DE2736793A1

DE2736793A1 - Vorrichtung zum raffinieren von schmelzfluessigem metall

Info

Publication number: DE2736793A1
Application number: DE19772736793
Authority: DE
Inventors: Andrew Geza Szekely
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1977-08-16
Publication date: 1978-02-23
Also published as: RO75233A; IE45466B1; AU2792877A; NZ184919A; DD132449A5; ES464220A1; YU196377A; IT1079449B; ES461601A1; CH624478A5; BE857837A; JPS5631849B2; DE2736793C2; AT364171B; SE7709192L; KR810000403B1; JPS5323806A; GB1590063A; IE45466L; FR2362213B1

Description

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L-1O971-G

UNION CARBIDE CORPORATION 270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A,

Vorrichtung zum Raffinieren von schmelzflüssigem Metall

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Raffinieren von Metall und insbesondere eine zum Raffinieren von schmelzflussigem Metall bestimmte Vorrichtung.

Die vorliegend beschriebene Erfindung eignet sich allgemein zur Verwendung beim Raffinieren von schmelzflüssigen Metallen. Von besonderer Bedeutung ist sie für das Raffinieren von Aluminium, Magnesium, Kupfer, Zink, Zinn, Blei und deren Legierungen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich als Weiterentwicklung der aus der US-PS 3 870 511 bekannten Vorrichtung betrachten.

Bei dem mit Hilfe der bekannten Vorrichtung durchgeführten Verfahren wird ein Blasgas in Form von extrem kleinen Gasbloäun in einer Schmelze dispergiert. Wasserstoff wird aus der Schmelze durch Desorption in die Gasblasen beseitigt,

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wahrend andere nichtmetallische Verunreinigungen durch Flotation nach oben in eine Schlackeschicht befördert werden. Das Dispergieren des Blasgases erfolgt mit Hilfe von rotierenden Gasverteilern, die die Schmelze in einen hochgradig turbulenten Zustand bringen. Die Turbulenz bewirkt, daß die kleinen nichtmetallischen Teilchen zu großen Partikelaggregaten agglomerieren, die mittels der Gasblasen zur Oberflache der Schmelze hochgehoben werden. Die in der Schmelze herrschende Turbulenz gewahrleistet auch ein intensives Mischen d<is Blasgases mit der Schmelze und hält das Innere des Gefäßes frei von Niederschlägen und Oxidansammlungen. Aus dem Metall hochgeschwemmte nichtmetallische Verunreinigungen werden aus dem System zusammen mit der Schlacke oder dem Gekratz abgezogen, während der aus dem Metall desorbierte Wasserstoff das System zusammen mit dem verbrauchten Blasgas verläßt.

Der derzeit bei kommerziellen Anwendungen des bekannten Verfahrens benutzte Ofen weist einen externen Heizmantel mit elektrischen Heizelementen und einen inneren Gußeisenmantel auf, der mit Graphit- und Siliciumcarbidplatten ausgekleidet ist. Dieser Ofen erwies sich zwar als zufriedenstellend; bei gewissen Anwendungen ist er jedoch mit Beschränkungen behaftet.

Eine Beschrankung ergibt sich aus der Lebensdauer des inneren Gußeisenmantels, der in regelmäßigen Abständen ersetzt

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werden muß, so daß der Anwender von einer Gießerei abhangig wird. Es ware günstiger, wenn ein isolierender feuerfester Mantel, der beispielsweise gegossen werden kann oder aus miteinander verbundenen Mauersteinen besteht und der eine längere Lebensdauer hat sowie leicht repariert werden kann, anstelle des Gußeisenmantels verwendet werden könnte. Dies laßt sich jedoch nur dann praktisch durchführen, wenn der Erosion begegnet werden kann, die den feuerfesten Stoffen eigen ist und die die Bildung von Verunreinigungen mit sich bringt. Beschränkungen ergeben sich auch in konstruktiver Hinsicht, und zwar hinsichtlich des Vorsehens von Abstichoder Entleerungsöffnungen für die Schmelze, ein Erfordernis bei vielen öfen, wo häufige Legierungsänderungen vorgenommen werden. Es stellt sich dabei nämlich das Problem, daß das Vorsehen von Abstichöftnungen für extern beheizte Öfen technisch nicht gangbar ist. Eine weitere Beschränkung besteht hinsichtlich der Anbringung von Metalleinlaß- und -auslaßöffnungen an unterschiedlichen Stellen des Ofens für verschiedene Kunden. Bei dem Guöeisenmantel ist die Lage dieser Öffnungen durch das Gußmodell fest vorgegeben, das von der Gießerei für das Gießen des Eisenmantels verwendet wird. Änderungen des Gußmodels sind unwirtschaftlich, weil so viele unterschiedliche Modelle benötigt werden. Im Gegensatz dazu kann der feuerfeste Mantel entsprechend den Bedürfnissen des Kunden individuell angepaßt aufgebaut werden.

