NO300657B1

NO300657B1 - Device at the stove for melting furnaces

Info

Publication number: NO300657B1
Application number: NO954032A
Authority: NO
Inventors: Reidar Ugland; Johan Arnold Johansen; Yiannakis Ktorides
Original assignee: Elkem Materials
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-06-30
Also published as: NO954032L; NO954032D0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning ved tapperenne for smelteovner, særlig for elektriske smelteovner for fremstilling av silisium og ferrolegeringer. The present invention relates to a device at the trough for melting furnaces, in particular for electric melting furnaces for the production of silicon and ferroalloys.

Ved fremstilling av silisium i elektriske reduksjonsovner tappes silisium gjennom ett eller flere tappehull anordnet i nedre del av ovnsmantelen. Tapperegionen omfatter en tapperenne fremstilt av stål festet til ovnsmantelen med et såkalt tappekull anbragt i stålrennen. Tappekullet kan enten være fremstilt av et på forhånd brent kull eller kan fremstilles ved stamping av en ubrent karbonmasse i stålrennen hvoretter karbonmassen herdes til en fast karbonblokk ved oppvarming eller en kombinasjon av dette. Da jern utgjør en forurensing i silisium må karbonblokken stikke utenfor stålrennen for å hindre at silisium ved tappingen kommer i kontakt med stålet og derved blir forurenset. Den delen av karbonblokken som rager ut fra stålrennen er sterkt utsatt for oksidasjon og tæres raskt. Karbonblokken må derfor utskiftes hyppig, vanligvis en gang pr. uke. Denne hyppige utskiftingen av karbonblokken i tapperennen fører til at vedlikehold av tapperenner er kostbart og tidkrevende. Det er derfor behov for en mer bestandig tapperennekonstruksjon for silisiumovner. When producing silicon in electric reduction furnaces, silicon is tapped through one or more tapping holes arranged in the lower part of the furnace jacket. The tapping region comprises a tapping chute made of steel attached to the furnace mantle with a so-called tapping coal placed in the steel chute. The tap coal can either be produced from a previously burned coal or can be produced by tamping an unburned carbon mass in the steel chute after which the carbon mass is hardened into a solid carbon block by heating or a combination thereof. As iron is a contaminant in silicon, the carbon block must protrude outside the steel chute to prevent silicon during tapping coming into contact with the steel and thereby becoming contaminated. The part of the carbon block that protrudes from the steel chute is highly susceptible to oxidation and corrodes quickly. The carbon block must therefore be replaced frequently, usually once per week. This frequent replacement of the carbon block in the trough means that maintenance of troughs is expensive and time-consuming. There is therefore a need for a more durable drain chute construction for silicon furnaces.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en anordning ved tapperenne for smelteovner, særlig silisiumovner hvor tapperennen utgjøres av en stålrenne og et tappekull anordnet i stålrennen hvilket tappekull rager utenfor den ytre ende av stålrennen, og anordningen er kjennetegnet ved at det i det minste i den fremre ende av stålrennen er anbragt en blokk av ildfast, oksidasjonsbestandig materiale som rager utenfor den ytre ende av stålrennen og hvor tappekullet er anordnet over blokken av ildfast oksidasjonsbestandig materiale. The present invention thus relates to a device at the trough for melting furnaces, in particular silicon furnaces where the trough consists of a steel trough and a trough arranged in the steel trough, which trough protrudes beyond the outer end of the steel trough, and the device is characterized by the fact that at least at the front end of the steel chute, a block of refractory, oxidation-resistant material is placed which projects beyond the outer end of the steel chute and where the tap coal is arranged above the block of refractory oxidation-resistant material.

