DE3543987A1

DE3543987A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen waerme- und/oder feuerbestaendiger faserstoffe

Info

Publication number: DE3543987A1
Application number: DE19853543987
Authority: DE
Inventors: Frans Heikki Ulvila Tuovinen
Original assignee: Outokumpu Oyj
Current assignee: Outokumpu Oyj
Priority date: 1984-12-21
Filing date: 1985-12-12
Publication date: 1986-07-03
Also published as: DE3543987C2; JPS61158837A; FR2575150A1; NO854995L; SE462967B; SE8505924L; JPH0674154B2; NO162418B; US4650510A; CN85108691B; FR2575150B1; FI72502B; FI845113L; NO162418C; FI845113A0; CA1268947A; SE8505924D0; FI72502C; CN85108691A

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen wärme- und/oder feuerbeständiger Faserstoffe

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen wärme- und/oder feuerbeständiger Faserstoffe in einem Elektroofen unter Verwendung geschmolzener Schlacken aus Metallraffinationsverfahren als Rohstoffen.

Im allgemeinen wird als wärmebeständiges Material Mineralwolle oder Schlackenwolle verwendet, die durch rasches Abkühlen aus silikathaltigen Schmelzen hergestellt wird ., wobei das entstehende Produkt eine glasähnliche Struktur und einen Temperaturwiderstand von allgemein weniger als 800° C hat. Zusätzlich zu den Silikaten enthalten Mineralwollen Calcium-, Aluminium- und Magnesiumoxid. Glaswolle und Gesteinswolle unterscheiden sich davon nicht nur hinsichtlich ihres Herstellungsverfahrens sondern auch in ihren charakteristischen Merkmalen. Glaswolle/ deren Temperaturbeständigkeit unter 600° C liegt, hat dünnere und längere Fasern als Gesteinswolle, und das spezifische Gewicht von Glaswolle kann u.U.nur die Hälfte des spezifischen Gewichts von Gesteinswolle ausmachen. Im Fall saurer Glaswolle ist die Wärmebeständigkeit hauptsächlich durch das Erweichen und Sintern der Fasern begrenzt, während bei den stärker alkalischen Gesteinswollen die Wärmebeständigkeit durch deren Tendenz zu kristallisieren geschwächt wird. Glaswolle wird zur Wärmeisolierung und Schalldämmung im Baugewerbe verwendet, während Gesteinswolle weite Verbreitung findet als Isoliermaterial für Industrieöfen und Rohrleitungen.

Zu den Faserstoffen mit hohem Silikatgehalt gehören auch feuerbeständige keramische Fasern, die aus Aluminiumoxid, Bolus und Zirkonoxid hergestellt werden. Die Fasern haben einen Durchmesser von einigen Mikrometern und eine Länge von 2 bis 20 cm. Ferner enthalten keramische Fasern eine große Anzahl von Mikroporen, die die Wärmeleitfähigkeit derselben teilweise verringern, wenn ihre Größe klein genug ist. Die Temperaturbeständigkeit feuerfester keramischer

Fasern kann bis zu ca. 1200° C steigen, und deshalb werden diese Fasern beispielsweise in den Auskleidungen von öfen für verschiedene Wärmebehandlungen verwendet.

Die Herstellung wärmebeständiger und feuerfester Faserstoffe erfolgt im allgemeinen in Kupolöfen, die jedoch verschiedene Nachteile haben, beispielsweise den einer schlechten Qualitätskontrolle. Außerdem verursachen sie Umweltprobleme und leiden unter der Preiserhöhung von Koks, dem hauptsächlichen Brennstoff.

Darüberhinaus haben Kupolöfen nur eine geringe Produktionskapazität, da eine allgemeine Tendenz besteht, lange Transportwege des Materials zu vermeiden, wofür viel Platz erforderlich ist. Das hat aber zur Folge, daß die Schmelzdauer des Materials bei der Herstellung ziemlich kurz wird, was die Qualitätskontrolle erschwert, so daß es dem Endprodukt leicht an Homogenität fehlt.

Neuerdings geht man mehr und mehr zur Verwendung von Elektroofen über, in denen die Ausgangsstoffe für Mineralwolle erschmolzen werden. Bei der Verwendung eines Elektroofens können große Chargen gleichzeitig behandelt werden, so daß das Herstellungsverfahren beschleunigt wird. Hierdurch verringern sich die Herstellungskosten, und eine Qualitätskontrolle ist leichter möglich als früher. Darüberhinaus kann das Volumen der Schmelze in einem Elektroofen in vorteilhafter Weise eingestellt werden. Auch bei Verwendung eines Elektroofens bleibt jedoch die Tatsache bestehen, daß das Ausgangsmaterial in Chargen geschmolzen wird, während die Auffaserung oder das Entfasern von Mineralwolle kontinuierlich erfolgen muß, wenn ein gutes Endprodukt erhalten werden soll.

