SE434307B - Vertikal schaktugn for smeltning av metallmaterial - Google Patents

Description

7307442-4 .2 . tall för gjutning i kontinuerliga gjutmaskiner. Vid konventionella bränsleeldade ugnar, åstadkommas intermittent eller halvkontinuerlig beskickning av schaktugnen med metallskrotmaterial snabbt och gynn- samt rätt och slätt genom att låta materialet falla ned i ugnen via en beskickningsöppning vid dess övre del till av slumpen bestämda ställen och bilda en vertikal pelare av skrot, som sjunker nedåt i ugnsschaktet allteftersom beskickningen smälts. Efter beskickningen är avslutad stängs beskickningsöppningen och därefter beskiokas intermittent vid behov på samma sätt med ytterligare skrotmaterial.

Såsom påpekas i den amerikanska patentskriften.5.l99.977 ger detta på slumpen baserade beskickningsförfarande en mindre kom- pakt metallbeskickningsmassa, vilket ökar smälthastigheten. Ett sådant tidseffektivt beskickningsförfarande av en vertikal schakt- ugn för smältning skulle emellertid icke vara möjligt om plasma- bågbrännare användes för smältning av metallbeskickningen, efter- som brännarspetsarna normalt sträcker sig in i ugnen innanför dess inre vägg och till förhållandevis nära metallbeskickningen för möj- liggörande av bågslagning och upprätthållande av bågen mellan brän- narelektroden och beskickningen. I detta fall skulle brännarspetsen sâlundakunna erhålla omfattande skador genom antingen det nedfallan- de skrotmaterialet eller sjunkande metallskrotbeskickningen.

Med hänsyn till det ovanstående, torde det vara helt klart att det fortfarande finns ett behov inom detta område av tekniken för användning av sidoväggsmonterade plasmabågbrännare för att avse- värt förbättra värmetillförsel till metallchargen och därigenom på ett effektivt sätt på kortaste möjliga tid och med minsta värmeför- lust, åstadkomma en kontinuerlig tillförsel av smält metall för an- vändning i en kontinuerlig gjutmaskin.

Ett syfte med föreliggande uppfinning är därför att åstad- komma en vertikal schaktugn för smältning som är anpassad för inter- mittent beskickning med metall under oavbruten drift av densamma och som utnyttjar sidoväggsmonterade plasmabågbrännare för snabb smältning av metallbeskickningen för minimering av värmeförlusten till omgivningen och tillförsel av smält metall till en kontinuer- lig gjutmaskin. ' Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma en verti- kal schaktugn för smältning som har en beskickningsöppning och ett flertal nedåtlutande plasmabágbrännare som är monterade i sidovägg- arna nedanför beskickningsöppningen och anordnade med samma vinkel mellan sig i övre och undre vertikalt åtskilda plan för förvärmning 7807442-4 3 Och Smälfiflins av det metallen-ot som tillsätts tili ugnen genom beskickningsöppningen.

Ett tredfle SYfÜe med uppfinningen är att åstadkomma en vert1_ kal schaktugn med sidoväggsmonterade plasmabágbrännare för snabb smältníng av en metallbeskickning vid vilken brännarna är skyddade från skador genom en nedfallande eller sjunkande metallbeskickning.

Ett fjärde syfte med uppfinningen är att åstadkomma eldfasta element på de inre väggarna av en vertikal sohaktugn för smältning för att skyddande omhölja sidoväggsmonterade plasmabågbrännare från skador genom nedfallande eller sjunkande metallskrot som beskickas i ugnen under plasmabágbrännarnas arbete.

Kortfattat beskrivet kan dessa och andra syften enligt upp- finningen som nedan kommer att framgå uppnås genom åstadkommande av en smältugn som innefattar en vertikalt avlång smältkammare med en övre och undre kammardel, varvid den övre kammardelen har organ för gravitationsbeskickning av metall i smältkammaren under ugnens arbetsskede, vilket leder till att en kontinuerligt sjunkande me- tallpelare bildas under detta skede, och den undre kammardelen en inre vägg utförd av eldfast material och ett golv, vilket omfattar ett organ för uppsamling av en pöl av smält metall som smälts i ugnen, ett utloppsorgan vid den undre kammardelen som kommunicerar med organet för uppsamling av smält metall för kontinuerligt av- lägsnande av smält metall därifrån, ett flertal nedåtlutande öpp- ningar som är anordnade i två vertikalt åtskilda plan och åtskilda från varandra runt den undre kammardelen, plasmabâgbrännare som är anordnade i dessa öppningar, organ för anslutning av en elektrisk strömkälla mellan brännarna och metallbeskickningen, samt organ som är förbundna med brännarna för utsträckning och tillbakadragan- de av brännarna i arbetsläge relativt den undre kammardelen.

