SE457620B - Foerfarande och anordning foer foervaermning av keramiska material vid metallurgiskt bruk - Google Patents

Description

457 620 aNsnoc|D; Föreliggande uppfinning utgör en lösning på ovan relaterade problem, varvid direkt vârmning av det keramiska materialet, teglet, utnyttjas.

Uppfinningen hänför sig således till ett förfarande för förvärmníng av keramiska material vid metallurgiskt bruk, vilket material i form av tegel eller motsvaran- de utgör del av infodring eller motsvarande och är avsett att direkt eller indi- rekt bringas i kontakt med smält metall, såsom stål, eller motsvarande, värmning främst syftar till att minska storleken hos temperaturvâxlingar rialet vid växling mellan tillstånd av förekomst resp. vilken i mate- icke förekomst av smält metall eller nntsvarande påverkande materialet.

Förfarandet utmärks speciellt av att värmningen sker medelst s.k. mikrovågor, var- vid erforderlig kavitet bringas utbildas av förefintligt metallisk t hölje, före- trädesvis stålhölje, tillsammans med erforderliga kompletterande höljesanordning- ar, såsom lockanordningar kring nämnda material, till vilken kavitet åtminstone en mikrovâgsgenerator ansluts på i och för sig väsentligen känt sätt.

Uppfinníngen hänför sig även till en anordning för värmning av keramiska material vid metallurgiskt bruk, vilket material i form av tegel eller motsvarande utgör' del avinfodring eller motsvarande och är avsett att direkt eller indirekt bringas i kontakt med smält netall, såsom stål, eller motsvarande, vilken värmning främst syftar till att minska storleken hos temperaturväxlingar i materialet vid växling mellan tillstånd av förekomst resp. icke förekomst av smält metall eller motsvar- ande påverkande materialet.

Anordningen utmârks speciellt av att anordningar förefinns för utförande av nämn- da värmning medelst mikrovâgor, varvid erforderlig kavitet förefinns utbildad medelst fafefmng: neralnskf hane, företrädesvis sfåihäije, :iiisamans med erforderliga kompletterande höljesanordningar, såsom lockanordni ngar, kring nämn- da material , till vilken kavitet åtminstone en mikrovågsgenerator förefinns an- sluten.

Nedan beskrivs uppfinningen närmare i anslutning till utföringsexempel samt bifogade ritningar, där - fig. l'schematiskt visar en första utföringsform av anordning för infodrings- värmning, enligt uppfinningen, visad vid en skänk, där ett vertikalt snitt A-A enligt fig. 2 visas och där vissa detaljer ej visas l snitt, - fig. 2 visar anordningen enligt fïg. l sedd uppifrån i fig. l 451 ezog - fig. 3 schematiskt visar en andra utföringsform av anordning för infodrings- värmning enligt uppfinningen visad vid en gjutlåda, där ett vertikalt centralt längssnitt visas och där vissa detaljer ej visas i snitt, - fig. Å visar ett snitt B-B enligt fig. 3, - fig. 5 visar en vy över ett avsnitt av en utföringsform av en röriedning för - flytande metall, vilken ledning är anordnad för infodringsvârmning enligt upp- finningen, - fig. 6 visar ett snttt C-C enligt fig. 5, - fig. 7 schematiskt visar, i ett vertikalt snitt, anordning för vârmning enligt uppfinningen av en bottenpiacerad dysa hos skänken, samt - fig. 8 schematiskt visar ett arrangemang för värmning enligt uppfinningen av en dysa.

I fig. 1 och 2 visas en vanlig förvärmningstiiiämpning, nämligen förvärmning av ett behâllarkärl i form av en schematiskt visad skänk l att användas vid ståltillverkning. Skänken innefattar ett utvändigt stålhölje 2, vilket omger ' ett invändigt skikt 3, av keramiskt/-a material utgörande skänkens infodring.

Hed Ä betecknas höijesanordníngar, iockanordníngar, anordnade att tillsammans med höljet 2 utbilda erforderlig kavitet för mikrovågsvärmning av åtminstone en dei av nämnda infodring, varvid sålunda ett metalliskt lock, företrädesvis ett ståliock Ä, förefinns för täckning av skänkens I öppning 5 av väsent1;g storlek, vilken öppning 5 är vänd uppåt då kärlet, skänken, är anbringad på vanligen avsett sätt, såsom i fig. 1. Nämnda lock Ä innefattar företrädesvis ett yttre stäihölje 4', vilket invändigt är klätt med ett värmeisolerande. skikt 6, vilket uppvisar mycket ringa föriustfaktor och härvid i huvudsak ej värms av mikrovâgor.

