HU180353B - Method for melting slag of electric furnace and the similars - Google Patents

Description

Eljárás és villamos kemence salak és hasonló anyagok ömlesztésére

A találmány tárgya eljárás és villamos kemence salak és hasonló anyagok ömlesztésére, amely révén ömlesztett állapotban villamos vezetőkké váló, darabos ömleszthető fémoxidokból és nem-fémes anyagokból levő keverékek, például salakok ömleszthetők meg.

Az ilyen keverékeket például szigetelő szálak kialakítása előtt, szigetelő szálak készítése céljából ömlesztik meg.

Szálas szigetelő anyag előállítására szokásos olyan salakot használni, amelyet nagyolvasztó kemence üzemeltetése során melléktermékként kapnak. Az ilyen salakféleségek összetétele például 39% CaO, 37% Si0₂, 18% Al^O^, 4% MgO es kis mennyiségű Fe₂0j lehet, nyomokban jelenlevő más anyagok mellett. Az ilyen anyagok bizonyos mértékben hasonlóak azokhoz az anyagokhoz, amelyeket a tűzálló téglák készítésére használnak, és ha az ilyen salakanya^ az ömlesztett állapotának fenntartásához megfelelő magas hőmérsékleten van, akkor a tűzálló téglák anyagát megtámadja, a tűzálló téglákat mintegy föloldja, elmossa. Ez az egyik oka annak, hogy a villamos kemencéket általában nem használják a szálas szigetelő anyagok gyártásánál a salaknak fonókerékre öntése előtti megolvasztására. A másik ok, amiért a villamos kemencéket az említett célra nem használják, hogy a kiömlőnyilás eltömődését nehezen lehet megakadályozni.

A két nehézség elkerülése érdekében a salakot rendszerint egy koksztüzelésü kemencében hevítik fel és amikor a salak meg-* olvad, ez a kokszágyon átszivárog és a kemence aljában levő nyíláson keresztül kifolyik.

-1180.353

A kemence üzemi hőmérséklete 1600 °0 /előnyösen 1450 °C és 1500 °C közötti/ és ennél a hőmérsékletnél a kemence acél falai nagymértékben megrongálódhatnak. Ennek elkerülésére a gyakorlatban szokásos, hogy a koksztüzelésü kemencét egy olyan köpennyel veszik körül, amelyben folyamatosan vizet áramoltatnak. A víznek az a hatása, hogy hüti a kemence belső falfelülete melletti salakot, úgyhogy itt a salak megszilárdul és egy tűzálló szigetelő rétégét képez. A folyamatos használat során bizonyos idő múlva a kemence fala fokozatosan romlik és amikor a fal egy olyan minőségi állapotba jut, hogy a kemencét körülvevő köpenyből víz tud a kemencébe áraralani, a viz egy aránylag kis mennyiségű olvadt salakot tartalmazó kemencébe kerül,amelyben aránylag nagy mennyiségű izzó koksz van. Ekkor a viz csupán az égést igyekszik megszüntetni es lehűti a kemencében levő anyagokat, amelyeket azután külön munkával kell eltávolítani és a tönkrement falakat is ki kell cserélni.

Ez a szerkezeti megoldás villamos kemencékhez nem alkalmas. Ha egy elektromos kemence fala olyan mértékben megrongálódik, hogjj a környező köpenyből viz tud a villamos kemencebe bejutni, könnyen előállhat robbanás annak következtében, hogy a kemencében aránylag nagy mennyiségű olvadt salak és aránylag kis mennyiségű koksz van. Ez az oka annak, hogy salak megömlesztésére mindeddig csak olyan villamos kemencéket használtak, amelyeknek hőálló téglákból levő bélésük van, amely téglákat gyakran kell cserélni.

Az 1,946,083 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás olyan salakositó falat ismertet, amelynek léghűtésű burkoló kövei vannak. E megoldás gáztüzelésű üvegolvasztó kemencében van alkalmazva. A 2,042,660 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szintén egy léghűtéses megoldást ismertet, amely kemencefalak hűtésére használható.