Företrädesvis innefattar den dessutom organ som åtminstone delvis omger brännarna för att i huvudsak hindra materialen av den nedfallande och sjunkande metallbeskickningen från att skada brän- narna då dessa befinner sig i arbetsläge.

Uppfinningen beskrivas närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 visar ett längdsnitt av en vertikal scnaktugn med sidoväggsmonterade plasmabågbrännare enligt föreliggande uppfinning, rig. 2 visar ett tvärsnitt av ugnen enligt uppfinningen taget längs linjen 2-2 i fig._1, rig. 3 visar ett tvär- snitt av ugnen enligt uppfinningen taget längs linjen 3-3 1 rig. 1, och rig. 4 visar en sidovy, delvis i snitt, av monteringen av en plasmabågbrännare 1 sidoväggen av ugnen enligt uppfinningen. 7807442-4 4 Pâ ritningen är samma delar betecknade med samma siffror.

I fig. 1 visas en vertikal sohaktugn 10 för kontinuerlig smältning av metall. Ugnen 10 har vertikalt avlång, företrädesvis cylindrisk form och avgränsar en inre cylindrisk smältkammare, som är anord- nad att gravitationsbeskickas, via en beskiokningsöppning lä, med metallstyoken som skall smältas, t.ex. metallskrot, kopparkatod- stycken eller liknande. öppningen 14 är försedd med en lucka 16 för tillslutning av öppningen då metall icke beskickas i ugnen.

Om man önskar smälta ned metallbeskickningen i kontrollerad atmos- fär, dvs. kontrollerad genom variation av antingen trycket eller gaskompositionen av atmosfären eller båda, kan luckan 16 vara för- sedd med organ för avtätning av densamma runt öppningen 14.

Ugnsväggen 20 innefattar ett yttre, cylindriskt metall- hölje 22 och en eldfast infodring 24, vilken till exempel kan bestå av karbidtegel eller annat lämpligt eldfast tegel som kan motstå de höga temperaturer som råder i smältkammaren, Även om detta icke särskilt visas, kan infodringen 24 även utgöras av ett eller flera skikt av isolerande material eller isolertegel som är anordnat mellan metallhöljet 22 och den högtemperaturbeständiga eidfasta limiter-ingen 24.

Botten eller golvet 26 av smältkammaren 12 är även utförd av eldfast material och är konkavt skålad såsom vid 28 för att möjliggöra uppsamling av en pöl P av metall, som smälts i ugnen.

En nedåtlutande, eldfast utloppskanal 50 sträcker sig genom den und- re delen av ugnsväggen 20 vid en vertikal nivå som tillåter utflöde av smält metall först efter det att ytan av metallpölen P är i huv- udsak ekvivalent med den horisontella tvärsnittsytan av smältkamma- ren. Efter det att nedsmältningen av beskickningen har börjat och nivån för pölen P nått nivån för kanalen 50, avtappas smält metall kontinuerligt i en hâllskänk 32 eller annan anordning, t.ex. ett reningssystem för smält metall, från vilken anordning den smälta metallen avtappas till en kontinuerlig gjutmaskin för kontinuerligt bildande av en gjuten metallstång på ett inom detta område av tek- niken välkänt sätt, vilket därför icke särskilt beskrives här. Om smältkammaratmosfären är kontrollerad, är skänken 52 företrädesvis försedd med en skärm 33, vilken bildar en effektiv hydrostatisk tätning vid kanalen 30.

Systemet för tillförsel av det värme som är nödvändigt för kontinuerlig smältning av den till ugnen beskiokade metallen innefattar ett flertal plasmabåggeneratorer eller -brännare 34,56, även kända under benämningen “plasmauonerf¿_och tillhörande energi- 7807442-4 källa och förbindningsorgan vilka visas schematiskt 1 fig. 1.

