EP1893930B1 - Schmelz- oder warmhalteofen - Google Patents

Schmelz- oder warmhalteofen Download PDF

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EP1893930B1
EP1893930B1 EP06753906.4A EP06753906A EP1893930B1 EP 1893930 B1 EP1893930 B1 EP 1893930B1 EP 06753906 A EP06753906 A EP 06753906A EP 1893930 B1 EP1893930 B1 EP 1893930B1
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EP
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valve
melting
melt
holding furnace
closure valve
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Klaus Malpohl
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Strikowestofen GmbH
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Strikowestofen GmbH
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    • 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
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
    • F27B3/19—Arrangements of devices for discharging
    • 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
    • F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
    • F27B3/06—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces with movable working chambers or hearths, e.g. tiltable, oscillating or describing a composed movement
    • F27B3/065—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces with movable working chambers or hearths, e.g. tiltable, oscillating or describing a composed movement tiltable
    • 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
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/15—Tapping equipment; Equipment for removing or retaining slag
    • F27D3/1509—Tapping equipment
    • F27D3/1536—Devices for plugging tap holes, e.g. plugs stoppers

Definitions

  • the invention relates to a melting or holding furnace according to the preamble of the main claim.
  • melts for example from aluminum.
  • This melt is usually transferred to another furnace, for example in a furnace for melt treatment, wherein this transfer is realized in that the holding furnace is controlled tilted, whereby continuously or in small batches melt enters the other furnace or container.
  • the accuracy of the dosage of the melt is limited.
  • the melt for example, the aluminum melt in the transfer in contact with the ambient air and oxidized at the free surface.
  • tapping furnaces in which a transfer of melt by tilting the furnace and discharging a sealing material is introduced through a tap hole.
  • Such tapping furnaces are for example in the publications US 4,795,139 and WO 03/029 499 A1 shown.
  • a similar stove is in the article " Slide gate valves for metal flow control"of September 15, 1991 from the magazine Steel Times International known.
  • the invention has for its object to provide a melting and holding furnace, with which it is possible to transfer the melt in a metered manner in another container without coming into contact with the ambient air and in which an interruption of the operation for Repair and maintenance when using a valve for transfer is not necessary.
  • the outlet opening of the melting and holding furnace is provided with a closure valve for metering to be discharged melt, which is covered with melt in normal operation, and that the housing of the furnace chamber is connected to a tilting device, which tilts the housing in such a way
  • the closure valve for repair of melt is exposed, it is possible on the one hand, an oxide-free transfer, ie, to the exclusion of air or oxygen from the melting or holding furnace in another container due to the valve with high dosing accuracy, also quasi Continuously perform and on the other hand make a repair to the closure valve, without the holding operation of the furnace must be interrupted or the furnace must be completely or partially emptied.
  • closure valve is controllable by means of an electric drive so that the desired amount can be transferred in a metered manner, that is, in a quasi-continuous manner, the transfer amount of the melt is chosen so that the level in the receiving furnace remains almost constant.
  • valve stem and valve body has a gas feedthrough, since an oxide-free transfer of melt can thus be optimized, the surface of the melt in the feed chamber of the tapping or closing valve being covered with inert gas can be as well as also the surface of the melt in the chamber of the receiving container.
  • the gas supply also serves to bring out after the closing of the valve, the melt from the Auslassstein by the pressure equalization, so they do not freeze.
  • Fig. 1 are the inventive melting or holding furnace 1 and a receiving furnace 2, in which the melt is transferred from the holding furnace 1, shown in the usual operating position of the furnace 1.
  • the melting or holding furnace 1 has a surrounding of a refractory housing 3 furnace chamber 4, in which the melt bath between a maximum level 5 and a minimum level 6 is added. In the housing 3 burner not shown, which provide the necessary temperature.
  • the melting furnace 1 is formed with a side chamber forming a feed chamber 8, which with the remaining furnace space via a siphon (see Fig. 2 ) connected is.
  • a closure valve 10 for metering the melt to be discharged which is designed as a bottom tap valve, and which comprises a valve body 11 operable by a valve body 12.