A 2,686,821 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás szervetlen tűzálló oxid anyagok megolvasztásához használható olyan villamos kemencét isméi tét, amelyben egy vízhűtő köpeny van alkalmazva. Ennél a kialakításnál nincs az előzőekben említett robbanási veszély, azonban az olvadék a kemence felső részébe van bezárva és a leöntés csak a kemence billentésével végezhető.

Irodalmi adatok szerint nehézségeket okoz az, hogy az olvadék a kiöntőcső mellett befagy, ezért a tűzálló béléssel kiképzett kemencéknél általában kiöntéssel távolitják el az ömlesztett anyagot a kemencéből.

A 3,612,501 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírás egy gyűrű alakú, vízhűtéses hütőköpenyt ismertet, amelyet tűzálló bélésnek vízzel való hűtésére használnak. Mint az előzőkben már ismertettük, az ilyen bélések fémoxidok ömlesztéséhez nem adnak kielégítő eredményt.

A 165 300 számú magyar szabadalmi leírás olyan kemencét Ismertet, amelynek feneket - legalább részben - vízfürdő veszi körül. Gondoskodnak arról, hogy a vízfürdő vizének szintje állandó legyen. A vízfürdő hatására a kemence fenekén levő olvadt anyagból bélés képződik. A kemence gázzal vagy elektromosan füthető.

Ennek az ismert megoldásnak ugyanazok a hátrányos tulajdonságai vannak, mint az előzőkben ismertetett megoldásoknak, azaz a kemence fala'nincs megfelelően védve, aránylag rövid idő alatt károsodik, a fal meghibásodása esetén aránylag nagy

-2180.353 mennyiségű víz ömölhet a kemence belső terébe, ami robbanásszerű jelenségeket okozhat, továbbá szigetelő szálak előállításához a kiömlés megoldási módja következtében nem használható.

Az 501 258 számú szovjet szabadalmi leírás olyan olvasztó berendezést ismertet, amely szilikát olvasztására használható. E kemencében válaszfal van, amely a kemence belső terét olvasztó kamrára és homogenizáló kamrára osztja. A homogenizáló kamra egy csillapító csatornával van kiképezve.

Ennél a kemencénél is van vizhütés, amely azonban a falazatot nem védi megfelelően és a robbanási veszélyt sem zárja ki.

A találmány feladata olyan eljárás és villamos kemence létrehozása, amelyek révén elérhető, hogy villamos kemencét tudjunk használni olyan ömlesztett oxid keverékek előállítására, amilyeneket például ásványi szálas szigetelő fátyol előállítására használnak, és amely villamos kemence folyamatos üzemben és sokkal hosszabb ideig használható, mint az ismert, ”kiöntési” illetve tulfolyási elven működő tipusu kemencék.

A találmány a kitűzött feladatot olyan eljárás létrehozása révén oldja raeg_? amelynek során az ömleszthető oxid keverékből kisebb mennyiséget adagolunk a kemence terébe, a kemencében ezt az oxid keveréket elektródokkal érintkező, darabos széntartalmu anyag felhevitett rétegével megolvasztjuk, majd az elektródok között, az olvadékén keresztül elektromos áramot vezetünk és igy az oxid keverékből további, utánadagolt menynyiségeket olvasztunk meg és közben a kemencét vízzel hütjük, és amelynek jellemzője, hogy az oldalfalak külső felületén vizáramot vezetünk és ezáltal hütjük és szilárdítjuk meg az oldalfal belső felületével közvetlenül érintkező, ömleszthető keverék egy rétegét.

A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy a széntartalmu anyagot az elektródok között elektromos áramot átbocsátva hevítjük föl és az ömleszthető oxid keveréket darabos alakban úgy töltjük a kemencébe, hogy az ömleszthető oxid keverék egy részét a felhevitett széntartalmu anyaggal fizikai érintkezésbe hozzuk.

Az eljárás jellemzője az is, hogy az oxid keveréket megömlesztése után egy a kemence felső és alsó vége között elhelyezett, az oldalfalon és az ömlesztett anyag megszilárdult rétegén keresztül az ömlesztett anyagba nyúló ürítő csőköpenyen keresztül folyamatos áramban bocsátjuk ki a kemencéből.

