SE447371B - Ugn - Google Patents

Description

447 371 šfi 10 15 20 25 30 35 _,,,.--.-..._.f~_.... ._ ...___ _ 2 det andra. Mellan olika ytavsnitt alstras därför en värme- e.m.k., som i infodringen inducerar en elektriskt ström, som förorsakar intensiv elektrokemisk korrosion av det eldfasta materialet.

Värme-e.m.k:ens storlek och riktning är beroende av den kemiska sammansättningen hos det eldfasta material, som är impregnerat med de i ugnen förekommande produkterna, och temperaturskillnaden. Om temperaturskillnaden är låg, kan det antagas, att E är lika med GA T, där E är värme-e.m.k:en mellan två punkter; AT är temperaturskill- naden däremellan och G är en konstant koefficient, som beaktar ämnets sammansättning. Under ugnens arbetsförlopp varierar värme-e.m.k:en, i regel, mellan 0,5 och 2 V.

Den elektrokemiska korrosionens mekanism och hastig- het är olika och är beroende av karaktären av ledningsför- mågan hos det område, som genomflytes av den elektriska strömmen. Ledningsförmàgan kan, i regel, vara av blandad typ, dvs av elektron- och jontyp.

För att bekämpa korrosionen hos ugnars eldfasta infodring användes olika förfaranden.

Ett dylikt, exempelvis genom den västtyska patent- skriften nr l 198 501 känt förfarande, är baserat på att dels minst en elektrod av beständigt material ned- sänkes i ett med en smälta fyllt kar (en Vanna), att dels de eldfasta, huvudsakligen av zirkoniumoxid bestående material, som skall nötningsskyddas, bringas i kontakt med metalledare och att dels en konstant e.m.k. alstras mellan ledarna och den i karet nedsänkta elektroden medelst en yttre (extern) källa, varför i karet induceras en elektrisk ström, som flyter i riktning från elektroden mot de eldfasta material, som skall skyddas. E.m.k.:en regleras så, att en elektrolytisk ström med en densitet av ungefär l0mA/cm2 alstras vid det eldfasta materialets yta. Korrosionen inhiberas alltså genom ett jonbyte, som förorsakas av en kemisk potentialskillnad mellan smältan och det eldfasta materialets ytämne.

Nackdelen med detta kända förfarande för korrosíons- inhibering är att det endast kan användas för skydd av 10 15 20 25 30 35 447 571 3 eldfasta, på zirkoniumoxid baserade material. Icke heller kan man med detta kända förfarande avsevärt öka infodringens beständighet, eftersom förfarandet endast inhiberar en enda typ av korrosion och icke leder till någon märkbar effekt på andra korrosionstyper. Den andra nackdelen med detta kända förfarande är att kvaliteten hos en glas- massa i glassmältugnar försämras på grund av att glas- massan nedbrytes elektrolytiskt under inverkan av en strömdensitet av ca 10 mA/cmz. Även ett annat förfarande för korrosionsskydd är känt (jämför exempelvis den tjeckoslovakiska patentskriften nr 136 876), vilket genomföres medelst i en smälta nedsänkta elektroder och elektriskt ledande element, som finns i en sk övergångsbeläggning av glasyr på ett eldfast material, vilka elektroder och element är anslutna till en likströmskällas motsatta poler, varvid e.m.k:en över källan regleras så, att strömdensiteten vid kontaktytan för smältan med det eldfasta materialet är minst l mA/cm2.

Icke heller med detta kända förfarande kan man avsevärt öka infodringens livslängd, eftersom förfarandet endast medverkar till att inhibera den elektrolytiska korrosionen av det eldfasta materialets arbetsyta vid det ställe, där denna är i kontakt med smältan.

Känd är även en ugn, som är utformad så, att dess eldfasta infodring får längre livslängd (jämför exempel- vis det sovjetryska uppfinnarcertifikatet nr 733 294).

Denna kända ugn innefattar ett med en silikatsmälta fyllt kar av eldfast murverk och elekriskt ledande, i murverket anordnade element, vilka mynnar i murverkets arbetsyta under och ovanför smältans nivå och är anslutna till en likströmskällas plus- respektive minuspoler.

