DE2821453A1 - Plasmaschmelzofen - Google Patents
PlasmaschmelzofenInfo
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Description
„ , , 3· 282Η53
Plasmas chmel ZO fen *
Die Erfindung "betrifft einen Plasma Schmelzofen zum
kontinuierlichen Schmelzen von Metallen, insbesondere zum Einschmelzen von aufbereitetem Leichtmetallschrott,
Plasmaschmelzeinrichtungen zum kontinuierlichen Schmelzen
v»n Metallen sind bereits bekannte So wurde gemäß DIf-WP 90 402 eine Plasma s chmel ze inrichtung
vorgeschlagen, bei welcher der Erwärmungs- oder Einschmelzvorgang und die darauf folgende Prozeßphase
in zwei oder mehreren, jedoch miteinander in Verbindung stehenden Prozeßgefäßen durchgeführt wirdo Das Primär-Prozeßgefäß
und das oder die nachgeordneten Sekundär-Prozeßgefäße
werden über einen oder mehrere Verbindungskanäle vereinte Sie sind so gestaltet, daß die Prozeßgefäße
um die vertikale Achse gekippt werden können, Prozeßgefäße als auch Verbindungskanäle können mit einer
oder mehreren Gegenelektroden ausgerüstet sein0 Das Primär-Prozeßgefäß ist mit einer bekannten Beschickungseinrichtung,
die entweder im Deckel oder seitlich am Prozeßgefäß angeordnet sein kann, ausgerüstet»
Weiterhin ist ein Mehrkammer-Plasma-InduktionsschmelB-ofen
mit mehrgeteiltem, hermetisch schließenden Deckel bekannt, bei dem die Geometrie der P"1 smaschmelzkammer
der Energieabgabe des Plasmabogens angepaßt ist, wobei das Plasmatron im Winkel zur Schmelzgutoberfläche oder
in einer Ausbuchtung der Plasmaschmelzkammerwand angeordnet isto Plasma- und Induktionsschmelzkammer, sind
durch einen Kanal verbunden und können zusammen oder getrennt gekippt werden (DL-WP 109 787).
Ein anderer Plasmaschmelzοfen, bei dem die Plasmatrons
unterhalb'der festen Schmelzgutoberfläche angeordnet
sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Ofengefäß aus mindestens zwei eine Einheit bildenden Ofeninnenräumen
besteht, die eine unterschiedliche Geometrie aufweisen. Die Plasmatrons sind ,in J.nem entsprechenden Winkelbereich
zur Ofenachse in 0.'..-. /mischen angeordnet» Darüber
hinaus sind die Ofengefäßi-eile separat oder zusammen
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.1»· 282H53
kippbar bzw. entleerbar, und der Deckel des Ofengefäßes
ist mit einer Chargiereinrichtung versehen (DIr-WP 109 7β9). Bei einer prinzipiellen Ausführungsform dieses Ofengef&ßes
sind für das Sammeln der Schmelze zusätzlich eine oder mehrere Arbeitskammern durch Öffnungen mit dem
Schmelzofen verbunden. .
Alle genannten Ofentypeiä. weisen entsprechende Zusatzheizungen
auf.
Diese bekannten Plasmaschmelzeinrichtungen zum kontinuierlichen Schmelzen von Metallen weisen verschiedene
Nachteile auf. So wird aufgrund der Tatsache, daß sie aus mehreren miteinander in Verbindung stehenden Prozeßgefäßen
bestehen, die Flexibilität der Technologie des Schmelzbetriebes eingeschränkt, obwohl die Arbeit im
Schmelzbetrieb es erforderlich macht, das erschmolzene Metall entweder sofort nach dem Erschmelzen abzugießen
oder einer Schmelzbehandluns^nriohtung und/oder einem
( Mischer zur Einstellung der benötigten Legierung zuzuführen.
Die im DL-WP 109 787 getroffene Festlegung, daß in
einem Abstand von ca, 150 mm vom Plasmatron die abgeg-V
^- j. uei-eit ■' auf etwa 10 % absinkt und im
wesentlichen nur vom Piasmatrontyp abhängig ist, kann aufgrund durchgeführter Untersuchungen nicht bestätigt ,
werden (Rother, W. j Bergmann, V. j Kulessa, R. ?
Petzold, G. - Energiebilanz eines Plasmabogens XIX. Intern. Wiss. Kolldquium, TH Ilmenau 1974, Heft 2,
S· 65 - 70).
Hierbei wurde von einer grundsätzlich falschen Annahme der Energieabgabe des Plasmabogens ausgegangen. Dementsprechend
fehlt auch.&en daraus gezogenen Schlußfolgerungen
für die der Energieabgabe des Plasmabogens angepaßte Ofengeometrie Jede reale Grundlage.
Ein weiterer Nachteil bereits bekannter Plasmaschmelzeinrichtungen besteht darin, daß bei den notwendigerweise
großen Schrottschütthöhen, die in der Größenordnung der Plasmabogenlänge liegeil, ein stabiles Brennen des Plasmabogens
in der Schrottschüttung nicht eu erreichen ist. .
