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Dokumentenidentifikation DE69014034T2 08.06.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0417734
Titel Auskleidung eines Gefässes zum Raffinieren von Aluminium.
Anmelder Praxair Technology, Inc., Danbury, Conn., US
Erfinder Pelton, John Franklin, Yorktown Heights 10598 N.Y., US
Vertreter Schwan, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 81739 München
DE-Aktenzeichen 69014034
Vertragsstaaten BE, DE, ES, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 11.09.1990
EP-Aktenzeichen 901174946
EP-Offenlegungsdatum 20.03.1991
EP date of grant 09.11.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 08.06.1995
IPC-Hauptklasse F27D 1/00
IPC-Nebenklasse F27B 14/10   B22D 41/02   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft ein Gefäß zum Raffinieren von schmelzflüssigem Aluminium, wobei das Gefäß mit einer schützenden Auskleidung versehen ist.

Beschreibung des Standes der Technik

Bei bekannten Gefäßen zum Raffinieren von Aluminium (FR-A-2 296 155) ist die Raffinierkammer häufig ein extern beheizter Gußeisenkübel. Falls die Wände des Kübels bloßliegen würden, würde das während Raffinationsvorgängen darin enthaltene turbulente schmelzflüssige Aluminium das Gußeisen sehr schnell auflösen. Dies würde zu einer sehr kurzen Lebensdauer des Kübels führen, z.B. nicht mehr als ein paar Tage bei einer Gußeisenwand mit einer Stärke von 38 mm (1 S inch). Dieses Auflösen des Gußeisens würde außerdem zu einer unannehmbaren Verunreinigung des Aluminiums mit Eisen führen. Um diesen inakzeptablen Auswaschvorgang zu verlangsamen wird der Gußeisenkübel vollständig mit feuerfesten Platten und Formteilen ausgekleidet. In dem Wandbereich des Gußeisenkübels, der extern beheizt wird, besteht die Auskleidung aus Graphit. Da Graphit eine viel höhere Wärmeleitfähigkeit als jeder andere Werkstoff hat, welcher von schmelzflüssigem Alumimum nicht angegriffen wird, ist er der einzige Werkstoffe der sich für solch einen Gebrauch eignet. Falls die Auskleidung des Kübels aus dem Werkstoff gefertigt wäre, der bezüglich der Wärmeleitfähigkeit der nächste bestgeeignetste ist, z.B. Siliciumcarbid, würde der zusätzliche Temperaturabfall durch die Verkleidung aufgrund von deren niedrigerer Wärmeleitfähigkeit, notwendigerweise zu einer höheren, übermäßigen Temperatur der Kübelwand und zu einem raschen Versagen der Gußeisens aufgrund von Rissen, Ausbeulungen und ähnlichem führen.

Solch eine feuerfeste Auskleidung eignet sich nicht, schmelzflüssiges Aluminium von einem Kontakt mit der Kübelwand abzuhalten. Es wäre sehr schwierig und bestimmt unpraktisch, eine Auskleidung zu fertigen, die vollständig dicht für Flüssigkeiten ist. Dies wäre nicht nur schwierig zu bewerkstelligen sondern wäre auch wiederum aufgrund der Wärmeleitfähigkeit nicht wünschenswert. Schmelzflüssiges Aluminium, das den Raum zwischen der Auskleidung und der Kübelwand einnimmt, sorgt für einen ausgezeichneten Wärmeleitweg zwischen den beiden Teilen. Falls dieser Raum nur mit Gas gefüllt wäre, müßte die Kübelwand viel heißer sein, um die Wärmemenge zu übertragen, die für das Erhitzen des Inneren des Raffinationsgefäßes erforderlich ist. Dies wiederum würde zu einem frühen Versagen des Gußeisenkübels führen.