I denna kända ugn kompenseras en värme-e.m.k., som uppträder mellan olika avsnitt av det eldfasta murverkets arbetsyta. Detta medverkar till att minska de elektriska, längs ytan gående strömmar, som förorsakar det eldfasta materialets korrosion. Det finns emellertid även andra korrosionsförorsakande faktorer, vilka icke kan elimineras . . .__.__..._. .,_..__.._._.._....___.... . . _ _ _... 447 10 15 20 25 30 35 371 4 i denna kända ugn, varför ökningen av infodringens livslängd icke blir tillräcklig.

Uppfinningstanke Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en industriugn, där de elektriskt ledande elementen är utformade och anordnade på ett sådant sätt, att ugnens eldfasta infodring får lång livslängd, samtidigt som ugnens processkapacitet ökar genom minskade drift- avbrott för reparation av infodringen.

Detta syfte uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst en ugn, som innefattar dels ett med en smälta fyllt kar, som är framställt av ett eldfast murverk, och dels elektriskt ledande element, vilka är anordnade i murverket så, att de mynnar i murverkets arbetsyta under och ovanför smältans nivå, och är anslutna till en likströmskällas motsatta poler, varvid ugnen enligt föreliggande uppfinning utmärker sig av att den är försedd med extra elektriskt ledande element, som är inbäddade i murverket i förhållande till dess arbetsyta, och är anslutna till strömkällans poler med den motsatta polari~ teten i förhållande till kopplingsschemat för de elektriskt ledande elementen i respektive arbetsyta.

Det är lämpligt att under smältans nivå anordna minst tre elektriskt ledande element, av vilka två mynnar i murverkets arbetsyta på olika hög höjd, under det att det ena (tredje) elementet är anordnat däremellan och är inbäddat i murverket (murverkskroppen).

För att ugnskarets murverk skall kunna korrosions- skyddas effektivast är det nödvändigt, att de elektriskt ledande, under smältans nivå liggande elementen, vilka mynnar i arbetsytan hos murverket hos ugnskarets väggar, är skilda från smältans nivå och ugnskarets bottenyta ett avstånd, som utgör 0,1-0,2 av murverkets tjocklek, under det att det elektriskt ledande elementet, som är inbäddat i murverket i förhållande till dess yta, är beläget på ett och samma avstånd från ovannämnda element. 10 15 20 25 30 447 571 En dylik konstruktiv utformning av ugnen enligt föreliggande uppfinning bidrar till att ugnens eldfasta murverk korrosionskyddas effektivast och murverket får längre livslängd. _Det för föreliggande uppfinning väsentliga är såsom följer.

Under ugnens arbetsförlopp uppträder ett avsevärt temperaturfall mellan det eldfasta murverkets arbetsyta och dess inre område, vilket resulterar i att en värme- e.m.k alstras mellan infodringens arbetsyta och inre område, vilken värme-e.m.k. inducerar elektrisk ström.

Den elektriska strömmen förorsakar intensiv elektrokemisk korrosion i infodringen, vilket leder till att infodringens tjocka, i närheten av ytan liggande skikt får felbärande struktur, samtidigt som infodringens hållfasthet minskas drastiskt direkt till infodringens avsevärda djup (tjock- lek).

Genom genomförda undersökningar och försök har det kunnat konstateras, att den sk volymkorrosionen försvagas avsevärt genom att i murverket anordna de extra elektriskt ledande elementen, som är inbäddade i murverket i för- hållande till dess arbetsyta och är kopplade till en strömkällas poler med motsatt polaritet i förhållande till kopplingsschemat över de strömledande elementen i respektive arbetsyta.

Man har även kunnat finna, att detta bidrar dels till att minska genomträngningsdjupet för smältan och produkter, som erhålles vid smältning samt vid förbränning av bränsle, och dels till att fördröja ändringen av det eldfasta materialets kemiska och mineralogiska samman- sättning och bildningen av en sonal struktur i murverkets djupled. Den felbärande strukturen bildas även långsammare.

Detta medverkar till att det eldfasta materialet bibe- håller sin höga hållfasthet under lång tid, varjämte det eldfasta materialets eventuella bortklyvning elimi- neras och murverket får lång livslängd. 10 20 25 30 35 447 371 6 Genom att under smältans nivå anordna minst tre strömledande element, av vilka två mynnar i murverkets arbetsyta på olika hög höjd, under det att det ena (tredje) strömledande elementet är anordnat däremellan och är inbäddat i murverket, kan det elektriska, av yttre källan alstrade fältet fördelas över höjden av ugnskarets väggar, varför murverket hos ugnskarets väggar kan full- ständigt skyddas mot korrosion över hela dess höjd.

