NL8100434A - Werkwijze voor het continu en beheerst smelten van niet metallische materialen. - Google Patents

Description

9 ^ t 70 1503

Werkwijze voor continu en beheerst smelten van niet metallische materialen._

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor continu en beheerst smelten van stoffen, die niet metallisch zijn, in het bijzonder anorganische cxyden, bestemd voor de vervaardiging van minerale of keramische vezels.

5 Minerale vezels worden op grote schaal gebruikt als isoltatiemate- riaal en ais versterkingsmateriaal voor produkten op basis van cement en gips. Hun kwaliteit en hun gedrag tijdens gebruik hangen sterk af van de constantheid van hun fysische en chemische eigenschappen en deze op hun beurt zijn vooral gebonden aan de homogeniteit van het smeltbad, waaruit 10 «is vezels worden gesponnen.

Eet is bekend, dat reeds geringe afwijkingen in de homogeniteit van de samenstelling, of de temperatuur van het smeltbad, voldoende zijn om de kwaliteit van de verkregen vezels nadelig te beïnvloeden, en dan tevens het rendement van de spinapparatuur, die is opgesteld aan de uit-15 gang van de smeltoven.

„ De bekende installaties om de uitgangsmaterialen voor minerale vezels te smelten zijn vooral koepelovens (95 %) en ovens met al dan niet ondergedompelde elektrische vlsmboog (5 %)· Inductieovens bevinden zich nog in het proefstadium. De gemeenschappelijke eigenschappen van de beken-20 de ovens en de daarmee verkregen smelten zijn, dat het volume van de smelt zeer gering is in verhouding tot het totale volume van de lading of het ovenvolume. Yoor koepelovens ligt deze verhouding tussen 1 : 10 en 1 : 50.

Hu is een klein volume van de smelt zeer nadelig voor het onderhavige probleem, omdat geringe afwijkingen in de eigenschappen van de in 25 de oven gevoerde lading zich des te duidelijker uiten in de homogeniteit van de smelt, naarmate het volume van die smelt kleiner wordt.

Continu smelten van organische ozyden is een zeer zorgvuldige bewerking, waarbij variaties in temperatuur of in chemische samenstelling en alle andere factoren, die invloed hebben op de homogeniteit van de gevorm-30 de smelt, in staat zijn een goed functioneren van de spininrichting te verstoren. Verder zal stoppen van deze spininrichting bijvoorbeeld omdat verstoppingen optreden door ontijdig stollen van de smelt, leiden tot storingen in de gehele produktieapparatuur.

Verder is gebleken, dat bij toepasssen van bekende smeltmethoden met 35 continue stroming, de vloeistofstraal, die uit de gietopeningen treedt, onregelmatig is door drukvariaties in de oven, welke werken op een betrekke- 8100434 ί -2- lijk klein volume gesmolten materiaal en door temperatuurvariaties, welke leiden tot variaties in de diameter van de gietopening. Dergelijke variaties stroomopwaarts van de gietopening zijn moeilijk te "beheersen omdat in dat gebied de vloeistofmassa heterogeen is.

5 Het doel van de uitvinding is daarom een werkwijze te verschaffen voor continu en beheerst smelten van anorganische oxyden, die vrij is van de nadelen, die optreden bij de bekende werkwijzen.

Dit doel wordt bereikt met de werkwijze volgens de uitvinding, die is gekenmerkt door toepassen van een gesloten ruimte, voorzien van een . 30 vuurvaste bekleding, bijvoorbeeld op basis van koolstof en van elektrische verwarmingsmiddelen (bijvoorbeeld ondergedompelde elektroden), welke ruimte een smeltbad bevat met een massa van tenminste 8 ton, terwijl men continu uit dit bad een zodanige hoeveelheid smelt afvoert, dat per uur minder dan de helft van de totale hoeveelheid smelt wordt afgevoerd en aan 35 deze smelt een even grote hoeveelheid wordt toegevoerd.

De gedachte die aan deze uitvinding ten grondslag ligt wijkt af van het principe van smelten in koepelovens, waarbij men betrekkelijk geringe hoeveelheden smelt, die bestemd zijn om rechtstreeks te worden gegoten en omgezet in vezels en de uitvinding houdt rekening met de bijzondere eisen 2Q gesteld door het op te lossen probleem. De werkwijze volgens de uitvinding is dus gebaseerd op handhaven van een voldoend grote verblijftijd om de verschillende intermoleculaire en intramoleculaire reacties, die optreden tijdens het smelten van de uitgangsmaterialen, te doen aflopen en om het bad chemisch en thermisch homogeen te maken.