Falls das schmelzflüssige Aluminium, das in den Raum zwischen der feuerfesten Auskleidung und der Kübelwand eindringt, statisch ist, wird es Eisen von dem Gußeisenkübel bis zur Säffigung lösen, wobei diese bei normalen Arbeitstemperaturen bei etwa 2 bis 3 % Eisen liegen würde. Wie aus FR-A-2 296 155 bekannt ist, wird durch die Reaktion des schmelzflüssigen Aluminiums mit Eisen in situ eine stabile feuerfeste Schicht in dem Raum zwischen der feuerfesten Auskleidung und der Innenseite der Kübelwand aufgebaut. Unter den schlechtesten Umständen (mit Bezug auf die Kübelwand) wird das schmelzflüssige Aluminium mit ausreichend Eisen reagieren, um ein Eisenaluminium zu bilden, das 42 % Eisen enthält. Dieser Pegel des Eisenverbrauchs stellt nur einen unerheblichen Eisenverlust von der Wand des Gußeisenkübels dar. Erhebliche Verluste des Eisens treten andererseits dann auf, wenn schmelzflüssiges Aluminium in diesen Raum zirkulierend ein- und austreten kann. Falls es Öffnungen in der Auskleidung gibt, würde solch eine Zirkulation eintreten, die von thermischen Dichtegradienten, Dichtegradienten der Zusammensetzung (da Aluminium mit gelöstem Eisen dichter als reines Aluminium ist), und zu einem großen Ausmaß während Raffinationsvorgängen von den Fluidkräften abhängt, die durch die sich drehenden Düsen verursacht werden, welche bei solchen Vorgängen eingesetzt werden. Es ist bekannt, daß solche Zirkulationsströme innerhalb weniger Wochen eine 38 mm (1 S inch) dicke Wand aus Graugußeisen auswaschen können, d.h. daß sie ein durch diese Wand führendes Loch herauslösen können. Diese Art der Zirkulation tritt im allgemeinen dann auf, wenn schmelzflüssiges Aluminium von dem Raffinierraum innerhalb des Gefäßes durch ein kleines Loch oder einen Schlitz zwischen zwei Teilen der feuerfesten Auskleidung in den Raum zwischen der Auskleidung und dem Kübel gelangt.

Ein Teil des Problems der Kübelauswaschungen wird von dem durch Oxidation bedingten Verlust von Graphit verursacht. Wenn das Raffinationssystem nicht in Betrieb ist und nicht in geeigneter Weise an der Gefäßinnenseite inert gemacht wird, wird der Bereich der Graphitauskleidungsplatten oberhalb des Pegels des schmelzflüssigen Aluminiums infolge von Oxidation verloren gehen. Dies kann durch sorgfältiges Abdichten des Raffinierraumes gesteuert werden, jedoch wird dies in der Praxis bei vielen Aluminiumraffinationsanlagen nicht gemacht. Wenn ein Teil einer Graphitplatte bis unter den Arbeitspegel des schmelzflüssigen Aluminiums innerhalb des Gefäßes wegoxidiert ist, wird die Seitenwand des Gußeisenkübles an dieser Stelle keinen Schutz mehr aufweisen. Obschon dieser spezielle Teil der Kübelwand mit ausreichend Schlacke beschichtet werden kann, um einen tatsächlichen Kontakt zwischen dem Gußeisen des Kübels und dem schmelzflüssigen Aluminium zu verhindern, gibt es dennoch einen großen Eintriff für schmelzflüssiges Aluminium hinter die Auskleidung. Falls es nicht gleichzeitig eine Austriffsstelle in Form von Öffnungen zwischen Auskleidungsplaffen und -formteilen gibt, insbesondere eine nahe dem Boden des Raffinationsgefäßes, kann eine rasche Zirkulation von schmelzflüssigem Aluminium hinter der Auskleidung eintreten, was zu einem unerwünschten raschen Auswaschen der Wand des Gußeisenkübels führt.

