DE112009001051T5

DE112009001051T5 - Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall

Info

Publication number: DE112009001051T5
Application number: DE112009001051T
Authority: DE
Inventors: Minoru Toyota Uozumi; Kaisei Toyota Tai
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2009-05-19
Publication date: 2011-03-31
Also published as: CN102047059A; US20110031661A1; WO2009145084A1; CN102047059B; JP2009287877A; US8420009B2; JP5052416B2

Abstract

Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall, aufweisend:
ein Ofengehäuse mit einer Schmelzkammer zum Schmelzen eines Beschickungsmaterials auf Metallbasis und einem Metallschmelze-Abführkanal zum Abführen einer Metallschmelze, die durch das in der Schmelzkammer geschmolzene Beschickungsmaterial entsteht; und
eine Mehrzahl von Brennern, die in dem Ofengehäuse angeordnet sind und durch Verbrennen eines Brennstoffs eine Flamme bilden, die Flamme zu dem Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer ausstoßen und das Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer schmelzen; wobei
in einem entlang einer horizontalen Richtung erstellten Querschnitt des Ofengehäuses jeder der Brenner einen hohlförmigen Schmelzbereich zu dem Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer durch die von jedem Brenner ausgestoßene Flamme erzeugt,
die Mehrzahl der Brenner so angeordnet ist, dass jeder benachbart positionierte hohlgeformte Schmelzbereich von den hohlgeformten Schmelzbereichen mit dem anderen überlappt; und wobei
nach dem Schmelzen des Beschickungsmaterials jeder hohlgeformte Schmelzbereich eine Verbindung mit dem Metallschmelze-Abführkanal herstellt.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Gaskupolofen zum Herstellen einer Metallschmelze bzw. geschmolzenem Metall, wie z. B. einer Gußeisenschmelze etc.
Technischer Hintergrund
Bislang ist herkömmlicherweise bereits ein koksbefeuerter Kupolofen zum Schmelzen eines Beschickungsmaterials, wie z. B. Roheisen, mittels der durch das Koks entstandenen Wärme bekannt. Zudem ist angesichts eines geforderten effizienten Einsatzes von Ressourcen in jüngster Zeit ein Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall bekannt geworden, der mit einem Brenner ausgestattet ist, der die Flamme zum Schmelzen des Beschickungsmaterials bildet. Weiter gibt es noch einen Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall unter Verwendung einer durch den Brenner und das Koks in Kombination gebildeten Flamme (Siehe Patentschrift 1). Zudem ist ein Hochofen zum Schmelzen von Metall bekannt, der mit einem Brenner in der Schmelzkammer des Hochofengehäuses ausgestattet ist (siehe Patentschrift 2).
Patentschrift 1: JP 57 (1982)-27382
Patentschrift 2: JP 2000-274958 A
Offenbarung der Erfindung
Aufgabenstellung
Die Schmelzkapazität der Flamme ist beim Gaskupolofen zum Schmelzen des Beschickungsmaterials mittels der durch den vorstehend beschriebenen Brenner gebildeten Flamme ungenügend. Aufgrund dessen verfügt diese Art von Ofen nur über eine begrenzte Wirtschaftlichkeit und eine begrenzte Fähigkeit, das Beschickungsmaterial rasch zu schmelzen. Was die Art von Gaskupolofen angeht, bei der eine Kombination aus einer durch den Brenner bereitgestellten Flamme und einer durch Koksbefeuerung entstandenen Wärme zum Schmelzen des Beschickungsmaterials angewendet wird, so wird, selbst wenn die Schmelzkapazität der Flamme durch die Verwendung von Koks verbessert werden kann, neben dem Brennstoff für den Brennbetrieb des Brenners auch noch eine große Menge Koks benötigt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend angeführten Probleme des herkömmlichen Stands der Technik entwickelt, und die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, einen Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall zu schaffen, bei dem das Beschickungsmaterial durch die durch den Brenner gebildete Flamme wirksam geschmolzen werden kann.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Der Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet (i) ein Ofengehäuse mit einer Schmelzkammer zum Schmelzen eines Beschickungsmaterial auf Metallbasis und einen Metallschmelze-Abführkanal zum Abführen der Metallschmelze, die aus dem in der Schmelzkammer geschmolzenen Beschickungsmaterial entstanden ist, und eine Mehrzahl von Brennern, die in dem Ofengehäuse zum Erzeugen der Flamme durch Verbrennung des Brennstoffs und zum Ausstoßen der Flamme zu dem Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer zum Schmelzen des Beschickungsmaterials angeordnet sind, wobei (ii) in einer Querschnittansicht des Ofengehäuses, die entlang einer horizontalen Richtung erstellt worden ist, jeder von der Mehrzahl der Brenner einen hohlgeformten Hohlschmelzbereich an dem Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer durch die von jedem Brenner ausgestoßene Flamme ausbildet und (iii) die Mehrzahl der Brenner so angeordnet ist, dass die Mehrzahl der Hohlschmelzbereiche mit jedem der benachbart angeordneten Hohlschmelzbereiche überlappt, dadurch gekennzeichnet, dass (iv) jeder der Hohlschmelzbereiche nach dem Schmelzen des Beschickungsmaterials eine Verbindung mit dem Metallschmelze-Abführkanal herstellt.
Die Brenner erzeugen Flammen, die von einem jeweiligen Brenner ausgestoßen werden, und bilden an dem Beschickungsmaterial, mit dem die Schmelzkammer beschickt wird, mit Hilfe der Flamme die hohlgeformten Hohlschmelzbereiche. Die Mehrzahl der Brenner ist so angeordnet, dass jeder Hohlschmelzbereich mit zumindest einem Abschnitt des benachbart positionierten Hohlschmelzbereichs nach dem Schmelzen des Beschickungsmaterials überlappt. Somit stehen die beiden benachbart positionierten Hohlschmelzbereiche während des Schmelzprozesses des Beschickungsmaterials miteinander in Verbindung. Dementsprechend kann jeder Hohlschmelzbereich eine Verbindung mit dem Metallschmelze-Abführkanal herstellen. Das geschmolzene Beschickungsmaterial (Metallschmelze) fließt somit ohne Weiteres in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals, so dass das Beschickungsmaterial effizient geschmolzen werden kann. Bei dem Beschickungsmaterial handelt es sich um ein Material auf Metallbasis. Als das dazu verwendete Metall sind z. B. Elemente der Eisengruppe (wie z. B. Gusseisen, Stahlguss, rostfreier Stahl oder Stahllegierung) zu nennen. Als typische Materialien für das Beschickungsmaterial gelten Schrott, wie z. B Abfälle und Roheisenbarren, und es können Zusätze wie Ferrosilizium oder Ferromangan verwendet werden.
Nachstehend werden mehrere Aspekte der Erfindung in Erwägung gezogen.