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Der Plasmabogen brennt nur sehr unruhig und wird durch die Blaswirkung des eigenen Magnetfeldes häufig ausgeblasen.
Schließlich besteht ein weiterer Naohteil der bekannten
Plasmaschmelzeinriahtüiig zum kontinuierlichen Schmelzen
von Metallen darin, da$ sie über keine Einrichtungen verfugen,
die das Eindringen der dem Schrott anhaftenden !fremdstoffe wie feuchtigkeit, Öl, Schmutz usw„ in die
Schmelze verhindern. Durch diese Premdstoffe wird die
Qualität des erschmolzenen Metalls stark herabgesetzt.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Plasmaschmelzofen zu entwickeln, mittels welchem eine Erhöhung
der Metallausbeute bei gleichzeitiger Verbesserung der Qualität des erschmolzenen Metalls erreicht
wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Plasma-Schmelzeinriohtung
zum Sohmelzen von Metallen, insbesondere zum Einschmelzen von aufbereitetem Leiclrbmetallschrott,
zu. schaffen, die aus einem Prozeßgefäß besteht, den strukturellen Besonderheiten des einzuschmelzenden
Materials und dem Niederschmelzverhalten
des Plasmabogens Rechnung trägt und gleichzeitig den Anteil der in die Schmelze gelangenden iremdanhaftungen
am Einsatzmaterial minimiert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß .
öer Plasmaschmelzofen aus einem Ofengefäß mit wannenförmigem Grundriß besteht, in das ein senkrechter oder
leicht gegen die Senkrechte geneigter Schacht mündet, wobei das Verhältnis der Schachthöhe zum Schachtdurchmesser
größer oder gleich aina ist. Die Beschickung des Ofens erfolgt über eine am oberen Ende dea Schachtes
befindliche gasdichte Beschickungseinrichtung. Der oder die Plasmabrenner sind so angeordnet, daß der
oder die PuQpunkte dea oder der Plasraebögen im Bereich
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des Überganges des Schrottschüttkegels in den Ofensumpf
liegen. Die Anordnung erfolgt senkrecht oder unter einem Winkel zwischen 0° und 60° zur Senkrechten in der Längsachse
geneigt. Bei Verwendung von mehreren Plasmabrennern werden diese zwecks Bewegung des Schmelzbades, die
zu einer weiteren Erhöhung der Aufschmelzgeschwindigkeit und 'zum Abbau größerer lemperaturdifferenzen führt,
senkrecht oder unter einem Winkel von 0° bis 60°in der Querachse des Plasmaofens angeordnete
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Metalltemperatur im Ofensumpf und zur Steigerung der Aufschmelzgosehwindigkeit
ist eine elektromagnetische Rühreinrichtung am Ofenboden oder an der Ofenwand im Bereich des Ofensumpfes
virgesehen. Die Energieübertragung auf das Einsatzmaterial erfolgt durch Strahlung der Plasmabogensäule auf
den Schrottschüttkegel, durch leitung und Konvektion
im Bereich des iUßpunktes des Plasmabogens auf den Ofensumpf
und durch Konvektion des Plasmagases durch die Schrottschiittung im Schüttkegel und im Schacht»
Unterhalb der gasdichten Beschickungseinrichtung ist am oberen Ende des Schachtes eine Abzugsöffnung vorgesehen,
welcher zwecks Abscheidung abgedampfter flüchtiger Bestandteile wie Öl und Wasser sowie Abscheidung
des mitgeführten Staubes ein. bekannter Gaskühler und oln bekannter Zyklon nachgeschaltet sind. Zur Entnahme
des erschmolzenen Metalls sind im wannenförmigen Ofengefäß
ein gegen den Ofeninnenraum abgedichteter Überlauf sowio eine elektromagnetische förderrinne vorgesehen.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden,, Die zugehörigen Zeichnungen zeigen!
Hg0 1: Längsschnitt durch den Plasmaofen}
.!Figo 2: Querschnitt BrB durch den Plasmaofen;
Pigo 3$ Schnitt C-C dutch den Plasmaofen,
Wie aus Pig» 1 ersichtlich, "besteht der Plasmaofen
aus dem wanncnförmigen Ofengefäß 1 mit aufgesetztem senkrechten oder leicht gegen die Senkrechte geneigten
Schacht 2ο Das Verhältnis von Schachthöhe H zum Schachtdurchmesser
D ist größer oder gleich Eins0 Der Plasma- ·
schmelzofen wird über die am oberen Ende des Schachtes "befindliche gasdichte Beschickungseinrichtung 3 kontinuierlich
oder quasikontinuierlich mit dem zu schmelzenden Material 4 "beschickte Der sich im Ofenraum ausbildende
Schrottschüttkegel 5 geht in den Ofensumpf 6 übcre Der oder die Plasmabrenner 7 sind so angeordnet,
daß der oder die Fußpunkte des oder der Plasmabögen 8 im Bereich des Übergangs des Schrottschüttkegels 5 in
den Ofensumpf 6 liegen,, Dadurch sind die im unmittelbaren
Bereich des Plasmabogens liegenden Sohrottschütthöhen gering, wodurch ein ruhiges und stabiles Brennen
der Plasmabögen 8 erreicht wird* Die PIosmcfb^enner 7
sind senkrecht oder unter einem Wir.) ; r ' s^hen
0° und 60° zur Senkrechten in der Ii'/.^ -^" ; angeordnet.