Brännare lämpliga för användning vid föreliggande uppfinning och deras konsanktion och arbetssätt är välkända för fackmannen, och därför torde en närmare specificering därav icke vara nödig för förståelse av föreliggande uppfinning. Dylika konventionella plas- mabåganordningar och deras arbetssätt finns beskrivna 1 detalj t.ex. i de amerikanska patentskrifterna 2.922.869, 5.l47.530, 3.194.941 och 3.673.375. Brännarna 54, 36 är anordnade åtskilda med samma vinkel mellan sig och i nedátlutande ställning kring smältkammar- axeln i två vertikalt åtskilda plan, såsom bäst framgår av fig. l-5.

Brännarna 54 i det översta planet innefattar förvärmningsbrännare för förvärmning av den metallbeskickning som sjunker ned genom smältkammaren genom tyngdkraftens inverkan och brännarna 36 1 det understa planet innefattar arbets- eller smältbrännare för tillför- sel av det ytterligare värme som är nödvändigt för fullständig över- föring av den förvärmda metallbeskickningen till smält tillstànd.

Såsom visas i fig. l är brännarna på konventionellt sätt via elektriska förbindningsorgan 58 förbundna med ena polen av en elektrisk högspänningskälla 40, vars andra pol via ett elektriskt förbindningsorgan 41 är förbunden med en elektrod 42 som är belägen i den konkava ytan 28 i ugnsgolvet 26. Elektroden 42 är anordnad för åstadkommande av elektrisk kontakt med den 1 ugnen beskickade metallen under igångkörningen för slagning av bàgen tillsammans med metallbeskickningen. Därefter upprätthåller elektroden 42, under kontinuerlig ugnsdrift, elektrisk kontakt med beskickningen via den smälta metallpölen P.

Var och en av brännarna 34, 36 är företrädesvis försedd med ett skyddande eldfast hölje 44, 46, som, vid den häri beskrivna ut- föringsformen innefattar en eldfast struktur som är utförd företrä- desvis av eldfast tegel, som sträcker sig i huvudsak radiellt inåt mot smältkammarens 12 axel och omger brännarspetsarna pà minst tre sidor, närmare bestämt brännarnas översida och vid dess sidor. Det eldfasta höljets övre sidor 44', 46'är utförda lutande eller pa ett stegliknande sätt för styrning av den nedåtgående beskiokningen mot ugnsaxeln och för att hjälpa till att förhindra metallbeskick- ningen träffar höljenas översida. Höljenas sidor 44", 46" sträcker sig företrädesvis ned till golvet 26 av ugnen och förbättrar däri- genom stödet för höljet.

Syftet med denna skyddande höljeskonstruktion är att för- hindra skador på brännarspetsarna genom nedfallande metallstycken 1so7442+4 6 som gravitationsbeskickas i ugnen via beskickningsöppningen 14 eller genom den pelare av metall som passerar nedåt genom smältkamma- ren under kontinuerlig drift av ugnen. Det är självklart att brännar- spetsarna, utan anordnandet av de skyddande höljena 44, 46 för skyddande av brännarspetsarna mot skador, skulle ha måst dragas tillbaka helt från smältkammaren innanför den inre eldfasta infod- ringen 24. Sålunda skulle metallbeskickningen ligga omedelbart invid de öppningar genom vilka brännarna skjuter ut. På samma gång som det torde vara möjligt att slå en båge med metallbeskickningen, vid dessa betingelser, torde brännarna ha måst dragas tillbaka ytter- ligare in i ugnsväggen till sin arbetsbåglängd och därigenom onöd- vändigtvis kommit att uppvärma ugnsväggen med resulterande högre värmeförlust till omgivningen och mindre effektiv drivning. Skydds- höljenaseffektivitet ligger därför 1 att de förflyttar de av plasma- bågarna alstrade regionerna med maximal värme närmare ugnsaxeln, dvs. längre bort från ugnsväggen.

