NO122390B - - Google Patents

Description

Høytemperatur-vakuumovn.

Foreliggende oppfinnelse angår hoytemperaturvakuumovner.

Spesielt.vedrorer foreliggende oppfinnelse en hoytemperaturvakuumovn som kan benyttes ved en kontinuerlig prosess for dekarbonisering av ferrokrom med hoyt karboninnhold og fremstillingen av ferrokrombri-ketter med lavt karboninnhold.

Ferrokrom med lavt karboninnhold, f.eks. FeCr, som inne-holder maksimalt 0,025% karbon er et material med betydelig indu-striell anvendelse i stålfremstilling og kan bli betraktet som tem-melig enestående med hensyn til den usedvanlig store affinitet for krom til karbon, og denne naturlige affinitet nødvendiggjor benyttelsen av spesielle fremstillingsprosesser ved fremstillingen av denne legering. F.eks. er inntil nu ferrokrom med lavt karboninnhold blitt fremstilt bare porsjonsvis hvorved fint oppdelt ferrokrom med hoyt karboninnhold (5>5%C) og oksygenholdige materialer, f.eks. oksydert ferrokrom, er blandet, gitt brikettform og så oppvarmet til hoy-temperaturer, f.eks. i størrelsesorden 1300°C, i store vakuumkammere, ved trykk på 3 ™ og mindre. I lopet av oppvarming, som vanligvis tar 20 til 30 timer eller mer for de kvantaer som vanligvis blir fremstilt, opptrer en reaksjon mellom ferrokromet med hoyt karboninnhold og det oksygenholdige material, noe som resulterer i det onskede produkt med lavt karboninnhold. Det ovenfor beskrevne produkt er absolutt tilfredsstillende og prosessen er fullt ut tilfredsstillende. Imidlertid går vesentlig varmeenergi og fremstillingstid tapt på

grunn av de hoye temperaturer som benyttes og den nodvendige stans og start av prosessen for kjoling, fjerning av produktet og ny inn-foring av material. På grunn av den krevede temperaturvariasjon blir dessuten materialet i selve ovnen utsatt for diserse hetesjokk som nødvendiggjor fullstendige ombygninger og reparasjoner. Da materi-

alet som blir fremstilt vanligvis er plasert i statiske lag, er det dessuten vanligvis nodvendig med et overskudd på termisk energi for å sikre seg mot en for dårlig oppvarming.

Det er derfor en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å frembringe en ovn som muliggjor en hovedsaklig kontinuerlig fremstilling av ferrokrom med lavt karboninnhold.

Det er en videre hensikt med foreliggende oppfinnelse å frembringe et apparat for den kontinuerlige fremstilling"av ferrokrom med lavt karboninnhold,som gir et forbedret resultat i den termiske utnyttelsesgrad og oker fremstillingsmengden.

Det er kjent å foreta avkarbonisering av ferrokrom i en vakuumovn, f.eks. slik som omtalt i britisk patent nr. 1.004*676.

Denne ovn omfatter imidlertid ikke de trekk som er nSdvendig for en virkningsfull drift av en kombinasjon av en vakuumovn og en rotasjons-ovn. Det er videre kjent å anvende elektrisk motstandsoppvarming fos?»

en roterovn, f.eks. fra US-patent nr. 2-,08°,.022, hvor selve roter-

ovnen kan forskyves i hovedaksens retning.

En hoytemperaturvakuumovn ifolge oppfinnelsen for brenning av faste materialer, særlig for fremstilling av ferrokrom med lavt karboninnhold under anvendelse av elektrisk motstandsoppvarming består av en horisontalt plasert, hovedsaklig sylindrisk stålmanteldel, beregnet til å tette mot atmosfæren og med en forbrenningsgassut-stromningsåpning og en fast chargematerialinntaksåpning ved den ovre del, gasstette chargematerialtilforingsanordninger, som står i forbindelse med inntaksåpningen,et sylindrisk hylster med en innvendig bekledning av ildfast sten, roterbart anordnet på en forste plattform og plasert med sin langsgående akse parallelt til den langsgående akse til stålmantelen, hvorved det sylindriske hylster kan skråstilles for å tilveiebringe en nedoverskråning mot den åpne ende av stålmantelen og tilpasset til å bli plasert tett opp til den stasjonære vegg ved forflytning av den bevegelige plattform, hvorved chargematerialet som blir fort inn gjennom chargeinntaksåpningen fores gjennom kanalen i veggen og kommer inn i det roterbare hylster, en gasstett samlebeholder som står i forbindelse med stålmantelen ved bunnen av denne og beregnet på å motta materialet som går gjennom den skrånende kanal i den annen vertikale vegg, når denne annen vertikale vegg er plasert nær opp til det roterbare hylster, elektriske oppvarmingsanordninger, plasert inne i det roterbare hylster, hvorved oppvarmingsanordningene er fast oppsatt i forhold til det roterbare hylster i en viss avstand fra de indre vegger til dette, drivanordning for omdreining av det roterbare hylster, lukkeanordning tilpasset til å stenge stålmantelen for å frembringe en gasstett avstengning og vakuumanordninger'tilpasset til å forbli forbundet med avgassutstromningsåpningen på stålmantelen for å frembringe et lavt trykk i denne, og ovnen er kjennetegnet ved spor plasert i stålman-teldelen i bunndelen av denne, forlopende parallelt til den langsgående akse til stålmantelen, og at den forste bevegeiige plattform er beregnet på å bli transportert på sporene, og en annen bevegelig plattform beregnet på å bli transportert på sporanordningen, og at den annen vegg av ildfast sten er oppsatt på den andre bevegelige plattform og beregnet på å bli plasert nær opp til det roterbare hylster ved forflytning av den bevegelige plattform.

