SE452056B - Anordning vid smeltugn med styv uppbyggnad for att under ugnens drift minska tryckkrafter utovade av jernmanteln pa det tegel som bildar ugnsstommen - Google Patents

Description

452 056 av att de hindras av järnmanteln. Såsom visas i fig. l är denna kryp- 'krympning det totala värde Ål av krypkrympningen som uppträder under en period då teglets temperatur stiger från en krypkrympningsstart- temperatur Tor till den maximala upphettningstemperaturen Te och ett krypkrympningsvärde Ä2 som uppträder under en period då teglet bibe- hållas på den maximala upphettningstemperaturen. Teglet blir sålunda mindre med de kombinerade krypkrympningsvärdena ll och Iz. I det fallet då denna upphettnings- och avkylningscykel av teglet upprepas under det förutbestämda trycket i kontakt med den smälta metallen, exempelvis koppar, tränger den smälta metallen in i teglet medan teglet bibehålles på höga temperaturer. Därför är, såsom visas i fig. 2, krympningsvärdet L'för varje avkylt tegel mindre än värdet L för detsammas krypkrympníng, och det värde som uppkommer genom subtraktion av värdet L' från värdet L förefinns som det kvarstående utvidgningsvärdet, såsom anges genom kurvan 1 i fig. 2. När ugnen återigen upphettas, såsom anges genom kurvan 2 i fig. 2, kommer emellertid dessutom den i teglet impregne- rade metallen att värmeutvidgas så att teglets värmeutviddningskoeffici- ent ökar. På grund av ökningen av denna värmeutvidgningskoefficient och det kvarstående utvidgningsvärdet bringas det maximala utvidgninge- värdet hos teglet (Å) direkt Före uppträdandet av krypkrympningen i teglet att öka avsevärt varje gång denna cykel av upphettning och avkylning av ugnen upprepas, såsom anges av kurvorna l till 3 i fig. 2. Även om de tryckkrafter som järnmanteln utövar på teglet sedan ugnen med den styva uppbyggnaden uppnått den maximala upphettningstem- peraturen är mindre än teglets brotthållfasthet på grund av uppträdan- det av krypkrympningen i teglet,utsättes teglet för överdrivna tryck- krafter större än brotthållfastheten under en period när ugnens upp- hettningstemperatur nått densammas maximala upphettningstemperatur.

Detta kommer att resultera i brott på teglet under tryck och smältugnen med den styva uppbygnaden kommer att få en förkortad livslängd. Dess- utom sänks teglets brotthâllfasthet undan för undan eftersom teglet försämras under tidens gång. På grund av minskningen av teglets brott- hållfasthet och de överdrivna tryckkrafterna är det troligt att det tegel som bildar ugnsstommen kommer att brista under tryck och arbets- livslängden hos smältugnen med den styva uppbyggnaden kommer att ytter- ligare förkortas. i4s2 oss Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med uppfinningen är därför att åstadkomma en smält- ugn med styv uppbyggnad och försedd med organ varigenom tryckkrafter utövade av järnmanteln på det tegel som bildar ugnsstommen minskas under ugnens verksamhet och därigenom hindrar att teglet brister under trycket.

K Enligt den föreliggande uppfinningen har det åstadkommits en smältugn med styv uppbyggnad som omfattar en ihålig stomme för mottagning av ett material som skall smältas, varvid stommen omfattar med varandra förenade tegel, en mantel av järn oms1utande'tegelstommen för att hindra värmeutvidgning av tegelstommen under ugnens verksamhet, och ett upphettningsorgan anbragt runt manteln för upphettning av manteln för att härigenom styra tryckkrafter utövade av manteln på tegelstommen när tegelstommen värmeutvidgas under ugnens verksamhet.

Kort beskrivning av rítningarna Fig. lA är en schematisk bild som visar sambandet mellan utvidgning och krympning av tegel när teglet utsättes för en cykel av upphettning och avkylning under en förutbestämd belastning; Fig. lB är en schematisk bild som visar teglets krypkrymp- ning; Fig. 2 är en schematisk bild som visar sambandet mellan utvidgning och krympning hos tegel i kontakt med smält koppar när teglet upprepade gånger utsättes för en cykel av upphettning och avkyl- ning under en förutbestämd belastning; Fig. 3 är en tvärsektionsvy av ett avsnitt av en smältugn åstadkommen i enlighet med den föreliggande uppfinningen; Fig. 4 är en delvy av smältugnen och visar detekterings- organ; Fig. 5 är ett blockschema för styrsystemet för smältugnen; Fig. 6 är en delvy av smältugnen och visar ett modifierat detekteringsorgan; och Fig. 7 är ett blockschema för ett modifierat styrsystem för smältugnen.

