NO166341B - Smelteovn eller metallurgisk kar. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en smelteovn eller metallurgisk kar, utført som stålkonstruksjon med Ildfast foring.

Oppfinnelsen er utviklet i forbindelse med de problemer som man står overfor i forbindelse med smelteovner for aluminium og andre materialer. Disse smelteovner blir i dag laget av vanlig stål som blir foret opp med ildfast materiale.

En typisk aluminium-smelteovn har en lengde på ca. 8 m, en bredde på ca. 5 m og en høyde på ca. 1,5 m. Slike smelteovner blir sveiset opp av vanlige platematerialer St.42 eller St.52-3. Ovnene blir foret innvendig med ildfast materiale.

Aluminiumen og den ildfaste foringen som ovnen bærer har en vekt på 50 til 80 tonn. Belastningene fra vekten av aluminiumen og foringen blir tatt opp av stålkonstruksjonen til ovnen, som dermed utsettes for store bøyepåkjenninger. linder drift utsettes stålet i ovnskonstruksjonen for store varmebelastninger. Temperaturen varierer fra 200°C til 400°C. Over tid svekkes isolasjonsforingen og stålet utsettes for sterkere varmebelastning. Da konstruksjonen som nevnt er laget av vanlig stålmateriale, som mister holdfastheten ved ca. 200°C, vil ovnen sige seg skjev og man får dermed en oppsprekking og ødeleggelse av det ildfaste foringsmaterlale.

Dersom man kan hindre at ovnen mister formen vil man kunne forlenge levetiden for ovnen og dens foring. Dette vil gi færre avbrudd med skifting av ovner, og reduserte utgifter til å reparere og fornye ovnene.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det derfor å utføre smelteovnen eller etmetallurgisk kar med en bærende konstruksjon av varmefast stål samt med en kledning av normal stål som er forbundet med det varmefaste stål, som anlegg for den ildfaste foring.

Med varmefast stål menes her at det skal anvendes et varmefast materiale som vil holde styrken opp til en temperatur som ligger over temperaturen som stålet i ovnskonstruksjonen blir belastet med.

Det anvendes i dag i smelteovner for aluminium en stålkvalitet ST 37-2. Innvendig er smelteovnen foret med ildfast materiale, som også isolerer mot varmeoverføring i fra aluminiumbadet og mot stålkonstruksjonen. VarmeoverførIngen vil forøvrig variere lokalt i ovnen.

Ved bunnen vil temperaturen til stålet være 180° til 200°.

Ved de nedre deler av veggen vil ståltemperaturen være 180° til 250°, mens temperaturen i de øvre deler vil være 220° til 280° .

Dette er vanlige temperaturer i en smelteovn for dens levetid på ca. 3 til 4 år, i kontinuerlig døgndrift.

Stål av typen ST 37-2 vil miste sin stabilitet når det over lengre tid utsettes for temperaturer over 200° til 250°C. Det vil si at det foreligger en klar fare for at konstruksjonen, som opptar belastningen av aluminiumssmelten og den ildfaste foring, vil kunne sige og skjevstille seg. Det er særlig dette problem man løser med oppfinnelsen, under utnyttelse av et varmefast stål som kan sveises til stål av typen ST 37-2. Et slikt varmefast stål må kunne holde sin stabilitet ved temperaturer eksempelvis opptil 350° til 400°C.

Varmefaste stål som kan benyttes, finnes i DIN 17155. Et eksempel på et kommersielt termostabilt eller varmefast stål er Avesta 253 MA.

Forsøk viser at ST 37-2 mister sin stabilitet (lastbærende evne) på en mer dramatisk måte enn varmefast stål, når det utsettes for lang tids varmepåvirkning.

Stabilitetsevnene til ST 37-2 og ST 50-3 relateres vanligvis til kortvarige oppvarmningsperioder, eksempelvis en eller to timer, dvs. at man betrakter situasjoner slik de måtte fore-komme under en brann og lignende, og tilgjengelig informasjon om slike ståltyper gir derfor det feilaktige inntrykk at stålet ikke svekkes vesentlig selv ved temperaturer opptil 300°C. Praktiske forsøk viser imidlertid at langvarig oppvarming vil svekke slikt stål betydelig. Langvarig oppvarming ved temperaturnivået 300°C vil resultere i at stålet vil ha praktisk talt ingen motstand mot siging.

Med bærende konstruksjon skal primært forstås de komponenter som inngår i selve kassen, da det er disse komponenter som i første rekke svekkes under den stadige varmebelastning. En ytre, omgivende støtte- og bærekonstruksjon kan som før utføres i vanlig stålkvalitet, fordi slike utvendige konstruksjoner ligger i en såpass avstand fra smeiten at varmebelastningen Ikke vil ha noen vesentlig negativ innflytelse.