Die Oxidation der Graphitauskleidung oberhalb des Ruhepegels kann durch Abdecken dieses Bereichs der Graphitplaffe mit einem nicht-oxidierbaren Werkstoff, der von schmelzflüssigem Aluminium nicht angegriffen wird, effektiv verhindert werden. Für diesen Zweck eignet sich mit Siliciumnitrid gebundenes Siliciumcarbid. Eine Schürze dieses Werkstoffes kann so angebracht werden, daß sie auf der Oberseite der Graphitplatte ruht und an dem Gußeisenkübel festgeklammert wird, so daß sie ihre Position auf der Graphitplaffe beibehält und nicht in das Gefäß abrutscht. Diese Klammerung dient außerdem dazu, die Graphitplatten unten zu halten und zu verhindern, daß diese Plaffen nach oben schwimmen, wenn die Gefäßbaugruppe mit schmelzflüssigem Aluminium gefüllt wird. Das obere Ende der Graphitplaffe wird somit gehalten oder wirkungsvoll gegen die Wand des Gußeisenkübels geklammert. Die auf der Oberseite der Graphitplaffe sitzende Siliciumcarbidschürze erstreckt sich nach unten über die Innenseite der besagten Graphitplaffe über den oberen Arbeitspegel des schmelzflüssigen Aluminiums hinaus bis unter der unteren Ruhepegel des schmelzflüssigen Aluminiums, so daß sie für einen Schutz des Graphits gegen Oxidation in dem Raffinierraum oberhalb des Pegels des schmelzflüssigen Aluminiums in dem Gefäß sorgt.

Um die meisten Kanäle für das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium in den Raum zwischen der Graphitauskleidung und der Kübelwand und aus diesem heraus zu beseitigen, sind vorzugsweise der Boden, die Seiten und mindestens ein Ende des Gefäßes mit einzelnen Graphitstücken ohne durchgehenden Öffnungen ausgekleidet. Die Seitenplatten und die Endplatte sind mit der Bodenplatte verbunden, typischerweise durch bekannte Nut- und Federverbindungen. Wenn die Auskleidung auf diese Weise in dem Gußeisenkübel installiert wird, werden die verschiedenen Teile eng gegeneinander und gegen die Kübelwände eingepaßt, und jegliche Spalten zwischen den verbundenen Platten werden mit Zement gefüllt.

Wenn das Raffinationsgefäß auf die Arbeitstemperatur erhitzt wird, dehnt sich der Kübel aufgrund von dessen größerem Wärmeausdehnungskoeffizientem stärker aus als die Auskleidung. In diesem Fall hält der Kübel die Teile der Auskleidung nicht mehr in engem Kontakt gegeneinander. Da wie oben erwähnt die Graphitseiten- und -endplatten mittels der feuerfesten Schürzen an die Wände des Kübels geklammert sind, werden diese Graphitplatten an ihren oberen Enden auseinander gezogen. Die unteren Enden der Graphitplatten werden jedoch durch ihre Nut- und Federverbindung mit der Bodenplatte miteinander in Kontakt gehalten. Diese Bewegung erzeugt Öffnungen zwischen den Seitenplatten und der Endplaffe an den oberen Enden derselben, wodurch ein Kanal für das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium zwischen den Raffinierraum innerhalb des Gefäßes und den Raum zwischen der Graphitauskleidung und dem Gußeisenkübel geschaffen wird. Zwischen der hinteren Graphitplatte und den Graphitseitenplaffen kann keine Nut- und Federverbindung benutzt werden, da solch eine Verbindung der erforderlichen Auswärtsbewegung entweder der Seiten- oder der Endplatte während des Aufheizens entgegenstehen würde. Dieser Widerstand würde entweder zu einem Bruch der Nut- und Federverbindung, zu einer Ablösung der feuerfesten Schürze oder zu einem Bruch der Graphitplatten führen. Es ist daher sehr wünschenswert, daß ein Weg zur Ausbildung einer Verbindung gefunden wird, bei welcher kein Kanal für das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium bei der erforderlichen Bewegung der Graphitplaffen bei dem Erhitzen des Raffinationsgefäßes auf die Arbeitstemperatur erzeugt wird.