  • a valve block 16 which forms the valve seat, and an outlet stone 13 connects.
  • the valve rod 11 is controlled via an electric drive, not shown, corresponding to different open positions of the valve body 12.
  • the outlet stone of the valve 10 projects through an opening in a cover of the receiving furnace 2 into this, wherein the received in the receiving furnace 2 melt bath also varies between a maximum level 14 and a minimum level 15 and the outlet stone 13 so far in the receiving furnace 2 protrudes that it ends below the minimum level 15.
  • the melt transfer from the furnace 1 takes place in the receiving furnace 2 with the exclusion of air and oxygen.
  • the valve 10 has a gas feed 17 for inert gas, by which an oxide-free transfer of melt is to be optimized.
  • the valve rod and the valve body are provided with an axial bore 18 which in the Fig. 1 not shown in detail.
  • the inert gas supplied via the axial bore passes into the side pocket 8 trained master chamber of the closure valve 10 and generates there an inert gas atmosphere.
  • the inert gas is passed through the outlet brick 13 of the valve 10 into the melt chamber of the receiving furnace 2, where it generates an inert gas atmosphere.
  • the housing 3 is provided with a tilting device, not shown, which tilts the entire housing 3 with melt bath and side pocket 8 and arranged therein valve 10 such that accordingly Fig. 2 the outlet stone 13 of the valve is pivoted out of the receiving furnace 2.
  • the pivoting or tilting angle is, depending on the distance between the valve in the side pocket (also called bay) and the tilting axis, so dimensioned that the valve 10 is exposed even at maximum level 5. This is in Fig. 2 to recognize.
  • the tilt axis and the tilt direction is in Fig.1 denoted by 19 and 20.
  • the outlet brick 13 of the valve 10 is removed and the exposed closure valve may be e.g. be examined by visual inspection on metal approaches, in particular on the valve seat 16.
  • the valve body 12 or plug of the valve stem 11 or the valve block 16 is replaced. It is also possible to clean the bore in the valve body or in the valve block.
  • the furnace 1 is pivoted back again, so that the Holding operation of the furnace does not have to be interrupted.
  • the tilting device of the furnace 1 can also be used for its complete emptying or for its emptying through the opening 7, if required.
  • the holding furnace 1 about the tilting axis 19 in the tilting direction 20, i. tilted in the same direction as during the exposure.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schmelz- oder Warmhalteofen nach dem-Oberbegriff des Hauptanspruchs.
  • Es sind Schmelz- oder Warmhalteöfen bekannt, die eine Schmelze, z.B. aus Aluminium aufnehmen. Diese Schmelze wird üblicherweise in einen anderen Ofen, beispielsweise in einen Ofen zur Schmelzebehandlung überführt, wobei diese Überführung dadurch realisiert wird, dass der Warmhalteofen gesteuert gekippt wird, wodurch kontinuierlich oder auch in kleinen Chargen Schmelze in den anderen Ofen oder Behälter gelangt. Hierbei ist die Genauigkeit der Dosierung der Schmelze begrenzt. Weiterhin ist von größerem Nachteil, dass die Schmelze, z.B. die Aluminiumschmelze bei der Überführung in Kontakt mit der Umgebungsluft steht und an der freien Oberfläche oxidiert.
  • Im Eisenbereich sind Transportpfannen bekannt, die Bodenventile aufweisen, wobei eine Überführung der Schmelze aus der Pfanne in einen anderen Behälter durch Öffnen des Bodenventils, z.B. des Stopfens durchgeführt wird. Die gute Regelbarkeit des Schmelzestroms durch Ventile ist bekannt. Falls ein solches Bodenventil gewartet werden muss, da die Gefahr besteht, dass eine Undichtigkeit des Ventils auftritt, muss zur Reparatur des Ventils die Pfanne vollständig entleert werden. Deshalb wird dieses Verfahren zur Überführung von Schmelzen aus Öfen mit großem Fassungsvermögen nicht angewandt. Es sind auch Öfen, insbesondere zur Aufnahme von Stahlschmelze bekannt ( EP 0 128 965 A1 ), die zur Überführung der Schmelze gekippt werden. Dabei werden keine Abstichventile verwendet, die im Normalbetrieb von Schmelze bedeckt sind, da bei diesen großen Öfen die Gefahr besteht, dass Undichtigkeiten zwischen Ventilstein und Ventilstopfen auftreten und der gesamte Ofen ausläuft. Es werden von außen angebrachte Schieber verwendet und die Abstichöffnung wird mit einer Füllmasse, z.B. Kies, zum Schutz des Schiebers gefüllt.