Som ildfast, oksidasjonsbestandig materiale er det foretrukket å anvende en støpemasse bestående av 1 - 30 vekt % kalsiumaluminatsement, 3-10 vekt % microsilica, - 20 vekt % reaktiv alumina og 50 - 90 vekt % ildfast tilslag. As a refractory, oxidation-resistant material, it is preferred to use a casting compound consisting of 1-30% by weight calcium aluminate cement, 3-10% by weight microsilica, - 20% by weight reactive alumina and 50-90% by weight refractory aggregate.

Blokken av ildfast, oksidasjonsbestandig materiale kan ha en hvilket som helst utforming forutsatt at den fremre ende av blokken rager like mye utenfor den ytre ende av stålrennen som den overliggende karbonblokk. The block of refractory, oxidation-resistant material may be of any shape provided the forward end of the block projects as much beyond the outer end of the steel chute as the overlying carbon block.

Blokken av ildfast materiale kan for eksempel ha fonn av en kile hvor den butte enden av kilen strekker seg utenfor den ytre enden av stålrammen. Alternativt kan blokken av ildfast materiale ha form av en plate med jevn eller varierende tykkelse som strekker seg over hele stålrennens lengde. Blokken av ildfast materiale kan videre fordelaktig være utstyrt med innstøpte forankringsjern som strekker seg utenfor blokken og som ved stamping av karbonmassen for fremstilling av karbonblokken stampes inne i stampemassen. The block of refractory material can, for example, have the shape of a wedge where the blunt end of the wedge extends beyond the outer end of the steel frame. Alternatively, the block of refractory material can take the form of a plate of uniform or varying thickness that extends over the entire length of the steel channel. The block of refractory material can also advantageously be equipped with cast-in anchoring irons which extend outside the block and which, when tamping the carbon mass to produce the carbon block, are tamped inside the tamping mass.

Det har vist seg at ved den foreliggende oppfinnelse blir den del av karbonblokken som rager utenfor den ytre ende av stålrennen beskyttet mot oksidasjon på grunn av den underliggende blokk av ildfast oksidasjonsbestandig materiale. Videre muliggjør blokken av ildfast oksidasjonsbestandig materiale reparasjon av den fremre ende av karbonblokken etter hvert som den forbrukes, ved at ny karbonmasse kan anbringes på den slitte karbonblokken. It has been found that with the present invention the part of the carbon block which projects beyond the outer end of the steel chute is protected against oxidation due to the underlying block of refractory oxidation-resistant material. Furthermore, the block of refractory oxidation resistant material enables repair of the front end of the carbon block as it is consumed, in that new carbon mass can be applied to the worn carbon block.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå bli nærmere beskrevet under henvisning til de etterfølgende tegninger, hvor Figur 1 viser et vertikalt snitt gjennom en første utførelsesform av tapperennen i henhold til den foreliggende oppfinnelse, og hvor, Figur 2 viser et vertikalt snitt gjennom en andre utførelsesform av tapperennen i henhold til den foreliggende oppfinnelse. The present invention will now be described in more detail with reference to the following drawings, where Figure 1 shows a vertical section through a first embodiment of the sprue according to the present invention, and where, Figure 2 shows a vertical section through a second embodiment of the sprue according to the present invention.

På figur 1 er det vist et vertikalt snitt gjennom en første utførelsesform av tapperennen i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figure 1 shows a vertical section through a first embodiment of the tap chute according to the present invention.

På figur 1 er det vist en ytre stålmantel 1 av sideveggen i en smelteovn for fremstilling av silisium. For enkelthets skyld er ikke den innvendige foring i smelteovnen vist. Sideveggen 1 er videre utstyrt med et tappehull 2 for tapping av smeltet silisium fra smelteovnen. Figure 1 shows an outer steel jacket 1 of the side wall in a melting furnace for the production of silicon. For simplicity, the inner lining of the melting furnace is not shown. The side wall 1 is also equipped with a drain hole 2 for draining molten silicon from the melting furnace.