Aus EP-A-0 142 762 ist eine Abstützanordnung zum Abstützen von geformten Isolationskörpern bekannt, die an der Innenseite eines zylindrischen Metallmantels angeordnet sind, wobei die Abstützanordnung aus einem profilierten Metallring besteht, der einen ersten Schenkel aufweist, der sich radial in Richtung auf die Verkleidung erstreckt und der den Isolationskörper in axialer Richtung abstützt, sowie mindestens einen zweiten Schenkel, der an dem radial inneren Ende des ersten Schenkels angeordnet ist und sich in axialer Richtung in einen Eingriff mit einer Öffnung des Isolationskörpers erstreckt. Ein streifenförmiges flächiges Bauteil ist in wechselseitig ausgerichtete, vertikal verlaufende Nuten von benachbarten Isolationskörpern eingeführt, um den Spalt zwischen diesen Körpern abzudichten und dadurch zu verhindern, daß heiße Gase den Metallmantel erreichen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Verbindung zwischen den Graphitseiten und -endplatten eines Aluminiumraffinationsgefäßes zu schaffen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Verbindung zwischen den Graphitseitenplatten und der Graphitendplaffe zu schaffen, die eine Relativbewegung gestattet, die während des Erhitzens erforderlich ist, während gleichzeitig eine effektive Sperre gegen das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium durch die Verbindung aufrechterhalten wird.

Angesichts dieser und anderer Aufgaben wird die Erfindung im folgenden im Detail beschrieben, wobei die neuartigen Merkmale derselben in dem anhängenden Anspruch 1 zum Ausdruck gebracht werden.

Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 6 definiert.

Zusammenfassung der Erfindung

Gemaß der vorliegenden Erfindung ist ein Gefäß zum Aufnehmen, mit oder ohne Raffinieren, von schmelzflüssigem Aluminium, mit einer schützenden Auskleidung, die eine Seitenplatte und eine Endplatte aus Graphit aufweist, die an einer ihrer Seiten eng zusammengepaßt werden können, wobei die Platten an ihren unteren Enden miteinander verbunden, aber an ihren oberen Enden an den Wänden eines äußeren, extern beheizten Gußeisenkübels angebracht sind und an ihren oberen Enden gegenseitig auseinandergezogen werden können, wenn der Kübel während des Erhitzens auf die Arbeitstemperatur des Gefäßes expandiert, wodurch ein Kanal für das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium zwischen dem Raffinierraum innerhalb des Gefäßes und dem Raum zwischen den Platten und dem Gußeisenkübel geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) die Graphitseiten- und -endplaffen an entsprechenden Teilen ihrer Höhe an der Verbindungsstelle zwischen den Platten beim engen Zusammenpassen mit Ausschnitten versehen sind, die sich in senkrechter Richtung von dem oberen Ende der Platten bis zu einer Stelle erstrecken, an welcher die Platten beim Erhitzen nicht auseinandergezogen werden;

(b) ein feuerfestes flächiges Bauteil, das von schrnelzflüssigem Aluminium nicht angegriffen wird, so positioniert ist, daß es sich quer über die entsprechenden Ausschnitte der Seiten- und Endplatten erstreckt, wenn diese eng zusammengepaßt sind, wobei das flächige Bauteil in Längsrichtung in den Ausschnitten senkrecht von einer über dem beabsichtigten Arbeitspegel von scbmelzflüssigem Aluminium liegenden Stelle bis zu einer Stelle reicht, die unterhalb der Stelle liegt, an welcher die Platten beim Erhitzen auseinandergezogen werden, wobei die Breite und Dicke des flächigen Bauteils mit Bezug auf die Ausschnitte so gewählt sind, daß dann, wenn die Platten an ihren oberen Enden beim Erhitzen des Gefäßes auf die Arbeitstemperatur auseinandergezogen werden, das feuerfeste flächige Bauteil als eine effektive Sperre für den Strom von schrnelzflüssigem Aluminium durch den andernfalls durch das Auseinanderziehen der Seiten- und Endplatten gebildeten Kanal dient.