Will man jedoch einen isolierenden feuerfesten Mantel vor-

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sehen, kann nicht langer mit einer externen Heizeinrichtung gearbeitet werden; vielmehr bedarf es einer internen Heizung. Die Vervyendung von Tauchheizgerdten wurde vorgeschlagen, ist jedoch mit erheblichen Nachteilen verbunden.Beispielsweise stört das Einsetzen von Tauchheizgeräten die Blasenverteilung in Fällen, wo ein Gas in das Metall eingeblasen wird. Auch die freie Bewegung oder der physikalische Zustand der Schmelze werden nachteilig beeinflußt, und zwar insbesondere der Strom des Metalls durch Filtermedien oder den Ofen. Die Verwendung von Tauchheizgerdten ist auch bei einem Aluminiumfiltersystem weniger befriedigend, weil das Einfügen der Heizgeräte in das Filtermedium anfänglich und bei einem Austauschi angepaßt werden muß.

Ein weiterer Mangel bei typischen Tauchheizgeräten besteht darin, daß sie einer Umgebung mit hoher Turbulenz nicht für brauchbare Zeitspannen standhalten können. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Heizvorrichtung des Tauchheizgerätes einen Schutzmantel erfordert, der eine hohe Wärmeleitfähigkeit hat, hohe Temperaturen aushalten kann, der Schmelze gegenüber inert ist und korrosionsbeständig ist. Diese Schutzmantel sind aus wirtschaftlichen Gründen und, um für eine gute Wärmeleitung zu sorgen, für gewöhnlich dünnwandig; sie haben jedoch eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer, wenn sie einer starken Turbulenz ausgesetzt werden. Das Problem wird durch die Art der Aufhängung der Tauchheizgeräte in der Schmelze noch verstärkt, da die Aufhängung von Natur

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her sehr wenig Abstützung gegenüber den Bewegungskräftan bietet, denen das Tauchheizgerät ausgesetzt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Raffinieren von Metall zu schaffen, bei der eine interne Heizquelle vorgesehen ist, während die Nachteile der Tauchheizgeräte vermieden werden, die ferner die Mantellebensdauer maximiert, die Erosion kleinstmöglich hält, leicht repariert werden kann und auf wirtschaftliche Weise die Anbringung von Entleerungsöffnungen sowie eine Anpassung an Kundenwünsche gestattet, was Metalleinlaß- und -auslaßöffnungen anbelangt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Gefäß, mittels dessen Metall in schmelzflüssigem Zustand haltbar ist, gelöst, das gekennzeichnet ist durch

(a) einen gegenüber schmelzflüssigem Metall undurchlässigen, isolierenden, feuerfesten Mantel,

(b) eine für einen größeren Teil der unterhalb der Oberfläche der Schmelze liegenden Innenseite des Mantels vorgesehene Auskleidung mit Graphit- oder Siliciumcarbidblöcken, die so angeordnet sind, daß sie sich unter dem Einfluß von Wärme in mindestens einer Richtung frei ausdehnen können, und

(c) mindestens eine in jedem der Blöcke angeordnete Heizeinrichtung .

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tin solches Gefäß findet vorzugsweise Anwendung in einer Vorrichtung, die das Gefäß, mindestens einen in dem Gefäß ungeordneten rotierenden Gasverteiler sowie Ein- und Auslcsse für schmelzflüssiges Metall und Gase umfaßt.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform eines rotierenden Gasverteilers entsprechend der US-PS 3 87Ο 511,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine be

vorzugte Ausführungsform der Vorrichtung mit dem Gefäß und einem einzigen rotierenden Gasverteiler sowie

Fig. 3 einen schematis.chen Querschnitt entlang

der Linie 3-3 der Ausführungsform nach Fig. 2.