Genom att de elektriskt ledande elementen, vilka mynnar i arbetsytan hos murverket hos ugnskarets väggar, är belägna på ett avstånd lika med 0,1-0,2 av murverkets tjocklek från smältans nivå och ugnskarets bottenyta, samt genom att det strömledande elementet, som är inbäddat i murverket i förhållande till dess arbetsyta, befinner sig på samma avstånd från ovannämnda element, kan det elektriska, av den yttre källan alstrade fältet få den form, som gör det möjligt att effektivast korrosionsskydda de delar av ugnskarets väggar, som utsättes för korrosion i högst möjliga grad, nämligen de delar, som ligger i närheten av smältans övre och undre gränser, där inten~ siva fysikaliska och kemiska förlopp fortgår. Samtidigt korrosionsskyddas murverket hos ugnskarets väggar likformigt över hela övriga höjden.

Uppfinningen gör det möjligt att öka den eldfasta infodringens livslängd 1,5-2 gånger, varför ugnens process- kapacitet ökas, eftersom antalet smältsatser (den sk ugns- kampanjen) ökas, varjämte den icke-arbetstid, under vilken det utslitna murverket bytes ut, förkortas. Den Viktiga fördelen med ugnen enligt föreliggande uppfinning är att ugnen är mycket billig att modernisera, eftersom ugnens huvudkonstruktionsenheter icke behöver ändras, varjämte investeringskostnader icke krävs. Samtidigt minskas repara- tionskostnaderna. Den andra fördelen med ugnen enligt föreliggande uppfinning är att ugnen är enkel att använda.

Kort beskrivning av ritningsfigurerna _ Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig l visar ett tvärsnitt 10 15 20 30 35 447 371 7 genom en industriglassmältugn med extra strömledande ele- ment, samt ett kopplingsschema över dessa element till en elektrisk strömkälla, och fig 2 visar samma ugn, där elementen är anordnade under smältans nivå så, att tvâ element mynnar i murverkets arbetsyta och det tredje ström- ledande elementet är anordnat däremellan och är inbäddat i murverket.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen Den i fig l och 2 visade ugnen (vannugnen) inne- fattar dels ett kar (eller en Vanna) l, som är bildat av väggar 2 och en härd 3 av eldfast murverk, dels en smält glasmassa 4, dels väggar 5 hos ugnens övre del och ett ugnsvalv 6, vilka även är framställda av ett eldfast murverk. I ugnsvalvets 6 och väggarnas 5 eldfasta murverk är ovanför smältans nivå anordnade dels elektriskt ledande element 7, vilka mynnar i murverkets arbetsyta, och dels extra elektriskt ledande element 8, vilka är inbäddade i murverket i förhållande till dess arbetsyta. I murverket hos ugnshärden 3 och ugnsvannans 1 väggar är under smältans nivå anordnade minst tre elektriskt ledande element, av vilka tvâ element 7a mynnar i arbetsytan, under det att ett extra elektriskt ledande element 8a är anordnat mellan elementen 7a och är inbäddat i murverket.

Samtliga elektriskt ledande element utgöres av plåtar av rostfritt stål med en tjocklek av 1,5-2 mm och kan även framställas av andra i och för sig kända beständiga material, exempelvis platina, molybden etc.

De elektriskt ledande elementen 7a, som mynnar i arbetsytan hos murverket i ugnsvannans 1 väggar 2, är skilda från smältans 4 nivå och ugnsvannans 1 bottenyta 3 att avstånd, som utgör 0,1-0,2 av murverkets tjocklek, under det att det strömledande elementet 8a är inbäddat i murverket i förhållande till dess arbetsyta och är beläget på samma avstånd från elementen 7a.

Ugnen innefattar vidare en likströmskälla 9 med en pluspol lO och en minuspol ll, varvid de strömledande elementen 7a och 8 är anslutna till pluspolen 10 och de strömledande elementen 7 och 8a är kopplade till minus- 447 371 \.ï1 10 15 20 25 30 35 8 polen ll medelst respektive anslutningsledare 12.

