CS221282B2 - Method of melting the metals and device for executing the said method - Google Patents

Description

Vynález se týká způsofbu tavení kovů, při kterém se dosahuje lepšího využití tepla spalin při tavení kovů v kelímcích nebo vanách; ^podstata to^hoto z^působu spočívá v tom, že spaliny kapalných, plynných nebo i . pevných paliv se vedou z tavím pece (²) společně s -nespálenými podíly paliv do tavící komory (8), kde dochází k expanzi proudu -sjpalin a dodate^čn^ému s^lovárn nespálených . částeček teplem, vyzařovaným ze stěn taviči komo-r^y (8).

Podstata zaNzern ^podta v^yn^álezu s^počívá v tom, že tavící ^peci (²) je ^přiřazena tavW komora (8), do ‘které jsou spaliny převáděn^y z tavící pece (²) ^kanálem (7^ ostřeným uzavíratelným bočním otvorem a majícím ^plochu ^příčn^ého ^pr^ůřezu . (FJ osmkrát až dvanáckráí menší, než je příčný ^průřez (F₂) tavím komory (8K osazené tavímmi kelímk^y (I^{4, 15,} l⁶) a ^pop^řípadě také ^-te^plo· v^yzařuj^ímm^{i p}rvk^y (²°L ^po<^í^l^-ej^ímmi se s^pole.čn^ě s vyzaiOvam ptochou (W) akumulační vrstvy stěn na zachycování a vracení tepla proudu spalin. Za tavící komorou (8) je umístěn komín (9) pro odvod před jeho^ž vstapem je umeteno -regulační hradrtko- (¹¹).

w z 3

Okr. 1

Vynález se týká způsobu tavení kovů, zejména lehkých, ^též^kých a vzácných ^kov^ů a jejich slitin, v -kelímcích ne^bo van^ác^h, při kterém se spalují kapalná, plynná nebo pevná ' paliva a spalinami se zahřívá tavený kov; vynález se také týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Zlepšování tepelné účinnosti tavných procesů bylo· předmětem již velkého , množství nejrůznějších řešení. Tak například z patentního spisu Spolk. řep. Něm. ' ě. 444 535 je známa kelímková taviči pec pro slévárn^y neže^leznýc^h kovů °^patíⁱen^{á č}ástí, vyhřívanou zplodinami spalování v peci, ve které probíhá předtavení. Pece tohoto -dru^hu jsou nevýhodn^é pfedev&m z to^ho , ^vodu, že -částice nečistot, unášené v proudu s^palⁱn^, se -dostóvaj do ^pře^dtaven^ého ^kovu, co^{ž p}o ^přidán^í materiálu · vede ^k výraznému zvýšeni obsahu nemstot a ^plyn^ů v tavernne. Jiná známá řešení se snažila -tento nedostatek odstranit například tím, že se použije nepřímo ohřívané -předehřívací komory, jako je tomu u - zařízení podle spisu Spolk. rep. Něm. DAS č. 12 10 132, které je opatřeno předehřívací komorou pře· předehřívání kovového odpadu, oddělenou plynotěsnou mezistěnou od tahu spalin.

I když se u tohoto řešení dosahuje odstranění původních nedostatků, plynoucích z puvodu nečistot na ^edelírivaný ^kov^, zůstává ještě -nevyřešen problém dobré te^petoé účinnosti ^ta^kov^é ú^prav^y v -důsled^ku poměrně nízké tepelné vodivosti -dělicí stěny nebo mezistropu, zvláště když ohřívání kovového odpadu - -se uskutečňuje jen z jedné strany, zespodu, a přenos tepla zářením je nedostatečný.

Základním úkolem, který měl být vynálezem vyřešen, je nalezení vhodného způsobu tavern ^kov^ů a zaHzení ^k prov^ěm takového . způsobu, který by plně zamezoval vypařování, - - -přehřátí - a znečišťování vytvářené _ taveniny, přičemž v průběhu tavení by mělo - být po celém plášti kelímku zajištěno rovnoměrné rozdělení teploty při co nejmenší ' - spotřebě paliva - a tím tedy při co největší - tepelné účinnosti.

