DE69020500T2 - Vorrichtung zum Warmhalten und Reinigen von geschmolzenem Aluminium. - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Warmhalten und Reinigen von Aluminium. Insbesondere betrifft sie Vorrichtungen mit verbesserter feuerfester Isolierung.
• Bei der Reinigung von Aluminium hat sich die Verwendung von extern beheizten Gußeisenkübeln mit feuerfester Auskleidung als Reinigungsgefäß aufgrund der begrenzten und relativ unvorhersagbaren Lebensdauer der Kübel als nachteilig erwiesen. Dieser unerwünschte Zustand resultiert aus dem Versagen der Gußeisenkübel aufgrund von Sprüngen, Ausbeulungen, Chloridkorrosion oder Auswaschungen. Außerdem führen Entwurfsbeschränkungen solcher Gußeisenkübel zu dem Gebrauch von schwer zu reinigenden Anordnungen, was einen weiteren praktischen Nachteil bei deren Gebrauch bei kommerziellen Vorgängen darstellt.
• In dem Bemühen solche Nachteile zu überwinden, wurde ein Reinigungssystem vorgeschlagen, das aus einem Gefäß mit feuerfester Auskleidung bestand, das vertikale röhrenförmige Immersionsheizanordnungen aufwies, wie z. B. S iliziumcarbidröhren mit innenliegenden wendelförmigen Heizelementen, die an dem Deckel des Reinigungsgefäßes aufgehängt sind. Bei diesem Ansatz wurde festgestellt, daß die Heizanordnungen eine begrenzte Lebensdauer haben, und daß sie in der Praxis sehr schwer auszuwechseln sind. Bei dem Versagen einer Heizanordnung aufgrund des Bruchs der Siliziumcarbidröhre würden Teile der gebrochenen Röhre häufig ein Versagen der sich drehenden Düsen verursachen, die zum Einblasen von Gas in das geschmolzene Aluminium innerhalb des Gefäßes benutzt werden. Außerdem waren solche Systeme aufgrund der vielen Ausnehmungen zwischen benachbarten Heizröhren sehr schwer zu reinigen, da sich dort Schlacke sammelt, die in zweckmäßiger Weise schwierig zu entfernen ist.
• Infolge solcher Probleme wurde eine verbesserte Vorrichtung entwickelt, um Aluminium und andere geschmolzene Metalle zu reinigen. Diese Vorrichtung wies ein voll feuerfest ausgekleidetes System auf, bei dem zwei gegenüberliegende Seitenwände aus jeweils einem Graphitblock bestanden, in dem in vertikalen Löchern elektrische Heizelemente angeordnet waren, wobei die Löcher an der Oberseite offen und an der Unterseite verschlossen waren. Verschiedene andere Merkmale dieses Systems sind in US-A-4 040 610 von Szekely offenbart. Bei diesem System war somit für eine interne Heizquelle gesorgt, während die mit dem Gebrauch der Immersionsheizanordnung zusammenhängenden Probleme überwunden wurden. Es wurde festgestellt, daß die Lebensdauer der Heizanordnung erhöht, Erosionen vermindert und die Wartung des Systems erleichtert werden konnte. Für das Halten von Aluminium im geschmolzenen Zustand wies solch ein System ein Gefäß auf das für das Halten von Aluminium im geschmolzenen Zustand ausgelegt war und das einen Mantel mit einer feuerfesten Innenauskleidung aufwies, die für geschmolzenes Metall undurchlässig ist und die für einen Teil des Mantelinneren, der unterhalb der Oberfläche der Schmelze liegen sollte, eine Auskleidung aus Graphitblöcken aufwies, wobei mindestens eine Heizanordnung in einem oder in mehreren der Blöcke angeordnet ist. Bei Anwendungen für die Reinigung von Aluminium beinhaltete das System mindestens eine in dem Gefäß angeordnete rotierende Gasverteilungsanordnung sowie Einlaß- und Auslaßanordnungen für geschmolzenes Metall und für Gase.
• Es hat sich gezeigt, daß voll feuerfest ausgekleidete Systeme, bei denen Graphitheizblöcke benutzt werden, eine wünschenswerte Verbesserung in der Technik darstellen, und diese Systeme wurden vorteilhaft bei kommerziellen Aluminiumreinigungsvorgängen eingesetzt. Nichtsdestotrotz sind weitere Verbesserungen solcher Systeme erwünscht, um deren Eignung bei der Überwindung praktischer Betriebsprobleme zu verbessern, die bei kommerziellen Vorgängen auftreten. Ein solches Problem betrifft die bei solchen Systeme eingesetzte feuerfeste Auskleidung und Isolierung.
• Bei der Konstruktion eines herkömmlichen voll feuerfest ausgekleideten Ofens oder Warmhaltegefäßes für geschmolzenes Aluminium ist das Gefäß gewöhnlich mit dichtem gießfähigem feuerfestem Werkstoff oder mit dichten feuerfesten Mauersteinen ausgekleidet. Dieser Werkstoff wird nicht von dem geschmolzenen Aluminium durchsetzt, da er zu dicht ist und nur eine geringe Porosität in Form von isolierten Blasen und ähnlichem aufweist. Die dichte Auskleidung ist mit einem feuerfesten Isolationsmaterial mit niedriger Dichte hinterlegt, welches wiederum in einem Stahlmantel angeordnet ist. Es ist sehr schwierig, die dichte feuerfeste Innenauskleidung vollkommen leckdicht zu halten. Die gewöhnliche Praxis, um zu verhindern, daß geschmolzenes Material durch einen Sprung oder durch Verbindungsstellen in der inneren feuerfesten Auskleidung in die und durch die Stützisolation geringer Dichte fließt, besteht darin, das System so auszulegen, daß die Temperatur an der Außenseite der dichten Auskleidung unter dem Schmelzpunkt der zu verarbeitenden Aluminiumlegierung liegt, wenn das enthaltene geschmolzene Metall seine höchste Temperatur hat.