Bei der Mehrzahl von Brennern muss jeder der benachbart positionierten Brenner so angeordnet sein, dass alle durch die Flamme eines jeden Brenners gebildeten Hohlschmelzbereiche während des Schmelzprozesses des Beschickungsmaterials miteinander überlappen. In anderen Worten müssen die Brenner so angeordnet sein, dass zumindest ein Abschnitt von jedem der durch die Flamme eines jeweiligen Brenners gebildeten Hohlschmelzbereiche überlappt, so dass ein überlappender Abschnitt gebildet wird. Folglich kann jeder Hohlschmelzbereich eine Verbindung mit dem Metallschmelze-Abführkanal nach dem Schmelzen des Beschickungsmaterials bilden. In anderen Worten steht einer der Hohlschmelzbereiche mit dem Metallschmelze-Abführkanal übern einen anderen der Hohlschmelzbereiche in Verbindung. Somit kann aufgrund der Herstellung einer solchen Verbindung das Beschickungsmaterial (die Metallschmelze), die bzw. das an einem der Hohlschmelzbereiche geschmolzen ist, ohne Weiteres in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals fließen, und es kann verhindert werden, dass die Metallschmelze in der Schmelzkammer zurückgehalten oder einbehalten wird. Somit ist also ein effizientes Schmelzen des Beschickungsmaterials möglich, so dass eine erhöhte Schmelzgeschwindigkeit erreicht wird.
Für den Kupolofen ist es zu bevorzugen, dass dieser mit einer Abgasleitung zum Abführen des Verbrennungsgases in der Schmelzkammer versehen ist, indem eine Verbindung zwischen der Schmelzkammer des Ofengehäuses und Außenluft, eine öffnenbare/schließbare Türe zum Öffnen und Schließen der Abgasleitung und ein Betätigungsbereich zum Betätigen der öffnenbaren/schließbaren Türe in einer Öffnungs-/Schließrichtung vorgesehen wird. Wenn bei dieser Struktur die öffnenbare/schließbare Türe geschlossen ist oder der Öffnungswinkel der Türe auf eine geringe Größe eingestellt ist, ist eine Verbesserung des Dichtungs- und Schließverhaltens der Schmelzkammer möglich, so dass das Verbrennungsgas für die Entstehung der Flamme (das Verbrennungsgas, nachdem es durch den als Brennstoff verwandten Sauerstoff oxidiert und verbrannt worden ist) einbehalten werden kann. Dadurch kann in der Schmelzkammer ohne Weiteres eine schwache Oxidationsumgebung oder sogar eine Nichtoxidationsumgebung aufrechterhalten werde. Da das Eindringen von stark oxidativer Außenluft verhindert werden kann, kann in der Schmelzkammer ohne Weiteres eine schwach oxidative Umgebung oder sogar eine nichtoxidative Umgebung aufrechterhalten werden. Wenn abgesehen davon der Ofendruck in der Schmelzkammer übermäßig ansteigt, kann der Ofendruck in der Schmelzkammer angepasst werden, indem er einfach durch Öffnen der öffnenbaren/schließbaren Türe reduziert wird.
Dementsprechend ist es zu bevorzugen, eine Abgasleitung zum Abführen des Verbrennungsgases in der Schmelzkammer, indem eine Verbindung zwischen der Schmelzkammer des Ofengehäuses und der Außenluft hergestellt wird, sowie eine öffnenbare/schließbare Türe zum Öffnen und Schließen der Abgasleitung und einen Betätigungsbereich zum Betätigen der öffnenbaren/schließbaren Türe in einer Öffnungs-/Schließrichtung bereitzustellen. Als die öffnenbare/schließbare Türe kann entweder eine schwenkbar befestigte Türe oder eine direkt wirkende bzw. automatisch funktionierende Türe verwendet werden. Das Ofengehäuse kann z. B. eine bei Betrachtung im Querschnitt aus einer horizontalen Richtung nicht kreisförmige Form aufweisen.
Mit dem Begriff „nicht kreisförmig” ist z. B. eine beliebige Form außer einem wahren Kreis gemeint, wobei als Beispiel eine im Querschnitt betrachtet schuppenartige Röhren- bzw. Schlauchform sowie eine ovale oder trapezoide Form angeführt werden.
Vorzugsweise ist eine Aufkohlungsvorrichtung auf der Seite des Metallschmelze-Abführkanals zum Aufkohlen und zum Erhöhen der Temperatur der aus dem Metallschmelze-Abführkanal abgeführten Metallschmelze angeordnet. Dadurch wird die Verbindung zwischen einem Abgaskanal der Aufkohlungsvorrichtung und der Schmelzkammer geschaffen. Zu bevorzugen ist außerdem, eine Einspritzvorrichtung zum Zuführen von Sauerstoff und Luft in die Schmelzkammer vorzusehen, um das Mischungsverhältnis der Metallschmelze anpassen zu können. Somit ist eine Anpassung der Bestandteile der Metallschmelze möglich.
Ein Gaskupolofen ist an der Unterseite der Schmelzkammer vorzugsweise mit einer Brennkammerbodenoberfläche versehen, und die Brennkammerbodenoberfläche ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals nach unten geneigt ist. Die Neigung der Brennkammerbodenoberfläche kann je nach Zweckmäßigkeit eingestellt werden. Entsprechend dem Fall, in dem die Brennkammerbodenoberfläche mit einer Neigung versehen ist, wird die Metallschmelze aus dem Metallschmelze-Abführkanal entlang der Brennkammerbodenoberfläche nach unten abgeführt. Folglich kann die Abführgeschwindigkeit der aus dem Metallschmelze-Abführkanal abgeführten Metallschmelze erhöht werden. Weiterhin kann dementsprechend das Einbehalten von Metallschmelze in der Schmelzkammer verhindert werden. Demzufolge ist auch ein wirksames Schmelzen des Beschickungsmaterials möglich. Weiterhin kann auch der Verbrauch eines in der Metallschmelze enthaltenen Legierungselements verhindert bzw. eingeschränkt werden.
Vorteile und Effekte der Erfindung
Erfindungsgemäß sind die Brenner so angeordnet, dass die Mehrzahl der Hohlschmelzbereiche mit jedem benachbart positionierten Hohlschmelzbereich überlappen und jeder der Hohlschmelzbereiche mit dem Metallschmelze-Abführkanal in Verbindung steht. Dementsprechend fließt das Abführmaterial (Metallschmelze), das (die) an dem Hohlschmelzbereich geschmolzen ist, ohne Weiteres durch einen weiteren Hohlschmelzbereich in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals, so dass verhindert wird, dass Metallschmelze im Ofengehäuse zurückbleibt. Somit kann ein effizienter Schmelzvorgang des Beschickungsmaterials erreicht werden. Zudem kann der Einsatz von Koks reduziert oder auf denselben sogar ganz verzichtet werden.