Beskrivning av den föredragna utföringsformen Fig. 3 visar en tvärsektion av ett avsnitt av en smältugn 10 åstadkommen i enlighet med den föreliggande uppfinningen. Ugnen 10 omfattar en ihålig stomme lüa med cirkulär tvärsektion begränsad 452 056 av en omkretsvägg ll och en botten l2 ansluten till en nedre ände på omkretsväggen ll. Såsom visas i fig. 3 omfattar ugnsstommen lOa ett antal tegel 13 förenade med varandra. Ugnsstommen lüa är innesluten i en mantel l4 av järn, med undantag för toppen. Särskilt har järnman- teln 14 ett omkretsavsnítt l4a som omger ugnsstommens lüa omkretsvägg ll, och ett bottenavsnitt l4b som är anbragt under bottnen 12 hos ugnsstommen l0a. Ett utvidgningsabsorberande material 15, exempelvis asbest eller glasull, har inlagts mellan omkretsväggen ll hos ugnsstom- men lÛ och järnmantelns 14 omkretsavsnitt l4a. Ett skikt 16 av magne- siumoxidkorn har inlagts mellan ugnstommens lüa botten l2 och järnman- telns 14 bottenavsnitt l4b. Ett gjutbart eldfast material har mottagits i ugnsstommens lüa omkretsväggs ll nedre hälft.

Ett upphettningsorgan har anordnats för att upphetta järn- manteln l4. Upphettningsorganet omfattar ett flertal ångrör 19, som är anbragta runt om och intill järnmantelns 14 omkretsavsnítt l4a. Ångrören 19 är anslutna till en ångkälla Zl (fig. 5) så att vattenånga kan gå fram genom ångrören 19 för att upphetta järnmanteln 14.

Ett första detekteringsorgan har anordnats för att detektera värmeutvidgningsgraden hos det tegel 13 som utgör ugnsstommen lUa.

Det första detekteringsorganet omfattar ett flertal potentiometrar P (Pl, P2 l4a men skilda från varandra (fig. 4). Varje potentiometer P har en ,.....Pn) anbragta runt omkring järnmantelns 14 omkretsavsnitt - glidbar stång 20, som går genom en öppning l4b utbildad i järnmanteln l4 och sträcker sig genom det utvidgningsabsorberande materialet 15.

Den glidbara stången 20 fasthålles vid sin yttre ände i beröring med tegelväggens ll ytteryta, och den glidbara stången 20 har sin innerände i beröring med en elektrisk kontakt anbragt i kontakt med en till- hörande resistor. När ugnsstommens lüa tegelvägg ll värmeutvidgas, kommer den glidbara stången 20 att förflyttas eller dragas tillbaka, så att resistorns resistansvärde ändras för att detektera tegelväggens ll värmeutvidgningsgrad. ' Ett andra detekteringsorgan har även anordnats för att detek- tera värmeutvidgningsgraden hos järnmanteln 14 upphettad av ångrören l9 och den sträckningsutvidgning av järnmanteln 14 som orsakas av teglets värmeutvidgníng. Det andra detekteringsorganet omfattar ett flertal potentiometrar P'(Pí, På,.....PÉ) anbragta runt järnmanteln 14; Potentiometrarna P' är ifråga om uppbyggnaden identiska med och till antalet lika många som potentiometrarna P i det första detekte- 452 056 ringsorganet och är anbragta intill respektive av dem, så att intillig- gande potentiometrar P och P'utgör ett par hoppassande detekterings- anordningar. Varje potentiometer P' i det andra detekteringsorganet har en glidbar stång 20a hållen i beröring med järnmantelns 14 ytter- yta. När järnmanteln 14 utvidgas genom värme, kommer den glidbara stången 2Ûa att dragas tillbaka eller förflyttas för att detektera värmeutvidgningsgraden hos järnmanteln l4.

Fig. 5 är ett blockschemna för ett styrsystem för ugnen 10. En utsignal från potentiometern Pl sändes till en inanslutníng på en jämförare Cl, och utsignalen är representativ för den'glidbara stångens 20 förflyttning. Ävenså matas en utsignal från potentiometern P1 är representativ för den glidbara stångens 2Ûa förflyttning. Som in på den andra inanslutningen på jämföraren Cl, och denna utsignal gensvar på dessa två utsignaler från potentiometerparet Pl och Pí matar jämföraren Cl en utsignal till en styrkrets 23 och denna utsignal är representativ för skillnaden mellan förflyttningen av den glidbara stången 20 för potentiometern P och förflyttningen av den glidbara stången 20a för potentiometern Pí.

