing unit 4 is arranged next to the measuring unit 3 on a separate opening spaced from the heating unit 2.
  • the arrangement of the units can also be done in any other convenient manner.
  • FIG. 2 shows an arrangement of a plurality of transport crucibles 5 in a station 11 with a plurality of heating devices 1.
  • six transport crucible 5 are arranged at a heating or holding station 11.
  • Each of the transport crucible 5 has a heating unit 2 with the corresponding inlets and outlets, via a measuring unit 3 and a mixing unit 4.
  • This inventive arrangement 11 with the heating devices 1 according to the invention ensures in a simple manner that the temperature and the consistency of liquid Materials will remain within a desired range even for a longer period of time.

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Abstract

Heizvorrichtung (1) zum Erwärmen beziehungsweise Warmhalten eines flüssigen Materials in einem Behälter (5), insbesondere von flüssigem Aluminium in einem Transporttiegel (5), mit einer Heizeinheit (2), wobei die Heizvorrichtung (1) derart gestaltet ist, dass sie in der Deckelöffnung des Behälters (5) fixiert werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Erwärmen beziehungsweise Warmhalten von flüssigen Materialien in einem Behälter, insbesondere von flüssigem Aluminium in einem Transporttiegel.
  • Tiegel oder Behälter werden zum Transport unterschiedlichster Materialien verwendet. Ein Beispiel hierfür sind Tiegel zum Transport von flüssigem Aluminium. Hierbei ist es wichtig, dass das Aluminium während des Transportes im Wesentlichen seine Temperatur und damit seinen flüssigen Zustand beibehält. Derartige Tiegel oder Behälter können unterschiedliche Geometrien aufweisen. Bekannte Tiegel bestehen aus einem Stahlmantel, der auf der Innenseite mit feuerfesten Materialien ausgekleidet ist. Derartige Tiegel werden beispielsweise von der Firma Bartz Maschinen- und Anlagenbau, der Firma Dr. Schmitz + Appelt Industrieofenbau und der Firma ASM Anlagentechnik hergestellt.
  • Mit derartigen Tiegeln soll sichergestellt werden, dass beispielsweise flüssiges Aluminium auch über lange Strecken derart transportiert werden kann, dass das Aluminium beim Eintreffen beim Kunden die gewünschte Temperatur und die gewünschte Konsistenz aufweist. Bei den bekannten Tiegeln wird deshalb versucht die Isolation soweit zu erhöhen, dass auch wenn sich der Transport zu dem Kunden verzögert oder der Kunde das Aluminium nicht direkt verwenden kann, sich die Temperatur und die Konsistenz des Aluminiums immer noch innerhalb der geforderten Toleranzen bewegt.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es auf einfache Weise sicherzustellen, dass flüssige Materialien auch dann noch die gewünschte Temperatur und die gewünschte Konsistenz aufweisen, wenn dies beispielsweise aufgrund der Länge der Lagerung durch die Isolierung nicht mehr sichergestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Heizvorrichtung zum Erwärmen beziehungsweise Warmhalten eines flüssigen Materials in einem Behälter, insbesondere von flüssigem Aluminium in einem Transporttiegel gelöst. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung enthält eine Heizeinheit die derart gestaltet ist, dass sie in der Deckelöffnung des Behälters fixiert werden kann. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung wird sichergestellt, dass das flüssige Material, insbesondere das flüssige Aluminium bei Ablieferung bei dem Kunden den Qualitätsanforderungen des Kunden entspricht. Zu diesem Zweck wird die erfindungsgemäße Heizvorrichtung vor der Übergabe des flüssigen Materials an den Kunden in der Deckelöffnung des Behälters fixiert und mit der Heizeinheit der Heizvorrichtung das flüssige Material in dem Behälter wieder erwärmt oder warm gehalten.
  • Für die erfindungsgemäße Lösung sind keine Veränderungen an den vorhanden Behältern notwendig. Die erfindungsgemäße Heizvorrichtung kann einfach mit geeigneten Mittel in der vorhanden Öffnung des Behälters fixiert werden. Mit Hilfe dieser Anordnung kann die Heizeinheit der Heizvorrichtung auf einfache Weise die Flüssigkeit in dem Behälter entweder erneut erwärmen oder warm halten.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei der Heizeinheit um einen gasbetriebenen Brenner. Ein derartiger gasbetriebener Brenner hat den Vorteil, dass er einfach aufgebaut ist und bezüglich der Heizleistung einfach geregelt werden kann. Dieser gasbetriebene Brenner ist vorzugsweise derart gestaltet, dass er eine weiche Flamme erzeugt, die sich auf der gesamten Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels ausbreiten kann. Eine derartige weiche Flamme weist eine relativ geringe Austrittsgeschwindigkeit am Brennermund auf. Die weiche Flamme kann beispielsweise durch einen geringen Vordruck an Gas und Luft, sowie durch einen bestimmten Brenneraufbau erzielt werden. Durch eine derartige weiche Flamme wird sichergestellt, dass die Flüssigkeit besonders effektiv erwärmt beziehungsweise warm gehalten wird. In einer weiter bevorzugten Ausführungsform liegt der Lambdawert des gasbetriebenen Brenners zwischen 1,05 und 1,50, vorzugsweise zwischen 1,05 und 1,20. Durch die Verwendung einer derartigen Heizvorrichtung wird sichergestellt, dass beim Erwärmen beziehungsweise Warmhalten der Flüssigkeit kein nennenswerter Abbrandverlust entsteht.
