FI86577C - Smältugn - Google Patents

Description

Smältugn 86577

Ifrägavarande uppfinning avser en smältugn för smältning av rämaterial vid mineralfibertillverknlng, vilken ugn vid sinä sidoväggar uppvisar en eldfast, eventuellt flerskiktig in-fodring innehällande material med olika värmeledningsförmä-ga.

Mineralfibrer framställs t.ex. sä, att rämaterialet, eventuellt stenmineral eller slagg frän metallframställning, smäl-tes i en elektrisk smältugn, smältan uttages kontinuerligt ur ugnen och omvandlas tili fibrer t.ex. genom att föra smältan tili en spinnanordning, som kan bestä av ett flertal roterande hjul, frän vilka mineralsmältan slungas under bildning av fibrer. De sälunda bildade fibrerna uppsamlas pä en transportör i form av en fiberbana. Piberbanan underkas-tas sedan ytterligare behandlingssteg, t.ex. den impregneras med ett lämpligt bindemedel, säsom ett harts, vilket aktive-ras t.ex. i en härdugn, varvid fibrerna fixeras tili varand-ra under bildning av en formstabil bana av önskad täthet och tjocklek.

Smältugnen som används för smältning av rämaterialet bestär av en mantel av stäi som pä sin inre sidovägg uppbär en infodring av ett eldfast material, vars typ och tjocklek väljes i enlighet med det material som skall smältas. Pä bottnen av ugnen bildas under drift en sump av järn, s.k. bottenjärn, genom att i rämaterialet ingäende järnoxider re-duceras tili elementärt järn. Infodringen i hela ugnen är utsatt för kraftiga kemiska och termiska päfrestningar, vilket leder tili att infodringen slits och smäningom försvin-ner och mäste med jämna mellanrum förnyas. Man har kunnat konstatera att angreppen är speciellt Stora vid fasgränsytor, d.v.s. vid smältans fria yta och vid gränsytan mellan smälta och bottenjärn.

Eftersom päfrestningarna mot infodringen är i proportion tili temperaturen i ugnen, har man försökt minska pä siitä- 2 86577 get pä infodringen t.ex. genom att kylä sidoväggarna pä oli-ka sätt. Sälunda har man föreslagit kylning av ugnsväggen med vatten, antingen genom kylning av ytterväggen (t.ex. SE 7314539), eller med i väggen inbyggda kylelement, t.ex. kylslingor, genom vilka man leder vatten (DE 2626211). Emel-lertid är användningen av vatten förknippad med en explosi-onsrisk ifall vatten, t.ex. som en följd av sprickor i kons-truktionerna, kommer i kontakt med smältan i ugnen. Man har ocksä föreslagit utvändig kylning av ugnsväggen genom an-vändning av kylsystem i form av utvändiga kylpaneler inne-hällande ett icke-explosivt flytande kylmedel, t.ex. olja (SE 8600514).

Som ett alternativ tili de ovan angivna lösningarna har man även föreslagit användning av i ugnsväggen ooh i ugnstaket inbyggda skivor av koppar, för allmän avledning av över-skottsvärme i en ljusbägsugn (DE 2443662).

En överstor avledning av värme frän ugnen är emellertid inte önskvärd av den orsaken att detta betyder en ökning av ugnens energibehov och alltsä dälig värmeekonomi i ugnen.

Det vore därför av vikt att kunna optimera värmeavgivningen frän ugnen genom att vid de ställen i ugnen där infodringen är speciellt utsatt för angrepp av smältan ästadkomma en lokal ökad avledning av värme, med en besparing av infodringen vid dessa utsatta ställen som följd. Detta ändamäl uppnäs med ugnen enligt uppfinningen vilken karakteriseras av att infodringen uppvisar ätminstone ett skikt med en, i sidoväg-gens höjdriktning begränsad, pä nivä med smältytan och/eller med gränsytan mellan smälta och bottenjärn anordnad zon av ett material med en värmeledningsförmäga som är större än värmeledningsförmägan hos materialet i övrigt i detta skikt.