• Die Wärmeleitfähigkeit aus geeigneten dichten feuerfesten Auskleidungswerkstoffen ist relativ hoch im Vergleich zu der von feuerfesten Isolationswerkstoffen. Die hier benutzte Wärmeleitfähigkeit eines Materials ist in Einheiten von Watt/m² (BTU/hr/ft²) bei einem Temperaturgradienten von 21,6 ºC pro Meter (1 ºF pro inch) bei einer gegebenen Temperatur definiert. Die Wärmeleitfähigkeit von solchen harten dichten feuerfesten Werkstoffen liegt typischerweise zwischen etwa 44(14) und etwa 63(20) bei 815 ºC (1500 ºF). Zum Beispiel beträgt die Wärmeleitfähigkeit von einem gießfähigen feuerfesten Werkstoff mit hohem Aluminiumoxidgehalt, wie z.B. Alfrax 66 (eingetragenes Warenzeichen), das gewöhnlich für die harte dichte innere Auskleidung benutzt wird, etwa 44(14) bei 815 ºC (1500 ºF) und etwa 60 (19) bei 538 ºC (1000 ºF). Die Dichte von Werkstoffen aus Alfrax 66 (eingetragenes Warenzeichen) beträgt etwa 2562 kg/m³ (160 lb/ft³), und die Dichte von solchen dichten feuerfesten Werkstoffen liegt typischerweise im Bereich von ehva 2562 (160) bis etwa 2882 kg/m³ (180 lb/ft³).
• Die innere Auskleidung, wie sie bei den oben beschriebenen herkömmlichen Systemen eingesetzt wird, muß recht dick sein, oder die Systeme müssen einen recht großen Wärmeverlust tolerieren, wenn die feuerfeste Isolierung recht dünn beschaffen ist. Im allgemeinen ist es jedoch wünschenswert, bei recht niedrigen Wärmeverlustpegeln zu arbeiten. Bei solchen Vorgängen ist es wünschenswert, Heizelemente nur an einer Wand des Gefäßes anzuordnen, was den praktischen Vorteil hat, daß sich das Gefäß leichter reinigen läßt und der Betrieb vielseitiger ist. Ein Anstieg der Dicke der isolierenden feuerfesten Auskleidung zur Senkung von Wärmeverlusten erfordert jedoch einen entsprechend proportionalen Anstieg der Dicke der inneren dichten feuerfesten Auskleidung, um das gewünschte Temperaturprofil über die Wanddicke aufrechtzuhalten, wie oben angedeutet wurde. Folglich wären sehr dicke Gefäßwände erforderlich, um die Wärmeverluste auf das gewünschte Ausmaß zu begrenzen, falls sich die gewünschte Begrenzung tatsächlich erreichen ließe. Wenn die gesamte Wandstärke des Gefäßes ansteigt, steigt auch die Außenfläche rapide für kleine Reinigungsgefäße an, und die durch den Anstieg der Wandstärke erreichten Vorteile würden durch den entsprechenden Anstieg der effektiven Wandfläche des Gefäßes etwas geschmälert. In manchen Fällen müssen Reinigungssysteme in einem so kleinen verfügbaren Anlagenraum untergebracht werden, daß jene dicken Wände auf keinen Fall toleriert werden können. Aus dem obigen wird man erkennen, daß in der Technik ein echter Bedarf für ein voll feuerfest ausgekleidetes System besteht, das bei einem relativ niedrigen Wärmevedustpegel betrieben werden kann und das nur mäßig dicke Wände aufweist.
• Eine Lösung dieses Problems zieht den Gebrauch einer isolierenden feuerfesten Auskleidung als Barriere für das geschmolzene Aluminium nach sich. Bei diesem Ansatz ist die Reinigungskammer gewöhnlich mit harten dichten Werkstoffen ausgekleidet, wie z.B. mit Graphit, Siliziumcarbid und dichtem feuerfesten Aluminiumoxid-Gußwerkstoff, der ohne weiteres saubergekratzt werden kann und somit für Bequemlichkeit bei der Wartung des Reinigungsgefäßes sorgt. Solche Auskleidungsoberflächen haben jedoch keine leckdichten Verbindungsstellen so daß flussiges Metall wie z.B. geschmolzenes Aluminium durch solche Oberflachenveibindungsstellen treten kann. Diese harten Auskleidungswerkstoffe einschließlich des Graphitheizblockes, der eine oder mehrere Wände bilden kann, werden vorteilhafterweise mit einer feuerfesten isolierenden Faserplatte mit relativ hoher Dichte hinterlegt, z.B. mit einer Platte von 960 kg/m³ (60 lb/ft³) im Vergleich zu der Platte mit relativ geringer Dichte, z.B. 160-320 kg/m³ (10-20 lb/ft³), wie sie gewöhnlich für die meisten feuerfesten isolierenden Faserplatten benutzt wird. Solche isolierenden Faserplatten mit relativ hoher Dichte werden so vollständig wie möglich zusammengepaßt, jedoch sind die Verbindungstellen zwischen diesen natürlich nicht leckdicht. Jedoch kann eine relativ geringe Dicke, typischerweise 3 bis 4 inch, dieser dichten Platte, wenn sie mit einer feuerfesten Faserisolierung mit relativ kleinerer Dichte (z.B. 320 kg/m³ (20 lb/ft³) und geringerer Wärmeleitfähigkeit gestützt wird, in wünschenswerter Weise den Wärmeverlust des Systems begrenzen und gleichzeitig die Temperatur an der Außenseite der dichteren Platte unter dem Schmelzpunkt des Aluminiums halten.
• Es versteht sich, daß die Wärmeleitfähigkeit der oben erwähnten feuerfesten isolierenden Faserplatte typischerweise viel geringer ist, d.h. eine Größenordnung kleiner, als die der harten dichten inneren Auskleidung aus feuerfestem Werkstoff. So hat die untenstehende isolierende Faserplatte PC-45 bei einer Dichte von 960 kg/m³ (60 lb/ft³) eine Wärmeleitfähigkeit von 5,0 (1,6) bei 815 ºC (1500 ºF) und 3,5 (1,1) bei 399 ºC (750 ºF). Isolierende Faserplatten mit einer geringeren Dichte von 32 kg/m³ (20 lb/ft³), d.h. die sogenannte Al-3 Platte hat eine Wärmeleitfähigkeit von 3,7 (1,2) bei 871 ºC (1600 ºF), 2,8 (0,9) bei 649 ºC (1200 ºF) und 1,6 (0,5) bei 93 ºC (200 ºF). Solche Werte sind typisch für solch eine feuerfeste isolierende Faserplatte, die eine Wärmeleitfähigkeit von unter etwa 5,7 (1,8) bei 815 ºC (1500 ºF) hat, gewöhnlich von etwa 3,2 (1,0) bis etwa 5,0 (1,6) bei besagter Temperatur. Die Dichte von solchen feuerfesten isolierenden Faserplatten liegt im allgemeinen unter 1280 (80), typischerweise zwischen etwa 240 (15) und etwa 1120 kg/m³ (70 lb/ft³). Aus dem obigen versteht sich, daß feuerfeste isolierende Faserplatten eine viel niedrigere Dichte und Wärmeleitfähigkeit haben, als die dichte feuerfeste Auskleidung, die gewöhnlich als eine Barriere für geschmolzenes Aluminium bei Reinigungssystemen benutzt wird.
