NO137293B - Fremgangsm}te og ovnsanlegg for fremstilling av siliciumcarbid ved direkte elektrisk motstandsoppvarming - Google Patents

Description

Fremstilling av teknisk siliciumcarbid utfores i overensstem-

melse med den av Acheson utviklede, diskontinuerlige prosess i en elektrisk motstandsovn. På grunn av siliciumcarbids hoye fremstil-lings-' og sublimeringstemperatur benyttes i moderne produksjonsanlegf

.i stor teknisk målestokk også stasjonære'eller transporterbare horisontale motstandsovnér som bare er forskjellige fra Acheson-

ovnen ved at de har storre dimensjoner og er blitt noe for-

bedret, f.eks. ved innbygging av prefabrikkerte stykker for ovnshodene og sideveggene og dessuten for bunnkonstruksjonen for Wanne-ovner. Slike motstandsovnér kan på samme måte også anvendes for fremstilling av f.eks. elektrografitt.

I de.fleste siliciumcarbidfabrikker anvendes stasjonære ovner

som vanligvis er firkantformige, åpne oventil og inntil 20 m lange. Bunnen og frontveggene er oppmurt av ildfaste stener, mens sideveggene kan fjernes. Strommen tilfores gjennom grafitt- eller kull-elektroder som er bygget inn i frontveggene. Disse ovner er på grunn av plassbesparelse anordnet i kort avstand fra hverandre i ovnshallen hvori alle arbeidsoperasjoner for drift av ovnene, som fylling, strom-påsetting, ovnsbrenningen og rensingen av ovnene utfores. På grunn av den lille avstand mellom de enkelte ovner kan disse imidlertid bare chargeres og tommes ved hjelp av store kraninnretninger, og den stovutvikling som er forbundet med dette, må dessuten tas hånd om ved hjelp av utluftingsanordninger. Dessuten er det vanskelig å utfore opprydding i ovnshallen på grunn av at det oppstår en termikk som forer til opphvirvling av stov, slik at det er nodvendig med stov-filteranlegg og anlegg for rensing av luft for denne slippes ut.

Transporterbare ovner er også kjent. Det anvendes i forbindelse med slike ovner stasjonære ifyllingsstasjoner med transportbånd, transporterbare kammere for ovnsbrannen, steder for fjernelse av sideveggene og påsproytingsanlegg for hurtig å kunne avkjole silicium-carbidvalsene, slik at det samlede krananlegg kan innspares. Slike ovnskonstruksjoner er imidlertid av stort omfang og derfor kostbare.

Da de dessuten ikke kan bygges så lange og brede som onsket, må de nødvendigvis være forsynt med hoye sidevegger. Tommingen som foretas ved at den samlede charge stotes ut efter at sideveggene er blitt .fjernet, er forbundet med en stovutvikling som er så kraftig at den ikke lenger kan holdes under kontroll ved^påsprbyting av vann, slik at oppryddingsarbeidene ikke kan utfores i det fri, men bare i selve ovnshallen. Dessuten er selve ovnskonstruksjonen lettere utsatt for ødeleggelser på grunn av de stadige rystelser under transport av ovnen, og omkostningene for de omfattende' skinneanlegg med de for-holdsvis sterkt utsatte fundamenter og skyvepodier er av en betraktelig storrelse.

Det har dessuten vist seg i praksis at, spesielt under ovnens drift, er ikke bare ovnshodene med de i disse innforte elektroder,'

men også sideveggene, utsatt for en meget sterk slitasje. Dessuten svikter sideveggene hyppig i sin oppgave å skulle holde chargen på plass i ovnen fordi faste bestanddeler av den varme charge unnviker gjennom spalter mellom de enkelte veggelementer og dessuten gjennom åpningene som er beregnet for gassutslipp, og dette er forbundet med en uonsket stbv- og luktplage. Foruten den hoye termiske påkjenning på grunn av den'varme charge og det forbrennende carbonmonoxyd er

også den mekaniske påkjenning stor på grunn av den statiske belastning som trykket av chargen utover, slik at funksjonsdyktige veggelementer vanligvis må lages i form av stabile jernrammersom er fylt med et ildfast materiale. Slike jernkonstruksjoner innebærer imidlertid risiko for at de når ovnen er i drift, kan oppvarmes induktivt på grunn av den av den voksende SiC-valse betingede minskning av avstanden fra stromtilforselsanordningen. Dessuten kan stromtilforselen også delvis finne sted via veggelementene.