Videre formål med oppfinnelsen vil fremkomme i den folgende beskrivelse og i kravene i forbindelse med tegningene, hvor

figur 1 viser et sidesnitt av ovnen ifolge foreliggende oppfinnelse, og

figur 2 viser et tverrsnitt av ovnen i figur 1.

På tegningen, som viser en spesiell utforelse av foreliggende oppfinnelse, betegner 1 stålmantelen som kan ha en størrelses-orden på '3,6 m i diameter og 4>8 m lang med en veggtykkelse på 9,5 mm. Mantelen 1 er utstyrt med en avgassutstromningsåpning 3) som er forbundet méd en egnet konvensjonell pumpemekanisme (ikke vist), hvorved trykket innenfor stålmantelen kan bli redusert til 3 mm eller mindre. Som vist på tegningen blir stålmantelen 1 holdt i en hori-sontal stilling ved egnede stotteinnretninger 4«Innenfor stålmantelen 1 er det anbrakt en stasjonær vegg 5>som er dannet av et egnet ildfast materiale som f.eks. kan være kommersielt tilgjengelig iso-lerende aluminiumoksyd. Innenfor veggen 5 er det anbrakt en nedover skrånende kanal 9>som er beregnet til å motta fast chargematerial, f.eks. FeCr med hoyt karboninnhold pluss oksydert ferrokrombriket-ter, fra vakuumtilforselstrakten 11 over chargeinntakingsåpningen 13. Chargematerialet som fores gjennom kanalen 9 fores inn i hylsteret 15 som vist. Hylsteret 15 er en roterbar anordning dannet av et stålskall 17>som har en innvendig kledning av ildfast sten vist ved 19,. som kan være a"v et kommersielt tilgjengelig hoytemperatur aluminiumoksyd. Det roterbare hylster 15, som er. plasert på ruller 21 ble drevet av en egnet drivmekanisme vist ved 23 og mottar chargematerialet innfort gjennom kanalen 9»Det faste chargematerialet 25 beveges gjennom hylsteret 15 og blir til slutt tatt ut ved 27 på grunn av den lette helningen i denne retningen på hylsteret 15, som er regu-lerbar ved hjelp av jekken 16. Under sin gang gjennom hylsteret 15 blir chargematerialet 25 utsatt for varme utviklet av oppvarmingselementene 29, som kan være i form av karbonstenger, utskiftbart opphengt i. stottene 31»og tilfort energi fra en egnet elektrisk kilde (ikke vist). Som det fremgår av'tegningen, stotter det roterbare hylster 15 seg på en plattform 33 på hjul, som kan rulle på spor 35 som er plasert i bunndelen til stålmantelen 1. Dette arrangement

tillater en egnet konstruksjon for den stasjonære vegg 5 innenfor

stålmantelen 1, hvorved det roterbare hylster 15 lett kan bli rullet til en stilling tett opp til veggen 5«

Som det videre fremgår av tegningen, er en vegg 37»dannet av et ildfast materiale på samme måte som veggen 5»anbrakt på en annen plattform 39 med hjul, og kan således bli rullet til riktig stilling nær opptil det roterbare hylster 15 og over produktutstrom-n:\ngsåpningen 41 i mantelen 1. Uttaksåpningen 41 mottar det brente produkt ved hjelp av den nedover skrånende kanal 43 i veggen 37 og produktet som går gjennom uttaksåpningen 41 er samlet i en vakuum samlebeholder 45 fra hvilken det kan bli fjernet gjennom et konven-sjonelt sperresystem uten å forstyrre omgivelsen med lavt vakuum innenfor stålmantelen 1.

