NO121622B - - Google Patents

Description

Foringer for metallurgiske ovner.

Foreliggende oppfinnelse angår foringer for ovner som

skal inneholde smeltede metaller og smeltede metaller og salter, f.eks. elektrolyseovner, gjensmeltingsovner etc.

Foreliggende oppfinnelse angår forst og fremst ovner for smeltebadelektrolyse av aluminiumoxyd i et smeltet cryolittbad ved fremstilling av aluminium.

Mer spesielt tar foreliggende oppfinnelse for seg og loser ved en helt ny lbsning et av de viktigste problemer som fore-ligger i forbindelse med konstruksjonen av slike ovner, dvs. det problem som oppstår i forbindelse med den såkalte "forsegling" av ovnene.

Det dreier seg i forbindelse medcfette problem om å forsbke å unngå at smeltede metaller skal sive gjennom det materiale som sideveggene og bunnen av ovnskarfine består av. Problemet er spesielt alvorlig med hensyn til bygging av kar i elektrolyseovner, f.eks. i ovner for fremstilling av aluminium og magnesium. I disse ovner er den indre overflate til ovnskaret som inneholder det smeltede metall og badet, i alminnelighet foret med et eller flere lag av spesielle ildfaste Stener, forbrente carbonblokker eller carbon-holdige materialer generelt som står i direkte kontakt med det smeltede bad og/eller det smeltede metall. Ildåaste Stener og varmeisolerende Stener er anbragt mot disse Stener, blokker eller car-bonholdige materialer. Diskontinuiteter og sprekker som kan oppstå i karet, representerer punkter hvor væsken som inneholdes i selve karet, og spesielt smeltede metaller, lett kan lekke ut. De smeltede metaller har en stbrkningstemperatur som er meget lavere enn storkningstemperaturen til det smeltebad hvori metallet fremstilles.

1 flercelleelektrolyseovner med opphengte bipolare elektroder for fremstilling av aluminium befinner det seg ofte et lag

med carbonholdig materiale som ligger an mot et indre lag av et spesielt ildfast materiale, f.eks. eiliciumnitridbundet siliciumcarbid, som er i kontakt med det smeltede cryolittholdige bad. Utenfor disse lag folger et eller flere lag av varmeisolerende materiale, og

det hele er oppsluttet av en jernkasse.

Elektrolyseovner av vanlig type for smeltebadelektrolyse har et lignende ovnskar, men disse ovnskar mangler som regel en innvendig foring av et spesielt materiale (ildfast). Carbonet, enten i blokkform eller som stampemasse, som erstatter katoden deri, er i direkte kontakt med badet og/eller med metallet, dvs. med det smeltede materiale i elektrolyseovnen.

Både i de nevnte flercelleovner og i vanlige ovner kan den ulempe oppstå at smeltet aluminium flyter ut av ovnen. Denne ulempe inntreffer med en viss frekvens og er forholdsvis alvorlig da den betinger at ovnen må stoppes for å gjenoppbygge den innvendige ildfaste foring eller laget av katodisk carbon.

Denne ulempe elimineres helt eller praktisk talt fullsten-dig ved hjelp av de forholdsregler som foreslås i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse ved fremstilling av ovner av den ovenfor angitte type for elektrolytisk fremstilling eller fornyet smelting av aluminium.

Det har overraskende vist seg at siliciumcarbid i usammenhengende tilstand, dvs. i form av pulver eller korn, uten et binde-middel, og selv i form av et meget tynt lag og med en kornstbrrelse av vanlig handelskvalitet representerer en praktisk uovervinnelig hindring for det smeltede metall, spesielt for smeltet aluminium selv i blanding med et elektrolysebad, f.eks. med smeltede cryolittholdige salter, og det er derfor tilstrekkelig å anbringe lag av dette materiale mellom de lag som utgjor ovnskarene og/eller ved å stappe siliciumcarbid inn i hulrommene mellom de ildfaste stener og/eller mellom carbonblokkene for derved å eliminere muligheten for at aluminium skal lekke ut og forårsake bdeleggelser.

I praksis bygges slike lag opp ved å spre det sammenheng-ende siliciumcarbid mellom lag på bunnen av ovnekarene og ved å helle eiliciumcarbidet inn i de avsiktelig forekommende mellomrom eller hulrom i ovnskarenes sidevegger.

Det viser seg at lag av 1 cm og derover var helt effektive, men det viste seg også at meget tynne lag, f.eks. av 1 mm og derover, hadde den samme overraskende virkning som beskrevet ovenfor.

I forbindelse med flercelleelektrolyseovner med bipolare elektroder og carbonovnskar helt utforet med ildfaste Stener av et spesielt materiale, f.eks. såliciumnitridbundet siliciumcarbid, anordnes det pulverformede eller kornformede eiliciumcarbidlag for-trinnsvis mellom laget av de ildfaste Stener som danner den innvendige foring og det tilstøtende lag av carbonholdig materiale. I vanlige elektrolyseovner med katodiske ovnskar anordnes laget av pulverformet eller kornformet siliciumcarbid rundt og under laget av carbonblokker eller carbonstampemasse, men det må nbye påseeas at katodejernene ikke isoleres elektrisk, hvilket lett lar seg gjore da erfaring har vist at de soner som er mest utsatt for lekkasje av aluminium og således sterkest trenger beskyttelse inne i ovnene, er de soner som befinner seg ved overgangen av ovnskarets bunn, dvs. de soner hvor bunnen går over i sideveggene. I ovner for «fornyet smeltning av aluminium anbringes f.eks. det beskyttende lag av sili-ciumcarbidpulver eller -korn mot, dvs. på utsiden av, et fbrste lag av ildfaste stener som er i direkte kontakt med det smeltede metall.