Kurzbeschreibung der angehängten Zeichnung
1 ist eine Ansicht, die den Aufbau des Gaskupolofens mit der dazugehörigen Ausrüstung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer horizontalen Richtung erstellt worden ist und den Gaskupolofen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
3 ist eine Ansicht, die den Aufbau des Gaskupolofens mit der dazugehörigen Ausrüstung gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer horizontalen Richtung erstellt worden ist und den Gaskupolofen gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
5 ist eine Querschnittansicht, die entlang einer horizontalen Richtung erstellt worden ist und den Gaskupolofen gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
6 ist eine Querschnittansicht der Aufkohlungsvorrichtung, die gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung schematisch gezeigt ist;
7 ist eine Querschnittansicht, die den Aufbau des Gaskupolofens in der Nähe der Brennkammerbodenoberfläche gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung schematisch darstellt;
8 zeigt einen Graphen, der sich auf das Testbeispiel 2 bezieht; und
9 zeigt einen Graphen, der sich auf das Testbeispiel 2 bezieht.
Bezugszeichenliste
Das Bezugszeichen 1 bezeichnet ein Ofengehäuse, das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Schmelzkammer, das Bezugszeichen 11 bezeichnet einen Metallschmelze-Abführkanal, Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Vorwärmzone, das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Brennkammerbodenoberfläche, Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Abgasleitung, das Bezugszeichen 19 bezeichnet eine Kühlmittelleitung, das Bezugszeichen 2 bezeichnet ein Beschickungsmaterial, das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Gruppe von Brennern, das Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Brenner, das Bezugszeichen 41 bezeichnet eine Flamme, das Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Hohlschmelzbereich, das Bezugszeichen 44 bezeichnet einen Überlappungsbereich, das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen öffnenbaren/schließbaren Türmechanismus, das Bezugszeichen 50 bezeichnet eine öffnenbare/schließbare Türe, das Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Betätigungsbereich, das Bezugszeichen 52 bezeichnet einen Türsteuerungsbereich, das Bezugszeichen 6 bezeichnet eine Ofendruck-Steuerungsvorrichtung, das Bezugszeichen 60 bezeichnet eine druckführende Leitung, das Bezugszeichen 61 bezeichnet eine Ofendruck-Messeinrichtung, das Bezugszeichen 8 bezeichnet eine Sauerstoffeinspritzvorrichtung, das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Aufkohlungsvorrichtung, das Bezugseichen 90 bezeichnet ein Festbett bzw. eine Füllkörperschüttung, das Bezugszeichen 92 bezeichnet einen Metallschmelze-Einlasskanal, das Bezugszeichen 93 bezeichnet einen Metallschmelze-Auslasskanal und das Bezugszeichen 96 bezeichnet einen Abgaskanal.
Beste Arten und Weisen des Ausführens der Erfindung
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt ist wird der Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall gemäß der Ausführungsform der Erfindung zum Herstellen einer Metallschmelze aus Gusseisen verwendet und beinhaltet ein zylindrisches Ofengehäuse 1 und eine Gruppe 3 von Brennern. Als Beispiele für das Gusseisen sind beispielsweise Gusseisen mit Lamellengraphit bzw. Grauguss, Gusseisen mit Kugelgraphit bzw. Sphäroguss oder Gusseisen mit Vermikulargraphit zu nennen. Bei dem Ofengehäuse 1 handelt es sich um einen vertikal angeordneten Ofen, der sich vertikal in Wirkrichtung der Schwerkraft erstreckt und eine Schmelzkammer 10 zum Schmelzen eines auf Metallbasis zusammengestellten Beschickungsmaterials 2 und einen Metallschmelze-Abführkanal 11 zum Abführen der in der Schmelzkammer 10 geschmolzenen Metallschmelze beinhaltet. Die Oberseite der Schmelzkammer 10 wird als eine Vorwärmzone 12 zum Vorwärmen des Beschickungsmaterials 2 verwendet. Der Metallschmelze-Abführkanal 11 ist in der Nähe eines unteren Bereichs des Ofengehäuses 1 angeordnet. Die Unterseite der Schmelzkammer 10 ist mit einer Brennkammerbodenoberfläche 13 versehen, die zum Metallschmelze-Abführkanal 11 hin nach unten geneigt ist. Der Metallschmelze-Abführkanal 11 ist vorzugsweise am ganz untersten Bereich der Brennkammerbodenoberfläche 13 angeordnet. Eine luftdichte Abdeckung 14 ist am oberen Bereich der Schmelzkammer 10 zum Öffnen und Verschließen des oberen Bereichs der Schmelzkammer 10 vorgesehen. Ein Beschickungsbereich 15 ist am oberen Bereich der Schmelzkammer 10 zum Vergießen des Beschickungsmaterials 2 in die Schmelzkammer 10 vorgesehen. Der Beschickungsbereich 15 beinhaltet einen Beschickungs-Schieber 15a mit einem Fülltrichter 15b, der in der Lage ist, eine Vor- und Rückwärtsbewegung auszuführen, einer Antriebsquelle 15c (einem hydraulischen Druckzylinder) zum Vor- und Rückwärtsbewegen des Beschickungs-Schiebers 15a und eine luftdichte öffnenbare/schließbare Türe 15d zum Verbessern der Luftunterbrechungsleistung zwischen der Schmelzkammer 10 und der Außentüre.
Beim Beschicken der Schmelzkammer 10 mit dem Beschickungsmaterial 2 wird die luftdichte öffnenbare/schließbare Türe geöffnet. Das Beschickungsmaterial 2 besteht aus zumindest einer Art von Schrott auf Metallbasis und Roheisenbarren bzw. Blöcken. Legierungszusätze wie Ferrosilizium und Ferromangan oder dergleichen können zweckmäßig beigemengt werden. Als Beispiele für den Schrott und die Roheisenbarren sind Elemente der Eisengruppe (wie z. B. Gusseisen, Stahlguss, rostfreier Stahl oder Stahllegierung) zu nennen. Allgemein ist anzumerken, dass die Schmelzkammer 10 bis etwa zur Ofenoberseite mit Beschickungsmaterial 2 beschickt wird, jedoch auf diese Vorgehensweise keine Beschränkung vorliegt. Ferner ist zu bevorzugen, die Schmelzkammer 10 vom Beschickungsbereich 15 aus nicht brennbarem kohlenstoffhaltigen Material, wie z. B. Graphit, zu beschicken. Bei Einsatz eines Gaskupolofens schmilzt das Beschickungsmaterial 2 innerhalb sehr kurzer Zeit (z. B. innerhalb mehrerer Minuten), unmittelbar nachdem die Schmelzkammer 10 mit dem Beschickungsmaterial 2 beschickt worden ist.