Wie in Mg, 2 dargestellt, können bei verwendung mehrerer
Plasmabrenner 7 diese weiterhin in einem Winkel «C zwischen 0° und 60° zur Senkrechten in der Querachse
und nach Mg0 3 in einem Winkel <& 3 zwischen 0° und
zur Längsachse des Plasmaschmelzofens angeordnet sein,,
Durch die geneigte Anbringung der Plasmabrenner 7 wird infolge der kinetischen Energie der Plasmabögen 8 eine
Bewegung des Schmelzbades erzielt, die zu einer Erhöhung
der Aufschmelzgeschwindigkeit und zum Abbau größerer Temperaturdifi -snzen im Ofensumpf 6 führt.
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BAD ORIGINAL
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- is -
■ ?·
Zur Erzielung einer gleichmäßigen Metalltemperatur im Ofensumpf 6 und zur Erhöhung c|er· Auf schmelzgeschwindig-keit
ist am Ofenboden öder seitlich an der Ofenwand im Bereich des Ofensumpfes 6 eine elektromagnetische Rühreinrichtung 9 vorgesehen* Das gurch die Schrottschüttung
strömende heiße Plaöbiagad 'ib Wird am oberen Ende des
Schachtes 2 unterhalb der gasdichten Beschickungseinrichtung 3 abgenommen und einem bekannten Gasktihler 11
zugeführt, wodurch die mitgeführten !fremdstoffe wie öl
und Wasser abgeschieden werden, während der infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeit mitgeführte Staub im
Zyklon 12 abgeschieden wird. Das gereinigte Abgas 13 kann somit ohne Umweltbelastung in die Atmosphäre abgegeben
werden.
Das erschmolzene Metall kann kontinuierlich über einen
gegen den Ofeninnenraum abgedichteten Überlauf 14 oder mit Hilfe einer elektromagnetischen Förderrinne 15
diskontinuierlich zwecks weiterer Verarbeitung entnommen werdene
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Claims (1)
- -/- 282U53Patentans firuoh1„ Plasmaschmelzofen zum kontinuierlichen Schmelzen νδη Metallen, insbesondere zum Einschmelzen von aufbereitetem Iieichfcmetallschrott, mittels Plasmabrenner, wobei dem Öfen ein Abgaskühler und ein / Zyklon zur Reinigung des Abgases nachgeschaltet sind, gekennzeichnet durch, ein wannenförmiges Ofengefäß (1), welches am Ofenboden oder seitlich an der Ofenwand im Bereich des Ofensumpfes (6) eine elektromagnetische Rühreinrichtung (9), weiterhin einen zur kontinuierlichen Entnahme der Schmelze ■ dienenden, gegen den Ofeninnenraum abgedichteten Überlauf (14) oder zur diskontinuierlichen Entnahme der Schmelze dienende elektromagnetische förderrinne (15) aufweist, wobei das wannenförmige Ofengefäß (1) mit einem aufgesetzten senkrechten oder leicht gegen die Senkrechte geneigten Schacht (2) mit an dessen oberem Ende befindlicher gasdichter, kontinuierlicher oder quasikontinuierlicher Beschickungseinrichtung (3) versehen und so mit Plasmabrennern (?) ausgerüstet ist, daß der oder die lUßpunkte des oder der Plasmabögen ζβ) im Bereich des Übergangs des Schrottschüttkegels' (5) in den Ofensumpf (6) liegen»2. Plasmaschmelzofen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Schachthöhe H zum Schachtdurchmesser D größer oder gleich Eins ist.3» Plasnaschmelzofon nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Plasmabrenner (7) senkrecht oder unter einem Winkel von 0° bis 60° zur Senkrechten in der Längsachse des Plasmaofens angeordnet sind.809883/0613ORIGINAL INSPECTED-/- 282H534« Plasraaschmelzofen nach Punkt 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet! daß mehrere Plasmabrenner (7) senkrecht eder unter einem Winkel von 0° bis zur Senkrechten in d.er Querachse des Plasmaofens angeordnet sind.5. Plasmaschmelzofen nach Punkt 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Plasmabrenner (?) in einem Winkel von 0° bis 90° zur Längsachse dos Plasmaofens angeordnet sind«Hierzu 3 Blatt Zeichnungen809883/0613
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