Die Erfindung liegt in der Plazierung eines feuerfesten flächigen Bauteils in einen Ausschnitt, der in der Verbindung zwischen der Graphitseitenplaffe und der Graphitendplatte ausgebildet wurde, wobei das besagte flächige Bauteil ausgelegt ist, in dem Ausschnitt zu verbleiben, um den Durchtritt von schmelzflüssigem Aluminium durch die Öffnungen zwischen den besagten Platten und den oberen Enden derselben zu verhindern, wobei diese Öffnungen bei einer Bewegung der Platten bei dem Erhitzen des Raffinationsgefäßes auf die Arbeitstemperatur erzeugt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:

FIG. 1 einen schematischen Aufriß der Verbindung zwischen Graphitseiten- und rückplatten eines Raffinationsgefäßes mit eingefügtem feuerfesten flächigen Bauteil gemäß der Erfindung nach der Herstellung und vor dem Erhitzen auf die Arbeitstemperatur zeigt; und

FIG. 2 einen schematischen Aufriß der Verbindung von FIG. 1 nach dem Erhitzen auf die Arbeitstemperatur zeigt.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Das feuerfeste flächige Bauteil, das in einem Ausschnitt in der Verbindung zwischen den Graphitseiten- und -endplatten angeordnet wird, wäre nicht erforderlich, falls die Platten bei dem Erhitzen des Gefäßes auf die gewünschte Arbeitstemperatur eng zusammengepaßt verbleiben würden, wie gezeigt in FIG. 1, um schmelzflüssiges Aluminium, mit oder ohne Raffinieren, aufzunehmen. Die Graphitplatten werden jedoch bei dem Erhitzen des Raffinationsgefäßes auf die Arbeitstemperatur an ihren oberen Enden auseinandergezogen, wobei die unteren Enden der Platten durch Nut- und Federverbindungen zusammengehalten werden. Daher schafft das feuerfeste flächige Bauteil gemäß der Erfindung ein zweckmäßiges und wirkungsvolles Mittel, um das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium durch die so zwischen den besagten Seiten- und Endplatten gebildete Öffnung zu verhindern.

Unter Bezugnahme auf FIG. 1 wird eine Graphitendplatte durch das Bezugszeichen 1 repräsentiert. Diese Platte verfügt über einen Ausschnitt 2, auf dem wie im Hintergrund der Erfindung erläutert die nicht-oxidierende Schürze sitzt. Wie gezeigt, ist eine Graphitseitenplatte 3 eng mit der Endplatte 1 zusammengepaßt, wie es nach der Montage des Gefäßes der Fall ist. Wie gezeigt in FIG. 2 werden jedoch die Endplatte 1 und die Seitenplatte 3 auseinandergezogen, wenn sie auf die gewünschte Raffinationsarbeitstemperatur erhitzt werden. In FIG. 1 ist ein feuerfestes flächiges Bauteil 4 so veranschaulicht, wie es ursprünglich in die Verbindung zwischen den Platten eingebaut wurde, wobei FIG. 2 dessen Position unter Arbeitsbedingungen veranschaulicht, wo es in Position verbleibt, um den Durchtritt von schmelzflüssigem Aluminium durch die durch das Auseinanderziehen der Platten 1 und 3 erzeugte Öffnung zu verhindern.

Um das flächige Bauteil 4 zu installieren, sind an entsprechenden Positionen der Platten 1 und 3, z.B. in der Mitte der Plattendicke, an der Verbindung zwischen den besagten Platten ein Ausschnitt 5 und dessen Gegenstück 6 vorgesehen. Die Ausschnitte 5 und 6 sind in einer generell bevorzugten Y-Form mit einem engeren inneren Bereich, z.B. Bereich 5A bzw. 6A und gegenüberliegenden vergrößerten Bereichen 5B bzw. 6B dargestellt. Diese Anordnung ermöglicht, das feuerfeste flächige Bauteil 4 zweckmäßig in den Ausschnitten zu positionieren und zurückzuhalten.

Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das feuerfeste flächige Bauteil 4 ausreichend breit, so daß die gegenüberliegenden Enden desselben in den engen Bereichen 5A und 6A positioniert bleiben, nachdem die Endplatte 1 und die Seitenplatte 3 wie gezeigt in FIG. 2 auseinander gezogen wurden. Somit kann das feuerfeste flächige Bauteil 4 während Vorgängen bei der Raffinations-Arbeitstemperatur wirkungsvoll das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium durch die Öffnung zwischen den Platten verhindern. Zu diesem Zweck sollte das feuerfeste flächige Bauteil 4 eine ausreichende Breite und Dicke haben, so daß es eng in den schmalen Ausschnittbereichen 5A und 6A sitzt, wenn die Endplatte 1 und die Seitenplatte 3 aneinanderstoßen, wie gezeigt in FIG. 1, und daß es in einer im wesentlichen eng zusammengepaßten Stellung verbleibt und eine effektive Sperre gegen das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium bildet, obschon es wie gezeigt in FIG. 2 aufgrund der Versetzung der Platten 1 und 3 notwendigerweise gebogen wird.

