DD155858A3 - Metallurgischer plasmaschmelzofen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschaeftigt sich mit einem metallurgischen Schmelzofen, der zum Schmelzen von Metallen und Legierungen verwendet wird. Sie hat das Ziel, eine Einsparung von Elektroenergie durch Verringerung der Chargendauer zu erreichen, indem stroemungsstabilisierte uebertragene Plasmaboegen erzeugt werden, die unter gleichen Bedingungen eine groessere Laenge als bisher erzeugte Plasmaboegen haben. Diese stroemungsstabilisierten Plasmaboegen werden erfindungsgemaess durch eine spezielle Anordnung der Plasmabrenner realisiert, indem eine Zwangsstroemung des Arbeitsgases von den Plasmabrennern weg erzeugt wird. Durch Anbringen von gasabsaugenden Vorrichtungen kann diese Wirkung noch verstaerkt werden. Der erfindungsgemaesse Plasmaschmelzofen ist insbesondere zur Anwendung in der Metallurgie vorgesehen.

Description

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Titel der Erfindung Metallurgischer Plasmaschmelzofen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen metallurgischen Plasmaschmelzofen zum Schmelzen von Metallen und Legierungen durch strömungsstabile Plasmabögen hoher energetischer Leistung,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bekannt, Plasmabrenner mit übertragenem Biedertemperaturgasplasma für das Schmelzen von Metallen und Legierungen einzusetzen. Die Anordnung der Plasmabrenner erfolgt bei bevorzugt zylindrischen Ofengefäßen sowohl im Ofendeckel als auch in der Ofenwand, wobei die Anordnung in der Ofenwand 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 Verfahrensv/ei-· se 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 su halten, muß bei gegebenem Bogens-trora mit einer zum strömungsstabilen Bogen ver-

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kürzten Plasmabogenlänge gearbeitet werden, die eine Verminderung der Spannung ergibt, v/as dann zu einer Verringerung der übertragenen Leistung und...damit- zu einer Erhöhung der Schmelzzeit und damit verbunden zur Erhöhung der Energieverluste führt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es, einen metallurgischen Plasmaschmelzofen zu entwickeln, der eine Steigerung des energetischen Leistungsangebotes. gestattet, indem die prozeßv/irksame Länge der Plasmabögen bei gegebenem elektrischen Bogenstrom durch Strömungsstabilisierung der Plasmabögen erhöht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung .

Erfindungsgemäß sind in der Wand-des·metallurgischen Plasmaschmelzofens die Plasmabrenner so anzuordnen, daß sie^.bezogen auf eine gedachte Ebene^ die den meist zylindrischen Plasmaschmelzofen in Längsrichtung in zwei Zylinderbereiche teilt, in der Wand des einen Zylinderteils liegen, während die Schnittpunkte der Pro-Sektionen der Plasmabrennerachsen im anderen Zylinder-. teil angeordnet sind.

Schneiden sich die Projektionen der Plasmabrennerachsen in mehreren Schnittpunkten, so ist kein Abstand zwischen diesen Schnittpunkten größer als der Radius des Plasma-Schmelzofens»

Beim Betrieb des Plasmaschmelzofens wird durch die Ver-Wendung eines Arbeitsgases zur Erzeugung der Plasmafackeln eine Zwangsströmung im Ofenraum hervorgerufen. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Plasmabrenner 30.kommt es zu einer richtungsorientierten Strömung im Plasmaschmelzofen, wobei diese Strömung in den Gebieten, v/o. sich die Plasmafackeln am stärksten gegenseitig annähern und damit die wechselseitige Beeinflussung

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am größten ist, so gerichtet ist, daß das Arbeitsgas schnellstmöglich abgeführt wird. Dieses Abführen kann erfindungsgemäß durch die Verwendung von Strömungssenken (Kamine, Abzüge beispielsweise im Deckel des Plasma-Schmelzofens) unterstützt werden,

Ausführungsbeispiel

. Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Darstellungen in Abb, 1-3 näher beschrieben v/erden. Abb„ 1 ist eine Draufsicht auf den leeren Plasmaschmelzofen 1 mit abgenommenem Deckel, der in grundsätzlich bekannter Weise unter Verwendung eines zylindrisehen Ofengefäßes 3 aufgebaut ist. In vier Durchführungen durch die Wand des Ofengefäßes 3 befindet sich je ein Plasmabrenner 2. Die Projektionen der Plasmabrennerachse 5 auf eine Fläche senkrecht zur Zylinderachse des Ofengefäßes 3 schneiden sich in den Schnittpunkten 6. Die· Plasmabrenner 2 haben eine derartige Ausrichtung, daß bezogen auf die gedachte' Ebene 4 sich die Plasmabrenner 2 alle diesseits und die Schnittpunkte 6 alle jenseits der gedachten Ebene 4 befinden,

Abb. 2 ist eine Draufsicht auf einen Plasmaschmelzofen 1 mit Füllgut S im Betriebszustand* Die Länge der Fackel 7 3edes Plasmabrenners 2wird durch die Einbauhöhe über Badoberflächenniveau entsprechend Abb. 3 bestimmt. Die Länge . der Fackel 7 wird dabei durch den Neigungswinkel der Plasmabrenner 2 zur Horizontalen bestimmt, die durch die Badebene ,gebildet wird.

Der Plasmaschmelzofen 1 wird in bekannter Art betrieben. Dabei erhalten die Fackeln 7 der Plasmabrenner 2 auch einen hohen mechanischen Impuls* Bei der erfindungsgemäßen Anordnung führt das zur Ausbildung einer Zwangs-

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vorzugte Richtung'hat« Wie in.Abb. 2 und 3 gezeigt, ist die Zwangsströmung 10 so gerichtet, daß das Gas von den Plasmabrennern 2 wegströmt«, An der Wand des Ofengefäßes 3 strömt das Gas nach oben und wird in wesentlichen durch den Abzugskamin 9 abgesaugt. Das dann noch rückströmende Gas 11 strömt am Ofendeckel und beeinflußt dadurch die Packeln 7 der Plasmabrenner 2 kaum. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Plasmabrenner 2 wird die wechselseitige Beeinflussung der Fackeln 7 gegenüber den bisherigen Anordnungen stark verringert, so daß längere Packeln 7 stabil brennen.

Bei vorgegebenem Bogenstrom ergeben längere Packeln 7 eine Zunahme der Bogenspannung, was zu einer Erhöhung der Leistungsübertragung der Packeln 7 und damit zu einer schneileren Erwärmung des Einsatzgutes führt«

Claims (1)

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   Erfindungsanspruch

   Metallurgischer Plasmaschmelzofen zum Schmelzen von Metallen und Legierungen mit Vorzugsweise zylinderförmigem Schmelzgefäß und mehreren in Öffnungen in der Ofenwand befindlichen Plasmabrennern zur Erzeugung von strö'mungsstabilen Plasmabögen hoher energetischer Leistung, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Plasmabrenner (2) bezogen auf eine gedachte Ebene (4), die den; ^!Plas-

   maschmelzofen in Längsrichtung in zwei Zylinderbereiche teilt, in der Wand des Ofengefäßes (3) des einen Zylinderteils angeordnet sind und die Schnittpunkte (6) der Projektionen der Plasmabrennerachsen (5) im anderen Zylinderteil liegen und keine Entfernung zwischen besagten Schnittpunkten größer als der Radius des Plasmaschmelzofens ist«

   HSerziL-JLJSeiten Zeichnungen