Die beim Schmelzraffinieren benutzte Gesamtanordnung kann als Ofen bezeichnet werden und weist allgemein einen äußeren Stahlmantel auf, der zunächst mit einem isolierenden feuerfesten Material ausgekleidet ist, beispielsweise in

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Form von Mauersteinen, die untereinander z. B. mittels einer Aluminiumoxid-Siliciumdioxidmischung verbunden sind. Die erste isolierende Auskleidung wird dann ihrerseits mit einer undurchlässigen feuerfesten Auskleidung versehen, die ebenfalls als Isolierschicht wirkt und zweckmäßig aus einem gießfähigen Aluminiumoxid bestehen, jedoch auch aus untereinander verbundenen Mauersteinen aufgebaut sein kann. Sowohl die erste als auch die zweite feuerfeste Auskleidung bestehen aus konventionellen Werkstoffen mit guten Isolationseigenschaften und ausreichender Dicke, um die Wärmeverluste des Ofens auf wirtschaftlich brauchbaren Werten zu halten. Obwohl es zweckmäßig ist, den Stahlmantel und die erste isolierende Auskleidung vorzusehen, ist es grundsätzlich nur notwendig, daß ein isolierender feuerfester Mantel vorhanden ist, der gegenüber schmelzflüssigem Metall undurchlässig ist und eine Wärmeleitfähigkeit von weniger als ungefähr O,87 W/Km hat. Die feuerfesten Stoffe werden im allgemeinen vor der Verwendung ausgehärtet.

Dieser feuerfeste Mantel wird dann mit "Blöcken" ausgekleidet, die aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen, der gegenüber der Schmelze inert und korrosionsfest ist und dessen Oberfläche abweisend oder beständig gegenüber einer Benetzung durch die Schmelze ist. Die Wärmeleitfähigkeit beträgt mindestens ungefähr 8,7 W/Km.

Unter dem Begriff "Block" soll vorliegend ein vorgefertig-

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tes Bauteil verstanden werden, das eine bestimmte Form hat. Die allgemein verwendeten Formen der Blöcke sind konventionell. Es handelt sich beispielsweise um Platten und Blöcke, die häufig die Form von rechteckigen Prismen haben, wobei der Unterschied zwischen der Platte und dem Block im allgemeinen eine Frage der Dicke des Bauteils ist. Diese Blöcke sind mit Löchern, Ausnehmungen oder dergleichen ausgestattet, die für ihre Installation oder Funktion erforderlich sind. Die (derart definierten) Blöcke sind vorzugsweise Graphit- und/oder Siliciumcarbidblöcke. Ein größerer Teil oder mehr als 50 % der Innenfläche des Mantels ist mit diesen Blöcken abgedeckt. Die diesbezügliche Innenfläche ist die Fläche, die unter Arbeitsbedingungen unterhalb des Schmelzpegels liegt. Vorzugsweise sind mehr als ungefähr 75 % der Innenfläche mit solchen Blöcken abgedeckt. Bei einer rechteckigen, prismenförmigen Anordnung, die eine Kammer aufweist, sind in der Regel der Boden und mindestens drei Seiten abgedeckt. Bei einer Anordnung, die beispielsweise mit einer Arbeits- oder Behandlungskammer, wo Turbulenz herrscht, und einer Austrittskammer ausgestattet ist, wo keine Turbulenz vorliegt, sind in der Regel der Boden und mindestens zwei Seiten der Behandlungskammer abgedeckt; eine Wand wird herangezogen, um die Austrittskammer von der Behandlungskammer zu trennen; die Austrittskammer kann nichtverkleidet oder verkleidet sein. Es versteht sich, daß die Trennwand nicht als Teil der Auskleidung zu betrachten ist. Weitere Eigenschaften der Blöcke sind (a) relativ nied-

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rige Wärmeausdehnungskoeffizienten; (b) ein Verhältnis von Wärmeleitfähigkeit zu Wärmeausdehnungskoeffizient von mehr als 2,9 χ 1O (Raumtemperaturwerte ausgedrückt in W/Km bzw. m/Km) und (c) Widerstandsfähigkeit gegen Erosion durch bewegtes schmelzflüssiges Metall.