Enligt föredragna utföringsformer förefinns åtminstone en mikrovågsgenerator 7 anbringad i anslutning till nämnda lockanordníngar 4, företrädesvis anordnade vid locket h samt medelst vågledare 8 för mikrovågor förbunden med den ut- bildade kaviteten. Vid den i fig. 1 och 2 visade utföringsformen förefinns tvenne generatorer 7.

Föredraget är också i många fail att det keramiska materialet, vilket är av- sett att värmas medelst mikrovågor och härvid uppvisar väsentlig föriustfaktor, är anordnat att utgöra infodringens kontaktpartler 9, avsedda att bringas i kontakt med exempelvis en stålsmälta. Kontaktpartierna 9 har markerats i fig. L X BNSDOCID 457 620 Lämpligen förefinns isolerande partier mellan partierna antyds i fig. 1. 9 och höljet 2, såsom Vid utföringsformen enligt fig. 3 och H utgör behâllarkärlet ett lângsträckt relativt grunt kärl 11, såsom en s.k. gjutlâda 11, där emellertid utlopp ej visas i fig. 3 och 4. På motsvarande sätt som hos skänken 1 förefinns ett metailiskt utvändigt hölje 2 omgivande ett skikt 3 av keramiskt material ut- görande infodring. Långsträckta lockanordningar 4 täckande k ärlets 11 uppåt vända öppning 11' förefinns också på motsvarande sätt som vid skänken 1, varvid lämpligt antal mikrovågsgeneratorer, i exemplet i fig. 3 och 4 tre generatorer 7, via vågledare 8 är förbundna med den utbildade kaviteten.

Vid utföringsformen enligt fig. 5 och 6 innefattas det keramiska materialet, vilket skall värmas, förvärmas, av infodringen hos en rörledning 12 för trans' port av flytande metall, såsom stål, varvid míkrovågsapplikatorer 13 förefinns tillförsel av mikrovågor. Med lä betecknas visade generatorer och appiikatorerna 13.

I rörledningen 12 förefinns lämpligen ett väsentligen rörform anordnade utefter rörledningen för vågledare för förbindning mellan ej igt keramiskt a samt företrädes- ölje 17, företrädesvis av stål. parti löpande 15 innefattande en genomloppskanal 16 för smält vis anslutande till ett utvändigt metalliskt h Varje applikator är lämpligen koncentriskt anordnad relativt partiet 15 och utgörs exempelvis av en cylindrisk utvidgning hos höljet 17.

I fig. 7 visas en anordning för särskild värmning av en s-k. dysa 18 vilken innefattar keramiskt material uppvisande väsentlig föriustfaktor samt avsett Kompletterande höljesanordningar innefattade av en väsentligen rörformig vâgledare 19 för mikrovâgor anordnad att nedföras i ett behållark att värmas medelst mikrovågor. ärl 20, såsom en skänk, samt att med ett ändparti 21 ansluta till dysan 18 och härvid med ändpartiet medverka till utbildandet av en kavi- tet 22. Vågledaren 19 kan, med hänsyn till temperaturpâverkan, på lämpligt sätt vara kyld, exempelvis vattenkyld, material. samt innefatta utvändigt, isolerande Med 7 betecknas en mikrovâgsgenerator ansluten till vågledarens 19 övre parti 23. Med Zb betecknas ett metalliskt lock. Dysan 18 omges lämpligen av en tärningsdel 25, vilken är av ett material som i huvudsak ej värms av mikrovågor- Hed 26 betecknas ett, lämpligen metalliskt , skydd mot mikrovågs- läckage Föreflntligt under dysan.