  • In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Heizvorrichtung eine Messeinheit zur Erfassung der Temperatur des flüssigen Materials auf. Bei dieser Messeinheit kann es sich beispielsweise um ein NiCr-Ni-Thermoelement in einem keramischen, aluminiumbeständigen Schutzrohr handeln. Diese Messeinheit kann beispielsweise von der Heizeinheit beabstandet, beispielsweise in einer separaten Einheit angeordnet sein. Weiter bevorzugt wird dann die Leistung der Heizeinheit in Abhängigkeit von der von der Messeinheit gemessenen Temperatur geregelt. Die Regelung wird beispielsweise derart durchgeführt, dass die Flüssigkeit mit möglichst geringem Energieaufwand auf der gewünschten Temperatur gehalten wird. Sollte allerdings die Temperatur der Flüssigkeit unter einen bestimmten Schwellenwert sinken, kann die Leistung der Heizeinheit derart geregelt werden, dass die Flüssigkeit möglichst schnell wieder die gewünschte Temperatur aufweist. Erfindungsgemäß wird die Leistung allerdings eine bestimmte Leistung nicht überschreiten, um Abbrandverluste zu verhindern.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Heizvorrichtung eine Mischeinheit zum Mischen des flüssigen Materials auf. Mit Hilfe dieser Mischeinheit kann sicher gestellt werden, dass die ganze Flüssigkeit in dem Behälter gleichmäßig erwärmt wird. Vorzugsweise wird eine Begasungseinheit als Mischeinheit verwendet. Eine derartige Bewegungseinheit kann beispielsweise mit einem Inertgas, wie beispielsweise Stickstoff betrieben werden.
  • Dabei wird die Menge des Gases derart eingestellt, dass eine ausreichende Umwälzung des flüssigen Aluminiums stattfindet, jedoch die Schmelze nicht zu viel Gas aufnimmt.
  • Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Figuren beschrieben, wobei
    • Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung darstellt und
    • Figur 2 die Anordnung mehrerer Transporttiegel in einer Station mit mehreren erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen darstellt.
  • Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung 1 zum Erwärmen eines flüssigen Materials in einem Transporttiegel 5. Hierfür weist die Heizvorrichtung 1 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mehrere Einheiten auf. Die im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendete Heizeinheit 2 ist an der Deckelöffnung des Transportbehälters 5 angeordnet. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um einen gasbetriebenen Brenner, dem im vorliegenden Ausführungsbeispiel Propangas 6 und Luft 7 zugeführt werden. Die Heizeinheit 2 verfügt darüber hinaus noch über eine Abluftleitung 8. Mit Hilfe dieser Heizeinheit 2 wird die Flüssigkeit in dem Transporttiegel 5 möglichst effektiv erwärmt, beziehungsweise warm gehalten.
  • In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Heizvorrichtung auch eine Messeinheit 3 auf. Diese Messeinheit wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch eine weitere Öffnung in den Transporttiegel 5 eingeführt, um die Temperatur des flüssigen Materials zu erfassen. Die Information über die Temperatur des flüssigen Materials wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel an eine Regeleinheit 9 weitergeleitet, die die Leistung der Heizeinheit 2 regelt. Die Regelung kann beispielsweise auf der Grundlage der gewünschten Temperatur und der gemessen Temperatur stattfinden. Die Regelung ist vorzugsweise derart eingestellt, dass das flüssige Material mit möglichst geringem Energieaufwand und mit möglichst geringem Abbrandverlust auf der gewünschten Temperatur gehalten wird.
  • In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Heizvorrichtung 1 außerdem eine Mischeinheit 4 auf. Diese Mischeinheit 4 stellt sicher, dass die ganze Flüssigkeit in dem Transporttiegel 5 gleichmäßig erwärmt wird. Bei der in Figur 1 dargestellten Mischeinheit 4 handelt es sich um eine Begasungseinheit 4, die mit Stickstoff 10 betrieben wird. In Figur 1 ist die Mischeinheit 4 neben der Messeinheit 3 an einer separaten, von der Heizeinheit 2 beabstandeten Öffnung angeordnet. Die Anordnung der Einheiten kann allerdings auch auf jede andere zweckmäßige Weise erfolgen.
  • In Figur 2 ist eine Anordnung mehrerer Transporttiegel 5 in einer Station 11 mit mehreren Heizvorrichtungen 1 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel sind sechs Transporttiegel 5 an einer Heiz- oder Warmhaltestation 11 angeordnet. Jeder der Transporttiegel 5 verfügt über eine Heizeinheit 2 mit den entsprechenden Zu- und Ableitungen, über eine Messeinheit 3 und eine Mischeinheit 4. Durch diese erfindungsgemäße Anordnung 11 mit den erfindungsgemäßen Heizvorrichtungen 1 wird auf einfache Weise sichergestellt, dass die Temperatur und die Konsistenz von flüssigen Materialien auch für eine längere Zeitperiode innerhalb eines gewünschten Bereichs bleibt.