De ulemper som er forbundet med sideveggene når ovnen er i drift, og med fjernelsen av disse når ovnen skal tommes, unngås ifolge oppfinnelsen praktisk talt fullstendig ved hjelp av en enklere utforelse av ovnsanlegget, hvorved ikke bare fås en betraktelig arbeids-besparelse, men også en vesentlig lavere stovutvikling som er av overordentlig stor betydning spesielt på grunn av.de strenge miljo-vernkrav som stilles.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte ved fremstilling av siliciumcarbid ved såtsvis omsetning av siliciumdioxyd med carban i et direkte elektrisk motstandsoppvarmet ovnsanlegg, hvor den elektriske strom ved hjelp av elektroder tilfores gjennom en motstandskjerne som består av carbon og som er lagt horisontalt inn i det chargerte materiale som består av en blanding av kornformig koks, kvaftssand og tilsetningsstoffer, og fremgangsmåten er særpreget ved at omsetningen utfores i et ovnsanlegg som drives med et chargert materiale med den ved los beskikning naturlige kjegleform, og a) med bunnelektroder og uten på grunn av veggelementer forårsakede avgrensninger i dets sideretning og ved dets ender, eller b) med endeelek-troder og uten på grunn av veggelementer forårsakede avgrensninger i dets sideretning.

Oppfinnelsen angår også et ovnsanlegg for utforelse av den foreliggende fremgangsmåte ved direkte elektrisk motstandsoppvarming hvor den elektriske strom ved hjelp av elektroder tilfores gjennom en motstandskjerne som består av carbon og som er horisontalt lagt inn i chargen som består av en blanding av kornformig koks, kvartssand og tilsetningsstoffer, og ovnsanlegget er særpreget ved at det er forsynt med den for omsetningen nodvendige charge som har den ved los beskikning naturlige kjegleform, og a) med bunnelektroder og ef fritt for på grunn av veggelementer forårsakede avgrensninger i side" retningen og ved dets ender, eller b) med to gjennom dets ender innforte elektroder og er fritt for sidevegger.

Den foreliggende forenklede utforelsesform av et ovnsanlegg

har vist seg å være av spesiell betydning for ovnsanlegg hvor elektroder er anordnet som bunnelektroder, som beskrevet i norsk utlégningsskrift nr. 136660, og som i overensstemmelse hermed drives uten front- og sidevegger. Den for omsetningen nodvendige charge fylles i disse anlegg over bunnelektrodene og motstandskjernen med en form som overensstemmer med den naturlige kjegleform som chargen får ved los ifylling i ovnen, og anlegget drives som haug-ovn uten vegger, dvs. uten avgrensning på grunn av .veggelementer i ovnens sideretning og ved ovnens ender.

Den åpne chargering som foretas ifolge oppfinnelsen krever

mer plass og mer chargemateriale enn når veggelementer anvendes som avgrensning. Den store materialtilforsel innebærer imidlertid den fordel at det ikke så lett kommer til utbrudd av gassformige reaksjonsprodukter når ovnen er i drift, slik at disse ovner vil brenne praktisk talt uten såkalte "blærer", og dette er meget'fordelaktig for å unngå en tilsmussing av omgivelsene.

Dessuten er ovnsanlegg med åpen chargering lett tilgjengelige slik at både ifyllingen og uttømmingen av oynsanleggene kan utfores med enkle transportkjoretoy eller -bånd uten at det er nodvendig. med omfattende krananlegg.' Den åpne chargering er imidlertid ikke oko-nomisk i ovnshallen på grunn av det okte plassbehov, og slike ovner drives derfor best som stasjonære anlegg i det fri.

Dette innebærer at alle arbeidsprosesser for selve ovnsdriften,

som chargering, påsetting av strom, selve ovnsprosessen og tommingen

av ovnen, kan utfores i det fri med uforandret plassering.

Den avgjorende forutsetning for at selve ovnsprosessen "kan utfores i det fri er at chargens overflate under selve ovnsprosessen, avkjolingsfasen og rensingen av ovnen holdes■fuktig, og dette kan utfores ved'hjelp av hvilke som helst forholdsregler som muliggjor en kontinuerlig eller periodevis påsproyting.