Es versteht sich, daß die Werkstoffe, die für die Innenfläche oder Auskleidung über dem Schmelzpegel benutzt werden, vorliegend nicht kritisch sind; bevorzugt kommen jedoch inerte und korrosionsbeständige Werkstoffe in Betracht, weil die betreffende Fläche Spritzern aus der Schmelze ausgesetzt ist.

Eine Funktion der E.löcke besteht darin, den feuerfesten Mantel gegen Erosion, verursacht durch die Schmelze, zu schützen. Für diesen Zweck ist es um so günstiger, je größer die abgedeckte Innenfläche ist. Im allgemeinen liegt die Innenfläche des feuerfesten Mantels nur angesichts von Beschränkungen hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus frei.

Die Blöcke werden derart eingebaut, daß ihre thermische Bewegung in mindestens einer Richtung und für gewöhnlich in zwei Richtungen unbehindert erfolgen kann. Die Blöcke lassen sich an der Innenfläche des Mantels oder untereinander an der einen oder anderen Stelle anbringen. Die Schmelze kann zwischen und hinter die Blöcke dringen; dies wird jedoch minimiert, soweit die Konstruktion es zuläßt. Jede Be-

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schrunkung hinsichtlich der Wärmeausdehnung der Blöcke erfolgt wiederum aus übergeordneten konstruktiven Gesichtspunkten, beispielsweise um die Größe minimal zu halten. Die Blocke werden durch eine konventionelle Halterung oder ein Hai te-nedium an Ort und Stelle gehalten, beispielsweise durch den Hantel selbst oder durch Schlitze oder Ausnehmungen, in die der Block geschoben werden kann; auch kann ein Block einen anderen Block halten.

Die Blöcke sind in Abhängigkeit von ihrer Funktion im Ofen von unterschiedlicher Dicke. Vorliegend werden zwei Arten von Blöcken benutzt. Die Funktion der einen Art von Blöcken besteht nur darin, die Innenfläche des feuerfesten Materials gegen Erosion zu schützen. Die Dicke eines solchen Schutzblockes liegt in der Regel zwischen ungefähr 25 mm und ungefähr 130 mm. Die zweite Art von Blöcken hat eine Doppelfunktion. Die eine ist die eines Schutzblockes, während die andere Funktion darin liegt, ein elektrisches Heizelement oder Elemente oder Flammheizgeräte aufzunehmen. Die Dicke eines solchen Doppelfunktionsblockes liegt im allgemeinen zwischen ungefähr 75 mm und ungefähr 25O mm. Der Doppelfunktionsblock enthält mindestens eins und für gewöhnlich mehrere, beispielsweise zwei bis vier, Heizgeräte, insbesondere dann, wenn er die Innenseite einer der Wände des Ofens abdeckt. Es versteht sich, daß zur Abdeckung einer bestimmten Fläche ein oder mehrere Blöcke herangezogen werden können, die in der oben genannten Weise gehalten werden.

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Es ist eine ausreichende Anzahl von Heizgeräten vorhanden, um das Metall in schmelzflüssigem Zustand zu halten. Diese Anzahl hängt von der Intensität des Heizgerätes ab, beispielsweise der durch die Flamme gelieferten Energie oder der Energie je elektrischem Heizelement, ferner von dem Volumen der Schmelze sowie von Wärmeverlusten von der Außenseite des Ofens her. Bei Anwendungsfällen, bei denen Metall durch den Ofen hindurchströmt und die Temperatur des schmelzflüssigen Metalls gesteigert werden soll, bestimmen die Metalldurchflußmenge und die beabsichtigte Heizrate die Gesamtenergiezufuhr zum Ofen und damit die Bemessung der Heizgeräte und der Blocke. Die Anzahl der Heizgeräte kann zwischen 1 und 6 oder mehr liegen.

Im Falle von Graphit wird verzugsweise als Heizgerät ein elektrisches Widerstandsheizelement verwendet, das derart untergebracht ist, daß es mit der Platte nicht in Kontakt kommt. Bei dem in Siliciumcarbidplatten vorgesehenen Heizgerät kann es sich um das gleiche wie für Graphit oder um ein Flammheizgerät handeln, das mit konventionellen gasförmigen Brennstoffen arbeitet.