Die Gruppe der Brenner 3 wird durch eine Mehrzahl von (in dem in 2 gezeigten Beispiel, drei) Brennern 4 (siehe 2) bereitgestellt. Jedem Brenner 4 wird ein gasförmiger oder flüssiger Brennstoff und Sauerstoff zugeführt. In anderen Worten handelt es sich beim Brenner 4 um einen Combustor bzw. Vergasungsbrenner, der durch Oxidation bei gleichzeitiger Verbrennung von Kraftstoff im Rahmen eines vorbestimmten Sauerstoffverhältnisses eine Flamme 41 bildet. Das Sauerstoffverhältnis ist durch ein Massenverhältnis der Sauerstoffmenge relativ zu der verbrannten Sauerstoffmenge definiert (äquivalent). Die Temperatur der Flamme 41 ist auf etwa 1.700°C bis 3.500°C oder 2.000°C bis 3.200°C eingestellt. Somit kann der Gaskuppel entsprechend die Schmelztemperatur zum Schmelzen des Beschickungsmaterials 2 in einem hohen Bereich gehalten werden. Da die Temperatur der Flamme 41 des Brenners 4 hoch ist, ist ein Schmelzen des Metallmaterials, wie z. B. Schrott, dessen Schmelztemperatur höher ist als die von Roheisen, ohne Weiteres möglich. Auch wenn die Temperatur der Flamme 41 des Brenners 4 hoch ist, ist die Heizkapazität der Flamme 41, die durch den Brenner 4 gebildet wird, gering, und dementsprechend ist die Flamme 41 so beschaffen, dass die Wärmeübertragung auf das Beschickungsmaterial 2 zwar gut ist, doch die Temperatur der Flamme 41 an sich ohne Weiteres abfällt.
Wie in 1 gezeigt ist, ist der Brenner 4 mit einem nach unten gerichteten Neigungswinkel θ1 relativ zu einer imaginären horizontalen Linie W angeordnet, so dass ein Flammenauslass 40 des Brenners 4 in Bezug auf die imaginäre horizontale Linie W nach unten gerichtet ist. Der Wert des Winkels θ1 wird im Voraus festgelegt und beträgt beispielsweise 10° und 50° oder zwischen 15° und 45°. Der Flammenauslass 40 des Brenners 4 ist der aus feuerfestem bestehenden Brennkammerbodenoberfläche 13 nahe und liegt der Brennkammerbodenfläche 13 gegenüber. Die aus dem Flammenauslass 40 des Brenners 4 ausgestoßene Flamme 41 gelangt mit der Brennkammerbodenoberfläche 13 in Kontakt. Demzufolge stößt der Brenner 4 die Flamme 41 in Richtung des in der Schmelzkammer 10 befindlichen Beschickungsmaterials 2 aus und schmilzt das Beschickungsmaterial 2 in der Schmelzkammer 10. Die Tatsache, dass die Flamme 41 gebildet und aus dem Flammenauslass 40 ausgestoßen wird, bedeutet, dass der dem Brenner 4 zugeführte Brennstoff 4 oxidiert und durch die Reaktion mit dem Sauerstoff verbrannt wird. Am Brenner 4 erfolgt die Verbrennung unter Verwendung von Sauerstoff unter im Wesentlichen stickstofffreien Bedingungen und ohne Verwendung von stick- und sauerstoffhaltiger Luft, wodurch, selbst wenn das Verbrennungsgas in der Schmelzkammer 10 verbleibt, das Zurückbleiben einer großen Menge Stickstoffgases verhindert wird. Daher besteht keine Notwendigkeit, ein in der Luft enthaltenes Stickstoffgas zu erwärmen, das am Verbrennungsvorgang in der Schmelzkammer 10 nicht beteiligt ist. Infolgedessen wird eine verbesserte Heizeffizienz des Kupolofens erreicht.
Weiter ist eine Abgasleitung 17 am oberen Bereich des Ofengehäuses 1 angeordnet, wodurch die Schmelzkammer 10 des Ofengehäuses zur Außenluft freiliegt. Die Abgasleitung 17 führt das Verbrennungsgas in der Schmelzkammer 10 zur Außenseite des Ofengehäuses 1 ab. Ein Einlasskanal 17i der Abgasleitung 17 erstreckt sich zur Innenseite der Schmelzkammer 10, und ein Auslasskanal 17p erstreckt sich zur Außenseite. Ein Öffnungs-/Schließmechanismus 5 ist zum Öffnen und Schließen des Einlasses 17i der Abgasleitung 17 vorgesehen. Der Öffnungs-/Schließmechanismus 5 beinhaltet eine öffnenbare/schließbare Türe 50, die auf der Seite des Einlasses 17i der Abgasleitung 17 zum Öffnen und Schließen der Abgasleitung 17 vorgesehen ist, einen Betätigungsbereich 51 zum Betätigen der öffnenbaren/schließbaren Türe 50 in der Öffnungs-/Schließrichtung und einen Türsteuerungsbereich 52 zum Steuern des Betätigungsbereichs 51 über eine Signalleitung 51a. Der Betätigungsbereich 51 kann durch einen motorbetriebenen Mechanismus bereitgestellt werden.
Eine Ofendruck-Steuerungsvorrichtung 6 beinhaltet eine druckführende Leitung 60 zum Erfassen des Drucks der Schmelzkammer 10 in der Nähe der Brenner 4, eine Ofendruck-Messeinrichtung 61 zum Aufnehmen des Ofendrucks in der Schmelzkammer 10 über die druckführende Leitung 60 und einen Steuerungsbereich 62, in den ein Ofendrucksignal von der Ofendruck-Messeinrichtung 61 durch eine Signalleitung 61a eingegeben wird. Der Steuerungsbereich 62 steuert den Türsteuerungsbereich 52 über eine Signalleitung 62a, und somit steuert der Steuerungsbereich 62 die öffnenbare/schließbare Türe 50. Wenn in diesem Fall die öffnenbare/schließbare Türe 50 geschlossen ist bzw. der Öffnungswinkel der öffnenbaren/schließbaren Türe 50 gering ist, ist eine Verbesserung des Dichtungs- und Schließverhaltens der Schmelzkammer 10 möglich. Dabei ist es zu bevorzugen, den Ofendruckwert auf einen über dem Atmosphärendruck liegenden Wert einzustellen. Dadurch wird verhindert, dass sauerstoffhaltige Außenluft in die Schmelzkammer 10 eindringt, so dass der Verbrauch des Beschickungsmaterials 2 in der Schmelzkammer 10 durch Oxidation verhindert wird. Um den Ofendruck in der Schmelzkammer 10 zu erhöhen, wird der Öffnungswinkel der öffnenbaren/schließbaren Türe 50 auf einen kleineren Wert eingestellt.
Gemäß der Ausführungsform der Erfindung kann das Verbrennungsgas (bei der Verbrennung entstandenes Gas, nachdem der Kraftstoff oxidiert und verbrannt worden ist), das durch den Verbrennungsvorgang der Flamme 41 der Brenner 4 entsteht, sich vermehren und in der Schmelzkammer 10 ansammeln, da die Schmelzkammer 10 sehr gut verschlossen ist. Dementsprechend kann in der Schmelzkammer 10 eine schwach oxidierte bzw. nicht oxidierte Umgebung aufrechterhalten werden. Solange außerdem die öffnenbare/schließbare Türe 50 geschlossen bleibt bzw. der Öffnungswinkel der öffnenbaren/schließbaren Türe 50 gering gehalten wird, wird verhindert, dass von außen hohe Oxidationskräfte in die Schmelzkammer 10 eindringen. Somit kann in der Schmelzkammer 10 ohne Weiteres eine schwach oxidierte Umgebung oder eine nicht oxidierte Umgebung aufrechterhalten werden. Zudem kann auch der Verbrauch des Beschickungsmaterials 2 durch Oxidation verhindert werden.