• Dieser Ansatz, bei dem eine feuerfeste Isolationsplatte mit relativ höherer Dichte als Metallbarriere eingesetzt wird, hängt von dem Vermögen des Werkstoffes der besagten Isolationsplatte ab, dem Eindringen oder der Infiltrierung von geschmolzenem Aluminium, wie es unten beschrieben wird, zu widerstehen. Ein zweckmaßiges, kommerziell verfugbares feuerfestes isolierendes Faseimaterial, das sich fur einen solchen Gebrauch als Metallbarriere zu eignen scheint, ist die von der Rex-Roto Corporation vertriebene Isolationsplatte mit der Bezeichnung PC-45, die eine relativ hohe Dichte, d.h. 960 kg/m³ (60 lb/ft³) aufweist. Es zeigte sich, daß bei dieser Isolationsp latte nach Eintauchdauern in geschmolzenes Aluminium von bis zu 11 Wochen kein wesentliches Eindringen von Aluminium auftrat.
• Reinigungssysteme, die unter Verwendung von isolierenden Faserplatten mit relativ hoher Dichte als eine Metallbarriere, z.B. dem besagten Werkstoff PC-45, aufgebaut waren, wurden in Betrieb genommen und überraschenderweise zeigte sich, daß sich in der Nähe des Graphitheizblockes heiße Stellen entwickelten. Solche Systeme wurden teilweise auseinandergebaut, nachdem sie außer Betrieb genommen wurden, da die Wärmeverluste bei Betriebstemperatur die Kapazität der Heizanordnung überstiegen, und es wurde festgestellt, daß die isolierende PC-45-Platte vollständig mit Aluminium infiltriert war. Es zeigte sich außerdem, daß auch ein Teil der Isolierung mit relativ geringer Dichte hinter der PC-45-Platte mit Aluminium infiltriert war. Dort wo die Metallinfiltration stattgefunden hatte, war die PC-45-Platte vollständig mit Metall gefüllt, wobei die Benetzung der isolierenden Platte durch das Metall so vollständig war, daß sich das Metall durch Kapillarwirkung bis auf einige inch über dem Arbeitspegel an geschmolzenem Aluminium in dem Reinigungsgefäß aufgebaut hatte.
• Die unerwartete Infiltration der dichten feuerfesten Isolationsplatte durch Aluminium macht deren Nutzen für Reinigungssysteme eindeutig zunichte. Mit Infiltration, so wie dieser Begriff hier gebraucht wird (und die manchmal als Durchdringen bezeichnet wird), wird das Füllen von inneren Leerräumen der feuerfesten isolierenden Faserplatte mit geschmolzenem Aluminium bezeichnet. Folglich ändern sich die Eigenschaften dieser Platte von einer sehr niedrigen Wärmeleüfähigkeit zu einer Wärmeleitfähigkeit nahe der des geschmozenen Aluminiums, das die inneren Leerräume der feuerfesten isolierenden Faserplatte infiltriert hat. Daher würde die Auskleidung aus der isolierenden Faserplatte von dem geschmolzenen Aluminium infiltriert werden und sich mit diesem vollsaugen, was zu einer sehr kleinen Abnahme der Temperatur durch die infiltrierte Zone führen würde. Unter diesen Umständen würde das geschmolzene Aluminium vollständig die isolierende Auskleidung passieren, den äußeren Mantel des Reinigungsgefäßes erreichen und dessen Versagen verursachen. Solch eine Infiltration von geschmolzenem Metall zu dem Stahlmantel kann natürl ich nicht toleriert werden.
• Fachleuten versteht sich, daß sich das Problem dieser Infiltration der Auskleidung aus feuerfester isolierender Faserplatte eines Reinigungssystems mit geschmolzenem Aluminium wesentlich von der Behandlung eines harten dichten Werkstoffes unterscheidet, der eine viel größere Dichte und eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die eine Größenordnung höher ist. Solch ein harter dichter Werkstoff ist gewohnlich einer Oberflächenverschlechterung ausgesetzt, die von dem oberflachennahen Eindringen von geschmolzenem Aluminium und der sich daraus ergebenden chemischen Reaktion herruhrt. US-A-4 174 972 von Drouzy et. al. offenbart die Zugabe von Alkali - oder Erdalkali - Metallfluorid zwecks der Verhinderung des schrittweisen Durchdringens der Oberfläche von solchen harten dichten feuerfesten Werkstoffen mit geschmolzenem Metall, wie z.B. Aluminium, das zu einem Anschwellen und Brechen und der Auslösung von Teilchen des feuerfesten Werkstoffes der Auskleidung und der unerwünschten Anwesenheit von Aluminiumprodukten führt. Der harte dichte feuerfeste Werkstoff auf den sich Drouzy et. al. beziehen, ist ein feuerfester Werkstoff, der dem Kontakt mit geschmolzenem Aluminium in der herkömmlichen Praxis standhalten soll, d.h. gießfähiger Beton mit hohem Aluminiumoxid-Siliziumoxid-Gehalt, wobei der besagte harte dichte Werkstoff nicht von geschmolzenem Aluminium infiltriert werden kann. Wie oben angedeutet besitzt solch ein konventioneller Werkstoff für Innenauskleidungen eine hohe Dichte und eine hohe Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zu dem weniger dichten Werkstoff mit viel geringerer Wärmeleitfähigkeit, der normalerweise als isolierende Auskleidung jedoch nicht als Barriere für geschmolzenes Aluminium benutzt wird. Aus dem obigen versteht sich, daß in der Technik ein echter Bedarf für die Entwicklung eines Warmhalte- und Reinigungsgefäßes besteht, das mit einer feuerfesten, isolierenden Faserplatte, die als Metallbarriere dient, versehen ist, ohne daß solch ein Gefäß einer unangemessenen Aluminiuminfiltration der in dem Gefäß als eine Metallbarriere eingesetzten feuerfesten isolierenden Platte ausgesetzt wäre.
• Es hat sich nun als möglich erwiesen, ein verbessertes feuerfestes Gefäß zum Warmhalten und Reinigen von Alumimum zu schaffen, insbesondere solch ein Gefäß, bei dem ein feuerfester isolierender Faserwerkstoff als eine Metallbarriere eingesetzt werden kann, ohne daß eine unangemessene Infiltration der Isolationsplatte mit Aluminium bei den in dem Gefäß eingesetzten Betriebsbedingungen auftritt.