Bei dem Heizelement kann es sich um ein Nickel-Chrom-Element oder ein beliebiges anderes konventionelles Widerstandsheizelement handeln, das für Temperaturen sorgen kann, die ausreichen, um das betreffende Metall oder die Legierung in schmelzflüssigem Zustand zu halten, beispielsweise bei Tem-

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peraturen von ungefähr 54O⁰C bis zu ungefähr 137O⁰C.

Was die Zeichnungen anbelangt, so zeigt Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines rotierenden Gasverteilers, der auch als Gasinjektor bezeichnet werden kann. Das Gerät weist einen Rotor 1¹ auf, der mit lotrechten Flügeln 2' versehen ist. Der Rotor wird mittels eines (nicht gezeigten) Motors über eine Welle 3¹ gedreht. Die Welle 3' ist gegenüber der Schmelze mittels einer Hülse 4' abgeschirmt, die mit dem Stator 5' fest verbunden ist. Das Gerät ist innen so ausgebildet, daß Gas in seinen Innenraum eingeleitet und zwischen Stator 5¹ und Rotor 1* herausgetrieben werden kann. Der Stator ist mit Kanälen 6¹ versehen, die den Flügeln 2' des Rotors entsprechen. Das gleichzeitige Einblasen von Gas und Drehen des Rotors mit ausreichendem Druck bzw. geeigneter Drehzahl sorgen für die gewünschte Verteilung des Blasgases in der Schmelze, wobei für eine hochturbulente Umgebung gesorgt wird. Einzelheiten des Gerätes und der Strömungsverteilung sind aus der US-PS 3 Θ70 511 bekannt.

Die in den Figuren 2 und 3 veranschaulichte Vorrichtung weist einen einzigen rotierenden Gasverteiler 1 auf, der ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten Gerät ist. Die Außenwand 2 des Ofens kann zweckmäßig aus Stahl gefertigt sein. Innerhalb der Wand 2 befindet sich eine feuerfeste Auskleidung 3 aus miteinander verbundenen Mauersteinen mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, die einen ersten Isolator bilden.

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Innerhalb der feuerfesten Auskleidung 3 befindet sich eine feuerfeste Auskleidung 4 aus gießfähigem Aluminiumoxid, das gegenüber der Schmelze undurchlässig ist. Ein typisches gießbares Aluminiumoxid weist 96 % AIpO₃, 0,2 % Fe₂O₃ und als Rest andere Stoffe auf. Die feuerfeste Auskleidung 4 hat gleichfalls eine niedrige Wärmeleitfähigkeit; sie sorgt für eine weitere Isolation. Der Außenaufbau umfaßt schließlich eine Ofenabdeckung 5 und einen (nicht gezeigten) Überbau, der den Gasverteiler 1 und einen (nicht veranschaulichten) Elektromotor trägt.

Da bei der bevorzugten Ausführungsform in großem Umfang Graphitwerkstoffe vorgesehen sind und die Anordnung für einen Raffinierbetrieb mit hoher Reinheit bestimmt ist, versteht es sich, daß die Anordnung in zweckentsprechender Weise abgedichtet und mittels einer Schicht aus inertem Gas geschützt wird, um für eine im wesentlichen luftfreie Umgebung zu sorgen. Ein derart abgedichtet·· Gefäß wird vorliegend als "geschlossenes" Gefäß bezeichnet. Es gibt Metallraffinierverfahren und andere Fälle, beispielsweise ein Speichern der Schmelze, wo eine solche Umgebung nicht notwendig ist. Siliciumcarbid kann in beiden Fällen angewendet werden. Im letztgenannten Falle kann jedoch auf luftdichte Abdichtungen und auf eine schützende Inertgasabdeckung verzichtet werden. Das vorliegend erläuterte Gefäß läßt sich für beliebige Arbeitsvorgänge einsetzen; Baugruppen der erläuterten Vorrichtung, die außerhalb des Gefäßes sitzen und

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die für den betreffenden Arbeitsvorgang nicht von Wert sind, können aus wirtschaftlichen Gründen oder im Hinblick auf andere Umstände weggelassen werden.