Ugnen enligt uppfinningen fungerar på följande sätt.

När glasmassan 4 bringas att processtekniskt smälta, .alstras en värme-e.m.k. i det eldfasta murverket hos väggarna 2 och 5, ugnshärden 3 och ugnsvalvet 6 mellan murverkets arbetsyta och dess inre omrâde, genom att en temperatur- skillnad finns däremellan och genom att dessa konstruk- tionsenheter har olika kemisk sammansättning, till följd av att det eldfasta materialet impregneras med smältan och de i ugnens gasmedium förekommande smältningsproduk- terna, samt till följd av att murverkets yt- och djup- skikt uppvisar olika struktur. Även mellan murverkets arbetsgta ovanför smältans nivå och under denna alstras en värme-e.m.k., på grund av att de i ugnen befintliga produkter, som impregnerar infodringens yta i nämnda zoner, uppvisar olika kemisk sammansättning. Härvid är laddningen hos väggarnas 5 och ugnsvalvets 6 yta ovanför smältans nivå samt laddningen hos det inre området i väggarnas 2 murverk positiva i förhållande till såväl laddningen hos väggarnas 5 och valvets 6 inre område ovanför smältans nivå som laddningen hos väggarnas 2 yta under smältans nivå. Potentialskillnaden varierar i detta fall mellan 0,7 och 1 V.

Sedan samtliga strömledande element 7, 7a, 8, Ba kopplats till likströmskällans 9 poler 10 respektive ll medelst anslutningsledarna 12, såsom framgår av fig l och 2, matas en matningsspänning av 3-4 V till samtliga element. Det elektriska, i infodringen medelst de ström- ledande elementen alstrade fältet är motriktat värme-e.m.k: en i samtliga zoner av infodringen.

Tack vare att den spänning, som matas från källan, är högre än värmeÉe.m.k:en, blir det av de strömledande elementen inducerade fältet tillräckligt för att säkert kunna undertrycka de korrosionsförorsakande strömmarna, oavsett att de strömledande elementen är stegvis anordnade i infodringen och ett visst spänningsfall alstras över anslutníngsledarna. Förstörelsen av ugnens eldfasta murverk 10 447 371 9 fördröjes (retarderas) alltså.

Den enligt föreliggande uppfinning föreslagna ugnen alltså avsevärda fördelar framför kända ugnar av detta slag, eftersom man kan öka livslängden hos ugnens eldfasta murverk och följaktligen förbättra ugnens ekonomi. uppvisar Industriell användbarhet Den ugnen kan användas inom olika industrigrenar, företrädes- enligt föreliggande uppfinning föreslagna industri- vis vid tillverkning av ràjärns- och icke-järnmetaller samt vid glastillverkning, där mekaniska spänningar och volymkorrosion är avsevärda.

Claims (3)

10 15 20 25 447(z71 10 PATENTKRAV

1. Ugn innefattande dels ett kar (eller en Vanna) (l), som är framställt av ett eldfast murverk och är fyllt med en smälta (4), och elektriskt ledande element (7 och 7a), vilka är anordnade i murverket ovanför en smältas (4) nivå så, att de mynnar i murverkets arbetsyta och är kopplade till en likströmskällas (9) motsatta poler, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar extra elek- triskt ledande element (8 och Ba), vilka är inbäddade i murverket i förhållande till dess arbetsyta och är kopplade till strömkällans (9) poler med motsatt polaritet i för- hållande till hur de elektriskt ledande elementen (7 och 7a) i respektive arbetsyta är kopplade.

2. Ugn enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att under smältans (4) nivå är anordnade minst tre elektriskt ledande element (7a och 8a), av vilka tvâ (7a) mynnar i murverkets arbetsyta på olika hög höjd, under det att det ena (tredje) elementet (8a) är anordnat där- emellan och är inbäddat i murverket.

3. Ugn enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d av att de elektriskt ledande elementen (7a), vilka mynnar i arbetsytan hos murverket hos ugnskarets (1) väggar (2), är belägna på ett avstånd, som utgör 0,1-0,2 av murverkets tjocklek, från smältans (4) nivå och ugns- karets (l) bottenyta (3), under det att det elektriskt ledande elementet (8a), som är inbäddat i murverket i förhållande till dess arbetsyta, är beläget på lika avstånd från elementen (7a).