Ved en utførelse av en smelteovn som angitt ovenfor vil ovnen beholde sin form over lengre tid enn det som er vanlig i dag. Dersom det skulle oppstå skade på den Ildfaste foringen vil det være mulig å reparere skaden på foringen på stedet, uten at man er nødt til å ta ovnen til reparasjon ved verksted, da formen på ovnen ikke er ødelagt. Dette vil føre til kortere avbrekkstider i aluminiumproduksjonen, og sterkt reduserte kostnader i forbindelse med reparasjon og bygging av nye ovner.

Det vesentlige ved oppfinnelsen er altså at de delene i ovnen som utsettes for bøyemomenter fra aluminiumsvekten og foringen og er utsatt for varmesvekkingen lages av varmefaste materialer som holder styrken opp til en temperatur som ligger over temperaturen i ovnen.

Normalstål (St.42 eller St.52-3) som 1 dag brukes 1 en typisk ovn, brukes ifølge oppfinnelsen bare som kledning I ovnen, for å holde aluminiumen inne i ovnen, og danne anlegg for den ildfaste foringen. I denne funksjonen utsettes normalstålet bare for ubetydelige belastninger (bare fra aluminiumtrykket og foringstrykket), da dette stålet har ingenting med konstruksjonen som bærer ovnen og holder fasongen på ovnen

å gjøre.

De to anvendte ståltyper er sveisbare til hverandre og kan derfor på gunstig måte sveises sammen.

Oppfinnelsen er forklart foran i forbindelse med et eksempel fra et aluminiumssmelteverk, men samme problem kan også foreligge for smelteverk som arbeider med andre materialer. Når det fremheves at ovnens bærende konstruksjon skal være av varmefast stål, så skal dette uttrykk her også innbefatte ekvivalenter, dvs. konstruksjonsmaterialer som har egenskaper tilsvarende varmefast stål henholdsvis normalstål, idet kjernen i oppfinnelsen ligger i kompositt-oppbyggingen av ovnen.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningsfigurene, hvor: Fig. 1 viser et sideriss rent skjematisk av en ovn

utført ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 viser et grunnriss av ovnen, også dette

grunnriss rent skjematisk,

fig. 3 viser et snitt gjennom en annen utførelse av en

ovn utført ifølge oppfinnelsen,

fig. 4 viser et grunnriss av ovnen i fig. 3, og fig. 5 viser et snitt etter linjen V-V i fig. 4.

Av fig. 1 og 2 går det frem at den der viste smelteovn 1 er bygget opp med en bærende konstruksjon 2 av varmefast stål. I dette utførelseseksempel er den bærende konstruksjon utført som en fagverkskonstruksjon. Ovnen har en kledning av normalstål. Denne kledning er betegnet med 3. Kledningen 3 danner støttende underlag for en ikke vist ildfast foring.

Fig.l og 2 viser bare selve ovnkassen, og den øvrige, ytre bære- og støttekonstruksjon er ikke vist.

I fig. 3-5 er vist eksempel på en smelteovn med selve ovnen eller kassen og en ytre bære-støttekonstruksjon. Ovnens ildfaste foring er utelatt i fig. 3 og 4, og det er således bare vist rent skjematisk i fig. 5.

Den i fig. 3-5 viste smelteovn 4 er bygget opp med en kledning 5 av normalstål. Denne kledning 5 danner bunn og sidevegger i ovnkassen og danner anlegg for den ildfaste foring 6 (bare vist i fig.5). Som særlig vist i fig. 3 er kledningen 5 delt i horisontalplanet (fugelinjen 7). Dette er bare av praktiske grunner. På utsiden er kledningen 5 avstøttet med horisontale omløpende flenser 8,9,10 og 11. Flensene 9 og 10 er skrudd sammen på ikke nærmere vist måte, slik at de to kledningsdelene holdes sammen og danner den viste kledning 5.

Den del av kledningen 5 som danner bunnen i beholderen, hviler på flere H-bjelker 12. Disse bjelkene hviler på sin side på kraftige E-fundamentbjelker 13. Flensene 8,9,10,11 avstøttes mot solide stålstendere 14.

Selve opplagringen av fundamentbjelkene 13 og stenderne 14 er ikke vist nærmere. Disse elementer inngår i det som er her benevnt den ytre støtte- og bærekonstruksjon og er på samme måte som kledningen 5 utført i normalstål. Som ovnens bærende konstruksjon regnes altså her bare flensene 8,9,10,11 og H-bjelkene 12, og ifølge oppfinnelsen er derfor disse komponenter i ovnen utført av et egnet varmefast stål. Det er nemlig disse komponenter som i første rekke utsettes for varmesvekkingen som følge av den høye temperatur de utsettes for over lengre tid (opptil flere år).

Claims (2)

1. Smelteovn eller metallurgisk kar, utført som stålkonstruksjon med ildfast foring, karakterisert ved at ovnen har en bærende konstruksjon (8,9,10,11,12) av varmefast stål, samt en innvendig kledning (5) av normalstål som er forbundet med det varmefaste stålet, som anlegg for den ildfaste foring.

2. Smelteovn ifølge krav 1, karakterisert ved at den bærende konstruksjon er en fagverkskonstruksjon (2).