Gemäß den an Mineralwolle gestellten Anforderungen muß der Gehalt an nichtfasrigen Schlackepartikeln im Enderzeugnis so gering wie möglich sein. Außerdem muß Mineralwolle eine ausreichende Festigkeit aufweisen, um Verdichten, Verpacken und dgl. ohne Bruch zu überstehen, und die pneumatische Flexibi-

lität muß gut sein, damit pro Gewichtseinheit ein angemessenes Isoliervermögen zur Verfügung steht. Mineralwolle muß auch weich sein, und je weniger pulvrig sie im Gebrauch ist, um so besser.Die übrigen Erfordernisse beziehen sich im wesentlichen auf die praktische Anwendung von Mineralwolle, beispielsweise Länge und Durchmesser der Fasern, Wärmeleitfähigkeit, Feuerbeständigkeit, Homogenität und glasartiger Charakter des Materials ebenso wie spezifisches Gewicht und chemische Beständigkeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die größere Sicherheit beim Herstellen wärme- und/oder feuerbeständiger Faserstoffe mit vorteilhaften Eigenschaften bieten, wenn als Ausgangsmaterial vorzugsweise aus der Metallproduktion erhaltene Schlacke verwendet wird.

Die wesentlichen, neuen Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Um das Verfahren gemäß der Erfindung mit Vorteil zu verwirkliehen, wird das Rohmaterial für Mineralwolle aufgrund der Natur des Verfahrens in Chargen aus dem Verfahren entnommen und in einen Warmhalteofen transportiert, ehe es in den eigentlichen Ofen für Schlackenwolle eingeführt wird, der für die Herstellung der Mineralwolle benutzt wird. Gemäß der Erfindung dient der Warmhalteofen zwischen dem Schmelzofen für das Material, der chargenweise betrieben wird, und dem kontinuierlich arbeitenden Ofen für Mineralwolle als eine Ausgleichseinrichtung für den Fluß der Schmelze. Hierdurch wird die Herstellung der Mineralwolle zu einem kontinuierliehen Verfahren, was eine große Kapazität und geringe Herstellungskosten pro Einheit ermöglicht. Gleichzeitig kann auf vorteilhafte Weise für eine Qualitätskontrolle des Endprodukts gesorgt werden.

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Je nach dem angewandten Herstellungsverfahren können Zuschläge dem Ausgangsstoff für die Mineralwolle entweder vor dem Warmhalteofen oder erst vor dem Ofen für die Herstellung der Mineralwolle zugefügt werden. Es ist von Vorteil, wenn das Legieren beispielsweise in der Gießpfanne erfolgt, die zur Verlagerung des Ausgangsstoffs aus dem ursprünglichen Schmelzofen in den Warmhalteofen gemäß der Erfindung benutzt wird. Es ist auch möglich, die Zuschläge einer in vorteilhafter Weise erzeugten, im wesentlichen kontinuierlichen Strömung der Schmelze hinzuzufügen, die aus dem Warmhalteofen in den Mineralwolleofen fließt.

Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften Einzelheiten anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 ein Schema eines bevorzugten Ausführungsbeispiels

der Erfindung;
Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gezeigte Vorderansicht längs der Linie II-II des Warmhalteofens für Schlakke bei dem in Fig. 1 gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, wird das Rohmaterial für Mineralwolle zunächst mittels eines Steilförderers 1 in einen Vorwärmofen 2 und von dort in einen Schmelzofen 3 für Schlacke gefördert. Die geschmolzene Schlacke wird in einer Gießpfanne 4 in einen Warmhalteofen 5 für Schlacke weitertransportiert. Der Warmhalteofen 5 wird so betrieben, daß ein Abstich 13 für Schlacke bei dem ganzen Verfahren an der gleichen Stelle bleibt, so daß das Rohmaterial der Mineralwolle im wesentlichen kontinuierlich in einen Ofen 6 für Mineralwolle fließen kann. Die bei der Herstellung von Mineralwolle weiter benötigten Zuschläge werden dem Ofen 6 für die Mineralwolle aus entsprechenden Vorratsbehältern 7 zugeführt. Je nach der Zusammensetzung der herzustellenden Mineralwolle handelt es sich bei diesen Zuschlagen um CaI-ciumoxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliziumoxid, um Silikate und vorzugsweise Zirkonoxid, Zinkoxid und Titan-

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oxid ebenso wie Chrom(III)-oxid einzubringen. Mittels dieser Zuschläge kann die Viskosität der Schlacke und die Auffaserungstemperatur in Anpassung an die jeweilige Mineralwolle eingestellt werden. Aus dem Ofen 6 für Mineralwolle wird das geschmolzene Mineralwollmaterial einer Maschine 8 für die Herstellung von Mineralwolle zugeleitet, in der die Auffaserung bzw. das Entfasern, die sogenannte Defibration durchgeführt wird. Das dabei entstehende Produkt wird in einer Sammelkammer 9 gewonnen und anschließend zu einer Verpackungseinheit 10 oder zur weiteren Behandlung weitergeleitet .