25 Bij toepassen van een mengsel van hoogovenslak van 30 - 35 % SiO^ dient de verblijftijd te liggen bij ongeveer 2 uur, hetgeen mogelijk wordt met de werkwijze volgens de uitvinding (bij een nuttige massa van 8 ton wordt de capaciteit ongeveer ^ ton/uur). Behalve de homogeniteit van het bad, die verkregen wordt door een voldoend lange verblijftijd, verkrijgt 30 men ook een grote thermische homogeniteit, verkregen door de grote traagheid van het bad ten opzichte van ongewenste temperatuurvariaties. Deze traagheid maakt het mogelijk het voor verwarming toegevoerde vermogen op juiste wijze te regelen om daaidoor de thermische verliezen te compenseren, die worden veroorzaakt door continue toevoer van uitgangsmaterialen, welke 35 toevoer weer afhangt van de afvoer uit het bad via een regeling van de druk in de ovenruimte. Volgens de uitvinding past men een geheel luchtdichte ovenruimte toe, zodat men de druk zeer nauwkeurig kan regelen, bijvoorbeeld met een vlinderklep in de schoorsteen.

8100434

Jr -3-

J

Volgens sen eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding kan men boven de smelt een overdruk handhaven, hetzij door boven het niveau van dit bad een neuzraal of reducerend gas in te blazen, hetzij door een dergelijk gas of gasmengsel rechtstreeks in de massa van het bad te blazen door de bodem 5 van de ovenruimte of door een holle ondergedompelde elektrode. Om boven het bad een constante ovderdruk te hand·-haven is het dan voldoende, de vlinderklep te besturen, afhankelijk van het verschil tussen de gemeten druk en de gewenste druk. Ook kan men een constante overdruk handhaven door de uit het bad ontwijkende dampen opgesloten te houden in de oven-•30-ruimte en de klep zodanig te besturen, dat de druk constant 'wordt gehouden.

Volgens een tweede uitvoeringsvorm handhaaft men boven het bad een onderdruk. Daarvoor is het voldoende parallel op de schoorsteen een variabele luchtzuigponp aan te sluiten en de normale ontluchtingsopening hermetisch af te sluiten. Eet gebied waarover de druk volgens de uitvinding -35- variabel is, is van de grootteorde van 0,5 bar, hetgeen voldoende is om de stroomsnelheid door de gietopening te regelen als functie van de diepte van het bad in de oven en van de variatie in de diameter van de gietopening, zodat men een stroomsnelheid verkrijgt, die met de tijd niet varieert. Dit laatste is onmisbaar om een optimaal rendement te krijgen 20 voor de seininstallatie en een constante kwaliteit van de verkregen vezels. Voor de voeding van de oven kan men een continue of discontinue toevoer gebruiken van materialen, die ofwel vast zijn, ofwel tevoren zijn gesmolten, bijvoorbeeld hoogovenslak. Het is duidelijk, dat voeding met vloeibare stoffen het energieverbruik van de oven aanzienlijk zal vermin-25 deren, terwijl men dan ook de problemen vermijdt, die anders optreden bij opstarten van de installatie, uitgaande van een lading, die voor 100 % vast is.

De continue of discontinue toevoer van vloeibare materialen kan doelmatig worden uitgevoerd, uitgaande van een gesloten houder, die vast is 30 opgesteld of verplaatsbaar kan zijn en die voorzien is van een isolerende bekleding en van verwarmingsmiddelen.

Het vervoer van tevoren gesmolten materialen uit deze houder naar de eigenlijke gietoven wordt uitgevoerd door een luchtdichte leiding, met een binnenwand van grafiet. Het vervoer van deze vloeistof kan plaatsvin-35 den door zwaartekracht, wanneer de plaats van de transporthouders ten opzichte van de oven dit mcgelijk maakt of, wanneer deze houder verplaatsbaar is, ook door de houder onder druk te brengen met een neutraal of reducerend gas en/of door in de oven een onderdruk tot stand te brengen.

8100434 i- -U-

Bij een. tij zonder gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding homogeniseert men zovel de samenstelling als de temperatuur van het bad door langs de bodem of door elektroden een neutraal of reducerend gas door de smelt te laten borrelen.

5 Omdat men volgens de uitvinding verkt in een beheerste atmosfeer, die neutraal is of reducerend, is het mogelijk, in de oven een bekleding toe te passen van koolstof of grafiet. Dit brengt tvee grote voordelen mee: Aan de ene kant vorden vuurvaste materialen op basis van koolstof niet bevochtigd door gesmolten minerale oxyden; ten tveede maken deze 10 vuurvaste materialen het mogelijk te verken bij temperaturen tot boven 2000°C zonder uitvendige koeling, vaardoor aanzienlijke onkosten vorden vermeden. Het zal duidelijk zijn, dat een eerste voorvaarde voor een lange levensduur van een vuurvast materiaal op basis van koolstof is de afvezigheid van zuurstof of andere stoffen, die in staat zijn zuurstof 15 te ontvikkelen tijdens hun thermische ontleding. Wanneer men daarom van plan is hoogovenslak als uitgangsmateriaal te gebruiken, moet men rekening houden met de eventuele aanwezigheid van in de slak achtergebleven hoeveelheden ijzeroxyde, welke.bij de verkvijze volgens de uitvinding niet vervaarloosd mogen vorden.