  • Außerdem sind im Bereich der Stahlerzeugung Abstichöfen bekannt, bei denen eine Überführung von Schmelze durch Kippen des Ofens und Ausstoßen eines Verschlussmaterials durch eine Abstichöffnung eingeleitet wird. Derartige Abstichöfen sind beispielsweise in den Druckschriften US 4 795 139 und WO 03/029 499 A1 gezeigt. Ein ähnlicher Ofen ist in dem Artikel "Slide gate valves for metal flow control" vom 15. September 1991 aus der Zeitschrift Steel Times International bekannt.
  • In der Druckschrift EP 0 320 481 ist eine Stopfstange mit einer Gasdurchführung offenbart. Eine solche Stopfstange wird in der Vorrichtung zur Detektion von Schlacke, die in der WO 2005/042 183 A1 gezeigt ist, verwendet.
  • In der EP 0 734 801 A1 wird ein elektrisch angetriebener Stopfen beschrieben.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schmelz- und Warmhalteofen zu schaffen, mit dem es möglich ist, die Schmelze in dosierter Weise in einen anderen Behälter zu überführen, ohne dass sie in Kontakt mit der Umgebungsluft kommt und bei dem eine Unterbrechung des Betriebes zur Reparatur und Wartung bei Verwendung eines Ventils zur Überführung nicht notwendig ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
  • Dadurch, dass die Auslassöffnung des Schmelz- und Warmhalteofens mit einem Verschlussventil zum Dosieren von auszulassender Schmelze versehen ist, das im Normalbetrieb mit Schmelze bedeckt ist, und dass das Gehäuse der Ofenkammer mit einer Kippvorrichtung verbunden ist, die das Gehäuse in der Weise kippt, dass selbst bei dem maximalen Füllstand das Verschlussventil zu Reparaturzwecken von Schmelze freilegbar ist, ist es einerseits möglich, eine oxidfreie Überführung, d.h., unter Ausschluss von Luft bzw. Sauerstoff vom Schmelz- oder Warmhalteofen in einen anderen Behälter aufgrund des Ventils mit hoher Dosiergenauigkeit, auch quasi-kontinuierlich durchzuführen und andererseits eine Reparatur an dem Verschlussventil vorzunehmen, ohne dass der Warmhaltebetrieb des Ofens unterbrochen werden muss oder der Ofen ganz oder teilweise entleert werden muss.
  • Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass das Verschlussventil mittels eines elektrischen Antriebs derart steuerbar ist, so dass dosiert die gewünschte Menge überführt werden kann, d.h., bei einer quasi-kontinuierlichen Weise wird die Überführungsmenge der Schmelze so gewählt, dass das Niveau im Empfangsofen fast konstant bleibt.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, dass das mit Ventilstange und Ventilkörper versehene Verschlussventil eine Gasdurchführung aufweist, da damit eine oxidfreie Überführung von Schmelze optimiert werden kann, wobei die Oberfläche der Schmelze in der Vorlagekammer des Abstich- oder Verschlussventils mit Inertgas bedeckt werden kann sowie ebenfalls die Oberfläche der Schmelze in der Kammer des Empfangsbehälters.
  • Dies wird dadurch mit geringem Aufwand realisiert, dass das Inertgas durch eine axiale Bohrung in der Ventilstange und im Ventilkörper geleitet wird.