BNsDoc|o; s '_ 457 620 I fig. 8 visas ytterligare ett arrangemang för värmning av en dysa 27 inne- fattande material som värms av mikrovågor. Härvid förefinns en väsentligen cylindrisk kavitet, liknande applikatorerna i fig. 5 och 6, utbildad medelst ett en applikator 28 utbildande metallhölje 28, vilket via en vâgledare 29 kan försörjas med mikrovågor. Enligt en föredragen utföringsform är applika- torn 28 så utformad att den svänger i en koaxialmode då metallsmälta rinner genom dysan och så att den svänger i en annan mode då smälta saknas i dysans genomloppskanal 27'. Exempel på en sådan kavitet är en med cirkulärt tvärsnitt väsentligen vinkelrätt mot kanalens 27' utsträckningsriktning samt med en längd som motsvarar en halv våglängd. Som cylindrisk mode kan användas TM 010, vars resonansfrekvens är oberoende av längden, medan diametern bestäms av resonans- frekvensen. I detta exempel bestäms alltså diameter och längd av de två sväng- ningsmoderna var för sig. Mera komplicerade förhållanden där längd och diameter är beroende av varandra kan väljas. Vågledaren 29 och applikatorn 28 kopplas samman så att båda svängningsmoderna kan exiteras. Det beskrivna arrangemanget möjliggör både förvärmning och stödvärmning under det att smälta passerar ge- nom dysan, varigenom igensättningar etc. kan undvikas, I Beträffande sannensättningen hos nämnda material, vilket skall värmas medelst míkrovågor, kan sägas att detta företrädesvis utgör en blandning av olika kera- miska komponenter så avpassad att materialet erhåller en förutbestämd s.k. för- lustfaktor avseende mikrovâgor.

Föredraget är i många fall att nämnda material, såsom komponent uppvisande väsentlig förlutsfaktor, innefattar zirkoniumdioxid, Zr02.

Förfarandet enligt uppfinningen liksom funktionen hos anordningen enligt upp- - finningen torde till väsentlig del framgått ovan. Genom att i keramiskt mate- rial för främst metallurgiskt bruk innefatta material som uppvisar väsentlig förlustfaktor vad avser mikrovågor, d.v.s. värms av mikrovågor, kan, genom ska- pande av en mikrovågskavitet kring nämnda material och applicerande av mikro- vågor, keramiskt material direktvärmas till mycket hög temperatur om så är önsk- värt. Möjligheterna att styra temperatur, temperaturgradient etc. är mycket goda då tider, komponenterna hos det keramiska materialet etc. kan väljas.

BNSDOCID: 457 620 Såsom torde framgått ovan erbjuder uppfinningen synnerligen väsentliga fördelar jämfört med känd teknik. Sålunda möjliggöres bl.a. höga förvärmningstemperaturer och jämn temperatur.

Ovan har uppfinningen beskrivits i anslutning till utföríngsexempel. Naturligt- vis kan fler utfö ringsformer och mindre förändringar tänkas utan att uppfinnings- tanken därför frângås.

Sålunda kan som material, vilket skall värmas medelst mikrovågor, en lämpl igen stampad, monolitisk infodríng an vändas, vilken lämpligen är anbringad på iso- lertegel uppvisande låg förlustfaktor.

Ovan har såsom exempel på kärl eller motsvarande eller kärldelar lämpliga att förvärmas/värmas medelst mikrovågor angetts bl.a. skänkar, gjutlådor, rörled- ningar och dysor. Fler kärltyper och kärldelar kan emellertid tänkas värmas på det här aktuella sättet. Exempel är härvid s.k. torpeder (transportcylindrar), stopperstakar 8 skärtärningar.

Beträffande nämnda vågledare, såsom vågledarna 8, har dessa vanligen och lämp- \ ligen väsentligen rektangulär tvärsektion men andra tvärsektioner kan tänkas.

På motsvarande sätt som vid dysa eller motsvarande, genom vilken smälta är av- sedd att rinna, kan naturligtvis motsvarande håligheter, vilka anv exempelvis injektion av gas och/eller partiklar värmas enli änds vid gt uppfinningen för utnyttjande de fall värmningsbehov föreligger. I Dessutom är det i vissa fall så att keramiska filter behöver förvännas.

Beträffande samansättningen hos de keramiska material, vilka_skall värmas medelst mikrovågor, kan sägas att mätningar visar att de flesta keramiska material med endast mindre förändringar vad avser sammans vid värmning enligt uppfinningen. Lämpliga material har visat sig vara keramiska material på Zr02-bas eller Al203-bas kompletterade med annatfandra oxidiskt/-a material, såsom H90, Si02, Fe203 m.fl. ättning kan utnyttjas vid utförlngsformer väsentligen enligt fig. 7 kan utföringsformer tänkas där vàgledaren har antennverkan och medverkar till överföring av mikrovågor till dysan eller motsvarande utan att för den skull medverka vid utbildandet av en utpräglad kavitet.