På samma sätt avger även varje annat par hoppassande poten- tiometrar P och P'även sina respektive utsignaler till den motsvarande jämföraren C, och varje jämförare C avger en utsignal till styrkretsen 23, såsom redan beskrivits för jämföraren Cl. Som gensvar på utsignal- erna från jëmförarna Cl till En avger styrkretsen 23 en utsignal till en flödesštyranordning 24 och denna utsignal är representativ för medelvärdet av den skillnad som representeras av utsignalerna från jämförarna Cl till Cn. Flödesstyranordningen 24 är anbragt mellan ångkällan 21 och ångrören l9. Som gensvar på utsignalen från styrkretsen 23 styres flödet av den vattenånga som går genom ångrören 19 medelst flödesstyranordningen 24 , så att värmeutvidgningsgraden hos järnmanteln 14 styres i stort sett synkront med ugnens 10 tegelväggs ll värmeutvidg- ning. Ångrörens 19 nedströmssidor är anslutna till ångkällan 21 via en kondensor (icke visad).

Alternativt kan det nu angivna detekteringsorganet vara av en förenklad uppbyggnad. Särskilt kan, i enlighet med en modifierad Form av uppfinningen visad i fig. 6, det andra detekteringsorganet som beskrivits för den föregående utföringsformen undvaras. Utsignalen från varje potentiometer P sändes till en styrkrets 23a, och utsignal- en är representativ för förflytthingen av den glidbara stången 20 för 452 056 varje potentíometer P. Som gensvar på utsignalerna från potentiometrarna Pl till Pn avger styrkretsen 23a en utsignal till en flödesstyranord- ning 24 och denna utsignal är representativ för medelvärdet av de glídbara stängernas 20 förflyttningar. Som gensvar på utsignalen från styrkretsen 23a styr flödesstyranordningen 24 flödet av vattenånga som går genom ångrören 19, så att järnmantelns 14 värmeutvidgningsgrad styres i stort sett synkront med värmeutvidgningsgraden hos ugnens tegelvägg ll.

När smältugnen 10 är nybyggd, upphettas först ugnens inre till en förutbestämd temperatur medelst hetluftfläktar eller genom användning av sådana brännare som gasbrännare eller oljebrännare.

Under ugnens verksamhet sker ugnens upphettning i huvudsak genom det värme som alstras genom oxideringen av pulvriserad metall eller malm som införas i ugnen. Oljebrännare användas för att åstadkomma hjälpbräns- le och brännarna fastsättas antingen på ugnens tak eller på densammas sidovägg. När ugnen skall bibehållas på en förutbestämd temperatur, användes icke det värme som alstras genom oxideringen av den pulvrise- rade metallen eller malmen utan erhålles genom oljebrännare.

Smältugnens 10 arbete kommer nu att beskrivas. Såsom redan angivits blir de tryckkrafter som utövas av järnmanteln 14 på ugnsstom- mens l0a tegel 13 större varje gång cyjeln av upphettning och avkylniflg av ugnen 10 upprepas. När tryckkrafterna blir överdrivna under ugnens verksamhet, föres vattenånga genom ångrören 19 för att upphetta järnmane teln 14 för att värmeutvidga den. Eftersom järnmanteln 14 hindrar teglet 13 att värmeutvidgas, kommer de tryckkrafter som utövas på teglet lá icke att bli överdrivna och härigenom hålles dessa tryck- krafter på en rimlig grad. Teglet 13 utsättas därför icke för brott under tryck uns under den tidsperiod då den avkylda ugnens 10 temperatur går upp till den maximala upphettningstemperaturen under densammas verksamhet. I det fallet att de tryckkrafter som utövas genom järn- manteln 14 på teglet 13 blir otillåtet små på grund åv teglets kryp- krympning, minskas den mängd vattenånga som går genom ångrören medelst flödestyranordningen 24 för att sänka järnmantelns 14 temperatur 1 för att den skall värmesammandragas så att de tryckkrafter som utövas på teglet ökar till rätt nivå.

Ett exempel på ugnens 10 verksamhet skall nu beskrivas.

Ugnen 10 har konstruerats så att de tryckkrafter som utövas på teglet 13 skall bli 2 kg/cmz sedan ugnens 10 temperatur uppnått sin maximala 452 056 upphettningstemperatur vid en första verksamhet av ugnen. De verkliga tryckkrafterna, sedan ugnens temperatur uppnått maximitemperaturen vid den första verksamheten, var 2,1 kg/cmz och således approximativt det skattade värdet 2,0 kg/cmz. Därefter upprepades cykeln av upphett- ning och avkylning av ugnen l0. Vid ugnens tionde verksamhet och under ökningen av temperaturen upp till den maximala upphettningstemperaturen var de maximala tryckkrafter som utövades på teglet 13 nu 13 till 14 kg/cm2¿ och detta var mera än teglets brotthållfasthet (l2"kg/cmz).