Sperreinnretning 47 blir, etter at det roterbare hylster 15 og den bevegelige vegg 37 er blitt rullet på plass, festet til mantelen 1 for å gi en gasstett forsegling»

Ved benyttelsen av ovnen ifolge oppfinnelsen, blir en ovncharge forberedt ved knusing og maling av ferrokrom med hoyt karboninnhold (ca. 5j5%C) til en fint oppdelt fordeling, f.eks. omtrent 300 mesh og den knuste ferrokrom blir så blandet med et oksydasjonsmiddel, såsom oksydert ferrokrom som også er blitt oppdelt til omtrent 300 mesh.

Et bindemiddel, såsom "mogul" og vann blir tilfoyet til ferrokrom-oksydasjonsmiddelblandingen som så blir formet som bri-ketter av en egnet storrelse, f.eks. 5 x 5 x 3 cm» Brikettene blir så fort til lagringstilforselsbeholderen 11. Stålmantelen 1 blir tomt via avgassutstromningsåpningen 3 til et trykk på ca. 3 mm eller mindre og oppvarmingselementene 29 blir tilfort energi for å opp-varme de indre av stålmantelen 1 til en temperatur på ca. 1300°C. Det er, delene til de ildfaste vegger 5°g 37°g bekledningen 19 som er direkte utsatt for den termiske energi som blir frembrakt av varmeelementene 29, og de blir oppvarmet til omtrent 1300°C og frembringer således en jevnt oppvarmet reaksjonsomgivelse for chargematerialet som kontinuerlig blir innfort fra lagringsbeholderen 11 gjennom kanalen 9 til det roterbare hylsteret 15. Materialet i hylsteret 15 blir kontinuerlig utsatt for varmen fra den ildfaste-bekledningen 19 og oppvarmingselementene 29 ettersom det fores gjennom hylsteret 15 og under disse betingelser reagerer blandingene i chargen, i den faste fasen, og frembringer et sluttprodukt som inne-holder 0,025% karbon eller mindre. Det faste produkt blir samlet i vakuumsamlebeholderen 45 etter å ha gått ut av det roterbare hylsteret 15 ved 46 og passerer kanalen 43 i veggen 37»karbonmonoksydet

som blir dannet under reaksjonen blir kontinuerlig trukket ut gjennom avgassutstromningsåpningen 3»

En særlig fordel med foreliggende ogfinnelse er at den kan fremskaffe en produksjon av ferrokrom med lavt karboninnhold på kontinuerlig basis og således unngå de energitap som forekom i de tid- ligere porsjonsprosesser som krevet kjoling av ovnen på grunn av fjerning av produktet. Også fordi temperaturen til det ildfaste materiale i ovnen ifolge oppfinnelsen forblir hovedsaklig konstant,

blir forbruket for det ildfaste materiale vesentlig mindre da en cyklus og termiske sjokk blir unngått. Dessuten er produksjons-

mengden vesentlig oket sammenlignet med porsjonstypeprosessene. I tillegg oppnås ved montering av det roterbare hylsteret 15 og veggen 37 på plattformer med hjul, at ovnskonstruksjonen lett kan bli kon-trollert og reparert. Dessuten kan de relative deler til de ildfaste vegger og hylsteret 15 bli regulert som kompensasjon for enhver lett errosjon som kan opptre ved materialinntakene og -uttakene og således forlenge den effektive levetid for utstyret. I tillegg gjor mulig-

heten for regulering av den roterbare del 15 og veggen 37 at man unngår kravene til særlig eksakte toleranser i dimensjonene som vanligvis ellers kreves i roterende utstyr.

Folgende eksempel vil videre illustrere foreliggende oppfinnelse.

Eksempel

En ovn tilsvarende til den vist på tegningene ble konstru-

ert ved benyttelsen av en stålmantel med 3>6 m lengde og 2,7 m i diameter. Stålmantelen var 9>5™i tykk. Et roterbart hylster, plasert på en plattform med hjul ble anbrakt inne i stålmantelen mellom en stasjonær ildfast vegg og en bevegelig ildfast vegg anbrakt på en annen plattform med hjul. Den roterbare del ble dannet av et stål-hylster 2,1 m i diameter og 9>5^ tykk. Hylsteret hadde en bekled-

ning av ildfast sten av aluminiumoksyd 22,5 mm tykk. De ildfaste vegger var omtrent 1,8 m brede og 2,1 m hoye og 45 til 60 cm tykke.