• Mittels der vorliegenden Erfindung können voll feuerfest ausgekleidete Gefäße zum Warmhalten und Reinigen von Aluminium konstruiert werden, bei welchen ein feuerfestes isolierendes Fasermaterial als eine Aluminiumbarriere und als eine Isolationsschicht dient. Eine unerwünschte Infiltration des Isolationsmaterials mit Aluminium, wie sie überraschenderweise bei den Betriebsbedingungen solcher Gefäße auftritt, wird durch die Anwesenheit von noch geringeren Mengen spezieller Materialien verhindert, insbesondere von Metallhalogeniden, die bei dem als die Alumimumbarriere eingesetzten isolierenden Fasermaterial benutzt werden.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gefäß geschaffen, das zum Warmhalten und Reinigen von geschmolzenem Alumimum und Legierungen desselben geeignet ist und das einen außeren Gefäßmantel aufweist, der an seinen Boden- und Seitenwanden mit einer feuerfesten isolierenden Auskleidung versehen ist, die gegenüber geschmolzenem Aluminium un durchlässig sein soll, wobei für mindestens einen Teil der Auskleidung feuerfestes, isolierendes Fasermatenal mit einer Dichte von unter etwa 1280 kg/m³ (80 lb/ft³) verwendet ist, das eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit von untei etwa 5,7 W/m² (1,8 BTU/hr/ft²) bei einem Temperaturgradienten von 21 ,6 ºC/m (1 ºF je inch) bei 815 ºC (1500 ºF) hat, wobei das feuerfeste, isolierende Fasermaterial Alkali- oder Erdalkalimetallfluorid oder Fluorosilikat enthält und das isolierende Fasermaterial durch den Durchtritt von geschmolzenem Aluminium in seine Innenleerräume nicht infiltrierbar ist, und wobei das Vorhandensein des Metallfluorids oder Fluorosilikats dazu dient, die unerwünschte Infiltration der als eine Barriere für geschmolzenes Aluminium und als isolierende Auskleidung dienenden Auskleidung aus feuerfestem isolierendem Fasermaterial effektiv zu verhindern.
• Somit werden bei der vorliegenden Erfindung feuerfeste isolierende Fasermaterialien in Gefäßen zum Warmhalten und Reinigen von Aluminium als Aluminiumbarriere benutzt, wobei die isolierende Platte so hergestellt wurde, daß sie spezielle Materialien, insbesondere Metallhalogenide, enthält, welche dazu dienen, die überraschende Infiltration von Aluminium in die inneren Leerräume zu verhindern, wie sie sonst mit Bezug auf solches Isolationsmaterial niedriger Dichte bei den Betriebsbedingungen auftritt, wie sie typischerweise bei solchen Gefäßen benutzt werden. Während solch eine feuerfeste isolierende Faserplatte mit niedriger Dichte und niedriger Wärmeleüfähigkeit normalerweise keiner Infiltration mit Aluminium ausgesetzt ist, wie durch Laborversuche bestätigt wurde, bei welchen wie oben angedeutet Proben solcher Werkstoffe über längere Zeitdauern in geschmolzenes Aluminium getaucht wurden, hat sich gezeigt, daß solch eine Infilüation von Aluminium bei Gefäßen zum Warmhalten und Reinigen von Aluminium auftritt, bei welchen nicht die hier beschriebene und beanspruchte Erfindung angewendet wird.
• Es versteht sich, daß die Vorrichtung der Erfindung, die ein Gefäß zum Warmhalten von Aluminium mit oder ohne der Reinigung von Aluminium ist, bei speziellen Ausführungsformen einen äußeren Mantel aufweist, der typischerweise aus Stahl gefertigt ist und der typischerweise an seinen Boden- und Seitenwänden mit der besagten feuerfesten, isolierenden Auskleidung mit geringer Dichte versehen ist. Diese Isolierung kann dem Durchtritt von geschmolzenem Aluminium ausgesetzt sein. Auf den Innenwänden der besagten feuerfesten Auskleidung niedriger Dichte ist eine Auskleidung aus behandeltem feuerfestem Isolationsmaterial angeordnet, die als eine zusätzliche Isolationsschicht für das Gefäß dient. Eine innere Seitenwand aus der behandelten feuerfesten Isolationsschicht kann mit einer Blockauskleidung aus Graphit oder einem anderen dichten feuerfesten Material mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit ausgekleidet sein. Die elektrische Heizung ist im allgemeinen innerhalb einer Öffnung in dieser Blockauskleidung angeordnet. Die anderen inneren Seitenwände und der Boden sind mit einer relativ dünnen Schicht aus einem geeigneten harten dichten feuerfesten Material ausgekleidet, das ohne übermäßigen Schaden zu nehmen leicht abgekratzt werden kann. Es ist sehr wichtig, diese dichte innere feuerfeste Auskleidung leckdicht zu halten, so daß die besagte behandelte feuerfeste Isolationsschicht somit als eine Aluminiumbarriere des Gefäßes dient.
• Bei der Anwendung der Erfindung weist das behandelte feuerfeste Isolationsmaterial, d.h. die feuerfeste isolierende Faserplatte oder die feuerfeste Faserisolierung in gießfähiger Form, die als eine innere Isolationsschicht und Alumimumbarriere dient, eine geringe Menge an Metallfluoriden oder Fluorosilikaten auf, die dazu dienen, eine wesentliche Infiltration der Innenleerräume der Platte oder der gießfähigen Isolierung mft Aluminium während dem Gebrauch bei Reinigungsvorgängen zu verhindern. Der Mechanismus, der es der feuerfesten isolierenden Faserplatte oder der gießfähigen Isolierung, welche nicht solche Metallhalogenide enthält, erlaubt, einer Infiltration mit Aluminium bei gewöhnlichen Immersionsversuchen zu widerstehen, ist nicht vollständig bekannt. Es wird jedoch angenommen, daß der Grund dafür, daß die Metallinfiltration von solch einer Faserisolierung geringer Dichte bei einem konventionellen Versuch und Gebrauch nicht aufzutreten scheint, darin liegt, daß zuvor eine ausreichende Sauerstoffinfiltration der Isolierung auftritt, wie z.B. von Luft, um eine Infiltration von Metall zu verhindern. Wenn kleine Teile des Werkstoffes der PC-45-Isolationsplatte vollständig in geschmolzenes Aluminium eingetaucht und mittels einer nicht porösen Stange dort unten gehalten werden, zeigte sich, daß keine Infiltration von Aluminium auftrat. Es scheint, als ob die geringe Menge von Sauerstoff die in den Poren des Isolationsmaterials der Faserplatte enthalten ist, ausreicht, um eine Oxidfilmbarriere auf der Oberfläche der Platte zu bilden, um so wirkungsvoll eine Infiltration von Aluminium auszuschließen.