20 Volgens de uitvinding kan men de vuurvaste bekleding op basis van koolstof beschermen tegen oxydatie door poedervormige reductiemiddelen in het bad te blazen samen met het doorborrelende gas of door deze poeders toe te voegen aan de toegevoerde materialen; dergelijke poedervormige materialen zijn bijvoorbeeld koolstof, petroleumkooks, grafiet of 25 teer. Inblazen volgens de uitvinding van koolstof bevattende materialen, bij voorkeur teer of een mengsel van teer met grafiet, maakt het enerzijds mogelijk op de ovenvanden een herstellende bekledingslaag aan te brengen en anderzijds om continu reducerende gassen te produceren, die gevenst zijn bij de onderhavige verkvijze, terwijl men dan tegelijk het 30 verbruik aan neutraal gas (stikstof, argon) aanzienlijk kan verminderen; deze laatste gassen zijn betrekkelijk duur en bij toepassing van teer kunnen ze in extreme gevallen zelfs geheel overbodig vorden. In gevallen, vaarin men een betrekkelijk groot restgehalte aan ijzeroxyde venst (bijvoorbeeld 8 - 10 %) is het doelmatig de koolstofbekleding te vervangen 35 door een bekleding met chroomoxyde of met chroom-magnesiumoxyde.

Men kan ook samen met de doorborrelende gassen een gewenste hoe»' veelheid toeslagen in het bad brengen, die in staat zijn bij de hoge temperaturen te ontleden onder vorming van neutrale of reducerende gassen.

8100434

Claims (10)

1. Werkwijze om niet metallische materialen continu en "beheerst te smelten, in het "bijzonder anorganische oxyden, bestemd voor fabricage van minerale vezels, met het kenmerk, dat men een luchtdichte ovenruimte toepast, die is voorzien van een vuurvaste bekleding bij voorkeur op ba-5 sis van koolstof en van elektrische verwarmingsmiddelen welke een vloei-stofbad bevat met een massa van tenminste 8 ton, terwijl men uit dit bad continu een zodanige hoeveelheid vloeistof af voert, dat de af voer per uur kleiner is dam de helft van de in het bad aanwezige massa en het bad aanvult met een hoeveelheid, die gelijk is aan de afvoer.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men de afvoer uit het bad regelt door regelen van de druk boven het vloeistofniveau.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men boven het vloeistofniveau een overdruk handhaaft. k. Werkwijze volgens conclusies 1 - 3,.met het kenmerk, dat men boven 15 het oppervlak van het bad een neutraal of reducerend gas of gasmengsel inblaast om boven het bad een overdruk te handhaven.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat men in het bad een neutraal of reducerend gas of gasmengsel inblaast om boven het bad een constante druk te handhaven.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat men een gedeelte van de dampen zodanig uit de ovenruimte afvoert, dat boven het bad een constante druk wordt gehandhaafd.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat men boven het bad een onderdruk handhaaft.

8. Werkwijze volgens conclusies 1 en 7, met het kenmerk, dat men on der invloed van de onderdruk vloeibaar toevoermateriaal afzuigt naar de ovenruimte uit een daarvan gescheiden houder.

9· Werkwijze volgens conclusies 1-8, met het kenmerk, dat men liet bad homogeniseert door via de bodem of door holle elektroden een neutraal 30 of reducerend gas door de smelt te laten borrelen.

10. Werkwijze volgens conclusies 1 - 9, met het kenmerk, dat men bin nen de oven een reducerende atmosfeer handhaaft door in het bad samen met de doorborrelende gassen een gewenste hoeveelheid poedervormige reducerende stoffen in te blazen, bijvoorbeeld koolstof of petroleumkooks. 8100434 i- -6- 11„ Werkwijze volgens conclusies 1 — 10, .met het kenmerk, dat men tijdens het smelten op de vuurvaste bekleding van de oven een herstellende bekledingslaag aahbrengt door samen met de doorborrelende gassen een gekozen hoeveelheid poedervormige toevoegsels in te blazen, bijvoorbeeld 5 grafiet, teer of teer en grafiet.

12. Werkwijze volgens conclusies 1-11, met het kenmerk, dat men samen met de doorborrelende gassen een gekozen hoeveelheid toevoegsels inblaast, welke bij thermische ontleding neutrale of reducerende gassen vormen. 8 1 0 0 4 3 4