  • Vorzugsweise schließt sich an das Ventil ein Auslassstein an, der so ausgebildet ist, dass er in die Schmelze des Empfangsofens eintaucht, der also unterhalb des Minimalpegels endet. Dabei dient die Gaszufuhr auch dazu, nach dem Schließen des Ventils die Schmelze aus dem Auslassstein durch den Druckausgleich herauszubefördern, damit sie nicht einfriert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Schnitt durch eine Anordnung aus dem erfindungsgemäßen Schmelz- und Warmhalteofen mit Verschlussventil und einem Empfangsofen, und
    Fig. 2
    einen Teilschnitt durch den erfindungsgemäßen Schmelz- und Warmhalteofen im gekippten Zustand in Bezug auf den Empfangsofen.
  • In Fig. 1 sind der erfindungsgemäße Schmelz- oder Warmhalteofen 1 und ein Empfangsofen 2, in den die Schmelze aus dem Warmhalteofen 1 überführt wird, in der üblichen Betriebsstellung des Ofens 1 dargestellt. Der Schmelz- oder Warmhalteofen 1 weist ein von einem feuerfesten Gehäuse 3 umgebenden Ofenraum 4 auf, in dem das Schmelzebad zwischen einem Maximalpegel 5 und einem Minimalpegel 6 aufgenommen ist. In dem Gehäuse 3 sind nicht näher dargestellte Brenner vorgesehen, die die notwendige Temperatur liefern. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schmelzofen 1 mit einer eine Vorlagekammer bildenden Seitentasche 8 ausgebildet, die mit dem übrigen Ofenraum über einen Siphon (siehe Fig. 2) verbunden ist.
  • In der Seitentasche 8 befindet sich ein Verschlussventil 10 zum Dosieren der auszulassenden Schmelze, das als Boden-Abstichventil ausgebildet ist, und das einen von einer Ventilstange 11 betätigbaren Ventilkörper 12 umfasst. An den Ventilkörper schließt sich ein Ventilstein 16, der den Ventilsitz bildet, und ein Auslass-Stein 13 an. Die Ventilstange 11 ist über einen nicht dargestellten elektrischen Antrieb entsprechend unterschiedlicher Öffnungsstellungen des Ventilkörpers 12 steuerbar.
  • Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ragt der Auslass-Stein des Ventils 10 durch eine Öffnung in einem Deckel des Empfangsofen 2 in diesen hinein, wobei das im Empfangsofen 2 aufgenommene Schmelzebad ebenfalls zwischen einem Maximalpegel 14 und einem Minimalpegel 15 schwankt und der Auslass-Stein 13 soweit in den Empfangsofen 2 hineinragt, dass er unterhalb des Minimalpegels 15 endet. Somit erfolgt die Schmelzeüberführung vom Ofen 1 in den Empfangsofen 2 unter Ausschluss von Luft und Sauerstoff.
  • Das Ventil 10 weist eine Gaszuführung 17 für Inertgas auf, durch die eine oxidfreie Überführung von Schmelze optimiert werden soll. Dazu sind die Ventilstange und der Ventilkörper mit einer axialen Bohrung 18 versehen, die in der Fig. 1 nicht näher dargestellt ist. Bei offenem Ventil gelangt das über die axiale Bohrung zugeführte Inertgas in die in der Seitentasche 8 ausgebildete Vorlagekammer des Verschlussventils 10 und erzeugt dort eine Inertgasatmosphäre. Bei geschlossenem Ventil wird das Inertgas durch den Auslass-Stein 13 des Ventils 10 in die Schmelzekammer des Empfangsofens 2 geleitet und erzeugt dort eine Inertgasatmosphäre.
  • Auf der dem Verschlussventil 10 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 3 befindet sich eine Ausgießöffnung 7, über die der Warmhalteofen 1 restentleert werden kann. Das Gehäuse 3 ist mit einer nicht dargestellten Kippvorrichtung versehen, die das gesamte Gehäuse 3 mit Schmelzebad und Seitentasche 8 und darin angeordnetem Ventil 10 derart kippt, dass entsprechend Fig. 2 der Auslass-Stein 13 des Ventils aus dem Empfangsofen 2 herausgeschwenkt wird. Der Schwenk- oder Kippwinkel ist dabei, abhängig von dem Abstand zwischen dem Ventil in der Seitentasche (auch Erker genannt) und der Kippachse, so bemessen, dass das Ventil 10 selbst bei maximalem Füllstand 5 freigelegt wird. Dies ist in Fig. 2 zu erkennen. Die Kippachse und die Kipprichtung ist in Fig.1 mit 19 und 20 bezeichnet.