Während des Betriebs ist die Schmelzkammer 10 grundsätzlich geschlossen. Dabei existiert, mit Ausnahme des Metallschmelze-Abführkanals 11, im Wesentlichen keine Öffnung, oder es existieren nur sehr wenige Öffnungen. Demzufolge kann von außen Luft durch diesen Metallschmelze-Abführkanal 11 eindringen und die Metallschmelze dadurch oxidieren. Insbesondere liegen dabei um den Metallschmelze-Abführkanal 11 Schmelzbereiche vor, und dementsprechend könnte das am Schmelzbereich befindliche geschmolzene Metall oxidieren. So kann das Eindringen übermäßig großer Mengen Außenluft in die Schmelzkammer 10 durch den Metallschmelze-Abführkanal 11 verhindert werden, indem der Ofendruck in der Schmelzkammer 10 durch die Ofendruck-Messeinrichtung 61 über die druckführende Leitung 60 gemessen und der Ofendruck in der Schmelzkammer 10 auf einen über dem Atmosphärendruck bzw. Luftdruck liegenden Wert gesteuert wird, auch wenn über den Metallschmelze-Abführkanal 11 ein gewisser Betrag des im Ofen vorherrschenden Umgebungsdrucks aus dem Ofen nach außen strömen kann. Trotz allem ist es zu bevorzugen, das Ausströmen eines zu hohen Umgebungsdruckbetrags in dem Ofen durch den Metallschmelze-Abführkanal, so dass dieser mit der Außenluft in Kontakt gelangt, zu verhindern, indem der Ofendruck in der Schmelzkammer 10 einer Steuerung unterzogen wird. Demzufolge ist es abgesehen davon zu bevorzugen, dass ein übermäßiger Anstieg des Ofendrucks in der Schmelzkammer 10 verhindert wird. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass das Beschickungsmaterial 2, mit dem die Schmelzkammer 10 auf der Oberseite beschickt ist, durch die Abwärme des Verbrennungsgases vorgewärmt wird.
Nachdem das Beschickungsmaterial 2 geschmolzen ist, steigt der Ofendruck in der Schmelzkammer 10 sehr stark an, und die Ofendruck-Steuerungsvorrichtung 6 erfasst den übermäßigen Anstieg des Druck und bewirkt ein Öffnen der öffnenbaren/schließbaren Türe 50. Dadurch kann der Ofendruck in der Schmelzkammer 10 reduziert und entsprechend angepasst werden. Nach dem Schmelzen befindet sich die eine hohe Temperatur aufweisende Verbrennungsflamme 41 und das Beschickungsmaterial 2 in direktem Kontakt miteinander, so dass eine Wärmeübertragung stattfinden kann.
Dadurch kann die Kontaktfläche zwischen der eine hohe Temperatur aufweisenden Verbrennungsflamme 41 und dem Ofengehäuse 1 verringert werden, was von Vorteil ist, um Wärmeschäden zu vermeiden, die auf einer Wand 1x des Ofengehäuses 1 auftreten können. Der Schmelzofen wird mit dem Material, das geschmolzen werden kann, als Beschickungsmaterial 2 beschickt, jedoch wird der Schmelzofen nicht mit Material als Beschickungsmaterial 2 wie z. B. Kohle beschickt, das verbrennt, ohne zu schmelzen. Durch rechtzeitiges Beschicken der Schmelzkammer 10 mit dem Beschickungsmaterial 2 wird ein kontinuierlich ablaufender Schmelzvorgang in der Schmelzkammer 10 ermöglicht.
Eine Saugvorrichtung 7 ist zur Unterstützung des Abführvorgangs des Verbrennungsgases in der Schmelzkammer 10 nach außen vorgesehen. Die Saugvorrichtung 7 beinhaltet eine Ejektor- bzw. Ausstoßvorrichtung (ein Gasausstoß-Werkzeug) 70, das in der Abgasleitung 17 zum Ausstoßen des Gases vorgesehen ist, einen Hochdruckbehälter 71 zum Aufbewahren bzw. Speichern eines unter hohem Druck stehenden Gases (z. B. inertem Gas wie Luft, Stickstoff oder Argongas) sowie ein Strömungsraten-Regelventil 72, das zwischen dem Hochdruckbehälter 71 und dem Ejektor 70 angeordnet ist. Die Ofendruck-Steuerungsvorrichtung 6 steuert den Öffnungswinkel des Strömungsraten-Regelventils 72 über eine Signalleitung 72a. Die Strömungsrate des unter hohem Druck stehenden Gases (z. B. inerten Gases wie Luft, Stickstoff oder Argongas), das im Hochdruckbehälter 71 gespeichert wird, wird zunächst durch das Strömungsraten-Regelventil 72 reguliert, und dann wird das unter hohem Druck stehende Gas dem Ejektor 70 zugeführt. Das aus einer Düse 70i des Ejektors 70 ausgestoßene Gas wird nach außen ausgestoßen, und gleichzeitig wird das in der Abgasleitung 17 verbliebene Verbrennungsgas ebenfalls zusammen mit dem Verbrennungsgas in Bewegung versetzt und nach außen abgeführt. Somit kann der Ejektor 70 den Ofendruckanpassungsvorgang in der Schmelzkammer 10 unterstützen.
2 zeigt eine horizontal im Querschnitt erstellte schematische Darstellung des Ofengehäuses 1. Wie in 2 zu erkennen ist, ist die Gruppe 3 der Brenner, die aus einer Mehrzahl von Brennern 4 besteht, auf der Seite des Metallschmelze-Abführkanals 11 positioniert, der zur Achslinie 11x des Ofengehäuses 1 exzentrisch angeordnet ist. Die Brenner 4 sind somit auf der Seite des Metallschmelze-Abführkanals 11 angeordnet und nicht auf der dem Metallschmelze-Abführkanal 11 gegenüberliegenden Seite. Demzufolge ist die Mehrzahl der Brenner 4 entlang dem Umfang des Ofengehäuses 1, dessen Mittelpunkt die Achslinie 11x bildet, jedoch nicht um den gesamten Umfang herum angeordnet. Die Flamme 41, die von jedem der Brenner 4 ausgestoßen wird, bildet in Bezug auf das Beschickungsmaterial 2 in der Schmelzkammer 10 einen hohlgeformten Hohlschmelzbereich 42, der zylindrisch oder ähnlich der Form eines Zylinders geformt ist.
