DE8014001U1

DE8014001U1 - Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen

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Publication number: DE8014001U1
Application number: DE8014001U
Authority: DE
Original assignee: SIDDONS INDUSTRIES Ltd POORAKA SUEDAUSTRALIEN AU
Current assignee: SIDDONS INDUSTRIES Ltd POORAKA SUEDAUSTRALIEN AU
Priority date: 1979-05-23
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1987-04-02
Also published as: JPS63178800U; DE3019811C2; SE438549B; SE8003720L; FR2457463A1; FR2457463B1; DE3019811A1; YU136580A; JPH025360Y2; ZA802976B; YU42105B; ATA275680A; JPS5653377A; PT71298A; NZ193698A; AT384011B; HU178869B; CA1127615A; US4392509A; PH19546A

Description

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Siddons Industries Ltd.

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State of South Australia

Australien

Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen

Die Erfindung betrifft ein Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen, insbesondere einen Schmelzofen hoher Temperatur, wie er zum Erschmelzen von Schlacke oder anderer schmelzbarer Oxidverbindungen von Metallen/Nichtmetallen, vie etwa Glas, verwendet wird.

Schlacke, die zur Herstellung von Mineralfasern für Dämmzwecke verwendet wird, kann eine Anzahl mineralischer Substanzen aufweisen, wobei in der Regel die Hauptbestandteile durch Kalziumoxid, Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Magnesiumoxid und Eisenoxid gebildet sind, deren Anteil in der Schlakke in der angegebenen Reihenfolge abnimmt. Für ein zufriedenstellendes Erschmelzen dieser Schlacke ist es erforderlich, den Schmelzofen bei Temperaturen zu betreiben, die bis zu 1600 C reichen können, und es ergeben sich erhebliche Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem gesteuerten Abfluß einer solchen Hochtemperaturschmelze.

Wenn die Schmelze im Schmelzofen in der Nachbarschaft einer Abflußöffnung abkühlen kann, so erfolgt eine zumindest teilweise Verfestigung; die verfestigte Schlacke muß weggebrochen werden, bevor die Schmelze wieder durch die Abflußöffnung abströmen kann. Dies ist außerordentlich aufwendig und kann in einigen Fällen sogar gefährlich sein. Hierin

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liegt einer der Hauptgründe, warum Schmelzöfen zum Erschmelzen von Schlacke in der Regel als Verbrennungsöfen ausgebildet sind und Schlacke und Koks enthalten sowie von einem Wassermantel umgeben sind. Luft wird durch Windleitungen in oder in der Umgebung der unteren Ofenwand eingeführt', und bei der Verbrennung des Kokses im Ofen entsteht eine die Schlacke schmelzende hohe Temperatur, so daß die Schlacke durch den Koks hindurch herabtropft und in einem kontinuierlichen heißen Strom aus einer Öffnung in oder in der Nähe der Grundfläche des Bodens abfließt. Infolge der Bauart eines solchen Schmelzofens schwankt jedoch die Strömungsgeschwindigkeit der abfließenden Schmelze in weiten Grenzen, in Abhängigkeit von den Verbrennungsbedingungen, und wenn die abfließende Schlakke auf eine Drehscheibe geleitet wird, wie sie beispielsweise zur Herstellung von Fasern für Dämmaterial verwendet wird, ergibt sich eine breite Qualitätsschwankung.

Wenn andererseits ein elektrischer Schmelzofen verwendet wird, so ergibt sich eine Reihe von Vorteilen, etwa hinsichtlich der Verminderung der Umweltbelastung und ein erheblich saubererer Betrieb. Bei Verwendung eines elektrischen Schmelzofens in der kontinuierlichen Produktion weist dieser jedoch ein Schmelzbad im unteren Ofenbereich auf und ist anzustreben, die Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze beim Abfluß genau zu regulieren, ohne daß die Schmelze so weit abgeschreckt wird, daß sie sich teilweise verfestigt.

Aus den US-PSen 27 90 019, 6 86 836 und 12 02 837 sind wassergekühlte Mantel für die Abflußöffnungen von Schmelzofen bekannt, wobei aus der US-PS 27 90 019 auch eine Verwendung eines Graphitblockes bekannt ist, der nach Art eines Wehres angeordnet ist und über den die Schmelze beim Abfluß strömt. Der Schmelzofen gemäß der US-PS 27 90 019 eignet sich durchaus für eine chargenweise Produktion, jedoch nicht für eine kontinuierliche Produktion einer Schmelze, wie sie zur Herstellung von Mineralfasern erforderlich ist.