  • Zur Reparatur wird der Auslass-Stein 13 des Ventils 10 entfernt und das freigelegte Verschlussventil kann z.B. durch Sichtkontrolle auf Metallansätze, insbesondere am Ventilsitz 16 untersucht werden. Zur Reparatur oder Wartung des Ventils wird dann der Ventilkörper 12 bzw. Stopfen der Ventilstange 11 oder auch der Ventilstein 16 ausgewechselt. Ebenfalls ist eine Reinigung der Bohrung im Ventilkörper oder im Ventilstein möglich.
  • Nach der Reparatur oder dem Austausch des Ventils 10 wird der Ofen 1 wieder zurückgeschwenkt, so dass der Warmhaltebetrieb des Ofens nicht unterbrochen werden muss.
  • Die Kippvorrichtung des Ofens 1 kann auch zu seiner vollständigen Entleerung bzw. zu seiner Restentleerung über die Öffnung 7 genutzt werden, wenn dies verlangt wird. Dazu wird wie bei der Freilegung des Ventils 10 der Warmhalteofen 1 um die Kippachse 19 in die Kipprichtung 20, d.h. in die gleiche Richtung wie beim Freilegen gekippt.

Claims (9)

  1. Schmelz- oder Warmhalteofen mit einer von einem Gehäuse umgebenen Ofenkammer, in der die Schmelze mit einem maximalen Füllstand aufnehmbar ist, und mit einer Auslassöffnung zum Überführen der Schmelze in einen anderen Behälter,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auslassöffnung mit einem Verschlussventil (10) zum Dosieren von Schmelze versehen ist, dass das Gehäuse (3) mit einer Kippvorrichtung verbunden ist zum Kippen des Gehäuses (3) aus einer Betriebsstellung, bei der die Auslassöffnung und das Verschlussventil (10) mit Schmelze bedeckbar sind, in eine Stellung zu Reparaturzwecken, bei der selbst bei dem maximalen Füllstand (5) das Verschlussventil (10) von Schmelze freilegbar ist, und dass das Verschlussventil mit einem Auslassstein (13) verbunden ist, der ausgebildet ist, beim Überführen der Schmelze in den anderen Behälter hineinzuragen.
  2. Schmelz- oder Warmhalteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussventil (10) mittels eines elektrischen Antriebs steuerbar ist.
  3. Schmelz- oder Warmhalteofen nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussventil eine Ventilstange (11) und einen als Sperr- und Regelstopfen ausgebildeten Ventilkörper (12) aufweist.
  4. Schmelz- oder Warmhalteofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenkammer (4) mit einer Seitentasche (8) verbunden ist, in der das Verschlussventil (10) angeordnet ist.
  5. Schmelz- oder Warmhalteofen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ofenkammer (4) mit der Seitentasche (8) über einen Siphon (9) verbunden ist.
  6. Schmelz- oder Warmhalteofen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussventil als Bodenventil ausgebildet ist.
  7. Schmelz- oder Warmhalteofen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Ventilstange (11) und Ventilkörper (12) des Verschlussventils (10) mit einer Gasdurchführung zur selektiven Zuführung von Gas in die Ofenkammer (4) und/oder die Seitentasche (8) oder in den anderen Behälter (2) versehen ist.
  8. Schmelz- oder Warmhalteofen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilstange (11) und der Ventilkörper (12) eine axiale Bohrung (18) für den Gasdurchtritt aufweisen.
  9. Schmelz- oder Warmhalteofen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der dem Verschlussventil (10) gegenüberliegenden Seite des Gehäuses (3) eine Entleerungsöffnung (7) zur Restentleerung im mittels der Kippvorrichtung gekippten Zustand angeordnet ist.
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