CH646779A5 - Metallurgischer plasmaschmelzofen. - Google Patents

Description

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Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE

1. Metallurgischer Plasmaschmelzofen zum Schmelzen von Metallen und Legierungen mit einem im wesentlichen zylinderförmigen Schmelzgefäss (3) und mehreren in Öffnungen in der Schmelzgefasswand befindlichen Plasmabrennern zur Erzeugung von strömungsstabilen Plasmabögen, dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmabrenner (2) bezogen auf eine gedachte Fläche (4), die das praktisch zylindrische Schmelzgefass (3) in Längsrichtung in zwei Zylinderteile teilt, in der Wand des einen Zylinderteils angeordnet sind und die Schnittpunkte (6) der Projektionen der Plasmabrennerachsen (5) auf einer Fläche senkrecht zur Längsrichtung des Schmelz-gefässes (3) im anderen Zylinderteil liegen, und dass keine Entfernung zwischen besagten Schnittpunkten grösser als der Radius des Schmelzgefässes ist.

2. Metallurgischer Plasmaschmelzofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass Kamine und Abzüge vorzugsweise im Gefässdeckel angeordnet sind, um das verbrauchte Arbeitsgas aus den Plasmabögen abzuführen.

Die Erfindung betrifft einen metallurgischen Plasmaschmelzofen zum Schmelzen von Metallen und Legierungen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, Plasmabrenner mit übertragenem Niedertemperaturplasma für das Schmelzen von Metallen und Legierungen einzusetzen. Die Anordnung der Plasmabrenner erfolgt bei bevorzugt zylindrischen Schmelzgefassen sowohl im Gefässdeckel als auch in der Gefässwand, wobei die Anordnung in der Gefässwand bevorzugt wird. Im letzteren Fall werden die Plasmabrenner versetzt auf eine Art angeordnet, dass zur Verbesserung des Temperaturausgleichs im Metallbad durch Konvektion ein Drehmoment in den oberflächennahen Metallbadbereichen erzeugt wird und dadurch sich eine Badbewegung ergibt. Durch diese Verfahrensweise entsteht zwangsläufig auch ein Drehmoment im Gasvolumen über dem Schmelzbad, das zu einer Drehbewegung des Gasvolumens führt, wodurch sich eine Beeinflussung der Plasmabrenner untereinander ergibt.

Um die Auswirkungen einer Beeinflussung der Plasmabrenner untereinander gering zu halten, muss bei gegebenem Bogenstrom mit einer zum strömungsstabilen Bogen verkürzten Plasmabogenlänge gearbeitet werden, die eine Verminderung der Spannung ergibt, was dann zu einer Verringerung der übertragenen Leistung und damit zu einer Erhöhung der Schmelzzeit und damit verbunden zur Erhöhung der Energieverluste führt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen metallurgischen Plasmaschmelzofen vorzuschlagen, der eine Steigerung des energetischen Leistungsangebots gestattet, indem die prozesswirksame Länge der Plasmabögen bei gegebenem elektrischen Bogenstrom durch Strömungsstabilisierung der Plasmabögen erhöht wird.

Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichnet.

Beim Betrieb eines Plasmaschmelzofens wird durch die

Verwendung eines Arbeitsgases zur Erzeugung der Plasmabögen eine Zwangsströmung im Ofenraum hervorgerufen. Bei der erfindungsgemässen Anordnung der Plasmabrenner kommt es zu einer richtungsorientierten Strömung im Plas-5maschmelzofen. Vorzugsweise ist diese Strömung in den Gebieten, wo sich die Plasmabögen am stärksten gegenseitig annähern und damit die wechselseitige Beeinflussung am gröss-ten ist, so gerichtet, dass das Arbeitsgas schnellstmöglich abgeführt wird. Das Abführen des Arbeitsgases kann durch die io Verwendung von Strömungssenken (Kamine, Abzüge beispielsweise im Deckel des Plasmaschmelzofens) unterstützt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellun-15 gen in Fig. 1 bis 3 näher beschrieben.

Fig. I ist eine Draufsicht auf den leeren Plasmaschmelzofen 1 mit abgenommenem Deckel, der in grundsätzlich bekannter Weise unter Verwendung eines zylindrischen Schmelzgefässes 3 aufgebaut ist. In vier Durchführungen 20 durch die Wand des Schmelzgefässes 3 befindet sich je ein Plasmabrenner 2. Die Projektionen der Plasmabrennerachsen 5 auf eine Fläche senkrecht zur Zylinderachse des Schmelzgefässes 3 schneiden sich in Schnittpunkten 6. Die Plasmabrenner 2 haben eine derartige Ausrichtung, dass bezogen auf die 25 gedachte Ebene 4 sich die Plasmabrenner 2 alle diesseits und die Schnittpunkte 6 alle jenseits der gedachten Ebene 4 befinden.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Plasmaschmelzofen I mit Füllgut 8 im Betriebszustand, die zeigt, dass die längs des 30 Plasmabogens 7 jedes Plasmabrenners 2 durch die Neigung der Plasmabrenner 2 zur Horizontalen und seiner Einbauhöhe über Badoberflächenniveau bestimmt wird.

Ein Querschnitt durch den Plasmaschmelzofen 1 wird in Fig. 3 gezeigt, wobei ein Abzugskamin 9 beispielsweise im 35 Gefässdeckel jenseits der gedachten Ebene 4 (bezüglich der Plasmabrenner 2) angebracht ist.

Der Plasmaschmelzofen 1 wird in bekannter Art betrieben. Dabei erhalten die Plasmabögen 7 der Plasmabrenner 2 auch einen hohen mechanischen Impuls. Bei der erfindungs-40 gemässen Anordnung führt das zur Ausbildung einer

Zwangsströmung 10 im Gasvolumen des Ofenraumes, die eine bevorzugte Richtung hat. Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, ist die Zwangsströmung 10 so gerichtet, dass das Gas von den Plasmabrennern 2 wegströmt. An der Wand des Schmelzge-45 fasses 3 strömt das Gas nach oben und wird im wesentlichen durch den Abzugskamin 9 abgesaugt. Das dann noch rückströmende Gas 11 strömt am Gefässdeckel entlang und beein-flusst dadurch die Plasmabögen 7 der Plasmabrenner 2 kaum. Durch die erfindungsgemässe Anordnung der Plasmabrenner so 2 wird die wechselseitige Beeinflussung der Plasmabögen 7 gegenüber den bisherigen Anordnungen stark verringert, so dass längere Plasmabögen 7 stabil brennen.

Bei vorgegebenem Bogenstrom ergeben längere Plasmabögen 7 eine Zunahme der Bogenspannung, was zu einer Er-55 höhung der Leistungsübertragung der Plasmabögen 7 und damit zu einer schnelleren Erwärmung des Einsatzgutes führt.

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2 Blatt Zeichnungen