Es versteht sich, daß die Ausschnitte 5 und 6 mit Bezug auf die Länge und Breite des flächigen Bauteils 4 ähnlich bemessen sind, so daß die Positionierung des flächigen Bauteils 4 in den Ausschnitten die wirkungsvollen Sperre gegen den Durchtritt von schmelzflüssigem Aluminium auszubilden und unter Arbeitstemperaturbedingungen aufrechtzuerhalten ermöglicht. Daher sind die inneren engeren Bereiche 5A und 6A der in FIG. 1 veranschaulichten Ausführungsform ausreichend breit, so daß die gegenüberliegenden Enden, des flächigen Bauteils 4, wenn sie wie gezeigt in FIG. 2 abgewinkelt und somit von den gegenüberliegenden inneren Enden der Ausschnittbereiche 5A und 6A wegbewegt werden, dennoch in den Ausschnittbereichen 5A und 6A verbleiben und trotz dem Auseinanderziehen der Endplatte 1 und der Seitenplatte 3 eine effektive Sperre gegen das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium aufrechterhalten. Um zu erreichen, daß das feuerfeste flächige Bauteil eng eingepaßt bleibt, haben die Ausschnittbereiche 5A und 6A vorzugsweise die gleiche Breite wie das feuerfeste flächige Bauteil 4, wobei für einen ausreichenden Freiraum gesorgt ist, um das flächige Bauteil 4 innerhalb der Ausschnittbereiche 5A und 6A zu positionieren. Die vorzugsweise erweiterten Bereiche 5B und 6B der Ausschnitte 5 und 6, die sich gegenüberliegen und aneinander anschließen haben eine größere Breite als die Bereiche 5A und 6A, um das Einsetzen des feuerfesten flächigen Bauteils 4 in die Ausschnitte 5 und 6 zu erleichtern, und um insbesondere Raum für das feuerfeste flächige Bauteil 4 zu schaffen, damit diese eine abgewinkelte Stellung einnehmen kann, wenn die Platten 1 und 3 auseinandergezogen werden.

Es versteht sich, daß die Größe der Ausschnitte 5 und 6 und des feuerfesten flächigen Bauteils 4 variabel sein können, so lange deren relative Größen so bemessen sind, daß die gewünschte Verhinderung des Durchtritts von schmelzflüssigem Aluminium durch die Öffnung zwischen den Seiten- und Endplatten bei Betrieb gewährleistet ist. Bei einer typischen Ausführungsform haben die Ausschnittbereiche 5 und 6 eine Gesamtbreite von etwa 19 mm (3/4 inch), wobei die inneren engeren Bereiche 5A und 6A eine Breite von etwa 9,5 mm (3/8 inch) haben, und die Breite der vergrößerten Bereiche 5B und 6B ebenfalls etwa 9,5 mm (3/8 inch) beträgt, wobei die divergierenden Seiten der mit einer Y-Form ausgebildeten vergrößerten Bereiche 5B und 6B unter einem Winkel von etwa 45º zueinander verlaufen. Bei dieser Ausführungsform haben die inneren engeren Bereiche 5A und 6A eine Dicke von etwa 4,8 mm (3/16 inch). Damit für den gewünschten engen Sitz darin gesorgt ist, hat das feuerfeste flächige Bauteil 4 eine Dicke von etwa 4,8 mm (3/16 inch) mit einem geringen Spiel zu dessen Einführung in die besagten inneren engeren Bereiche, und es hat eine Gesamtbreite von etwa 38 mm (1 S inch), d.h. etwa das Doppelte der Gesamtlänge von jedem Ausschnitt 5 und 6. Diese speziellen Abmessungen werden nur zu Anschauungszwecken angegeben, und sie sollte nicht so aufgefaßt werden, daß sie den Rahmen der Erfindung, wie er im folgenden in den anhängenden Ansprüchen ausgeführt ist, definieren oder begrenzen. Fachleuten versteht sich, daß die tatsächlichen Abmessungen der Ausschnitte, unabhängig davon, ob sie die bevorzugte Anordnung in Y-Form, in einer Einzelschlitzanordnung oder jeder anderen Form oder Ausführung aufweisen, sowie die des feuerfesten flächigen Bauteils 4 in Abhängigkeit von der Größe und dem Aufbau des speziellen eingesetzten Raffinationsgefäßes bestimmt werden, sowie von der erwarteten Bewegung der Verbingung, die bei einer speziellen Anwendung ausgeglichen werden muß.