De tryckkrafter som utövades på teglet efter fullbordandet av krypkrymp- ningen var 12 kg/cmz. Därefter leddes vattenånga genom ångrören 19 för att höja järnmantelns 14 temperatur från 30 till l2Û°C för att genom värme utvidga den. Därefter upphettades ugnen 10. I detta fall var de maximala tryckkrafter som utövades på teglet under höjningen av ugnstemperaturen till den maximala upphettningstemweperaturen 10 kg/cmz. Sedan teglets 13 krypkrympning fullbordats, minskades mäng- den vattenånga genom ångrören så att järnmantelns 14 temperatur mins- kades till 50°C för att minska densammas värmeutvidgning, och därigenom inställdes tryckkrafterna på 11,5 kg/cmz.

Såsom redan beskrivits är vid en smältugn enligt den förelig- gande uppfinningen värmeutvidgningen hos den järnmantel som omger ugnsstommen styrd genom den mängd vattenånga som går genom ångrören, så att de tryckkrafter som järnmanteln utövar på teglet skall hållas på den optimala nivån. Därför kommer, även om teglets utvidgning undan _ för undan ökar för varje cykel av upphettning och avkylning av ugnen som upprepas, teglet tvångsvis att hindras från brott under tryck.

Ugnen med den styva uppbyggnaden kan därför användas under långa tids- perioder.

- Ehuru ugnen med den styva uppbyggnaden enligt den föreliggande uppbyggnaden har specifikt visats och beskrivits här, är sjålva uppfin~ ningen icke begränsad av vad som exakt visats på ritningarna eller beskrivits. Som exempel kan anges att ehuru upphettningsorganet för att styra järnmantelns temperatur omfattar ett flertal ångrör, kan ångrören ersättas av andra lämpliga upphettningsorgan, exempelvis en värmemantel anbragt omkring jårnmanteln. Vidare kan ångrören 19 arrangeras intill bottenavsnittet lßb på järnmanteln 14. ---ooo---

Claims (3)

452 056 P a t e n t k r a v

1. Smäïtugn med styv uppbyggnad omfattande en av sinsemeïïan förenade tegel (13) uppbyggd stomme (10a) för att mottaga materiaï som skall smältas, en järnmanteï (14), som omger tege)stommen (10a) för att hämma värmeutvidgning av stommen under smäïtugnens verksamhet och ett upphettníngsorgan (19) som är anordnat omkring järnmanteïn (14) för att upphetta manteln (14) i ändamåï att styra dennas värmeutvidgningsgrad för att därigenom styra de tryckkrafter som järnmanteln (14) utövar på tegeïstommen (10a) när tegelstommen värmeutvidgas under ugnens verksamhet, kännetecknad av att den är försedd med en styrenhet med ett detekteríngsorgan (P) för att skapa en detekteringssígna1 som är representativ för tegeïstommens (10a) värmeutvidgningsgrad, och en styrkrets (23) som är påverkbar genom den nämnda detekteringssígnaïen för att styra (24) verksamheten av upphettningsorganen (lå) för att upphetta järnmanteïn (14) på sådant sätt att dennas värmeutvidgning sker i stort sett synkront med tege1stommens (10a) värmeutvidgning.

2. Smäïtugn enïigt krav 1, kännetecknad av att den ytterïigare omfattar en styrenhet som innehä1)er ett första detekteringsorgan (P) för att åstadkomma en första detekteringssigneï, som är representativ för tegeïstommens (10a) värmeutvidgningsgrad, ett andra detekterings- organ (P') för att åstadkomma en andra detekteringssígnal, som är representativ för järnmanteïns (14) värmeutvidgningsgrad, organ (C) som är påverkbart genom de nämnda första och andra detekteringssignaïerna för att åstadkomma en styrsignaï, som är representativ för skiïlnaden melïan tegeïstommens (1Öa) och järnmantelns (14) värmeutvidgníngar, och en styrkrets (23), som är påverkbar genom den nämnda styrsigna1en för att styra (24) verksamheten av nämnda upphettningsorgan (19) för att 452 056 upphetta järnmanteln (14) på sådant sätt att denna manteïs värme- utvidgning sker i stort sett synkront med tegeïstommens (10a) värme- . utvidgning. ¶ .

3. Smäïtugn enïiqt krav 1 eHer 2, kännetecknad av att upphettningsorganen består av ett fïertaï ånqrör (19) anordnade att kunna anslutas tíH en ånqkälla (21).