Az eljárás további jellemzője, hogy a megömlesztett oxid keverék kiömlési sebességét a kopenyceó külső végénél levő állítható, szabályozott áramlása vízzel hütött szeleptest segítségével szabályozzuk.

Az eljárás másik jellemzője, hogy a kibocsátott anyagáram pótlására a kemence felső végén darabos alakban levő további oxid keveréket adagolunk a kemencébe.

A találmány szerinti eljárás további jellemzője, hogy az oldalfal külső felületére az oldalfalat felső vége közelében körülfogó, hütő folyadékot elosztó és vezető csővezeték több kiömlő csövéből vizet áramoltatunk.

Az eljárás jellemzője végül az is, hogy a kemence aljában összegyűlt fémet megközelítően a padozat szintjében levő csapó-* ló szelepen keresztül áramoltatjuk ki a kemencéből.

A találmány a kitűzött feladatot salak és hasonló anyagok

-3180.353 ömlesztésére használható olyan kemence létrehozása révén oldja meg, amelynek a kemence belső terét határoló padozata és acél oldalfalai, a kemence belső terébe nyúló több elektródja és a kemencén kívül elhelyezett, hűtővizet szolgáltató szerkezete van, és amelynek jellemzője, hogy a kemencét a felső végén körülvevő, hűtő közeget elosztó csővezetéke, valamint a kemence felső és alsó vége között elhelyezett, az oldalfalon keresztül a kemence belső terébe nyúló, belső végével az oldalfaltól befelé egy meghatározott távolságra nyúló ürítő köpenycsöve van.

A találmány szerinti villamos kemence további jellemzője, hogy az ürítő köpenycső külső vége az oldalfaltól kiveié e§y meghatározott távolságban van, és hogy a köpenycső külső vegével együttdolgozó, áramlást szabályozó szelepteste van.

A villamos kemence jellemzője az is, hogy a köpenycsőnek lényegében egy külső vizköpenye és egy szén anyagú belső bélése van.

A találmány szerinti villamos kemence jellemzője végül az is, hogy a padozatnak tűzálló bélése és a padozat szintjen vagy ennek közelében az oldalfalon keresztülnyuló köpenycsöves, fémet csapoló szelepe van.

A találmány szerinti eljárást és villamos kemencét részleteiben a villamos kemencének rajzokon vázolt példaképpen! kiviteli alakjával kapcsolatban ismertetjük.

Az 1. ábra a találmány szerinti villamos kemence és az ezt alkalmazó berendezés egy példaképpen! kiviteli alakjának vázlatos metszete, részben nézete.

A 2. ábra a villamos kemence vázlatos metszete, részben nézete, amely a villamos kemence működési módját is szemlélteti.

A 3. ábra a villamos kemence kialakítását metszetben, részben nézetben szemléltető konstrukciós vázlat.

A 4. ábra a 3. ábrán feltüntetett 4-4 vonal menti részletnézet, amely a villamos kemence egyes részleteit felülnézetben mutatja.

A rajzokon vázolt kivitelű villamos kemence salak megömlesztésére készült és a 10 kemencének tűzálló béléssel ellátott acél anyagú 11 padozata, 12 oldalfala és a 12 oldalfalhoz csatlakozó 13 adagolófala van. A 11 padozat és 13 adagolófal más anyagokból is készíthető, azonban a 12 oldalfalat acélból kell készíteni. Az acél 12 oldalfal révén körülvett tér képezi a kemence belső terét és ebben 15 ömlesztett anyag van. A kemencetérben van továbbá a 12 oldalfal mellett levő olvadékból megszilárdult 16 réteg és - indulási célokból - egy kokszból vagy más széntartalrau anyagból levő 17 réteg.

A 10 kemencének több bele^-nyúló 20 elektródja van, amelyek szénrudakként vannak kiképezve. A 20 elektródákat 21 vezetékek háromfázisú 22 transzformátorral kötik össze.