• Bei einer Versuchsabfolge, mit der die hinter dem Graphitheizblock eines feuerfesten Ofens oder Warmhaltegefäßes, d.h. an der Stelle der schlimmsten Metallinfiltration, vorherrschenden Bedingungen so genau wie möglich nachgestellt wurden, wurde ein kleines Stück PC-45- Platte in einem vertikalen Graphitrohr untergebracht, das am Boden offen war und eine Gasverbindung an der Oberseite aufwies. Das Rohr wurde in geschmolzenes Aluminium eingetaucht, wobei Stickstoff in die Röhre einströmte. Der Stickstoffstrom wurde ausreichend hoch gehalten, um das Eindringen von flüssigem Metall in das Rohr zu verhindern. Die Anordnung wurde für drei Stunden in diesem Zustand bei einer Metalltemperatur von 750 - 780 ºC belassen, wodurch die typische Warmhaltezeit simuliert wurde, die für das Anheizen des Reinigungssystems vor dem Einfüllen von Metall eingesetzt wird. Während dieser Zeit hatte der gesamte in den Poren der isolierenden Faserplatte vorhandene Sauerstoff Zeit aus der Platte heraus zu diffundieren, und jegliche flüchtigen Stoffe einschließlich Wasser hatten Zeit, verdampft und von dem Stickstoff aus der Platte herausgetragen zu werden. Es sollte bemerkt werden, daß bei einem realen Reinigungssystem der zum lnertieren des Kopfraumes des Reinigungssystems eingesetzte Stickstoff in die Heizblockzone eingebracht wird, um diesen Teil des Reinigungsgefäßes inert zu machen und somit die Oxidation des Heizblockes zu vermindern.
• Bei der Versuchsabfolge wurde dann der Stickstoffdruck gesenkt, so daß das flüssige Metall innerhalb des Graphitrohres aufsteigen und gegen das untere Ende der zu untersuchenden Probe der Isolationsplatte drücken konnte. Weiterhin strömte etwas Gas in das Graphitrohr und durch die Poren des Graphits heraus. Das Versuchssystem wurde während Versuchsdauern von zwei bis drei Tagen in diesem Zustand gehalten, wobei anschließend der Gasdruck erhöht wurde, um das Metall wieder aus dem Rohr herauszuschieben, und wobei die Anordnung zu Inspektionszwecken entfernt wurde.
• Es zeigte sich, daß es möglich war, die PC-45-Isolationsplatte mit dem bei dem Versuch eingesetzten geschmolzenen Aluminium zu benetzen und zu infiltrieren oder zu durchdringen, d.h. mit Aluminium, das etwa 0,2 % Mg enthielt, wobei angenommen wird, daß reines Aluminium die gleiche Wirkung zeigt. Solch eine Infiltration trat selbst dann auf wenn das zum Inertieren benutzte Stickstoffgas versehentlich 20 ppm Sauerstoff und 100 ppm Wasser enthielt. So trat innerhalb eines Tages ein Aufsaugen von Aluminium von 9,5.10&supmin;³m (3/8 inch) auf. Nachfolgende Versuche mit reinerer Stickstoffatmosphäre führten zu Infiltrationsraten von etwa 0,013 m (1/2 inch) pro Tag über drei Tage. Es wurde außerdem herausgefunden, daß bei einer Verwendung von Argon als dem inerten Gas anstelle von Stickstoff nur eine stellenweise Benetzung der Oberfläche und nur eine sehr geringe Infiltration der Innenleerräume der Isolationsplatte im Verlauf einer dreitägigen Versuchsperiode auftraten, bei der Aluminium plus 2 % Mg benutzt wurde, was eine sehr aggressive Legierung darstellt. Somit kamder Gebrauch von Argon zum Inertieren oder als Spülgas eine mögliche Lösung des Problems der Aluminiuminfiltration darstellen. Wie Fachleute ohne weiteres anerkennen werden, wäre diese Lösung hinsichtlich der Betriebskosten eine sehr kostspielige Lösung. Daher war eine kostengünstigere Lösung, wie die gemäß der Erfindung, für praktische kommerzielle Aluminiumreinigungsvorgänge erforderlich.
• Die Anwesenheit von Halogenid wurde als ein anderer Ansatz angesehen, um die Benetzung und Infiltration der feuerfesten Isolierung mit Aluminium zu stoppen oder zumindest zu reduzieren, z.B. mittels dem Einleiten von Chlor mit dem Stickstoffspülgas. Solch ein Gebrauch von Chlor wäre jedoch gefährlich, und er würde außerdem dazu neigen, eine Korrosion der Metallteile des Reimgungssystems zu verursachen. Falls man die Chloride als Wasserlösungen in die Isolationsplatte einbringen würde, würde die recht flüchtige Natur der Chloride bei typischen Reinigungstemperaturen und deren Kontakt mit Aluminium zu der Bildung des sehr flüchtigen Aluminiumchlorids führen. Dies würde wahrscheinlich deren Wirksamkeit rasch mit der Betriebsdauer senken. Außerdem sind viele solche Chloridverbindungen hygroskopisch, und sie würden dazu neigen, die Korrosion von Stahlteilen selbst bei Raumtemperatur zu fördern.