2 zeigt zudem eine schematische Darstellung einer Mehrzahl von hohlgeformten Hohlschmelzbereichen 42. Jeder der Brenner 4, die in Umfangsrichtung um die Achslinie 11x herum benachbart zueinander angeordnet sind, ist so angeordnet, dass er durch die beiden benachbart angeordneten hohlgeformten Hohlschmelzbereiche 42 einen Überlappungsbereich 44 bildet. Insbesondere ist die Mehrzahl der Brenner 4 so angeordnet, dass jeder vordere Endbereich 42a (ein Bereich des Hohlschmelzbereichs 42) der benachbart positionierten Hohlschmelzbereiche 42, die durch die aus dem Brenner 4 ausgestoßene Flamme 41 gebildet werden, den Überlappungsbereich 44 bildet (der dem Schmelzbereich des geschmolzenen Beschickungsmaterials 2 entspricht), indem die beiden benachbart positionierten Hohlschmelzbereiche 42 überlappen. Anders ausgedrückt überlappt jeder der benachbart positionierten Hohlschmelzbereiche 42 jeweils in Umfangsrichtung (in 2 in Richtung des Pfeils R1) miteinander, wobei deren Mittelpunkt die Achslinie 11x bildet, und stehen zudem in Umfangsrichtung miteinander in Verbindung. Es ist zu beachten, dass zumindest einer von der Mehrzahl der Hohlschmelzbereiche 42 mit dem Metallschmelze-Abführkanal 11 kommuniziert bzw. in Verbindung steht. Demzufolge befindet sich nach dem Schmelzen des Beschickungsmaterials 2 einer der Hohlschmelzbereiche 42 über einen weiteren der Hohlschmelzbereiche 42 mit dem Metallschmelze-Abführkanal 11 in Verbindung. Oder aber einer der Hohlschmelzbereiche 42 steht mit dem Metallschmelze-Abführkanal 11 direkt in Verbindung. Dementsprechend strömt das Beschickungsmaterial 2 (Metallschmelze), das bzw. die durch einen beliebigen der Hohlschmelzbereiche 42 von der Mehrzahl der Hohlschmelzbereiche 42 geschmolzen worden ist, ohne Weiteres in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11 und wird rasch aus dem Metallschmelze-Abführkanal 11 abgeführt. Somit kann verhindert werden, dass die in der Schmelzkammer 10 geschmolzene Metallschmelze zurückbleibt. Dadurch kann schließlich ein effizientes Schmelzen des Beschickungsmaterials 2 erreicht werden. Insbesondere da die Brennkammerbodenoberfläche 13 in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11 eine Abwärtsneigung aufweist, strömt die Metallschmelze ohne Weiteres in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11. Aufgrund dieser Struktur kann das Zurückbleiben der Metallschmelze in der Schmelzkammer 10 ebenso verhindert werden und zur Erhöhung der Schmelzgeschwindigkeit beitragen. Daher kann auf die Verwendung von Koks ganz verzichtet oder der Einsatz einer großen Menge Koks verhindert werden. Da zudem das Zurückbleiben der Metallschmelze verhindert wird und die Metallschmelze rasch abgeführt werden kann, kann auch der Verbrauch von in der Metallschmelze enthaltenden Legierungselementen verringert werden.
Unter der Annahme, dass das Hohlraum-Volumen Va eines Hohlschmelzbereichs 42, der durch die Flamme 41 eines Brenners 4 entsteht, 100% beträgt, ist es zu bevorzugen, einen Überlappungsbereich 44 zu bilden, bei dem ein Volumenverhältnis von 10% bis 90%, insbesondere 30% bis 80%, überlappt ist. Zu beachten ist, dass der Überlappungsbereich 44 so positioniert ist, dass er von der Seite des Metallschmelze-Abführkanals 11 in Bezug auf die Achslinie 11x des Ofenkörpers 1 abweicht. Von der Temperatur des Überlappungsbereichs 44 wird angenommen, dass sie sich in der einer Hochtemperaturzone, z. B. von etwa 1.800°C bis 3.300°C, oder 2.000°C bis 3.200°C oder insbesondere 2.500°C bis 3.000°C bewegt. Dementsprechend kommt es im Überlappungsbereich 44 binnen kurzem zum Schmelzen des Beschickungsmaterials 2. Weiterhin ist der Überlappungsbereich 44 nahe der Brennkammerbodenoberfläche 13 positioniert und dementsprechend fließt die Metallschmelze umgehend die geneigte Brennkammerbodenoberfläche 13 entlang und wird aus dem Metallschmelze-Abführkanal 11 ausgestoßen. Auch wenn dies in der Zeichnung nicht gezeigt ist, kann als zusätzliche Funktion ein zusätzlicher Brenner nahe dem Metallschmelze-Abführkanal 11 vorgesehen werden.
Wie in 2 gezeigt ist, überlappen jeweilige Basisendbereiche 42c der benachbart positionierten Hohlschmelzbereiche 42 in Umfangsrichtung grundsätzlich nicht miteinander und bilden an jedem Hohlschmelzbereich 42 einen nicht überlappenden Bereich 42u. Selbst bei Überlappung ist das Ausmaß dieser Überlappung konstruktionsgemäß gering. Infolgedessen können Wärmeschäden an der Wand 1x, die die Schmelzkammer 10 des Ofengehäuses 1 ausbildet, verhindert werden. Wie der in 2 gezeigten Struktur zu entnehmen ist, ist in anderen Worten der Überlappungsgrad des Überlappungsbereichs 44, der mit einem jeweiligen vorderen Endbereich 42a (der dem vorderen Ende entspricht, bei dem es sich um einen Teil der Flamme 41 handelt) der Hohlschmelzbereiche 42 überlappt, größer als der Überlappungsgrad des Überlappungsbereichs 44, der mit einem jeweiligen Basisendbereich 42c (der dem Basisendbereich der Flamme 41 entspricht) überlappt. Hierbei ist zu beachten, dass der vordere Endbereich 42a des Hohlschmelzbereichs 42 eine Seite des Hohlschmelzbereich 42 darstellt, von der der Brenner 4 in Entfernung dazu positioniert ist. Der Basisendbereich 42c des Hohlschmelzbereichs 42 stellt die andere Seite des Hohlschmelzbereichs 42 dar, in dem sich der Brenner 4 befindet.
Das Beschickungsmaterial 2 fällt aufgrund seiner Schwerkraft auf die durch das geschmolzene Beschickungsmaterial 2 gebildeten Hohlschmelzbereiche 42 von oben herab. Das herabgefallene Beschickungsmaterial 2 schmilzt nach und nach an den Hohlschmelzbereichen 42 und verwandelt sich in Metallschmelze. Eine Fließverzögerung der geschmolzenen Metallschmelze wird verhindert, und diese fließt entlang der Brennkammerbodenoberfläche 13 des Ofengehäuses 1 abwärts in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11 und wird aus dem Metallschmelze-Abführkanal 11 abgeführt. Zudem wird die Metallschmelze in einem Reservoirofen (nicht gezeigt) aufbewahrt, der nach dem Metallschmelze-Abführkanal 11 angeordnet ist.