Valamivel a 12 oldalfal felső vége fölött és ettől sugárirányban kifelé egy kör alakú, hűtőfolyadékot vezető 24 elosztó csővezeték van elhelyezve, amelytől több rövid 25 cső nyúlik lefelé. A 25 csövek hűtőfolyadékot bocsátanak ki és ezt a 12 oldalfal külső felületére áramoltatják. A 12 oldalfal merevitésére több 27 merevítő rúd szolgál. A 25 csövek a 27 merevítő rudak között levő külső falfelületek felé bocsátják ki a hűtőfolyadékot és olyan távolságokban vannak egymástól elhelyezve, hogy - a 27 merevítő rudak kivételével - a 12 oldalfal egész külső felületén egy folytonos hűtőfolyadék film áramlik.

-4180.353

A hűtőfolyadék 28 vízgyűjtőbe jut és innen 30 motor révén hajtott 29 szivattyú segítségével visszaáramoltatható a 24 elosztó csővezetékbe.

A 12 oldalfalon egy körgyűrű alakú, vizet vezető 31 köpenycső nyúlik keresztül, amely vastag rozsdamentes acélból van formálva. Az ebben áramló viz hűtési célokra szolgál. A 31 köpenycső úgy nyúlik keresztül a 12 oldalfalon, hogy ennek belső 32 vége a 12 oldalfal belső felületétől befelé egy meghatározott távolságra van, és külső 33 vége szintén egy meghatározott távolságra van az oldalfal külső felületétől. A 31 köpenycsőben szén anyagú 34 bélés van, amely könnyen cserélhető. A köpenycső és bélése előtt 36 szeleptest van csuklósán felfüggesztve, amely szintén rozsdamentes acélból van és szintén vízzel van hütve. A szeleptest a 34 bélésen keresztülnyuló nyílással együttdolgozva szabályozza a kiömlőnyilás nagyságát és ezáltal vezérli a megömlesztett fémoxid keveréknek a kemencében levő olvadékból való kiömlését.

A padozat szinten egy másik 37 csapoló szelep van elhelyezve, amelynek 37” köpencsöve és ebben szén anyagú 37’ bélése van. A 37 csapoló szelep 37” köpenycsövének szerkezeti kialakítása hasonló a 31 köpenycső szerkezeti kialakításához. A 37 csapoló szelep a kemence aljában leülepedett vas csapolására és szabályozására szolgál.

Az 1. és 2. ábra - többek kÖ2,ött - azt szemlélteti, hogy a találmány szerinti villamos kemence hogyan van használat közben elhelyezve egy olyan berendezésben, amely ezt a villamos kemencét alkalmazza. A berendezésben egy 38 zúzó van, amely az összetevő keverékeket megfelelő nagyságúra aprítja. A szemcsés, darabos salak megömlesztéséhez használt szokásos darabnagyság

6,3 mm és 12,6 mm között van. A különálló részekből levő 39 salakot 40 emelő szerkezet fölemeli és /ha szükséges/ 41 mérő-adagoló garatra önti. A darabos 39 salakot 42 szállítószalag 43 csúszdákon keresztül a 10 kemence adagoló nyílásába szállítja.

A találmány szükségszerűen a fém/nem-fém ömleszthető oxid keverékek közül azokra van korlátozva, amelyek megolvadt állapotukban az áramot vezetik, és ha a találmánynak vannak olyan felhasználási területei is, ahol szükség van az olvadékhoz tisztító”, illetve készre kidolgozó szerkezetekre is, mint például gáztüzelésű kemencék használatánál.

Az ásványi szálas szigetelő fátyolok vagy lemezek előállításánál a tisztitó, készre kidolgozó műveletek nem szükségesek és az olvadék előállításához megfelelő, ha az első műveletben egy meghatározott nagyságú, szénből vagy más széntartalmu anyagból levő 17 réteget helyezünk a kemence padozatára és a szénnek koksznak ezt a mennyiségét a 20 elektródok közötti villamos áram révén hevítjük. A hevítést végezhetjük azután, hogy a kemencébe a darabos 39 salakot beadagoltuk, azonban előnyös a koksznak rövid ideig tartó, külön felhevitése és ezt követően a kemence terének dai’abos salakkal való feltöltése. A koksz részben elektromos vezetőképesség révén, részben plazmafütés révén, részben égés révén hévül. Amikor elég magas hőmérsékletet értünk el, kis mennyiségű darabos anyagot adagolunk a kemence padozatára és ez az izzó koksszal érintkezve gyorsan megolvad. Amikor igy az olvadékot már létrehoztuk, a koksz szerepének fontossága erősen csökken, mivel maga az olvadék elektromosan vezetővé válik és a kemence teljesen feltölthető darabos salakkal, amely fokozatosan megolvad.