Wie Fig. 2 zeigt, ist der Warmhalteofen 5 über einen Kolben 11 mit einem Arbeitszylinder 12 verbunden, der entweder hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sein kann. Der Arbeitszylinder 12 dient zum Einstellen der Lage des Warmhalteofens 5, so daß dessen Abstich 13 für geschmolzene Schlacke im wesentlichen an der gleichen Stelle bleibt. Das bezieht sich auf seine Lage ebenso wie auf die Oberfläche der Schmelze, gleichgültig wieviel Schlacke im Warmhalteofen 5 enthalten ist. Wenn der Warmhalteofen 5 die in Fig. 2 gezeigte Stellung einnimmt, enthält er eine große Menge Schlacke, beispielsweise unmittelbar nach der Zufuhr einer geschmolzenen Charge. Da die Herstellung der Mineralwolle im wesentlichen kontinuierlich erfolgt, verringert sich die Menge der im Warmhalteofen 5 enthaltenen Schlacke kontinuierlich. Um die Oberfläche der Schmelze auf der gleichen Höhe zu halten wie den Abstich 13, wird der Warmhalteofen 5 mittels des Arbeitszylinders 12 mit solcher Geschwindigkeit in vertikale Lage gewendet, daß die Oberfläche der Schmelze im wesentlichen auf genormter Höhe gegenüber dem Abstich 13 bleibt. Wenn der Warmhalteofen 5 mit einer neuen Charge geschmolzener Schlacke beschickt wird, wird er in Übereinstimmung mit dem Zufluß mittels des Arbeitszylinders 12 wieder in die in Fig. 2 gezeigte Stellung abgesenkt. So bleibt der Abstich 13 für die Schlacke immer in vorteilhafter Lage gegenüber der Oberfläche der Schmelze, und es entsteht eine gleichmäßige, kontinuierliche Strömung der Schmelze.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Herstellung von Mineralwolle ermöglicht eine große Kapazität, wobei gleichzeitig die Höhe der Oberfläche der Schmelze innerhalb des Warmhalteofens so niedrig wie möglich und im wesentlichen auf genormtem Niveau gehalten werden kann, um eine vorteilhafte Wärmeübertragung zu ermöglichen. So kann auch die Oberfläche der Schmelze im Mineralwollofen im wesentlichen auf genormter Höhe gehalten werden. Ferner kann im Warmhalteofen ein geneigter Boden vorgesehen sein, so daß der Ofen leichter und praktischer als früher geleert werden kann. Schließlich können unterschiedliche Auskleidungen in unterschiedlichen Teilen des Ofens vorgesehen sein, weil, wie Fig. 2 zeigt, nur ein Teil der Auskleidung in unmittelbare Berührung mit der Schmelze gelangt. Schließlich kann die Verlagerung des Ofens mittels des Arbeitszylinders so erfolgen, daß der Ofen zwei verschiedene untere Stellungen hat, die an beiden Seiten des Abstichs benutzbar sind. In diesem Fall ist die Auskleidung des Ofens im wesentlichen überall gleich. Der Verschleiß der Auskleidung kann durch diese alternative Verlagerung des Ofens reduziert werden.

Es ist klar, daß abgesehen von dem vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Anordnung von Zubehör und die Ausführungsform von Vorrichtungen geändert werden kann, um die besten Bedingungen für das jeweilige Herstellungsverfahren zu erhalten.

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Claims

Zipse & Habersack ; "y. " ' :.!':% Ratentanwälte Kemnatenstraße 49, D-8000 München 19 ■-'*»■·· · < »· · ^^ Europäjschen Patentamt Telefon (089) 17 0186, Telex (07) 81307 zugelassene Vertreter Outokumpu Oy 12. Dez. 1985 Fi - 00100 Helsinki OO 23 Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen wärme- und/oder feuerbeständiger Faserstoffe unter Verwendung geschmolzener Schlacke aus Metal!verfahren als Ausgangsstoff, dadurch gekennzeichnet , daß eine im wesentlichen gleichmäßige und kontinuierliche Strömung geschmolzenen Materials aus einem Schmelzofen (3) für Schlacke in einen Ofen (6) für Mineralwolle mittels eines Warmhalteofens (5) für Schlacke erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche der Schmelze innerhalb des Warmhalteofens (5) im wesentlichen gegenüber einem Abstich (13) auf genormter Höhe gehalten wird.

3. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens gemäß

Anspruch 1 mit mindestens einem Schmelzofen (3) für Schlacke, einem Warmhalteofen (5) für geschmolzene Schlacke und einer Einrichtung (6, 8, 9) zum Herstellen des faserartigen Materials,
dadurch gekennzeichnet , daß der Warmhalteofen

(5) mit mindestens einer Steuervorrichtung (12) versehen ist, die den Ofen zwischen verschiedenen Füllpositionen verlagert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet , daß die Drehachse bei der Verlagerung des Warmhalteofens (5) mittels der Steuervorrichtung (12) diejenige Achse ist, die sich in Längsrichtung des Warmhalteofens durch den Abstich (13) erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch gekennzeichnet , daß die Steuervor-

richtung ein hydraulischer Arbeitszylinder (12) ist.