Uppfínningen skall således ej anses begränsad till ovan angivna utföringsformer utan kan varieras inom dess av bifogade patentkrav angivna ram. aNsDoc|o

Claims (1)

1. 457 620 7 Patentkrav l. Förfarande för förvärmníng av keramiska material vid metallurgiskt bruk, vilket material l.form av tegel eller motsvarande utgör del av lnfodrïng eller motsvarande och är avsett att direkt eller indirekt bringas l kontakt med smält metall, såsom stål, eller motsvarande, vilken värmnlng främst syftar till att minska storleken hos temperaturväxlingar i materialet vid växling mellan tillstånd av förekomst resp. icke förekomst av smält metall eller motsvarande påverkande materialet, k ä n n e t e c k'- n a t a v, att värmningen sker medelst s.k. mikrovågor, varvid erforderlig kavítet bringas utbildas av förefintligt metalliskt hölje (ZL företrädesvis stâlhölje, tillsammans med erforderliga kompletterande höljesanordningar (å,l3,l9,2k,26,28), såsom lockanordnlngar (U,2Å) kring nämnda material, till vilken kavitet åtminstone en mikrovågsgenerator (7) ansluts på i och för sig väsentligen tänt sätt. 2. 'Förfarande enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda material bringas erhålla för ändamålet lämplig s.k. förlustfaktor avseende mikrovâgor genom blandning av olika keramiska komponenter. 3. Förfarande enligt krav 1, eller 2, k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda material, såsom komponent uppvisande väsentlig förlustfaktor avseende mikrovågor, innefattar zlrkoniumdioxld, 2r02. -Å. förfarande enligt krav I, 2 eller 3, k ä n n e t e c k nia t a v, 'att nämnda material brlngas.utgöra ínfodringens(3,l5) eller motsvarande kontaktpartier (9) avsedda att bringas i kontakt med nämnda smälta eller motsvarande, vilka kontaktpartier (9) bringas isoleras medelst isolerande partier (10) föreflntllga mellan kontaktpartlerna och nämnda hölje. 5. Förfarande enligt krav l, 2, 3 eller Ü, k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda material innefattas av infodringen (3) hos ett behållarkärl, såsom en skänk (1), en gjutlâda (ll) eller liknande, vilket innefattar en öppning (5,i1') av väsentlig storlek, vilken är vänd uppåt då kärlet är an- bringat på vanligen avsett sätt, vilken öppning bringas täckas medelst metallíska lockanordningar (Å), företrädesvis ett stâllock, vilka samverkar _med kärlets metalllska hölje (2) så att ett mikrovâgstätt skal utbildas. BNSDOCID: 457 620 6. Förfarande enligt krav 5, k'ä n n e t e c k n a t a v, att åtminstone en mïkrovàgsgenerator (7) ansluts till nämnda lockanordningar (b,2ü) medelst vågleclare (8) . 7. Förfarande enligt krav.l, 2, 3'el|er 4, k ä n n e t e c k n a t a v, att nämnda material innefattas av infodringen (15) hos.en rörledníng (12) för transport av flytande metall, såsom stål, varvid mlkrovågor tillförs medelst If, míkrovågsapplikatorer (13) anordnade utefter rörlednlngen (12). 8. Förfarande enligt krav l,~2, 3, h, 5, 6 eller 7, k ä H n 8 C 6 C k nia t a v, att en s.k. dysa (l8,27) eller motsvarande hålighet, genom vilken material, såsom smälta, gas eller pulver, är avsett att passera, bringas innefatta nämnda material och brlngas att värmas medelst separata anordningar utbildande en till dysan eller motsvarande anslutande kavltet eller utövande antennverkan och här- vid medverkande till överföring av mikrovågor till dysan. 9. Anordning för värmning av keramiska material vid mßtëllufglfikt bruk, vilket material i form av tegel eller motsvarande utg eller motsvarande och är avsett att direkt eller indirekt b -I med smält metall, såsom stål ör del av infodrlng ringas i kontakt , eller motsvarande, vilken värmning främst syftar till att minska storleken hos temperaturväxlingar i materialet vid växling mellan tillstånd av förekomst resp. icke förekomst av smält metall eller mot- svarande påverkande materialet, k ä n n e t e c k n a d a v, att anordningar g.medelst mikrovågor, varvid erforder- lig kavitet förefinns àtblldad medelst förefintligt metalllskt hölje (2), före- trädesvis stålhölje, tillsanmmns med erforderliga kompletterande höljesanord- ningar (h,13,19,26,28), såsom lockanordningar ( till vilken kavltet åtminstone en mikrovågsgene förefinns för utförande av nämnda värmnin Å,24), kring nämnda material, rator (7) föreflnns ansluten. 