Tento - -- úkol - - je vyřešen způsobem tavení kovů, zejména lehkých, těžkých a vzácných kovů - á - také jejich slitin, v kelímcích nebo vanách, - - - podle vynálezu, při kterém dochází k ohřevu tavených kovů zplodinami hořem kalných ^-plynnýc^h ne^bo- ^pevnýc^h paliv, kde podstata způsobu spočívá v tom, že spaliny z tav^íc^í pece -a ^flpadě sousedního vyvíječe tepla se přivádějí společně -s jejich nespálenými podíly paliv do nejméně jedné další taviči komory, osazené tavnou -n^obou a tato- směs -se v tavící komoře nechá rozepnout a uvolnit a nespálené Částice paliv -se -dotatečně spaluj^í a jejich tepelná kapacita se předává a akumuluje -do těles, umístěných uvnitř tavící komory.

Podstata zařízení k provádění tohoto způsobu ^po^dle -v^ynálezu s^po^čívá v tom^, že mezi tavící pecí a tavící komorou, ve -které jsou umístěny kelímky, je kanál pro- vedení -spalin, opatřený uzavíratelným bočním otvorem, přičemž -plocha příčného průřezu kanálu je 8- až 12krát menší než. příčný průřez tavící komory. Podle konkrétního výhodného provedení zařízení podle vynálezu je mezi tavící -komoru a komín umístěno h·řa·dítke pro současné ovládání objemu spalin a jejich teploty. Kromě spodního základního hradítka je v -komíně umístěno pomocné hradítko, - spojené prostřednictvím 'blokovacího obvodu s hořákem- pro ovládání v závislosti na pracovním režimu hořáku.

Podle jiného -výhodného provedení zařízení podle vynálezu je tavící komora ohranmena stěnami^, sestávanými z vn^ěj^ší tepelně izolační vrstvy a z vnitřní tepelně akumulační -vrstvy, například magnezitové. ^Tav^íc^í komora může být je^ště opatřena vloženými tepelně akumulačními tělesy. Podle •dalšího význaku vynálezu jsou v tavící komoře a/nebo v tavící pecí umístěny usměrňovači prvky pro usměrňování proudu spalin, které jsou popřípadě přemístitelné.

Uvnitř taviči komory umístěná tepelně akumulační a teplo vyzařující tělesa jsou podle posledního konkrétního provedení vynálezu přemístitelná.

Způsob tavení kovů podle -vynálezu je oproti dosud známým obdobným postupům vý^hodný zejména tm že tavený kev^, nacházející se v kelímcích uvnitř tavící komory, nepřichází do styku se spalinami, přicházejícími z prostoru tavící pece a v poměrně -krátkém časovém intervalu se dosahuje úplného roztavení kovu. Tento pochod je podporován příznivým vytvořením •vnitrní -vrstvy obvodového zdivá tavící komory, která je tvořena vysoce tepelně akumulačním materiálem, například magnezitem, ^- který je vůiri vněj^šímu okOU kolován dostatečně silnou a účinnou - vrstvou tepelné ⁱzelace^, která .snižuje^- te^pe^ln^é ztráty na minimum.

Tavenina potom- může být buď přemístěna do· tavím ^cé,- n-eto .můž^e být takě ^- primo - odlévána - z - kelímků umístěných - v - tavíc^í Provádlí-li ^- se taven! ^- v tav^íc^í peci v kelímcích, - zaplněných bárníky - a - ' houskami surového kovu . -se na počátku tavení za^plm -vzduchov^{é p}ro^^or^y mezi sténami kelímku a kovovými tělesy tekutým kovem, aby se zlepšil přenos tepla a -zkrátil -se -.celkový časový . ⁱntérval^{, -} potaetaý pro taveni ^{- Způ}sob podle vynálezu kromě toho poskytuje možnost^- isoučasn^ého tav-ern v je^dn^é tav^íc^í ^more někohka vsázek -různých kovů ^- nebo slitin a odebírání několika různých dávek ^{k d}a^lšímu zpracováni

Zařízení podle vynálezu má oproti jiným dosud známým zarizemm ta záktadrn ^ednost, že může být přestavěno bez větších technických obtíží z kteréhokoliv známého typu tavícího zařízení bez velkých pořizovacích nákladů a -přitom -se dosahuje výborných ^vozních výsledků.