Gemäß der Ausführungsform ist der Metallschmelze-Abführkanal 11 nahe des Überlappungsbereichs 44 angeordnet, der durch Überlappen der jeweiligen vorderen Endbereiche 42a von benachbart positionierten Hohlschmelzbereichen 42 gebildet wird, so dass diese miteinander in Verbindung stehen. Nachdem das Beschickungsmaterial 2 geschmolzen ist, fließt das geschmolzene Beschickungsmaterial 2 (Metallschmelze) dadurch, dass zwischen der Mehrzahl von Hohlschmelzbereichen 42 und dem Metallschmelze-Abführkanal 11 eine Verbindung entstanden ist, ohne Weiteres in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11. Dadurch wird die Fließverzögerung der Metallschmelze verhindert und die Abführgeschwindigkeit der Metallschmelze beschleunigt, um dadurch das Beschickungsmaterial 2 effizient zu schmelzen.
Wenn das Beschickungsmaterial 2 geschmolzen ist, fließt der geschmolzene Anteil die Brennkammerbodenoberfläche 13 des Ofengehäuses 1 entlang nach unten in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11. Somit wird das Beschickungsmaterial 2 binnen kurzem sofort geschmolzen und wird zu Metallschmelze. Dadurch wird verhindert, dass Legierungskomponenten in der Schmelze durch Oxidation verbraucht werden. Dementsprechend verkürzt sich auch die Zeitspanne, während der die Metallschmelze dem Verbrennungsgas ausgesetzt ist, und es entsteht dahingehend ein Vorteil, dass die Metallschmelze ihre Qualität bzw. Güteeigenschaften beibehalten kann. Der geschmolzene Anteil, der durch Schmelzen des Beschickungsmaterials 2 gebildet wird, befindet sich vorzugsweise direkt über der Brennkammerbodenoberfläche 13. Das Verbrennungsgas, das von der Flamme 41 ausgestoßen wird, steigt zusammen mit der Wärme in der Schmelzkammer 10 nach oben. Somit kann das Beschickungsmaterial 2 in der Schmelzkammer 10 in der Vorwärmzone 12 vorgewärmt werden. Wie vorstehend beschrieben, ist aufgrund der hohen Schmelzgeschwindigkeit des Beschickungsmaterials 2 die Absenkungsgeschwindigkeit des Beschickungsmaterials 2 in der Schmelzkammer 10 dementsprechend ebenfalls hoch, und folglich ist die Verweildauer des Beschickungsmaterials 2 in der Vorwärmzone 12 kurz. Dadurch kann verhindert werden, dass das Beschickungsmaterial 2 in der Vorwärmzone 12 der Schmelzkammer 10 durch Oxidation verbraucht wird, und zusätzlich verhindert werden, dass die Legierungselemente verbraucht werden.
Gemäß der Ausführungsform wird die Flamme 41, die vom Brenner 4 ausgestoßen wird, in eine von der Wand 1x entfernt liegende Richtung ausgestoßen, wobei die Wand 1x die Schmelzkammer 10 der Ofengehäuse 1 definiert. Somit kann eine übermäßige Erwärmung der Wand 1x sowie auch eine mögliche Beschädigung der Wand 1x durch Wärme verhindert werden.
Entsprechend der vermehrten Entstehung von Metallschmelze nimmt allmählich die Menge des Beschickungsmaterials 2 in der Schmelzkammer 10 ab. Dementsprechend wird die luftdichte öffnenbare/schließbare Türe 15d geöffnet und der Beschickungs-Schieber 15a durch Antreiben der Antriebsquelle 15c vorwärtsbewegt und die Schmelzkammer 10 durch den Fülltrichter 15b mit dem Beschickungsmaterial 2 beschickt. Das Beschickungsmaterial 2, mit dem die Schmelzkammer 10 beschickt wird, wird in der Vorwärmzone 12 durch das aufsteigende durch die Flamme 41 erzeugte Verbrennungsgas vorgewärmt. Bei dem Verbrennungsgas handelt es sich um das Gas, das durch Verbrennung des Brennstoffs durch Sauerstoffoxidation entstanden ist und keine so große Menge Stickstoffgas beinhaltet, das sich an der Verbrennungsreaktion nicht beteiligt. Dadurch kommt es zu einer Erhöhung der Heizeffizienz.
Gemäß der Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, ist das Ofengehäuse 1 mit einer Sauerstoffeinspritzvorrichtung 8 zur Anpassung an die umgebende Atmosphäre mit einem Sauerstoffbehälter 80, in dem Sauerstoffgas oder sauerstoffhaltiges Gas unter hohen Druckbedingungen aufbewahrt wird, versehen. Ein vorderer Endbereich 81a einer Leitung 81, die sich von dem Sauerstoffbehälter 80 erstreckt, gelangt in die Schmelzkammer 10, wobei sie die Wand 1x des Ofengehäuses 1 durchdringt und nahe der Flamme 41 des Brenners 4 in der Nähe des Überlappungsbereichs 44 des Hohlschmelzbereichs 42 positioniert ist. Dementsprechend wird während der Entstehung der Metallschmelze, nachdem das Beschickungsmaterial 2 geschmolzen ist, bei geöffnetem Ventil 82 der Sauerstoff des Sauerstoffbehälters 80 aus dem vorderen Endbereich 81a der Leitung 81 in die Metallschmelze ausgestoßen. Somit können die in der Metallschmelze enthaltenen Komponenten (wie Kohlenstoff, Silizium, Mangan, Phosphor oder Schwefel) oxidiert und verbraucht werden. Dabei kann eine Anpassung des Mischungsverhältnisses der Metallschmelze vorgenommen werden. So kann z. B. ein hochfester Stahl erzeugt werden, für dessen Herstellung Komponenten mit hohen Festigkeitssteigerungseigenschaften erforderlich sind und daher der große Mengen Mangan aufweist, die von der Zusammensetzung der Schrottzugabemenge abhängig sind. In Gusseisen ist Mangan hingegen im Allgemeinen nur in geringen Mengen enthalten. Zudem ist zu beachten, dass das Ventil 82 nur bei Bedarf zu öffnen ist.
(Zweite Ausführungsform)
3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau sowie die gleichen Funktionen und Effekte auf wie die erste Ausführungsform. Der Metallschmelze-Abführkanal 11 weist eine obere Wandung 11a, eine untere Wandung 11c, eine Siphon- bzw. Heber-Trennwand 11b, die in Bezug auf den Metallschmelze-Abführkanal 11 von der oberen Wandung 11a nach unten vorsteht, ein Auslass-Überlaufwehr 11d, der von der unteren Wand 11c nach oben vorsteht, sowie ein Siphon- bzw. Heber-Reservoir 11e für die Metallschmelze auf. Der Metallschmelze-Abführkanal 11 ist mit einer siphon- bzw. heberartigen Außenlufteintritts-Verhinderungsstruktur zum Verhindern, dass Luft von außen in die Schmelzkammer 10 eindringt, versehen. Ein oberes Ende 11du des Auslass-Wehrs 11d ist oberhalb des unteren Endes 11be der Siphon- bzw. Heber-Trennwand 11b angeordnet.