• Die in der feuerfesten isolierenden Faserplatte oder solch einer Isolation in gießfähiger Form enthaltenen Metallhalogenide bei dem erfindungsgemäßen verbesserten Reinigungsgefäß sind vorzugsweise metallische Fluoride, von denen viele sehr hohe Schmelz- und Siedepunkte haben. Wie oben angedeutet, wurde das Einbringen einer kleinen Menge Fluor in harten, dichten, faserfreien, gießfähigen, feuerfesten Beton mit hoher Ablenktemperatur und hoher Kompressionsfestigkeit in dem Patent von Drouzy et. al. offenbart. Man sagt, daß die Anwesenheit des Fluors in Form eines Alkali- oder Erdalkali-Metallfluorids verhindert, daß das Material der Masse, die Al&sub2;O&sub3; und SiO&sub2; enthält, von dem Aluminium chemisch oder physikochemisch angegriffen wird und so die feuerfesten Eigenschaften des Zements in einem unannehmbaren Ausmaß nachteilig beeinflußt. Hinsichtlich dieses Patents offenbarte B. Gnyia von Alcon International Limited in "Methods for Upgrading Common Silicate Refractories and Foundry Iron Implements Against the Attack by Molten Aluminium Alloys", Light Metals, 1986, daß die in der Praxis der Aluminiumgießerei benutzten feuerfesten Materialien, Aluminiumsilikate, Calziumsilikate und ähnliches einem beträchtlichen Oberflächenangriff von geschmolzenem Aluminium, insbesondere von dessen aggressiveren Legierungen, ausgesetzt sind. Gnyra offenbart eine Behandlungsprozedur, bei der eine Fluoridsalzlösung benutzt wird, die in vielen Fällen mit der Anwendung eines feuerfesten Pulvers kombiniert wird, die als eine "Silikat- und Fluoridbehandlung" bezeichnet wird, insbesondere für die Behandlung rauher Flächen von isolierenden feuerfesten Fasermaterialien. Die Fluoridlösung wird aus MgSiF&sub6; 6H&sub2;O Kristallen hergestellt. Das feuerfeste Pulver wird als eine Aufschlämmung eingesetzt, die bei der Behandlung von glatten feuerfesten Oberflächen weggelassen werden kann. Es wurde auch festgestellt, daß ein gießfähi ges auf Mullit (Aluminiumoxid-Siliziumoxid) basierendes Material hoher Dichte, z.B. DRI-LIFE castable Nr. 423-E von Diddier- Taylor, das sehr beständig gegenüber einem Oberflächenangriff von Aluminiumlegierung mit hohem Magnesiumgehalt sein soll, etwa 1 1/4 % Fluor in unlöslicher Form enthält.
• Bei der Anwendung der Erfindung wird der Einschluß von geringen Mengen Calziumfluorid in die feuerfeste isolierende Faserplatte geringer Dichte oder in solch eine Isolierung in gießfahiger Form im allgemeinen bevorzugt. Dieses Calziumfluorid hat eine geringe Toxizitat, und es ist zu maßigen Preisen in Pulverform erhaltlich. Es versteht sich jedoch, daß auch andere geeignete Erdalkali Metallfluoride oder Fluorosilikate eingesetzt werden konnen. Außerdem konnen geeignete andere Metallfluoride oder Fluorosilikate zugesetzt werden. Zum Bei spiel konnen Aluminiumfluorid, Magnesiumfluorid und andere Fluoride in die Isolierung auf genommen werden.
• Die feuerfeste Faserisolierung, die wie hier beschrieben behandelt wurde und für die PC-45- Isolationsplatte ein anschauliches Bei spiel darstellt, weist im allgemeinen ein keramisches, feuerfestes, isolierendes Fasermaterial auf welches aus Siliziumoxid und Aluminiumoxid besteht. Es versteht sich, daß das Gewichtsverhältnis dieses Materials in Abhängigkeit von der Dichte der verschiedenen kommerziellen Gütegrade solcher Isolationsplatten variiert. Bei der Anwendung der Erfindung können Dichten von unter etwa 1280 kg/m³ (80 lb/ft³), typischerweise von etwa 240 bis 320 kg/m³ (15 bis 20 lb/ft³) bis zu etwa 880 bis 1120 kg/m³ (55 bis 70 lb/ft³) oder mehr, vorzugsweise von etwa 320 kg/m³ (20 lb/ft³) bis zu etwa 960 kg/m³ (60 lb/ft³), wirkungsvoll eingesetzt werden. Wie oben angedeutet hat die isolierende Faserplatte relativ niedrige Werte der Wärmeleitfähigkeit von unter etwa 5,7 (1,8), typischerweise von etwa 3,2 (1) bis etwa 5,0 (1,6) bei 815 ºC (1500 ºF), im Gegensatz zu Wärmeleitfähigkeiten von im allgemeinen etwa 44 (14) bis 63 (20) von harten, dichten, feuerfesten Materialien mit Dichten in der Größenordnung von etwa 2560 (160) bis etwa 2880 kg/m³ (180 lb/ft³). Das Metallfluorsilikat kann mit beliebigen Zusammensetzungen von feuerfestem isolierendem Fasermaterial benutzt werden. Wenn Erdalkalimetallfluoride alleine benutzt werden, werden jedoch die besten Ergebnisse erzielt, wenn die bei der Anwendung der Erfindung benutze isolierende Faserplatte ein Siliziumoxid-Bindemittel enthält.
• Es liegt im Rahmen der Erfindung, etwa 0,5 Gew.% bis etwa 5,0 Gew.% oder mehr des besagten Metallfluorids oder Fluorosilikats, d.h. Alkali- oder Erdalkalimetallhalogenids, in die feuerfeste Faserisolierung mit geringer Dichte aufzunehmen, die bei dem verbesserten Gefäß zum Warmhalten und Reinigen von geschmolzenem Aluminium, wie es hier beschrieben und beansprucht wird, benutzt wird. Während die Dicke der bei der Anwendung der Erfindung eingesetzten, behandelten, feuerfesten Faserisolation in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen einer gegebenen Aluminiumanwendung variieren kann, versteht sich, daß die Außenseite, d.h. die kühle Seite, der als Barriere für Aluminium dienenden Auskleidung des Gefäßes, d.h. die Seite in Richtung auf dein äußeren Stahlmantel des Gefäßes, unter dem Schmelzpunkt von Aluminium gehalten werden muß, um zu gewährleisten, daß kein Versagen des äußeren Mantels aufgrund der vollständigen Infiltration von geschmolzenem Aluminium durch die Gefäßisolation eintritt. Es liegt im Rahmen der Erfindung entweder die behandelte isolierende Faserplatte für die gesamte erforderliche Dicke dei isolierenden Auskleidung einzusetzen, oder eine ausreichende Menge der behandelten isolierenden Faserplatte oder eines solchen isolierenden Fasermaterials in gießfähiger Form einzusetzen, um eine unerwunschte Aluminiuminfiltration im wesentlichen zu verhindern, wobei gleichzeitig eine weitere Außenschicht aus unbehandelter feuerfester isolierender Platte benutzt wird, um zu gewahrleisten, daß die Außentemperatur der besagten behandelten isolierenden Auskleidung somit unter dem Schmelzpunkt von Aluminium liegt. Fachleuten versteht sich, daß eine Isolierung mit relativ größerer Dichte im allgemeinen eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist als ein Material mit niedrigerer Dichte, wie z.B. die unbehandelte Isolierung mit relativ geringer Dichte, die typischerweise als die äußere Isolationsschicht des Reinigungsgefäßes eingesetzt wird. Bei einem typischen beispielhaften Reinigungsgefäß werden gewöhnlich etwa 0,15 m oder 0,18 m (6 oder 7 inch) Isolierung eingesetzt, wobei z.B. etwa 0,10 m (4 inch) behandelte isolierende PC-45-Faserplatte mit 0,076 m (3 inch) unbehandeltem Isolationsmaterial mit generell niedrigerer Dichte hinterlegt sind. Bei Ausführungsformen, bei denen eine isolierende Faserplatte mit einer niedrigeren Dichte von z.B. etwa 480 kg/m³ (30 lb/ft³) in behandelter Form eingesetzt wird, kann eine typische Gefäßauskleidung 0,076 m (3 inch) behandeltes Material und 0,10 m (4 inch) unbehandeltes Material geringer Dichte aufweisen. Obschon es im allgemeinen aus Kostengründen und ähnlichem wünschenswert ist, nur so viele der behandelten isolierenden Faserplatten einzusetzen, wie es für eine gegebene Gefäßanwendung notwendig ist, wird erneut angemerkt, daß die gesamte Dicke der Gefäßauskleidung die besagte behandelte isolierende Faserplatte oder deren gießfähiges Material aufweisen kann, ohne daß an der kühlen Außenseite unbehandelte Isolationsplatten benachbart dem Mantel angeordnet sind.