10. Anordning enligt krav 9,.k ä n n e t e c k n a d a v, material utgör en blandning av olika keramiska komponenter så materialet erhåller en förutbestämd s.k. förlustfaktor avseend att nämnda avpassad att e mikrovågor. 'll. Anordning enligt krav 9 eller 10, k ä n n e t e e k n a d a v, att nämnda material, såsom komponent uppvisande väsentlig f seende mikrovâgor, innefattar zirkonlumdioxid, ZrO örlustfaktor av- 2. ansooclo: 457 620 v 12. Anordning enligt krav 9. 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda material utgör ett keramiskt material på Zr02-bas eller Al203-bas kompletterat med annat/andra oxidiskt/oxldlska material såsom MgO, S102 samt Fe2O3. 13. Anordning enligt krav 9, 10, 11 eller 12, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda material är anordnat att utgöra lnfodringens (3) eller motsvarande ~«kontaktpartier (9), avsedda att bringas i kontakt med nämnda smälta eller mot- svarande, vilka kontaktpartier (9) är isolerade medelst isolerande partier (10) föreflntliga mellan kontaktpartierna och nämnda hölje (2). lä. Anordning enligt krav 9, 10, 11, 12 eller 13, k ä n n e t e c k n a d a v , att nämnda material utgörs av en, företrädesvis stampad, monolltisk infodrlng, vilken företrädesvis är anbringad vid isolertegel eller motsvarande uppvisande låg förlustfaktorÄ 15. Ãnordnlng enligt krav 9, 10, 11, 12, 13 eller IH, k ä n n t e c k n a d a v, att nämnda material innefattas av infodringen hos ett behållarkärl, såsom en skänk (1), en gjutlåda (11) eller liknande, vilket innefattar en öppning (5,1l'l av väsentlig storlek, vilken är vänd uppåt då kärlet är anbrlngat på vanligen avsett sätt, varvid för täckning av nämnda öppning metalliska lockanordningar (Ä), såsom ett stållock, förefinns anordnade att samverka med kärlets metalliska hölje (2), så att ett i huvudsak mikrovågstätt skal förefinns utbildat. 16. Anordning enligt krav 9, 10, 11, 12, 13 eller lä, k ä n n e t e c.k n a d a v, att nämnda material innefattas av lnfodrlngen (15) hos en rërledníng (12) för transport av flytande metall, såsom stål, varvid míkrovågsappllkatorer (13) förefinns anordnade utefter rörledningen för tillförsel av mikrovågor. 17. Anordning enligt krav 9, 10, 11, 12, 13, lå eller 15, k ä n n e t e c k - -n a d a v, att för det fall en s.k. dysa (18,27) eller motsvarande föreflnns, genom vilken material, såsom smälta, gas eller pulver är avsett att passera, separata anordnigar förefinns utbildande en till dysan anslutande kavitet eller utövande antennverkan och härvid medverkande till överföring av mikro- vågor till dysan eller motsvarande För värmning av densamma. BNSDOCID: 457 620 10 18. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d a v, att en bottendysa (18) hos ett behâllarkärl (20) innefattar nämnda materlal, varvid nämnda erforderliga kompletterande höljesanordningar innefattas av en väsent- ligen rörformlg vågledare (19) för mikrovågor anordnad att nedföras i be- hållarkärlet (20) samt att invändigt i kärlet med ett åndpartl (21) ansluta till dysan och härvid med ändpartiet medverka till utbildandet av en kavitet (22) eller till utövande av nämnda antennverkan. 19. Anordning enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a d a v, att nämnda separata anordningar innefattar en mikrovågsapplikator (28) anordnad att svänga i en koaxialmode då metallsmälta rinner genom dysans (27) genomlopps- kanal (27') och i en annan mode då smälta saknas l dysans genomloppskanal. BNsDoc|o: