Brilleovn

 

Brilleovn (ty. Brillenofen)

 

Sjaktovn for skjærsteinsmelting med to sirkelrunde herder i par foran ovnen.

 

Den utvendige dobbeltherden hadde først og fremst den fordel at man unngikk de besværlige jernsuene inne i ovnen slik at det var mulig å gjennomføre lengre smeltekampanjer uten å måtte stanse smeltingen for å fjerne suene og, eventuelt, reparere ovnen. Brillen ga også muligheter for vekselbruk og en kontinuitet i driften som ikke var mulig ved de gamle ovnene. Nå kunne én herd bli tømt, reparert og forvarmet mens den andre ble fylt.

Ulemper ved bruk av brille:

- Både slagg og skjærstein lider et større varmetap i en ekstern, åpen herd enn om det ble stukket fra en tradisjonell sumpovn[1]. For å oppveie dette varmetapet og holde massen flytende bl.a. for at ikke utløpsåpningen i ovnen skulle gå tett, måtte man øke temperaturen inne i ovnen, dvs øke kull/kokstilsatsen.

- Separasjonen mellom stein og slagg ble dårligere i brille, i alle fall i små og åpne briller, enn når smelten ble liggende i sumpen før utstikking. Følgen var større kobbertap i slagg (men en rikere skjærstein).

 

Jernsuene var et gammelt problem innenfor både kobber-, sølv- og nikkel-produksjonen. De metallurgiske forutsetninger for jernsudannelsen er kompliserte og ble mye diskutert. Når problemet ble sterkt redusert ved bruk av b., må forklaringen finnes i selve ovnskonstruksjonen og de konsenkvenser den hadde for smelteprosess, arbeidsgang og muligheter for problemløsning.

Det grunnleggende nye er at smeltemassen før utstikking hele tiden fløt ut i brillen gjennom to såkalte "øyer" i ovnsfronten, mens den ved de gamle ovnskonstruksjoner ble liggende i en dyp "sump" som gikk inn i ovnen. Denne kontinuiteten i ovnsgangen kan ha vært av betydning for å hindre dannelsen av jernsu. Videre kan en påregne mer moderate temperaturforhold i en smelte i brillen enn i en sump. Dette er en fordel fordi jern i økende grad blir utredusert ved økende temperaturer, dvs. moderate temperaturforhold gir bedre mulighet for å holde mengden utredusert jern på et nivå som kan holdes oppløst i steinen.

En kan også stille spørsmål ved om jernsudannelsen ble redusert i de nye ovnene som følge av at det var mindre jern i skjærsteinen pga den økte forslaggingen. Denne fordelen hadde i tilfelle et motstykke i økt kobbertap i slagg, som nevnt. Til slutt er det også spørsmål om b. ga anledning til en beskikning som hemmet jernsudannnelsen. 

Viktigst var allikevel at den utvendige brillen ga en ny mulighet for lett å observere tilløp til jernsudannelser og å fjerne dem før de hadde vokst seg for store. Vekselbruket ga mulighet for å gjøre dette arbeidet i én herd, mens den andre ble fylt, dvs uten produksjonsstans.  

Ved Røros-verket kunne smeltekampanjer med murovn og brille forlenges fra tidligere 8-9 døgn til 40-50 døgn, ved bruk av waterjacketovn enda lenger.

Ved bruk av konverter i neste trinn (se bessemering) gikk skjærsteinen direkte på konverteren i flytende form.

Økningen i fyringsutgiftene (jfr. ovenfor) som følge av "brilledrift" var en teoretisk størrelse. De absolutte fyringsutgifter pr tonn malm sank betydelig. Fra Røros gis følgende opplysninger vedr. smelting i murovner med og uten brille: Man kunne med den nye b., oppført i 1884, forsmelte 24 tonn malm pr døgn med et forbruk på 64 m3 trekull og 182 hektoliter koks pr 100 tonn malm. Året i forveien (med de gamle ovnene) var tallene 14,22 tonn døgnproduksjon med et forbruk på 72,8 m3 trekull og 240,6 hektoliter koks pr 100 tonn.[2],[3] Som det fremgår, er alene de absolutte tall for medgått fyringsmasse pr døgn betydelig høyere ved den gamle smeltingen enn for smelting med b.. Dertil kommer at døgnproduksjonen økte med 71 %. Med slike tall blir kompliserte beregninger for forbrukt varmemengde og pris fyringsmasse pr tonn malm unødvendig for å kunne fastslå meget betydelige innsparinger. De nye waterjacket-ovnene som ble tatt i bruk ved Røros-verket i 1888, ble utstyrt med brille, men fikk en svekket brennstofføkonomi på grunn av de store mengder vann som skulle varmes opp, se waterjacketovn.

Når det gjaldt kobbertapet, viste beregninger at mens tapet i slagg ved tradisjonell smelting i store steinovner med lavt Cu-innhold i skjærsteinen (18-20 %) var ≈ 4 % av beskikningens opprinnelige kobbermengde, var tapet ved bruk av små og åpne briller og høyt Cu-innhold (f.eks. rundt 40 %) ≈ 10 %.[4] Bruk av større briller ville gi bedre tid til separasjonen og et relativt mindre varmetap. Det ville også være en fordel å arbeide med overdekket brille som man gjorde ved flere amerikanske verk.[5]

B. ble først tatt i bruk ved Vigsnes kobberverk på Karmøy i 1882. Utskiftingen skyldtes de mange driftsforstyrrelser man hadde med de gamle ovnene. De nye b. funksjonerte mye bedre.[6]. To år etter kom den først b. ved Rørosverket hvor ovnstypen var i bruk til hytta ble nedlagt i 1953. I 1894 ble den nye waterjacketovnen i Sulitjelma anlagt med brille.[7]

Det er ikke kjent hvorvidt det ble brukt brilleovner ved nikkelverkene hvor man også smeltet skjærstein i waterjacketovner.

 

Varia:

- Ved Rørosverket er smeltegangen ved en waterjacketovn med brille rundt 1900 beskrevet slik:

"Frå omnen renn smeltegodset ned i forherden (brilla) frammafor omnen. I forherden vil smeltegodset skilja seg. Den tunge skjærsteinen søkk til bottens, mens den lettare slaggen flyt opp. Når slaggen når overløpet på forherden flyt han over, og går til slutt ned i ei slaggpotte på hyttegolvet. Skjærsteinen, som sokk til bottens i forherden, steig etter kvart høgare og høgare, medan slaggen flaut over. Til sist var forherden mest breddfull med skjærstein. Da stakk dei ut skjærsteinen frå botnet av forherden. Skjærsteinen gikk i den store renna til høgere, og flaut direkte over i konvertoren".[8]

- Fra arbeidet ved brillen de siste årene før nedleggelsen i 1953 fortelles det om slaggingen: "Slagget rant jevnt fra brilla og inn på ei renne. Ved enden av renna kom det i berøring med vatn slik at det gikk i knas og ble til granuleringsslagg som ble samla opp i vogner og kjørt med slaggbanen over til slagghaugene. Kom det 'sporrsten' [skjærstein] i slaggrenna, ble det en skikkelig eksplosjon, og varmen drev i taket. Ole Sorken fikk en gang en slik 'glufs' i ansiktet. Ulykka ga varige skader." Det berettes også om en annen alvorlige hendelse, som samtidig kaster lys over driftsgangen og problemer som kunne oppstå:" Ovnen fikk tilførsel av luft gjennom en rørgang fra maskinhuset. Var temperaturen i smeltemassen for lav, kunne åpningen på ovnen gå tett. Da måtte de slå hull med et langt jern. Dette krevde kraft og besluttsomhet. Det var ved en slik hendelse at en av 'hyttkaran' nesten ble slött i hjel. Han som slo, bomma og traff en av arbeidskame­ratene ved øret. Jernet kunne ha gått inn i nakken."

Og om behandlingen av skjærsteinen: "Konverteren ble kjørt på skinner bort til smelteovnen så snart de fikk beskjed. "Brilla e' full, dokk må kåmmå og tappe"[...] Det lå ei åpen renne helt innpå brilla, den var bare tettet igjen med stein og leire som de slo opp med et jern. Konverteren ble kjørt på plass under smelteovnen og tippa ned slik at tuten sto jevn med renna, og der rant 'sporrstenen' inn på kjelen. Arbeidet ble nøye overvåka, og så snart 'sporrstenen' var tappa og det kom flytende slagg i renna, måtte de skynde seg "å klesse ti att en lerklomp forr å stenge." Det kunne gå to briller, som tilsvarer ca. 2 tonn masse, på en konverter.[9] Som det fremgår, var det små endringer i produksjonsutstyr og arbeidsgang i hytta ved Røros-verket i de 50 årene som ligger mellom beretningene gjengitt ovenfor. Av vesentlig betydning i disse årene var bare overgangen til oppredning med flotasjon fra 1926.

- B. ble oppfunnet i Ungarn på slutten av 1600-tallet og ble derfor ofte kalt "ungarsk ovn". Den var opprinnelig en ovn for smelting av sølvmalm. Den fikk stor utbredelse på kontinentet[10], men ikke i Skandinavia. Den omtales av Rinman i hans bergverksleksikon, men var trolig aldri i bruk i Sverige.  Det er vanskelig å si noe sikkert om hvorfor ovnstypen ikke ble tatt i bruk før på 1880-tallet i Norge.[11]

- Noen ganger gikk det for fort. I sitt leksikon redegjør Rinman for b.s fortreffelighet, men også om faren for ulykker: "Desse brillofen[...] anses medföra den förmån at när den ena härden blifvit full och dess motsvarande ugnsöga med fuktadt stybbe tilstoppadt, kan man hafva tid nog til upränsning och nytt stybbes inslående, medan [metallet] samlas, eller utflyter, i den andra härden; i stället för at då man har blott en härd och den under smältningen måste omlagas, händer at det nya inslagna stybbete intet hinner fullt torka förrän den heta metallen åter börja utrinna, som, när den råkar fuktighet, kan flyga eller kastas omkring med en häftig knall och förorsaka olyckor.

 

 

 

Fotnoter

1. Sumpovnen hadde dyp herd med fallende bunn som gikk ut foran ovnen og der dannet en forherd hvorfra utstikningen, med visse mellomrom, skjedde til den lavereliggende stikkherden på siden av forherden.
2. Dahle 1894: 443
3. Når det her opereres med både trekull og koks som brensel, skyldes det at verket i begynnelsen av 1880-årene var i en overgangsfase mht til bruk av brensel. Koks ble begynt brukt regelmessig i smeltingen fom 1878 og overtok helt for trekullet i 1886.
4. For å motvirke Cu-tap i slagg ble slagget tappet i slaggpotter som ga et bedre skille slagg/skjærstein. Slike potter ble f.eks. tatt i bruk på Røros og i Sulitjelma. (Alternativt ble slagget granulert ved kontakt med vann.)
5. Vogt 1905:60,61
6. Sæland 2005:8.
7. Både på Røros og i Sulitjelma omtales brillen som en "beholder" for separasjon skjærstein/slagg.
8. Ødegaard 1984:28 (Bildetekst til bilde fra ca 1900)
9. Borgos 2005:4,5. Informant for Borgos er tidligere hyttearbeider Ole Sorken som arbeidet i hytta fra 1943 til den ble nedlagt i 1953.
10. Lindroth 1955:56   
11. Iflg. Vogt var det store fordeler ved bruk av b.: "Denne fordel [kontinuerlig drift] er saa betydelig, at man, hvor man arbei­der med kis- eller jernrig, stærkt røstet malm, utvivlsomt staar sig paa udvendig brille. Dette er saa vel kjendt, at det ikke behøver nærmere omtale."(Vogt op.cit:60). Han har imidlertid ingen vurdering av hvorfor de gamle ovnene med sumpinnredning ikke var byttet ut tidligere.