V oblasti připojené tavící komory je v důsledku uzavřeného spalování nižší zbytkový obsah kyslíku než v tavící peci. Kromě toho je také rychlost proudění spalin v tavící komoře nižší než v tavící peci. Obě tyto skutečnosti mají za následek, že trvanlivost kelímků v tavící peci může dosahovat několikanásobku trvanlivosti a životnosti kelímku v tavící pecí.

Zařízení к provádění způsobu podle vynálezu je v příkladu provedení zobrazeno na výkresu, kde představuje obr. 1 svislý řez zařízením, jehož některé části jsou zobrazeny v bočním pohledu, a obr. 2 vodorovný řez zařízením, vedený rovinou II— —II z obr. 1.

Tavící pec 2, vytápěná olejovým hořákem 1, je opatřena kelímkem 3 (obr. 1 a 2), který se plní kovem, například hliníkem, určeným к tavení. Tavící kelímek 3 je zakryt víkem nebo krytem 4. Horké plyny proudí od olejového hořáku 1 ve směru šipky 5 tangenciálně spalovacím prostorem 6 a obtékají kolem obvodu kelímku 3 a jsou potom odváděny kanálem 7 pro odvod spalin, který má plochu F_t příčného průřezu a potom tavící komorou 8 s plochou F₂ příčného průřezu do komína 9.

A'by se proud spalin rozptýlil pokud možno rovnoměrně po celé velké ploše F₂ příčného průřezu tavící komory 8 a dosáhlo se co nejrovnoměrnějšího rozdělení teploty, mohou být do tavící komory 8 umístěny usměrňovači prvky 10.

V oblasti vstupního prostoru komína 9 je uloženo hradítko 11 známého konstrukčního provedení a umístění, které má regulovat tah v komínu 9, a které je například na svém spodním konci opatřeno bezpečnostním otvorem 12, který zajišťuje odtah spalin při sníženém tahu. Hradítko 11 slouží také к tomu, aby tvořilo určitý hradící prvek pro spaliny, jejichž rychlost se sníží, aby se mohlo ještě zbývající množství tepla převést do okolních oblastí taviči komory 8. Hradítko 11 může být ovládáno bud ručně, nebo může být opatřeno některou ze známých pohonných a ovládacích jednotek.

Jestliže se olejový hořák 1 při dosažení licí teploty taveniny obvyklým ovládacím ústrojím vypíná, je s ohledem na dosažení co nejlepší tepelné účinnosti výhodné, jestliže se do komína 9 umístí ještě pomocné hradítko 13, které není opatřeno žádnou bezpečnostní drážkou nebo otvorem, a které má pouze zabraňovat odvádění akumulovaného tepla přirozeným tahem komína 9 do okolní atmosféry. Pomocné hradítko 13 a olejový hořák 1 jsou vzájemně spřaženy, aby olejový hořák 1 mohl být uveden v činnost pouze tehdy, je-li pomocné hradítko 13 otevřeno. Blokovací obvod je schematicky znázorněn čárkovanou čarou 13a na Obr. 1.

V zobrazeném příkladném provedení jsou v tavící komoře 8 umístěny tři kelímky 14, 15, 16, přičemž první dva z nich, první kelímek 14 a druhý kelímek 15 jsou ve směru podélné osy pece umístěny po obou stranách od této osy a třetí kelímek 16, který je nejblíže к hradítku 11, je uložen v podélné ose tavící pece 2.

Aby se dosáhlo akumulace tepla, potřebné pro zdárný průběh tavícího procesu a alby se zabránilo ohrožení obsluhy pece například unikajícími spalinami, musí být hradítko 11 tak nastaveno a ovládáno, aby v závislosti na druhu použité spalovací soustavy byla rychlost spalin, vystupujících z kanálu 7 pro jejich odvod, snížena v prostoru tavící komory 8 s plochou F₂ příčného průřezu nejméně osmkrát až dvanáctkrát.

Tímto opatřením je kromě krátkého časového intervalu při uvádění pece do činnosti ze studeného stavu zajištěno dokonalé spalování veškerého množství přiváděného paliva, přičemž pro dosažení tohoto cíle se částice uhlovodíků, které se ještě jako nespálené podíly paliva přivádějí do tavící komory 8, spalují s pomocí akumulovaného tepla. Pro vyrovnání kolísání tlaků při spouštění za studená je v boční stěně kanálu 7 pro odvod spalin vytvořen průchozí otvor 18, jehož průřez je možno regulovat tou nejjednodušší formou, například posouváním krycího bloku 19.