Der Raffiniervorgang beginnt damit, daß (nicht gezeigte) Schiebetüren am Eingang des Einlasses 7 geöffnet werden. Das schmelzflüssige Metall gelangt in die (mit Schmelze gefüllt veranschaulichte) Behandlungskammer 8 über den Einlaß 7, der mit Siliciumcarbidblöcken ausgekleidet sein kann. Die Schmelze wird mittels des rotierenden Gasverteilers 1 heftig umgerührt, wahrend gleichzeitig Raffiniergas eingeblasen wird. Die Drehung des Rotors des Verteilers 1 erfolgt entgegen dem Uhrzeigersinn. Die vom Verteiler 1 in der Schmelze ausgebildete Strömungsverteilung hat eine lotrechte Komponente. Die Wirbelbildung wird vermindert, indem der Symmetrie der Behandlungskammer 8 mittels eines Auslaßrohrs und Leitwänden 10, 15 entgegengewirkt wird.

Das raffinierte Metall tritt in das Auslaßrohr 9 ein, das hinter der Leitwand 10 sitzt, und wird in eine Austrittskammer 11 geleitet. Die Kammer 11 ist von der Behandlungskammer 8 mittels eines Graphitblockes 12 und eines Siliciumcarbidblockes 13 getrennt. Das raffinierte Metall verläßt den Ofen über einen Auslaß 14; es wird beispielsweise unter gleichförmigem Strom einer Gießmaschine zugeführt. Der Boden des Ofens ist mit einer Graphitplatte 6 ausgekleidet.

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Die Schlacke oder das Gekrätz, die bzw. das auf dem Metall schwimmt, wird mittels des Blockes 15 abgefangen, der sowohl als Leitwand als auch als Abstreifer wirkt, und sammelt sich auf der Oberfläche der Schmelze in der Nähe des Einlasses 7 an, von wo die Schlacke bzw. das Gekrätz leicht beseitigt werden kann. Das verbrauchte Blasgas verläßt das System unterhalb der (nicht gezeigten) Schiebetüren am Eintritt. Für einen Schutz des Kopfraums über der Schmelze wird gesorgt, indem ein Inertgas, beispielsweise Argon, in den Ofen über ein Einlaßrohr (nicht veranschaulicht) eingeleitet wird. Die Atmosphäre in der Austrittskammer 11 wird jedoch nicht gesteuert; infolgedessen ist dort der Graphitblock 12 nur unterhalb der Oberfläche der Schmelze vorgesehen .

Bei der erläuterten Anordnung wird eine Turbulenz in der Austrittskammer 11 vermieden; das heiße,in diesem Abschnitt befindet sich die Schmelze weitgehend in Ruhe, was für einen gleichförmigen Strom zur Gießstelle von Vorteil ist. Dies wird mit Hilfe des Auslaßrohres 9 erreicht, das die Turbulenz dämpft.

Ein Abstich oder eine Entleerungsöffnung 16 ist vorgesehen, um den Ofen zu entleeren, wenn Legierungsänderungen getroffen werden. Die Entleerungsöffnung kann auf der Einlaßoder der Ausla3seite des Ofens sitzen.

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Warme wird dem Ofen bei dieser Ausführungsform mit Hilfe von sechs elektrischen Nickel-Chrom-Widerstandsheizelementen 17 zugeführt, die in Doppelfunktions-Graphitblöcke 18 eingesetzt sind, wobei drei Heizelemente in jedem Block untergebracht sind. Die Blöcke 18 werden mit Hilfe von Stahlklammern 19 und durch die Blöcke 12 und 13 an Ort und Stelle gehalten, wobei die Blöcke 12 und 13 ihrerseits über Schlitze und Ausnehmungen (nicht gezeigt) gehalten werden. Die Blöcke 18 können sich in Richtung auf die Einlaßseite des Ofens und nach oben frei ausdehnen.

Die Abdeckung 5 ist mit den übrigen Teilen des Ofens über eine Flanschdichtung 20 dicht verbunden; sie wird gegen die Wärme mit Hilfe von mehreren Lagen aus Isolationsmaterial 21 geschützt. Als Isolationsmaterial kann dabei zum Beispiel Aluminiumfolie vorgesehen sein, die mit faserförmigem Aluminiumsilikat hinterlegt ist. Ein in das Bad eintauchendes Thermoelement ist mit einem Schutzrohr (nicht veranschaulicht) ausgestattet. Der Gasverteiler 1 und der (nicht gezeigte) Motor sind mit dem (nicht dargestellten) Überbau verbunden und werden von diesem getragen.

Jedes Heizelement 17 ist an der Abdeckung 5 derart gleitend angebracht, daß es sich bewegen kann, wenn der Doppelfunktionsblock 18 expandiert. Das Element 17 ist in ein Loch eingesetzt, das in den Block 18 gebohrt ist. Ein Kontakt zwischen dem Element 17 und dem Block 18 wird durch einen Ab-

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Standshalter 24 und einen Wärmeschirm 25 verhindert. Die gleitende Anbringung ist vorgesehen, um eine Wärmeausdehnung des Doppelfunktionsblocks 18 zuzulassen. Die Anbringung kann im einzelnen in konventioneller und nicht näher veranschaulichter Weise ausgebildet sein. Wenn der Ofen auf Arbeitstemperatur gebracht ist und der Block 18 sich ausgedehnt hat, wird das Element 17 hinsichtlich seiner Lage festgelegt. Wird der Ofen aus irgendeinem Grund abgekühlt, wird die (nicht gezeigte) Anbringung des Elements 17 an der Abdeckung 5 gelöst, so daß das Element 17 sich frei bewegen kann, wenn der Block 18 kontrahiert. Die Elemente 17 stehen normalerweise senkrecht zur Abdeckung und zum Boden des Ofens sowie parallel zueinander.

Als Werkstoff für den Verteiler 1, die verschiedenen Plotten und andere Bauteile wird vorzugsweise Graphit verwendet. Wenn Graphit jedoch über dem Schmelzpegel liegt, ist es zweckmäßig,das Graphit beispielsweise mit einer keramischen Färb· zu beschichten oder für einen anderen Schutz gegen Oxydation zu sorgen, selbst wenn mit Abdichtungen und einer Schutzatmosphäre gearbeitet wird. Anstelle von Graphit kann auch Siliciumcarbid vorgesehen sein.

Ein Motor, eine Temperaturregelung, ein Transformator und weitere konventionelle Anlagenteile (die sämtlich nicht dargestellt sind) sind vorgesehen, um den Gasverteiler 1 anzutreiben und die Heizelemente 17 zu betätigen. Abdichtungen

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für den Einlaß und den Auslaß, die Rohrleitungen und andere Anlogenteile, die dem Schutz der Integrität eines geschlossenen Systems dienen, sind gleichfalls in herkömmlicher Weise ausgebildet und nicht veranschaulicht.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-ING. CEP.HARD SCHWAN 8Of)O MÜNCHEN 83 ELFENSTRASSE 32 Ansprüche

1. Gefäß, mittels dessen Metall in schmelzflüssigem Zustand haltbar ist, gekennzeichnet durch:

(a) einen gegenüber schmelzflüssigem Metall undurchlässigen, isolierenden, feuerfesten Mantel mit Seitenwänden und einem Boden,

(b) eine für einen größeren Teil der unterhalb der Oberfläche der Schmelze liegenden Innenseite der Seitenwande und des Bodens vorgesehene Auskleidung mit Graphit- oder Siliciumcarbidblöcken, die so angeordnet sind, daö sie mit der Schmelze in Kontakt kommen, und die sich unter dem Einfluß von Wärme in mindestens zwei Richtungen frei ausdehnen können, und

(c) mindestens ein in jedem der die Auskleidung für eine Seitenwand bildenden Blöcke angeordnetes elektrisches Widerstandsheizelement, das mit dem zugehörigen Block nicht fest verbunden ist und nicht in elektrischem Kontakt steht.

2. Vorrichtung zum Raffinieren von schmelzflüssigem Metall unter Verwendung des Gefäßes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gefäß mindestens ein rotie-

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FERNSPRECHER: 089/6012039 · KABEL: tLECTRICPATENT MÜNCHEN

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render Gasverteiler angeordnet ist sowie Ein- und Auslasse für schmelzflüssiges Metall und Gase vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einzelner rotierender Gasverteiler vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß geschlossen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß eine Behandlungskammer und eine Austrittskammer aufweist und die Behandlungskommer derart tiit der Austrittskammer verbunden ist, daß von der Behandlungskammer zur Austrittskammer strömendes, turbulentes, schmelzflüssiges Metall bis im wesentlichen zum Ruhezustand gedämpft wird.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke aus Graphit bestehen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß mit einer Abdeckung versehen und das Heizelement derart gleitend mit der Abdeckung verbunden ist, daß es bei einem Ausdehnen oder Zusammenziehen des das Heizelement aufnehmenden Blockes eine Bewegung ausführt.

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