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jedenfalls ist kein Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen bekannt geworden, mit dem die Strömungsgeschwindigkeit geschmolzener Schlacke oder anderer Oxidverbindungen von Metallen/Nichtmetallen in geeigneter Weise gesteuert werden kann, wenn die Schmelze aus einem Schmelzbad in einem elektrischen Schmelzofen abläuft, obwohl eine genaue Steuerung oder Regelung der Strömungsgeschwindigkeit wichtig ist für die Aufrechter haltung einer konstanten Produktqualitat.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen zu schaffen, mit dem die Abfluß-Strömungsgeschwindigkeit unter kontinuierlichen Produktionsbedingungen genau reguliert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung im wesentlichen dadurch gelöst, daß das Abflußsteuerorgan eine wassergekühlte Hülse besitzt, die ein kohlenstoffhaltiges Teil trägt, durch das hindurch sich ein Strömungskanal erstreckt, wobei weiterhin eine Schließplatte quer über die Stirnfläche des kohlenstoffhaltigen Teiles beweglich ist, um den wirksamen Strömungsquerschnitt des Strömungskanals einzustellen.

Das kohlenstoffhaltige Teil ist natürlich erheblichem Abrieb durch die Schmelze ausgesetzt, kann aber einfach und billig ersetzt werden. Die wassergekühlte Hülse oder Buchse besitzt jedoch eine vergleichsweise große Lebensdauer, da sie infolge der niedrigen Temperatur nicht oxidationsanfällig ist und weil infolge der niedrigen Temperatur darüber hinaus ein Teil der Schmelze abgeschreckt wird, die dann als Schutzmantel dient. Die wassergekühlte Buchse kühlt darüber hinaus das kohlenstoffhaltige Teil ab und vermindert den Abbrand dieses Teiles.

Die erfindungsgemäße Lösung im einzelnen ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.

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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Schließplatte wassergekühlt und zwischen einer voll geöffneten und voll geschlossenen Stellung beweglich. Die Schließplatte kann schwenkbeweglich gelagert sein, wobei die Schwenkbewegung durch Aufbringen einer Kraft auf einen Steuerhebel bewirkt werden kann, der, sich von der Schließplatte aus nach außen erstreckt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch vereinfacht, einen Schmelzofen mit einem erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgan,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen Axialschnitt durch das Steuerorgan des Schmelzofens gemäß Fig. 1 nach Linie 2-2 in Fig. 3,

Fig. 3 eine Stirnansicht des Abflußsteuerorgans gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Draufsicht auf das Abflußsteuerorgan gemäß den Figuren 2 und 3, wobei ein Teil der Fig. 4 gemäß Linie 4-4 in Fig. 3 geschnitten dargestellt ist,

Fig. 5 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgans, bei dem das kohlenstoffhaltige Teil eine Ringscheibe aus Kohlenstoff ist, und

Fig. 6 eine wiederum andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgans in einer Darstellung gemäß den Figuren 2 oder 5

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Zur Veranschaulichung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abflußsteuerorgans in den Figuren 1 bis 4 ist in Fig. 1 ein elektrischer Schmelzofen 10 veranschaulicht, mit einer Bodenwand 11· aus feuerfestem Material und einer Seitenwand 11 aus Flußstahl, wobei zwischen dem oberen und dem unteren Rand der Seitenwand 11 aus Flußstahl eine öffnung vorgesehen ist, die von einer Flanschverstärkung 12 (vergleiche Fig. 4) umgeben ist.

Weiterhin ist eine wassergekühlte Hülse oder Buchse 13 vorgesehen, die bei dieser Ausführungsform aus rostfreiem Stahl besteht, der besser als viele andere Materialien den extrem hohen Temperaturen im Schmelzofen widerstehen kann, wobei die Buchse 13 einen Umfangsflansch 14 besitzt, der über Bolzen mit der Flanschverstärkung 12 am Umfang der öffnung der Seitenwand 11 des Schmelzofens 10 verbunden ist. Die Buchse 13 besitzt eine Innenwand und eine Außenwand, zwischen denen ein Kühlwassermantel 15 vorgesehen ist, für den ein Wassereinlaß 16 und ein Wasserauslaß 17 in Form von Anschluß stutzen vorgesehen sind. Die Buchse 13 ist in Form einer Auskleidung mit einem Kohleteil 18 versehen, welches einen Schaftbereich 19 aufweist, der sich in den Innenraum der Buchse 13 erstreckt, und einen vergrößerten Kopf 20, der an der Außenoberfläche der Buchse 13 anliegt. Das Kohlenstoffteil 18 besitzt einen Strömungskanal 21, der sich durch das Kohlenstoff teil 18 hindurch erstreckt.