-5180.353

A 12 oldalfal külső felületén áramló hűtővíz a 12 oldalfal belső felületével érintkező olvadék réteget lehűti, megszilárdítja. Ugyanez a folyamat megy végbe a tűzálló padozat tetején is. Ez a megszilárdult réteg ezután saját tűzálló rétegként hat és amikor a következőkben az ömleszthető keveréknek mozgása és újabb létrehozása következtében ez a réteg egy részét elmossa, a réteg önműködően újra kifejlődik. Mivel a 31 köpenycső belső 32 vége a 12 oldalfal belső felületétől beljebb van, ez behatol az olvadékba és Így jelentősen csökken az eltömődésre való hajlam. Mivel a 31 köpenycső külső 33 vége a 12 oldalfal külső felületétől kijebb van, nagyon kicsi annak valószínűsége, hogy a hütöviz,éríntkezésbe kerül a 34 bélésen keresztül kifelé áramló olvadékkal. A kemence 12 oldalfalának acél anyaga szükségszerűen károsodik, ez a károsodás azonban csak jelentősen csökkent mértékű veszélyt jelent, mert az a víz, amely behatol a kemencébe, csak a szilárd 16 réteggel kerül érintkezésbe, elpárolog és kiáramlik a kemencéből.

A 3. ábrán látható módon a vízgyűjtőben levő vízzel a tűzálló padozat is hütve van, ami lehetővé teszi a padozat további védelmét, amit a különböző megszilárdulási fokozatokban levő oxid anyagok, vas és megolvadt tűzálló anyagok kevert tömege nyújt.

A megömlesztett keverék a 31 köpenycsövön és ennek 34 bélésén folytonos 45 folyadéksugárban áramlik keresztül és a kiáramló folyadéksugár keresztezi, a 46 fúvókéból érkező légsugarat, amely a folyadéksugarat 47 diszkosztárcsa szerű testre tereli. A diszkosztárcsa szerű test lehet lapos_? kúpos vagy iveit és az ásványi szálakat ismert módon formálja es csomagolja.

A fémes alakra redukált és a kemence fémgyüjtő terében leülepedett vas a padozat szintjén elhelyezett 37 csapoló szelep segítségével csapolható és szabályozható.

A találmány szerinti eljárás és villamos kemence fontosabb előnyös tulajdonságai a következők:

A kemence oldalfalának belső felületén folyamatosan kiegészülő tűzálló bélés van, ami lehetővé teszi az olvadéknak folyamatos, a kemence alsó részéből való kinyerését, és igy a kemence felülről, a gyártás megszakítása nélkül tölthető uj anyaggal. Az oldalfal hűtését ennek külső felületén lefelé áramló, folytonos vizfilm végzi, amelynek túlnyomása nincs, és igy ha az oldalfal hosszú üzemidő utári átlyukadása következtében kis vízmennyiség be is jut az oldalfalon belülre, itt azonnal elpárolog és gőz alakjában újból a kemencén kívülre áramlik,tehát robbanási veszel gyakorlatilag nincs.