Selve tapperennen utgjøres av en stålrenne 3 festet ved bolter eller sveising til ovnsmantelen 1. En ildfast oksidasjonsbestandig blokk 4 fonnet som en kile ble fremstilt ved at en støpemasse bestående av 23 vekt % kalsiumaluminatsement, 6 vekt % microsilica og 71 vekt % silisiumkarbid ble støpt i en egnet form. Etter herding og brenning av blokken ved 800°C ble blokken anbragt i stålrennen 3 slik at den butte ende av blokken 4 raget utenfor den ytre ende av stålrennen 3. Ovenpå bunnen av stålrennen 3 og blokken 4 ble det deretter stampet et lag av karbonholdig ubrent masse som deretter ved varmetilførsel ble brent til en fast karbonholdig blokk 5. Tapperennen oppnådde en brukstid på mer enn 5 ganger driftstiden for en konvensjonell tapperenne for silisiumovner. The drain chute itself consists of a steel chute 3 attached by bolts or welding to the furnace jacket 1. A refractory oxidation-resistant block 4 shaped like a wedge was produced by casting a casting compound consisting of 23% by weight of calcium aluminate cement, 6% by weight of microsilica and 71% by weight of silicon carbide a suitable form. After hardening and firing the block at 800°C, the block was placed in the steel chute 3 so that the blunt end of the block 4 protruded beyond the outer end of the steel chute 3. On top of the bottom of the steel chute 3 and the block 4, a layer of carbonaceous unburnt was then stamped mass which was then burned by heat input into a solid carbonaceous block 5. The tap chute achieved a service life of more than 5 times the operating time of a conventional tap chute for silicon furnaces.

På figur 2 er det vist en andre utførelsesform av tapperennen i henhold til den foreliggende oppfinnelse. På figur 2 er det benyttet samme henvisningstall som på figur 1 for tilsvarende deler. Tapperennen vist på figur 2 skiller seg fra tapperennen vist på figur 1 ved at blokken 4 av ildfast, oksidasjonsbestandig materiale er utformet som en plate som strekker seg langs hele lengden av stålrennen 3, og hvor platen i sin ytre ende er utstyrt med en forhøyning 6. Figure 2 shows a second embodiment of the tap chute according to the present invention. In Figure 2, the same reference numbers as in Figure 1 are used for corresponding parts. The tap chute shown in figure 2 differs from the tap chute shown in figure 1 in that the block 4 of refractory, oxidation-resistant material is designed as a plate which extends along the entire length of the steel chute 3, and where the plate is equipped at its outer end with an elevation 6 .

Tapperennen vist på figur 2 hadde en tilsvarende levetid som tapperennen vist på figur 1. The sprue shown in Figure 2 had a similar lifespan as the sprue shown in Figure 1.

Claims

1. Device at the tapping chute for melting furnaces, in particular for silicon furnaces where the tapping chute consists of a steel chute (3) and a tapping coal (5) arranged in the steel chute (3), which tapping coal (5) projects beyond the outer end of the steel chute (3), characterized by that a block (4) of refractory, oxidation-resistant material is placed at least at the front end of the steel chute, which protrudes beyond the outer end of the steel chute (3) and where the tap coal (5) is arranged above the refractory oxidation-resistant material (4) .

2. Device according to claim 1, characterized in that the refractory, oxidation-resistant material (4) consists of a molding compound consisting of 1-30% by weight calcium aluminate cement, 3-10% by weight microsilica, 0-20% by weight reactive alumina and 65-80% by weight % refractory aggregate material.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the block (4) of refractory, oxidation-resistant material has the shape of a wedge where the blunt end of the wedge projects outside the outer end of the steel channel (3).

4. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the block of refractory, oxidation-resistant material has the form of a plate which extends along the entire length of the steel gutter (3).

5. Device according to claims 1-4, characterized in that the block (4) of refractory, oxidation-resistant material is equipped with cast-in anchoring irons which on the upper side of the block (4) protrude from the block and which, when producing the overlying tap coal (5) by tamping of unburned carbon mass is fixed in the tapping coal (5).