• Fachleuten versteht sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen bei den Details der Erfindung oder bei der Herstellung der behandelten isolierenden Faserplatte oder solch einem Isolationsmaterial in gießfähiger Form zur Anwendung in der Praxis der Erfindung vorgenommen werden können, ohne vom Rahmen der Erfindung, wie er in den anhängenden Ansprüchen zum Ausdruck kommt, abzuweichen. So ist es in der Technik bekannt, daß die kommerziell verfügbare, feuerfeste isolierende Faserplatte oder das besagte Isolationsmaterial in gießfähiger Form mittels verschiedener Herstellungstechniken unter Verwendung unterschiedlicher feuerfester Material-Bindemittel-Zusarnmensetzungen hergestellt werden kann. Für die Zwecke der Erfindung können die Metallhalogenidzusätze in einer herkömmlichen Weise, die mit dem Verfahren zur Herstellung der feuerfesten Isolierung kompatibel ist, zu der Zusammensetzung hinzugegeben, und mit dieser eingehend gemischt werden. Obschon die behandelte feuerfeste Isolationsschicht die Innenseite des Warmhalte- und Reinigungsgefäßes bilden kann, versteht sich, daß die Innenseite dieses Gefäßes gewöhnlich und vorzugsweise mit einem harten, dichten, feuerfesten Material mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit ausgekleidet sein wird, das einfach mittels Abkratzen und ähnlichem zu reinigen ist. Diese harte dichte Auskleidung hat vorzugsweise eine Dichte in der Großenordnung von etwa 160 bis etwa 180 lb/ft³ und eine Warmeleitfähigkeit in der Großenordnung von etwa 14 bis etwa 20 BTU/hr/ft² bei einem Temperaturgradienten von 1 ºF pro inch bei 1500 ºF. Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Carbid und Graphit sind anschauliche Beispiele fur ein geeignetes Innenauskleidungsmaterial, das einfach zu reinigen und instandzuhalten ist. Wie oben angedeutet, wird typischeiweise eine Blockauskleidung aus Graphit für die innere Seitenwand oder die inneren Seitenwände von Reinigungsgefäßen eingesetzt, in welchen es erwünscht ist, elektrische Heizanordnungen in der Seitenwand oder den Seitenwänden anzuordnen. Aufgrund des Oxidationspotentials von Graphit unter den Betriebsbedingungen, die typischerweise in Gefäßen vorherrschen, die für das Warmhalten und Reinigen von Aluminium benutzt werden, wird bei solchen Gefäßen gewöhnlich eine Innenauskleidung aus Graphit nur in der Seitenwand benutzt, in der solch eine elektrische Heizanordnung angeordnet werden soll.
• Fachleuten wird sich ferner verstehen, daß es bei der Konstruktion einer Auskleidung aus isolierenden Faserplatten oder aus solchem Material in gießfähiger Form üblich jedoch nicht wesentlich ist, alle Verbindungstellen mit einem geeigneten feuerfesten Zement zu füllen, um die offenen Räume zwischen dem Isolationsmaterial so gut wie möglich zu verringern. Die isolierenden Faserplatten oder das gießfähige Material werden im allgemeinen jedoch nicht notwendigerweise an allen Oberflächen mit einem Dichtmittel überzogen. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, beispielsweise ein handelsübliches PC-Streckmittel, wie es von der Rex-Roto Corporation vertrieben wird, als Füllzement mit einer geringen Menge Metallhalogenid zu benutzen, z.B. mit einer Zugabe von 2 1/2 Gew.% CaF&sub2;. Als Dichtmiuel ist das von der Rex- Roto Corporation vertriebene PC-Dichtmittel, dem zweckmäßigerweise Metallhalogenid zugesetzt wurde, z.B. 5 Gew.% CaF&sub2;, zweckmäßig und wirkungsvoll.
• Bei dem Gebrauch der Gefäße zum Warmhalten und Reinigen von Aluminium, auf die sich die Erfindung richtet, wird das Inertieren des Kopfraumes der Gefäße unter Verwendung von Stickstoff Argon oder einem anderen Inertgas typischerweise dadurch bewerkstelligt, daß das Inertgas in die Heizblockzone eingebracht wird, um diesen Bereich inert zu machen und somit die Oxidation des Heizblockes zu senken. Während angenommen wird, daß diese wünschenswerte Prozedur dem in den Poren der Isolierung vorhandenen Sauerstoff erlaubt, aus der besagten Isolierung heraus zu diffundieren, was zu der unerwünschten Infiltration der Isolierung mit Aluminium führt, versteht sich, daß andere in dem Reinigungsgefäß vorherrschende Bedingungen ebenfalls dazu dienen können, das Problem durch den Gebrauch der behandelten feuerfesten isolierenden Faserplatte oder solch ein Material in gießfähiger Form in Anwendung der Erfindung zu überwinden. Obschon festgestellt wurde, daß das Problem der unerwünschten Alumimuminfiltration der Innenleerräume der isolierenden Faserplatte mit relativ geringer Dichte oder des gießfähi gen Materials zumeist in dem feuerfesten Fasermaterial auftritt, das direkt um den Graphitheizblock angeordnet ist, versteht sich, daß die besagte Infiltration ebenso, obschon mit einer geringeren Rate, in anderen Teilen der Gefäßauskleidung auftreten kann. Die hier offenbarte und beanspruchte Erfindung ermöglicht, solch eine Aluminiuminfiltration wirkungsvoll in allen Bereichen der Gefäßauskleidung zu verhindern, in welchen das behandelte, feuerfeste, isolierende Fasermaterial eingesetzt wird.