Den kjensgjerning at spesielt selve ovnsprosessen kan gjennom-føres i det fri må betraktes som spesielt overraskende da dette ble holdt for en umulighet av fagfolk som var av den oppfatning at tap av chargert materiale ville bli betraktelig på grunn av vindforholdene„

Det er imidlertid i forbindelse med drift av et anlegg ifolge oppfinnelsen blitt fastslått at.merkbare tap av chargert materiale fore-kom hverken på grunn av vind, selv under, sterk storm, eller regn-

skurer eller voldsomt regnfall,

Et ovnsanlegg ifolge oppfinnelsen har vist seg spesielt gunstig når det drives som et stasjonært anlegg i det fri for de såkalte haug-ovner som har bunnelektroder og et chargert materiale med den naturlige kjegleform som det får ved los beskikning, og som ikke på grunn av veggelementer er avgrenset i sideretning og ved deres ender. Dette skyldes at slike ovner byr på den ytterligere fordel at de kan gjores i det vesentlige fullstendig gasstette ved hjelp av en tildekning inntil terrengnivå og som eventuelt kan være tildekket med et skikt av fuktet chargemateriale og som kan være ut-formet som en oppfangningsinnretning med avtrekkskanaler for de dan-nede gassformige reaksjonsprodukter, som beskrevet i norsk patent-søknad nr. 7M+630. Et slikt ovnsanlegg vil tilfredsstille alle krav til en unngåelse av tilsmussing av omgivelsene.

Avstandene mellom de enkelte ovner og dimensjonene for ovnene som sådanne kan da velges så store som onsket, og beskikningen og tømmingen kan utfores ved hjelp av hydrauliske, teleskopiske og skovlrandmuddermaskiner som på grunn av sitt store plassbehov ikke kan anvendes i en ovnshall. Dessuten spares omkostningene for byg-ging av ovnshallen.

På grunn av den stasjonære oppbygning av ovnene elimineres dessuten alle ødeleggende faktorer som på grunn av. rystelser under transport er uunngåelige for transporterbare ovner.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av siliciumcarbid ved satsvis omsetning av siliciumdioxyd med carbon i et direkte elektrisk motstandsoppvarmet ovnsanlegg,hvor den elektriske strom ved hjeUp av elektroder tilfores gjennom en motstandskjerne som består av -carbon og som er lagt horisontalt inn i det chargerte materiale som består av en blanding av kornformig koks, kvartssand og tilsetningsstoffer, karakterisert ved at omsetningen utfores i et ovnsanlegg som drives med et chargert materiale med den ved los beskikning naturlige kjegleform, og a) med bunnelektroder og uten på grunn av veggelementer forårsakede avgrensninger i dets sideretning og ved dets ender, eller b) med ende-elektroder og uten på grunn av veggelementer forårsakede avgrensninger i dets sideretning.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at omsetningen utfores i et ovnsanlegg som drives som et stasjonært friluftsanlegg.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1 eller 2, karakterisert ved at motstandskjernen oppvarmes til en tempera-tur på 1500 - 2500°C. k.

Fremgangsmåte ifolge krav 1 - 3, karakterisert ved at ovnsblandingens overflate under oppvarmnings-syklusen for ovnen, avkjolingen av ovnsblandingen og tomning av ovnen holdes fuktig.

5. ' Fremgangsmåte ifolge krav 1 - !f, karakterisert ved at alle arbeidsprosesser for drift av ovnen, som ifylling, påsetning av elektrisk strom, selve ovnsprosessen og tomningeij av ovnen utfores i det fri uten å forandre ovnens plasering.

6. Ovnsanlegg for utforelse av fremgangsmåten ifolge krav 1-5) ve(3 direkte elektrisk motstandsoppvarmning hvor den elektriske strom ved hjelp av elektroder tilfores gjennom en motstandskjerne som består av carbon og som er horisontalt lagt inn i chargen som består av en blanding av kornformig koks, kvartssand og tilsetningsstoffer, karakterisert ved at det er forsynt med den for omsetningen nodvendige chargé som har den ved los beskikning naturlige kjegleform, og a) med bunnelektroder og er fritt for på grunn av veggelementer forårsakede avgrensninger i sideretningen og ved dets ender, eller b) med to gjennom dets ender innforte elektroder og er fritt for sidevegger.

7. Ovnsanlegg ifolge krav 6,karakterisert ved at det er et stasjonært friluftsanlegg.