Ein in der Stirnansicht kreisförmiges Schließteil 22 mit einer inneren Platte 23 und einer äußeren Platte 24 ist durch ein äußeres Umfangsrohr 25 und ein Einlaßrohr 26 begrenzt, welches einen Strömungskanal bildet, wobei alle diese Teile zusammen einen Wassermantel 27 bilden, mit einem Wassereinlaß 28 und einem Wasserauslaß 29 in der Form von Anschlußstutzen. Das Schließteil 22 weist weiterhin eine Lagerplatte 32 auf, deren Form in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise langgestreckt mit einer mittleren öff-

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nung ist, welche dem Durchmesser des Umfangsrohres 25 entspricht bzw. geringfügig übersteigt und mit diesem verschweißt ist. Die Lagerplatte 32 is't an einem ihrer Enden am Plansch 14 der Buchse 13 aus röstfreiem Stahl angelenkt, wozu ein Schwenkstift 33 vorgesehen ist, während das andere Ende der Lagerplatte 32 einen gebogenen Schlitz 34 aufweist, der über einen Führungsstift 35 gleitet, wobei der Führungsstift 35 durch eine Feder 36 umgeben ist, die einen im wesentlichen konstanten Druck auf die Lagerplatte 32 ausübt, um die innere Platte 23 des Schließteiles 22 in FIachenanlage mit der Außenoberfläche des Kopfes 20 des Kohlenstoffteils 18 zu halten. Die Lagerplatte 32 ist über einen kurzen Gelenkhebel 38 an einem Steuerhebel 37 angelenkt, derart, daß die Betätigung des Steuerhebels 37 das Schließteil 22 um den Schwenkzapfen 33 zwischen einer Offen- und einer Schließstellung bewegt, um so die wirksame Querschnittsfläche des Strömungskanals im Kohlenstoffteil 18 einzustellen. Durch die Verwendung eines hülsenföimigen Kohlenstoffteiles 18 ist die Gefahr erheblich verringert, daß die Schmelze beim Austritt aus dem Schmelzofen 10 zu stark abkühlt, und durch Betätigung des Schließteiles 22 kann ein Ausgleich für Druckschwankungen, beispielsweise infolge unterschiedlicher Badhöhe oder aus sonstigen Gründen, erfolgen, da solche Druckschwankungen ohne Kompensation zu Änderungen der Ausströmgeschwindigkeit der Schmelze aus dem elektrischen Schmelzofen führen würden.

Die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 5 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Figuren 2 bis 4, so daß zur Vereinfachung des Verständnisses ebenso wie später auch bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 einander entsprechende Bauteile durch gleiche Bezugszeichen bezeichnet sind. Es ist wiederum eine wassergekühlte Buchse 13 vorgesehen, jedoch ist die Buchse 13 an ihrem äußeren Ende mit einem umlaufenden Rand 41 versehen, der am Außenumfang

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eines Kohlenstoff-Ausflußringes 42 mit Kreisringform anliegt. Der Kohlenstoff-Ausflußring 42 ist nach Art einer Unterlegscheibe geformt und liegt an der Stirnseite der Buchse 13 an. Die innere Wand der wassergekühlten Buchse 13 begrenzt einen mittleren Strömungskanal 43 für den Durchfluß der Schmelze, der mit dem mittleren Strömungskanal 21 durch den Kohlenstoff ring fluchtet.

Am Kohlenstoffring 42 liegt die Innenwand 23 des Schließteiles 22 an, welches entsprechend der Ausführungsform gemäß den Figuren 2 bis 4 ausgebildet ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 werden äußere und innere wassergekühlte Buchsen 13 und 44 aus rostfreiem Stahl verwendet, wobei ein Kohlenstoffring 42 von Kreisringform in einer ringförmigen Lagermulde sitzt, die an der Stirnseite der Mulde 44 ausgebildet ist.

Bei allen Ausführungsformen durchströmt die aus dem Schmelzofen kommende Schlacke eine Öffnung im Kohlenstoffteil, und obwohl der Kohlenstoff schnell zerstört wird, wird seine Zerstörungsgeschwindigkeit durch die Lagerung in einer wassergekühlten Buchse verringert und ist in jedem Falle der Kostenaufwand für eine Auswechslung des Kohlenstoff teils sehr gering und wird die Gefahr einer Verfestigung oder teilweisen Verfestigung im Kohlenstoffteil wesentlich verringert .

Die Kohle kann durch Graphit oder ein anderes geeignetes kohlenstoffhaltiges Material ersetzt werden, welches der Wärme und dem Abrieb durch die Schlackenschmelze ohne übermäßig schnelle Zerstörung widerstehen kann.