Die Ausschnitte der Seiten- und Endplatten erstrecken sich zweckmäßig vertikal entlang der gesamten Höhe der Platten. Das feuerfeste flächige Bauteil erstreckt sich vertikal von oberhalb dem beabsichtigten Arbeitspegel des schmelzflüssigen Aluminiums in dem Gefäß zum Aufriehmen oder Warmhalten und/oder Raffinieren von Aluminium bis unterhalb der Stelle, an der die Platten beim Erhitzen auseinander gezogen werden. Generell ist es zweckmäßig, daß sich das feuerfeste flächige Bauteil bis zum unteren Rand der Plaffen erstreckt.

Das feuerfeste flächige Bauteil 4 muß natürlich gegen einen Angriff von Aluminium resistent sein, um die Zwecke der schützenden Auskleidung gemäß der Erfindung zu erfüllen. Obschon steife und spröde Werkstoffe, wie z.B. geformtes Siliciumcarbid oder Aluminiumoxid, in der Anwendung der Erfindung benutzt werden könnten, wird bevorzugt, daß das feuerfeste flächige Bauteil ein flexibler Werkstoff ist, so daß er leichter eine abgewinkelte gebogene Form einnehmen kann, wie sie in FIG. 2 gezeigt ist, während eine wirkungsvolle Sperre aufrecht erhalten wird. Solch ein kommerziell erhältlicher flächiger Werkstoff ist "ZIRCAR"-Refractory Sheet Type 100, das von Zircar Products, Inc. vertrieben wird, und das bis 1315 ºC (2400 ºF) nützliche Eigenschaften aufweist. Solche flächigen Werkstoffe, die als mit Keramikfasern verstärkten Aluminiumoxid-Werkstoffe beschrieben werden, und die etwa 75 % Aluminiumoxid (Al&sub2;O&sub3;), 16 % Siliciumoxid und 9 % andere Metalloxide enthalten, verfügen über stark erwünschte Biege- und Kompressionsfestigkeiten im Bereich von verstärkten Hochtemperatur-Kunststoffen, behalten jedoch ihre Festigkeit und Brauchbarkeit bis zu Temperaturen bei, welche die maximale Arbeitstemperatur von gewöhnlichen Kunststoffen weit übersteigen. Bei der Anwendung der Erfindung kann eine Vielfalt von anderen kommerziell verfügbaren Werkstoffen ebenfalls eingesetzt werden, einschließlich im Vakuum hergestellte feuerfeste Faserplatten, wie sie von der Rex-Roto Corp. und anderen gefertigt werden, sowie feuerfeste Faserschläuche, die von der 3M Corp. gefertigt und unter dem Warenzeichen Nextel vertrieben werden.

Die Erfindung schafft einen nützlichen Fortschritt für die Technik der Aluminiumraffination. So erlaubt die Erfindung, die Graphitseiten- und -endplatten zweckmäßig in einer Weise anzuordnen, die das Auseinanderziehen derselben ermöglicht, welches beim Erhitzen auf die Arbeitstemperatur am oberen Ende der Platten auftritt, während das Durchfließen von schmelzflüssigem Aluminium effektiv verhindert wird. Die Erfindung ermöglicht somit, die Lebensdauer der Kübel bei solchen Raffinationsgefäßen in einer Art und Weise zu verlängern, die in der Technik der Aluminiumraffination in hohem Maße erwünscht ist.