• Bei den oben beschriebenen Laborversuchen, bei denen behandelte, feuerfeste, isolierende Faserplatte, die 2 % CaF&sub2; in PC-45-Platte enthielt, benutzt wurde, konnte keine Aluminium- Infiltration von deren Innenporen bei einem bis zu 3 Tagen andauernden Versuch bei 750 ºC festgestellt werden. Bei kommerziellen Gefäßen zum Reinigen von Aluminium kann es wünschenswert sein, eine höhere Konzentration von CaF&sub2; oder einem anderen Metallhalogenid einzusetzen, insbesondere für Legierungen mit hohem Mg-Gehalt. Es sind fünf Systeme zum Reinigen von Alumimum, die unter Verwendung der behandelten Faserisolation, die 2 % Calziumfluorid enthält, aufgebaut wurden, seit mehreren Monaten in kommerziellem Betrieb, und keines dieser Systeme hat heiße Stellen entwickelt. Im Gegensatz dazu entwickelten drei Systeme, die zuvor ohne Gebrauch der besagten behandelten Faserisolierung aufgebaut wurden, innerhalb weniger Betriebswochen aufgrund von Aluminiuminfiltration heiße Stellen. Ein System, bei dem die besagte behandelte Isolierung benutzt wurde, wurde nach zwei Betriebsmonaten aufgrund von Problemen außer Betrieb genommen, die nicht mit der Isolierung zusammenhingen. Als dieses System zwecks einer Inspektion teilweise auseinandergebaut wurde, zeigte sich, daß keine Infiltration der behandelten isolierenden Faserplatte mit geschmolzenem Aluminium stattgefunden hatte.
• Man wird erkennen, daß die Erfindung einen wesentlichen Fortschritt in der Technik darstellt, mittels dem ein bedeutsames Problem, das bei praktischen kommerziellen Vorgängen auftritt, überwunden wird. Dadurch daß Mittel zur Verhinderung einer Infiltration von geschmolzenem Aluminium in die isolierende Auskleidung des Gefäßes geschaffen werden, ermöglicht die Erfindung den Einsatz von Reinigungsgefäßen mit zweckmäßiger Größe und ohne übermäßige Wärmeverluste über verlängerte Betriebsdauern vor einer Wartung, wodurch die gesamte Zweckmäßigkeit und Wirksamkeit von kommerziellen Aluminiumreinigungsvorgängen in großem Maße verbessert werden.

Claims (13)

1. Gefäß, das zum Warmhalten und Reinigen von geschmolzenem Aluminium und Legierungen desselben geeignet ist und das einen äußeren Gefäßmantel aufweist, der an seinen Boden- und Seitenwänden mit einer feuerfesten, isolierenden Auskleidung versehen ist, die gegenüber geschmolzenem Aluminium undurchlässig sein soll, wobei für mindestens einen Teil der Auskleidung feuerfestes, isolierendes Fasermaterial mit einer Dichte von unter etwa 1280 kg/m³ (80 lb/ft³) verwendet ist, das eine sehr niedrige Wärmeleitfähigkeit von unter etwa 5,7 W/m² (1,8 BTU/hr/ft²) bei einem Temperaturgradienten von 21,6 ºC/m (1 ºF je inch) bei 815 ºC (1500 ºF) hat, wobei das feuerfeste, isolierende Fasermaterial Alkali- oder Erdalkalimetallfluorid oder Fluorosilikat enthält und das isolierende Fasermaterial durch den Durchtritt von geschmolzenem Aluminium in seine Innenleerräume nicht infiltrierbar ist, und wobei das Vorhandensein des Metallfluorids oder Fluorosilikats dazu dient, die unerwünschte Infiltration der als eine Barriere für geschmolzenes Aluminium und als isolierende Auskleidung dienenden Auskleidung aus feuerfestem isolierendem Fasermaterial effektiv zu verhindern.

2. Gefäß nach Anspruch 1, bei dem das isolierende Material Alkali- oder Erdalkalimetallfluorid enthält,

3. Gefäß nach Anspruch 2, bei dem das Metallfluorid Calziumfluorid aufweist.

4. Gefäß nach Anspruch 1, bei dem das isolierende Material ein Fluorosilikat enthält.

5. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Metallhalogenid in einer Menge im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 5 Gew.% bezogen auf das Gewicht des feuerfesten, im solierenden Fasermaterials vorhanden ist.

6. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das feuerfeste, isolierende Fasermaterial Faserisolierpappe aufweist.

7. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das feuerfeste, isolierende Fasermaterial isolierendes Fasermaterial in gießbarer Form aufweist.

8. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das feuerfeste, isolierende Fasermaterial eine Dichte von etwa 240 bis etwa 1120 kg/m³ (15 bis 70 lb/ft³) hat.

9. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das feuerfeste, isolierende Fasermaterial eine Dichte von etwa 320 bis etwa 960 kg/m³ (20 bis 60 lb/ft³) hat.

10. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem eine harte, dichte, feuerfeste Innenauskleidung auf der Innenfläche der feuerfesten, isolierenden Auskleidung angeordnet ist, wobei die Innenauskleidung ein Material mit relativ hoher Wärmeleitfähigkeit für ein relativ leichtes Reinigen durch Abkratzen seiner Oberfläche aufweist und die harte, dichte Auskleidung eine Dichte in der Größenordnung von etwa 2560 bis etwa 2880 kg/m³ (160 bis 180 lb/ft³) und eine Wärmeleitfähigkeit in der Größenordnung von etwa 44 bis etwa 63 W/m² (14 bis 20 BTU/hr/ft²) bei einem Temperaturgradienten von 21,6 ºC/m (1 ºF per inch) bei 815 ºC (1500 ºF) hat.

11. Gefäß nach Anspruch 10, bei dem mindestens eine Seitenwand des Gefäßes eine Innenauskleidung in Form eines Graphitblockes aufweist und in dem Graphitblock eine elektrische Heizanordnung angeordnet ist.

12. Gefäß nach Anspruch 11, bei dem die feuerfeste, isolierende Faserauskleidung mindestens den inneren Teil der Seitenwand um den Graphitblock herum bildet.

13. Gefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die feuerfeste, isolierende Faserauskleidung die Isolation sämtlicher Wände des Gefäßes bildet.