Claims (8)

  1. Heizvorrichtung (1) zum Erwärmen beziehungsweise Warmhalten eines flüssigen Materials in einem Behälter (5), insbesondere von flüssigem Aluminium in einem Transporttiegel (5), mit einer Heizeinheit (2), wobei die Heizvorrichtung (1) derart gestaltet ist, dass sie in der Deckelöffnung des Behälters (5) fixiert werden kann.
  2. Heizvorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinheit (2) ein gasbetriebener Brenner ist.
  3. Heizvorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der gasbetriebene Brenner eine weiche Flamme erzeugt, die sich auf der gesamten Oberfläche des Flüssigkeitsspiegels ausbreiten kann.
  4. Heizvorrichtung (1) gemäß einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdawert des gasbetriebenen Brenners zwischen 1,00 und 1,50, vorzugsweise zwischen 1,05 und 1,2 liegt
  5. Heizvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtung (1) eine Messeinheit (3) zur Erfassung der Temperatur des flüssigen Materials aufweist.
  6. Heizvorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung der Heizeinheit (2) in Abhängigkeit von der von der Messeinheit (3) gemessenen Temperatur geregelt wird.
  7. Heizvorrichtung (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (1) eine Mischeinheit (4) zum Mischen des flüssigen Materials aufweist.
  8. Heizvorrichtung (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinheit (4) eine Begasungseinheit ist.
EP05017674A 2004-08-13 2005-08-12 Heizvorrichtung zum Erwärmen beziehungsweise Warmhalten von Flüssigkeiten Withdrawn EP1625904A1 (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0177908A1 (de) * 1984-10-12 1986-04-16 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Anlage zum Frischen mit einem zusätzlichen Lichtbogenofen
EP0217094A1 (de) * 1985-08-22 1987-04-08 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Warmhalten einer Schmelze in einer Pfanne

Patent Citations (2)

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EP0217094A1 (de) * 1985-08-22 1987-04-08 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Warmhalten einer Schmelze in einer Pfanne

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DE102004039388A1 (de) 2006-02-23

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