En charge sammenblandet ferrokrom med hoyt karboninnhold

og oksydert ferrokrom i form av pellets (5x5x3 cm) ble forberedt av en fint oppdelt blanding (omtrent 300 mesh) i hvilken fordelingen av ferrokrom med hoyt karboninnhold til oksydert ferrokrom var om-

trent 2,5 til I. Ovnen, som forst blir pumpet lufttom til et vakuum på 1 mm kvikksolvsoyle og oppvarmet til ca. 1300°C, kan bearbeide chargen ved ferrokrom med hoyt karboninnhold pluss oksydert ferro-

krom i pelletsform og produsere ferrokrom med lavt karboninnhold (0,025% C) i en mengde på 500 kg/time ved et elektrisk kraftforbruk på 1,8 kW/kg. Ved benyttelsen av samme chargematerialer og en ovn på omtrent det samme volum enn benyttelse av den statiske lagteknik-

ken, var produksjonsmengden 45 kg/time og det elektriske kraftforbruk

var 2,45 kW/time pr. kilo av produkt.

I tillegg til fremstillingen av ferrokrom med lavt karboninnhold, kan apparatet ifolge foreliggende oppfinnelse også bli benyt-tet til brenning av andre faste materialer hvor man gjor bruk av vakuumbrenning i statiske lag.

Claims (3)

1. Hoytemperatur-vakuumovn for brenning av faste materialer, særlig for fremstilling av ferrokrom med lavt karboninnhold under anvendelse av elektrisk motstandsoppvarming og hvor ovnen består av en horisontalt plasert, hovedsakelig sylindrisk stålmanteldel (1), beregnet til å tette mot atmosfæren og med en forbrenningsgassut-stromningsåpning (3) og en fast chargematerialinntaksåpning (13) ved den ovre del, gasstette chargematerialtilforingsanordninger, som står i forbindelse med inntaksåpningen, et sylindrisk hylster (15)> med en innvendig bekledning (19) av ildfast sten, roterbart anordnet på en forste plattform (33)° S plasert med sin langsgående akse parallelt til den langsgående akse til stålmantelen, hvorved det sylindriske hylster (15) kan skråstilles for å tilveiebringe en nedoverskråning mot den åpne ende av stålmantelen (1) og tilpasset til å bli plasert tett opp til den stasjonære vegg (5) ved forflytning av den bevegelige plattform (33)> hvorved chargematerialet som blir fort inn gjennom chargeinntaksåpningen (13) fores gjennom kanalen (9) i veggen (5) og kommer inn i det roterbare hylster (15), en gasstett samlebeholder (45) som står i forbindelse med stålmantelen (1) ved

bunnen av denne og beregnet på å motta materialet som går gjennom den skrånende kanal (43) i den annen vertikale vegg (37) > nar denne annen vertikale vegg (37) er plasert nær opp til det roterbare hylster (15)> elektriske oppvarmingsanordninger (29), plasert inne i det roterbare hylster (15)> hvorved oppvarmingsanordningene (29) er fast oppsatt i forhold til.det roterbare hylster (15) i en viss avstand fra de indre vegger til dette, drivanordning (14) for omdreining av det roterbare hylster (15), lukkeanordning (47) tilpasset til å stenge stålmantelen (l) for å frembringe en gasstett avstengning og vakuum-anordninger tilpasset til å forbli forbundet med avgassutstromningsåpning (3)på stålmantelen for å frembringe et lavt trykk i denne, karakterisert ved spor (35) plasert i stålmantelen (1) i bunndelen av denne, forløpende parallelt til den langsgående akse til stålmantelen og at den forste bevegelige plattform (33) er beregnet på å bli transportert på sporene (35)>° S en annen bevegelig plattform (39) beregnet på å bli transportert på sporanordningen (35) >°§ at den annen vegg (37) av ildfast sten er oppsatt på den andre bevegelige plattform (19) og beregnet på å bli plasert nær opp til det roterbare hylster (15) ved forflytning av den bevegelige plattform (39).

2. Hoytemperatur-vakuumovn ifolge krav 1, karakterisert ved at de tilstotende deler til det roterbare hylster (15) og den andre stasjonære vegg (37) er anordnet hovedsaklig tele-skopisk i forhold til hverandre, men ikke i kontakt (fig. l).

3. Hoytemperatur-vakuumovn iJELge krav 1, karakterisert ved hellningsreguleringsanordninger (16) for variabel regulering av hellningen til det sylindriske hylster, for derved å frembringe kontroll over mengden av fast materiale som går gjennom apparatet.