Obwohl in der Zeichnung nicht näher dargestellt, ist der Schmelzofen 10 an seiner Seitenwand 11 mit einer zweiten Ausflußbuchse versehen, die im wesentlichen in der Ebene des Wannenbodens 11» liegt und ein Abstichloch beispiels-

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weise für geschmolzenes Eisen bildet,welches sich im Herdbereich des Schmelzofens angesammelt hat und kontinuierlich oder periodisch entfernt werden muß. Obwohl das erfindungsgemäße Abflußsteuerorgan sehr einfach· im Aufbau ist, beseitigt es doch die HauptSchwierigkeit, die mit der Verwendung von elektrischen Schmelzöfen verbunden ist.

Claims

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1. Abflußsteuerorgan für einen Schmelzofen, gekennzeichnet durch

a) eine wassergekühlte Buchse (13; 44) mit einer inneren Rohrwand und einer äußeren Wand, zwischen denen ein Wassermantel (15) angeordnet ist, und mit Anschlußstutzen für einen Wassereinlaß (16) zum Wassermantel (15) und einem Auslaß (17) aus dem Wassermantel (15)»

b) ein kohlenstoffhaltiges Teil (18; 42), welches an der Buchse (13; 44) abgestützt ist und von einem Strömungskanal (21) durchsetzt ist, und

c) ein Schließteil (22) mit einer Führungseinrichtung zur gesteuerten Bewegung des Schließteiles quer über die äußere Stirnfläche des kohlenstoffhaltigen Teiles zur Regulierung des wirksamen Strömungsquerschnittes des Strömungskanals (21).

2. Abflußsteuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Teil (18) als Auskleidung mit einem Schaftabschnitt (19), der im Inneren der Buchse (13) liegt, und einem vergrößerten Kopf (22) ausgebildet ist, der an der äußeren Stirnfläche der Buchse (13) anliegt.

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3. Abfluflsteuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußsre Stirnfläche der Buchse (13; 44) einen umlaufenden, wulstartigen Rand (41) aufweist und daß das kohlenstoffhaltige Teil (42.) als Kreisring ausgebildet ist, der an dieser Stirnfläche der Buchse (13; 44) anliegt und dessen Außenunifang an den Rand (41) angrenzt.

4. Abflußsteuerorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff des kohlenstoffhaltigen Teiles (18; 42) Kohlenstoff ist.

5. Abflußsteuerorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schließteil (22) einen Wassermantel (27) begrenzende Wände (23, 24, 25, 26) aufweist, und daß mittels Anschlußstutzen ein Wassereinlaß (28) zum Wassermantel (27) und ein Wasserauslaß (29) vom Wassermantel (27) gebildet sind.

6. Abflußsteuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- oder Steuereinrichtung einen Schwenkzapfen (33) aufweist, der gegenüber der Buchse (13) festgelegt ist und ein Ende des Schließteiles (22) schwenkbar lagert, daß am anderen Ende des Schließteiles (22) einen Schlitz (34) bildende Wände vorgesehen sind, und daß ein Führungsstift (35),der ebenfalls gegenüber der Buchse (13) festgelegt ist, sich durch den Schlitz (34) erstreckt.

7. Abflußsteuerorgan nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs- oder Steuereinrichtung weiterhin eine Feder (36) auf dem Führungsstift (35) aufweist, welche auf das Schließteil (22) einen dessen Bewegung behindernden Druck ausübt.

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8. Abflußsteuerorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wassergekühlte Buchse (13) in einem Bereich zwischen ihren Stirnflächen einen umfangsseitig vorstehenden Flansch (14) aufweist, und daß eine Einrichtung zur Befestigung der Buchse (13) an einer Ofenwand (11) vorgesehen ist.

9. Abflußsteuerorgan nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwenkzapfen (33) und ein Führungsstift (35) an dem Flansch (14) befestigt sind, und daß das Schließteil (22) innere und äußere Platten (23, 24) und innere und äußere Rohre (25, 26) aufweist, welche die Seiten eines Wasserkühlmantels (27) begrenzen, weiterhin wenigstens einen Wassereinlaß (28) und einen Wasserauslaß (29) bezüglich des Wassermantels (27) aufweist, und schließlich eine Lagerplatte (32) für das Schließteil (22) aufweist, die mit einem Ende an den Schwenkzapfen (33) angelenkt ist und in ihrem anderen Ende einen Schlitz (34) besitzt, durch den hindurch sich der Führungsstift (35) erstreckt und so die Schwenkbewegung des Schließteiles (22) begrenzt, wobei die Schwenkbewegung durch einen mit dem Schließteil (22) verbundenen Hebelarm (37) steuerbar ist.

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