Anspruch[de]

1. Gefäß zum Aufnehmen, mit oder ohne Raffinieren, von schmelzflüssigem Aluminium, mit einer schützenden Auskleidung, die eine Seitenplatte (3) und eine Endplatte (1) aus Graphit aufweist, die an einer ihrer Seiten eng zusammengepaßt werden können, wobei die Platten an ihren unteren Enden miteinander verbunden, aber an ihren oberen Enden an den Wänden eines äußeren, extern beheizten Gußeisenkübels angebracht sind und an ihren oberen Enden gegenseitig auseinandergezogen werden können, wenn der Kübel während des Erhitzens auf die Arbeitstemperatur des Gefäßes expandiert, wodurch ein Kanal für das Fließen von schmelzflüssigem Aluminium zwischen dem Raffinierraum innerhalb des Gefäßes und dem Raum zwischen den Platten und dem Gußeisenkübel geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß:

(a) die Graphitseiten- und -endplatten (3, 1) an entsprechenden Teilen ihrer Höhe an der Verbindungsstelle zwischen den Platten beim engen Zusammenpassen mit Ausschnitten (6, 5) versehen sind, die sich in senkrechter Richtung von dem oberen Ende der Platten bis zu einer Stelle erstrecken, an welcher die Platten beim Erhitzen nicht auseinandergezogen werden;

(b) ein feuerfestes flächiges Bauteil (4), das von schmelzflüssigem Aluminium nicht angegriffen wird, so positioniert ist, daß es sich quer über die entsprechenden Ausschnitte (6, 5) der Seiten- und Endplatten (3, 1) erstreckt, wenn diese eng zusammengepaßt sind, wobei das flächige Bauteil in Längsrichtung in den Ausschnitten senkrecht von einer über dem beabsichtigten Arbeitspegel von schmelzflüssigem Aluminium liegenden Stelle bis zu einer Stelle reicht, die unterhalb der Stelle liegt, an welcher die Platten beim Erhitzen auseinandergezogen werden, wobei die Breite und Dicke des flächigen Bauteils mit Bezug auf die Ausschnitte so gewählt sind, daß dann, wenn die Platten an ihren oberen Enden beim Erhitzen des Gefäßes auf die Arbeitstemperatur auseinandergezogen werden, das feuerfeste flächige Bauteil als eine effektive Sperre für den Strom von schmelzflüssigem Aluminium durch den andernfalls durch das Auseinanderziehen der Seiten- und Endplatten gebildeten Kanal dient.

2. Gefäß nach Anspruch 1, bei dem die Seiten- und Endplatten (3, 1) an ihren unteren Enden durch Feder- und Nutverbindungen in Kontakt gehalten sind.

3. Gefäß nach Anspruch 1, bei dem die Ausschnitte (6, 5) generell Y-förmig sind, wobei die erweiterten Teile (6B, 5B) einander zugewendet sind, wenn die Platten (3, 1) eng zusammengepaßt sind, und wobei die erweiterten Teile eine winklige Positionierung des feuerfesten flächigen Bauteils (4) als Antwort auf das Versetzen der Platten bei Arbeitstemperatur erleichtern.

4. Gefäß nach Anspruch 3, bei dem die Breite und Dicke des feuerfesten flächigen Bauteils (4) mit Bezug auf die innenliegenden, engeren Teile (6A, 5A) der Ausschnitte (6, 5) so bemessen sind, daß das feuerfeste flächige Bauteil beim Erhitzen auf Arbeitstemperatur in den inneren, engeren Teilen verbleibt.

5. Gefäß nach Anspruch 1, bei dem das feuerfeste flächige Bauteil (4) aus einem flexiblen Werkstoff besteht, der ein Biegen des flächigen Bauteils in Anpassung an ein Versetzen der Platten (1, 3) bei deren Auseinanderziehen erlaubt.

6. Gefäß nach Anspruch 5, bei dem das flächige Bauteil (4) einen mit Keramikfaser verstärkten Aluminiumoxid-Werkstoff aufweist.







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