Szabadalmi igénypontok

Claims (10)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás salak és hasonló anyagok ömlesztésére, amely anyagok fémek/nem-f érnek ömleszthető oxid keverékeiből állnak, és amely eljárás során az ömlesztést acél oldalfalú, több elektróddal kiképzett villamos kemencében végezzük úgy, hogy az ömleszthető oxid keverékből kisebb mennyiséget adagolunk a kemence terébe, a kemencében ezt az oxid keveréket elektródokkal érintkező, darabos széntartalmi anyag felhevitett rétegével megolvasztjuk, majd az elektródok között és az olvadékon keresztül elektromos áramot vezetünk és igy az oxid keverékből további, utánadagolt mennyiségeket olvasztunk és közben a kemencét vizzel hütjük, azzal jellemezve, hogy az oldalfalak külső felületén vizáramot vezetünk és ezáltal hütjük és megszilár

   -6180.353 altjuk az oldalfal belső felületével közvetlenül érintkező,ömleszthető keverék egy rétegét.
2. 2. Az 1. igénypontban meghatározott eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a széntartaImu anyagot az elektródok között villamos áramot átbocsátva hevítjük fel és az ömleszthető oxid keveréket darabos alakban úgy töltjük a kemencébe, hogy az ömleszthető oxid keverék egy részét a fölhevített széntartalmu anyaggal fizikai érintkezésbe hozzuk.

   5. Az 1. vagy 2. igénypontban meghatározott eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy az oxid keveréket megömlesztése után egy a kemence alsó és felső vége között elhelyezett, az oldalfalon és az ömlesztett anyag megszilárdult rétekén keresztül az ömlesztett anyagba nyúló ürítő csőköpenyen keresztül folyamatos áramban bocsátjuk ki a kemencéből.
3. 4. Az 1. vagy 5. igénypontban meghatározott eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a megömlesztett oxid keverék kiömlési sebességét a köpenycső külső végénél levő állítható, szabályozott áramlása vizzel hütött szeleptest révén szabályozzuk.
4. 5. Az 1., 3. vagy 4. igénypontok bármelyikében meghatározott eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy a kibocsátott anyagáram pótlására a kemence felső végén darabos alakban levő további oxid keveréket adagolunk a kemencébe.
5. 6. Az 1. - 5«igénypontok bármelyikében meghatározott eljárás foganatositási módja, azzal jellemezve, hogy az oldalfal külső felületére az oldalfalat felső vége közelében körülfogó, hütő folyadékot vezető és elosztó csővezeték több kiömlő csövéből vizet áramoltatunk.
6. 7. Az 1. vagy 3. igénypontban meghatározott eljárás foganaüositási módja, azzal jellemezve, hogy a kemence aljában oszszegyült fémet, illetve vasat megközelítően a padozat szintjében levő csapoló szelepen keresztül áramoltatjuk ki a kemencéből.
7. 8. Villamos kemence salak és hasonló anvagok ömlesztésére, amely fémek/nem-fémek darabos ömleszthető oxid keverékeinek megolvasztására használható, és amelynek a kemence belső terét határoló padozata és acél oldalfala, a kemence belső terébe nyúló több elektródja és a kemencén kívül elhelyezett, hűtővizet szolgáltató szerkezete van, azzal jellemezve, hogy a kemencét /10/ a felső végén körülvevő, hütő közeget elosztó csővezetéke /24/, valamint a kemence /10/ felső és alsó vége között elhelyezett, az oldalfalon /12/ keresztül a kemence belső terébe nyúló, belső végével /32/ az oldalfaltól /12/ befelé egy meghatározott távolságba nyúló üritő köpenycsöve /31/ van.
8. 9. A 8. igénypontban meghatározott villamos kemence kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az üritő köpenycső /31/ külső vége /33/ az oldalfaltól /12/ kifelé egy meghatározott távolságban van, és hogy a köpenyejő /31/ külső végével /33/ együttdolgozó, áramlást szabályozó szelepteste /36/ van.
9. 10. A 8. vagy 9. igénypontban meghatározott villamos kemence kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a köpenycsőnek /31/ lényegében egy külső vizköpenye és egy szén anyagú belső bélése /34/ van.
10. 11. A 8. igénypontban meghatározott villamos kemence kivi- teli alakja, azzal jellemezve, hogy a padozatnak /11/ tűzálló bélése van, és hogy a padozat /11/ szintjén vagy ennek közelében az oldalfalon keresztúlnyúló köpenycsöves /37/» vasat csapoló szelepe /37/ van. ————--