Ugnsinfodringen uppvisar alltsä i minst ett skikt en sig runt ugnen sträckande ringformig zon med en begränsad dimension i höjdriktningen, vilket bestär av ett eldfast 3 86577 material med en större värmeledningsförmäga än materialet i övrigt i samma skikt. Termen "skikt" avser i detta sam-manhang inte enbart fysiskt skilda skikt, utan den avser även varje sädant lager av infodringen som uppvisar en viss tjockleksdimension, och som ligger pä samma avständ frän ugnens sidovägg sett i ugnens höjdriktning. Materialet med större värmeledningsförmäga och materialet med mindre värme-ledningsförmäga i sagda skikt eller lager Sr företrädesvis av samma typ, säsom ett keramiskt material, för att bilda en möjligast enhetlig och välintegrerad infodring med möjligast smä värmepäfrestningar i gränsytorna mellan materialen.

Materialet med större värmeledningsförmäga bildar alltsä en köldbrygga i infodringen i form av en ringformig zon, vilken ligger pä ett sSdant avständ frän ugnsbottnen att den i sin höjdriktning sammanfaller med den fria smältnivän i ugnen, och/eller med vätskegränslinjen mellan smältan och botten-järnet. Genom att inkorporera en köldbrygga av angivet slag i infodringen kan ytterligare avkylningssystem utelämnas, om sä önskas. Genom köldbryggan kan erhällas en tillräckligt hög varmeavgäng för att ästadkomma en bildning av frusen smälta pä insidan av infodringen mot smältan, vilken i sin tur bidrar tili att ytterligare skydda infodringen mot päfrestningarna i ugnen.

Enligt en föredragen utföringsform bestär köldbryggan av en massa eller av tegel av grafit, C-SiC, eller SiC, speciellt SiC. Materialet i övrigt i sagda skikt kan lämpligen vara massa eller tegel av ett AI2O3-, MgO-, MgO/C^C^- eller A^Oj/C^Oj-baserat material, speciellt om detta skikt kommer i kontakt med smältan. Om skiktet bildar ett mellanskikt kan materialet i övrigt i skiktet väljas friare förutsatt att dess värmeledningsegenskaper anpassas i förhällande tili köldbryggans material. I ovan nämnda utföringsform är köld-bryggans värmeledningsförmäga flera gänger större än skiktet i övrigt. För att uppnä goda resultat är det fördelaktigt 4 86577 att köldbryggans värmeledningsförmäga gärna Sr mer än dub-belt sä stor, och företrädesvis 2-5 gänger sä stor som mate-rialet i övrigt i skiktet.

Skiktet ifräga kan utgöra det endaste infodringsskiktet i ugnen eller det kan utgöra en s.k. basfodring, vilken lämp-ligen bekläs med ett skikt som bildar den egentliga infod-ringen mot smältan och som kan vara en aluminiumoxid-kromoxid-infodring med hög kromhalt.

Uppfinningen beskrivs i det följande under hänvisning tili bifogade ritning, i vilken

Fig. 1 visar schematiskt en ugn i tvärsnitt, och

Fig. 2 visar en genomskärning genom en utföringsform av ugns-väggen.

Ugnen betecknas i sin helhet med hänvisningssiffran 1, och den omfattar en bottendel 2, sidoväggar 3 och ett ugnslock 4, genom vilket ett flertal elektroder 5 sträcker sig in i smältan 6 i ugnen. Tillförselöppningarna för rSmaterialet visas inte, ej heller uttagsöppningen för smältan. Pä smäl-tans yta finns ett lager icke-smält rämaterial, och i bott-nen pH ugnen samlas en sump 8 av järn. Pä yttre sidan av ugnen visas schematiskt kylpaneler 9 för forcerad kylning och i vilka oija används som kylmedium. Dessa kylelement kan vara av godtycklig utformning, och de kan sträcka sig över hela väggens höjd, eller endast över delar av densamma.