Pro zvýšení vyzařování tepla do prostoru tavící komory 8, opatřené vyzařovací plochou W, je výhodné, umístí-li se do tohoto prostoru ještě další teplo vyzařující prvky 20 z materiálů, pohlcujících ve značném rozsahu teplo, například z magnezitu.

Provedené zkoušky ukázaly, že zařízením podle vynálezu je možno ve spojení s dosud obvyklým ovládáním jeho provozu v 'závislosti na tlaku a teplotě v celém pecním prostoru dosáhnout při stejné spotřebě paliva podstatného zvýšení tavícího výkonu, takže investiční náklady, vynaložené na postavení takového zařízení podle vynálezu se ve velmi krátkém čase vrátí.

Základní myšlenka vynálezu se může různě obměňovat, aniž by se řešení a konkrétní provedení dostala mimo rozsah předmětu vynálezu. Například je možné místo olejového hořáku použít jiného zdroje tepla, například hořáku na zemní plyn nebo topeniště na pevná paliva. V jiném případě, zejména u větších zařízení, mohou být použity místo tavících kelímků tavící vany. Tvar a rozměry tavící komory 8 mohou být také přizpůsobeny daným podmínkám a místo pravoúhelníkového tvaru půdorysu může mít tavící komora 8 jiný půdorys, který se například může směrem ke komínu 9 zužovat. Kromě toho může být celý provoz v zařízení plně automatizován pomocí programovacího řízení známého druhu.

Claims (9)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Způsob tavení kovů, zejména lehkých, těžkých a vzácných kovů a jejich slitin v kelímcích nebo· vanách, při kterém se kovy ohřívají spalinami ze spalování kapalných, plynných nebo pevných paliv, vyznačující se · tím, že spaliny se z taviči pece a popřípadě ze sousedního vyvíječe tepla vedou společně s nespálenými podíly paliv do nejm^én^ě je^dn^é tavim komor^y, opatřen^é tavícími nádobami, ve které se směs spalin a nesp^álenýc^{h p}odíl^ů a Mstíc ^pahv nec^hává rozpínat a nespálené částice paliv se dodatečně spalují, přičemž jejich tepelná kapacita se předává do těles, umístěných v tavící komoře, nebo po jejím obvodu a v nich se akumuluje.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačující se tím, že je tvořeno taviči komorou (8) spojenou s taviči pecí (2) kanálem (7) s uzavíratelným bočním průchozím otvorem (18), jež je osazena tavícími kelímky [14, 15, 16), přičemž příčný průřez (F±) kanálu (7) pro odtah spalin je osmkrát až dvanáctkrát menší než příčný průřez (F₂.) tavící komory (8) pro dosažení náhlého rozepnutí spalin náhlým zvětšením průřezu.
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že za 'tavící komorou (8) je umístěn komín (9) a mezi něj a tavící komoru (8) je vřazeno hradítko (11) pro ovládání objemu odváděných spalin a jejmh te^plot^y.
4. 4. Zařízení podle bodů 2 a 3, vyznačující se tím, že za hradítkem (11) je v komíně (9) umístěno pomocné hradítko· (13), ovládané blokovacím ústrojím a obvodem, s^pojeným s hořcem (¹).
5. 5. Zařízení podle bodů 2 až 4, vyznačující se tím, že taviči komora (8) je ohraničena stěnami, sestávajícími z vnější tepelně izolační vrstvy a z vnitřní tepelně akumulační vrstvy, například magnezitov^ s vyzařovací plochou (W) pro zpětné vyzařování tepla.
6. 6. Zařízern ^podle bod^{ů 2} a^{ž 5}, vyznaMjmí se tím, že · v tavící komoře (8) jsou uloženy přídavné akumulační a . teplo zpět vyzařující prvky (20), například ' 'z magnezitu.
7. 7. Zařízení podle bodů 2 až 6, vyznačující se tím, že v tavící komoře (8) a/nebo v tavící peci (2) jsou umístěny usměrňovači prvky (10) pro usměrňování proudu spalin.
8. 8. Zařízení podle bodu 7, vyznačující se tím, že usměrňovači prvky (10) jsou přemístitelné.
9. 9. Zařízení podle bodů 2 až 8, vyznačující se že ahmu^ní a tepta vyzařuji prvky (20) jsou přemístitelné.