Tegningene viser skjematisk to utfbrelsesformer av foreliggende oppfinnelse. Således viser

fig. 1 et langsgående tverrsnitt langs lengdeaksen til ovnskaret i en vanlig aluminiumelektrolyseovn med monopolare elektroder (anoder) og med en katodisk ovnsbunn.

Fig. 2 viser detaljert i noe stbrre målestokk et tverrsnitt loddrett på lengdeaksen til det katodiske ovnskar ifblge fig.l. Fig. 3 viser et aksialt langsgående tverrsnitt av ovnskaret i en flercelleovn. Fig. 4 viser et snitt på tvers av lengdeaksen til ovnskaret ifblge fig. 3. På fig. 1 og 2 er vist den utvendige jernkasse 1, forbrente antrasittholdige carbonblokker 2, ovnskarets sidevegger 3 også bestående av forbrent antrasittholdig carbon, en på stedet brent antrasittholdig stampemasse 4, katodejern 5 og mellomlaget 6 av si- liciumcarbidpulver eller -korn. Laget er for bedre å tydeliggjbre det hele gjengitt i noe forstorret målestokk og er vist i en stbrre tykkelse enn hva som er nbdvendig i praksis. 1 forbindelse med vanlige elektrolyseovner for fremstilling av aluminium av den type som er vist på fig. 1 og 2 er det tilrådelig å anordne siliciumcarbidpulveret eller -kornene også mellom carbonblokkene ved den laveste del av ovnsbunnen, dvs. i de områder som er angitt med 7 på tegningene, for så å dekke over med en carbonholdig stampemasse 4 slik at beholderen vil få den nbdvendige sammenheng mellom de deler som ut-gjbres av carbonet. Omkretsforbindelsen mellom carbonblokkene og stampemassen er angitt med 8 mens 9 angir fundamentet og lagene av brente stener. På fig. 3 og 4 angir 10 siliciumcarbidpulveret eller -kornene, 11 den innvendige foring av et spesielt tidfast materiale og 12 carbonlaget (stampemasse eller blokker) som utgjor selve ovnskaret, 13 angir et utvendig isolerende lag (ildfast og/eller varmeisolerende), og jernkassen er angitt med 14.

Eksempel

En flercelleovn for elektrolyttisk fremstilling av aluminium og utstyrt med et beskyttende lag ifblge foreliggende oppfinnelse og med ovnskar oppbygget som vist på fig. 3 og 4, ble holdt i drift i flere måneder. Etter denne driftstid oppsto sprekking av bunnen, og ved ned-montering av selve ovnen ble det fastslått at en viss lekkasje av elektrolysebad hadde funnet sted, men denne viste seg imidlertid å være frosset (stbrknet) mellom carbonet og den utvendige isolering mens det helt overraskende vista seg at det smeltede aluminium ikke hadde passert gjennom det granulerte siliciumcarbidlag.

Ytterligere undersbkelser av samme art ble utfort i forbindelse med vanlige aluminiumelektrolyseovner med monopolare elektroder i katodiske ovnskar, og andre undersbkelser ble også gjort i forbindelse med ovner for fornyet smelting, og resultatene bekrefter helt ut den meget gode virkning som fåes ved hjelp av foreliggende oppfinnelse.

Samtidig med de utfbrte undersbkelser av siliciuracarbid-lagene ifblge oppfinnelsen ble også kontrollandersokeIser gjort i forbindelse med ovner uten et slikt lag, men som ellers ble drevet under de samme betingelser. Disse kontrollundersøkelser viste at sterk lekkasje av metall hadde funnet sted og tjener som bevis for at den beskyttelse mot slike lekkasjer som oppnåes må tilskrives siliciumcarbidet.

Claims (5)

1. Ovn avsett for å inneholde smeltet metall og eventuelt salt-smeltebad, spesielt for smelteelektrolytisk fremstilling av aluminium eller magnesium, i ovnskar fremstilt av lag av materialer som det smeltede metall vil kunne trenge gjennom og lekke ut gjennom og som omfatter beskyttende lag av siliciumcarbid anordnet mellom lag av foringer av vanlig ildfast materiale og/eller carbonholdig materiale:, karakterisert ved at det eller de beskyttende lag av siliciumcarbid utgjores av siliciumcarbid i usammenhengende eller upakket tilstand.

2. €vn ifblge krav 1,karakterisert ved at siliciumcarbidet er anbrakt mot den ytre flate til et forste forholdsvis tynt , innvendig forin<g>sla<g> av ildfast materiale i ovnskaret.

3... Ovn ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at siliciumcarbidet utgjor minst ett ubrutt lag over veggenes samlede utstrekning og over hele ovnskarbunnen som skal beskyttes. h.

Ovn ifblge krav 1 eller 2,karakterisert ved det beskyttende lag ay siliciumcarbid på ovnskarets bunn danner lag med slike avbrytelser at bunnen holdes elektrisk ledende uten forstyrrelser av bunnen elektrolytiske funksjon.

5. ~" Ovn ifblge krav ^karakterisert ved at de beskyttende siliciumcarbidlag anordnes ved forbindelsesområdene mellom ovnsl^retsjbunn og vegger.