I Figur 1 visas schematiskt tvä omräden i sidoväggen, vilka är utsatta för en större päfrestning än övriga delar av si-doväggarna, nämligen kontaktytan mellan sidoväggen och smält-ytan, respektive gränsytan mellan järnsump och smälta. Dessa omräden har i Figur 1 betecknats med siffrorna 10 och 11. Enligt uppfinningen utformas dessa omräden i sidoväggsinfod- 5 86577 ringen av material som har en större värmeledningsförmä-ga Sn resterande omräden av infodringen i sidoväggen 3.

En utföringsform av uppfinningen visas i Figur 2. Sidoväggen betecknas allmänt med hänvisningssiffran 3. Den uppvisar yt-terst själva ugnsmanteln 12 av stäl. Närmast stälmanteln fö-religger ett elastiskt kontaktskikt 13 av kolinassa, vil-ket har som uppgift att förbättra kontakten mellan mäntein 12 ooh basfodringen (14). Säsom av figur 2 framgär, uppvisar basfodringen zoner av tvä olika slag, nämligen en konventio-neli infodring 14" av aluminiumoxidtegel och separata zoner 14' av SiC-tegel. Zonerna 14' befinner sig i ugnsväggen pä en höjdnivä som motsvarar den fria smältytan respektive gränsytan mellan järnsump och smälta. Enligt utföringsformen av figur 2 uppbär basfodringen 14 ett ytterligare skikt, d.v.s. den mot själva smältan anliggande infodringen 15, vilken lämpligen är en aluminiumoxid-kromoxid-massa med hög kromhalt, företrädesvis med en kromoxidhalt av Over cirka 5%. Pä grund av den intensifierade värmeavgängen vid smältytans resp. järnsumpens nivä, kommer infodringen pä dessa ställen att ha en lägre temperatur än motsvarande infodring utan in-tensifierad vämreavgäng, varvid det kan bildas en skorpa av frusen smälta pä sidoväggens insida, vilken i sin tur bidrar tili att förbättra infodringarnas hällbarhet vid dessa omrä-den.

I utföringsformen enligt figur 2 kan oijekylpanelerna uppde-las i lämpliga segment t.ex. sä att de omräden där vär-meavgivningen frän väggen är intensifierad, dvs. vid nivä av smältytan och järnsumpen, förses med separata segment. Dessa element eller paneler kan förses med lämpliga temperatur-och strömningsmätare vilka reagerar mot en ökad värmeavgäng genom ugnsväggen och kan därför lämpligen användas för att övervaka infodringarnas slitagetillständ.

Claims (7)

6 86577

1. Smältugn för smältning av rämaterial vid mineralfiber-tillverkning, vilken ugn vid sinä sidoväggar uppvisar en eldfast, eventuellt flerskiktig infodring innehällande material med olika värmeledningsförmäga, kännetecknad därav, att infodringen uppvisar ätminstone ett skikt (14) med en, i sidoväggens höjdriktning begränsad, pä nivä med smältytan (7) och/eller med gränsytan mellan smälta (6) och bottenjärn (8) anordnad zon (14') av ett material med en värmeledningsförmäga som är större än värmeledningsförmägan hos materialet i övrigt (14") i skiktet.

2. Smältugn enligt patentkravet 1, kännetecknad därav, att värmeledningsförmäga i zonen (14') är 2 - 5 gänger större än i skiktet i övrigt.

3. Smältugn enligt nägot av de föregäende patentkraven, kännetecknad därav, att zonen (14' ) bestär av grafit- , SiC- eller av C-SiC-massa eller -tegel.

4. Smältugn enligt patentkravet 3, kännetecknad därav, att skiktet (14) i övrigt är massa eller tegel av ett Al203-, MgO-, MgO/C^Oj- eller A^C^/C^Og-baserat material.

5. Smältugn enligt nägot av patentkraven 1-4, kännetecknad därav, att sagda skikt bildar ett mellanskikt vilken mot smältan uppbär ett skikt av den egentliga ugnsinfodringen (15).

6. Smältugn enligt patentkravet 5, kännetecknad därav, att ugnsinfodringen (15) bestär av ett A^Og/C^C^-baserat material.

7 86577