I fig. 4 visas en plasmabågbrännare 34 eller 36, vars spets sträcker sig genom ugnsväggen 24 till 1 omedelbar närhet av den i ugnen beskickade metallen i och för att initialt slå en båge med densamma. Efter bågen slagits och stabiliserats dras brännaren 34 eller 56 tillbaka till sitt arbetsbàglängdsläge som visas med streck- ade linjer i fig. 4 medelst en påverkningsanordning 48 på 1 och för sig känt sätt. Såsom framgår av fig. 4 placeras brännarspetsen ome- delbart nedanför den övre väggen 44' eller 46' och mellan sidovägg- arna 44" och 46" av det skyddande höljet på ett sådant sätt att de nedåt passerande metallstyckena som gravitationsbeskickats i ugnen i huvudsak fullständigt hindras från att komma till någon skadande 4 kontakt med brännarspetsen. Efter återförandet av brännaren till arbetsbåglängdsläget, kommer brännarspetsen fortfarande att vara skyddad från skador och sträcker sig företrädesvis in i smältkamma- ren väl innanför den inre ytan av den eldfasta infodringen 24.

Claims (9)

7807442-4 7 Patentkrav

1. Vertikal schaktugn för smältning av metallmaterial, k ä n n e t e c k n a d a v att den innefattar en vertikalt av- lång smältkammare med en övre och undre kammardel, varvid den öv- re kammardelen har organ för gravitationsbeskickning av metall i smältkammaren under ugnens arbetsskada, vilket leder till att en kontinuerligt sjunkande metallpelare bildas under detta skede, oflxden undre kammardelen en inre vägg utförd av eldfast material och ett golv (26), vilket omfattar ett organ för uppsamling av en pöl (P) av smält metall som smälts i ugnen, ett utloppsorgan (30) vid den undre kammardelen som kommunicerar med organet för upp- samling av smält metall för kontinuerligt avlägsnande av smält metall därifrån, ett flertal nedåtlutande öppningar som är anord- nade i två vertikalt åtskilda plan och åtskilda från varandra runt den undre kammardelen, plasmabågbrännare (34, 36) som är anordnade i dessa öppningar, organ (38, 41, 42) för anslutning av en elekt- risk strömkälla (40) mellan brännarna och metallbeskickningen, samt organ som är förbundna med brännarna för utsträckning och tillbakadragande av brännarna i arbetsläge relativt den undre kammardelen.

2. Ugn enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den dessutom innefattar organ (44, 46) som åtminstone delvis om- ger brännarna (34, 36) för att i huvudsak hindra materialen av den nedfallande och sjunkande metallbeskickningen från att skada brännarna (34, 36) då dessa befinner sig i arbetsläge.

3. Ugn enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att organen (44, 46) för förhindrande av skador på brännarna skjuter inåt frånsmältkammarens inre vägg.

4. Ugn enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att organen (44, 46) för förhindrande av skador på brännarna innefattar eldfasta element innefattande en övre vägg (44', 46'), som är an- ordnad ovanför respektive brännare, och sidoväggar (44", 46"), som är anordnade invid respektive brännares sidor, varvid dessa sidoväggar (44", 46") sträcker sig ned till ugnens golv (26).

5. Ugn enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d a v att den övre väggen (44', 46') har en nedåt lutande övre yta för tving- ande av metallmaterialbeskickningen mot ugnens axel.

6. Ugn enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att organet för uppsamling av smält metall innefattar en konkav härd PQQR Qüfinn 1. 7807442-4 (28) i ugnens golv (26), varvid utloppsorganet (30) innefattar ett utlopp som skär härden (28) vid den undre kammardelens inre vägg på sådant sätt att ytan av pölen (P) av smält metall är i huvudsak ekvivalent med den undre kammardelens tvärsnittsyta.

7. ' Ugn enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att organen för gravitationsbeskickning innefattar en beskicknings- öppning (14) i den övre kammardelens sidovägg.

8. Ugn enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a d a v att den även innefattar organ (16, 33) för avtätning av en kontrollerad ' atmosfär i ugnens smältkammare.

9. Ugn enligt patentkrav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att den dessutom innefattar ett organ (32) för mottagande av smält metall som är anordnat vid ugnens utloppsorgan (30), och att av- tätningsorganen innefattar en lucka (16) för avtätning av beskick- ningsöppningen (14) och en skärm (33), som är anordnad i organet (32) för mottagande av smüt metall för bildande av en hydrosta- tisk avtâtning vid utloppsorganet (30).