Die Metallschmelze wird in dem Siphon- bzw. Heber-Reservoir 11e für die Metallschmelze aufbewahrt, und demzufolge wird eine Verbesserung der Luftundurchlässigkeit und der Dichtungseigenschaften zwischen der Schmelzkammer 10 und der Außenluft bewirkt. Jedoch erreicht auch bei dieser Bauart der Ofendruck in der Schmelzkammer 10 einen negativen Wert bzw. Unterdruck, so dass Außenluft in die Schmelzkammer 10 eindringen könnte. Zur Lösung des Problems ist eine öffnenbare/schließbare Türe 50 zum Öffnen und Schließen der Abgasleitung 17 vorgesehen, und die öffnenbare/schließbare Türe 50 wird geschlossen, um die Abgasleitung 17 zu schließen, so dass der Offendruck entsprechend angepasst werden kann. Daher wird in dieser Ausführungsform kein Ejektor 70 benötigt.
(Dritte Ausführungsform)
4 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 4 ist eine Querschnittansicht des Ofengehäuses 1, die in einer horizontalen Richtung erstellt worden ist. Wie in 4 gezeigt ist, sind die Mehrzahl der Brenner 4, die eine Gruppe 3 von Brennern bilden, in Sektorabschnitten radial zur Achslinie 11x der Schmelzkammer 10 angeordnet. Die Mehrzahl der Brenner 4 ist nicht um den gesamten Umfang herum angeordnet, dessen Mittelpunkt die Achslinie 11x bildet (wobei die Umfangsrichtung durch einen Pfeil R1 angezeigt ist).
Die aus dem Brenner 4 ausgestoßene Flamme 41 bildet am Beschickungsmaterial 2 der Schmelzkammer 10 einen hohlförmigen Hohlschmelzbereich 42, der eine zylindrische oder nahezu zylindrische Form aufweist. Die Brenner 4 sind so angeordnet, dass jedes vordere Ende 42a der beiden zueinander benachbart positionierten Hohlschmelzbereiche 42 miteinander überlappt.
Dabei können die Mehrzahl der Hohlschmelzbereiche 42 und der Metallschmelze-Abführkanal 11 beim Schmelzen des Beschickungsmaterials 2 miteinander in Verbindung gelangen. Demzufolge fließt die aus dem Beschickungsmaterial 2 entstandene Metallschmelze, die in jedem Hohlschmelzbereich 42 geschmolzen ist, ohne Weiteres zum Metallschmelze-Abführkanal 11. Somit kann ein Zurückhalten oder Verzögern des Metallschmelzeflusses verhindert werden.
Da die Brennkammerbodenoberfläche 13 außerdem in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11 nach unten geneigt ist, fließt die Metallschmelze auf der Brennkammerbodenoberfläche 13 nach unten und wird aus dem Metallschmelze-Abführkanal 11 abgeführt. Dementsprechend wird weiterhin verhindert, dass der Metallschmelzefluss zurückgehalten oder verzögert wird, wodurch eine effizientes Schmelzen des Beschickungsmaterials 2 erreicht werden kann. Ferner ist zu beachten, dass die Merkmale der dritten Ausführungsform mit jenen der ersten und der zweiten Ausführungsform kombiniert werden können.
(Vierte Ausführungsform)
5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. 5 zeigt eine schematische Zeichnung einer Querschnittsansicht des Ofengehäuses 1, die entlang einer horizontalen Richtung erstellt worden ist. Das Ofengehäuse 1 weist eine nicht kreisförmige Form auf, und der Querschnitt des Ofengehäuses 1 beinhaltet zwei einander gegenüberliegende langgestreckte Seiten 1a und 1b und zwei einander gegenüberliegende kurz ausgeführte Seiten 1c und 1d. Die ersten Seiten 1a und 1b sind nicht linear und nach außen hin gebogen bzw. gekrümmt ausgeführt. Die zweiten Seiten 1c und 1d sind nicht linear und ebenfalls nach außen hin gekrümmt bzw. gebogen ausgeführt. Wie in 5 gezeigt ist, ist die Mehrzahl der Brenner 4, die die Gruppe 3 der Brenner bilden, so angeordnet, dass sie sich zur Achslinie 11x der Schmelzkammer 10 erstrecken.
Ähnlich zu den anderen Ausführungsformen wird das Beschickungsmaterial 2 in der Schmelzkammer 10 durch die aus dem Brenner 4 ausgestoßene Flamme 41 geschmolzen, die die hohlförmigen Hohlschmelzbereiche 42 am Beschickungsmaterial 2 entstehen lässt. In 5 sind die Hohlschmelzbereiche 42 schematisch dargestellt. Die Mehrzahl der Brenner 4 ist so angeordnet, dass die Mehrzahl der Hohlschmelzbereiche 42 (zueinander benachbart positionierte Hohlschmelzbereiche 42), die an jedem Brenner 4 entstehen, miteinander überlappen und dadurch einen Überlappungsbereich 44 bilden. Nachdem das Beschickungsmaterial 2 geschmolzen ist, gelangen die jeweiligen Hohlschmelzbereiche 42 und der Metallschmelze-Abführkanal 11 miteinander in eine fluidische Verbindung. Daher fließt das an jedem Hohlschmelzbereich 42 geschmolzene Beschickungsmaterial 2 (Metallschmelze) ohne Weiteres zum Metallschmelze-Abführkanal 11, wodurch ein effizientes Schmelzen des Beschickungsmaterials erreicht wird.
(Fünfte Ausführungsform)
6 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist in Aufbau, Funktionsweise und Wirkung im Wesentlichen den zuvor erläuterten ersten bis vierten Ausführungsformen ähnlich. Die Aufkohlungsvorrichtung 9 ist auf der Seite des Metallschmelze-Abführkanals 11 angeordnet. Die Funktion dieser Aufkohlungsvorrichtung 9 ist das Aufkohlen der aus dem Metallschmelze-Abführkanal 11 abgeführten Metallschmelze und das Erhöhen der Temperatur der Metallschmelze, die aus dem Metallschmelze-Abführkanal 11 abgeführt wird.
Die Aufkohlungsvorrichtung 9 ist mit einem Hüllkörper 90c, der einen Raum aufweist, der ein Festbett bzw. eine Füllkörperschüttung 90 ausbildet, die mit Kohlenstoffmaterial, wie z. B. Graphit, befüllt ist und gegenüber der Metallschmelze durchlässig ist, einem Kohlenstoffmaterial-Eingabekanal 91, in dem das Festbett 90 entsteht, indem das Kohlenstoffmaterial aus der Richtung des Pfeils H1 eingegeben wird, einem Metallschmelze-Zuführkanal 92 zum Zuführen der aus dem Metallschmelze-Abführkanal 11 ausgestoßenen Metallschmelze in das Festbett 90, einem Metallschmelze-Auslasskanal 93 zum Abführen der Metallschmelze, die durch das Festbett 90 gelangt ist, und mit einem Sauerstoffzuführkanal 94 zum Zuführen von Sauerstoff oder Luft zur Verbrennung im Inneren des Festbetts 90 versehen.
Während der Aufkohlungsbehandlung wird der Sauerstoff oder Luft dem Festbett 90 aus dem Sauerstoffzuführkanal 94 zugeführt und das Kohlenstoffmaterial in dem Festbett 90 verbrannt, wodurch es zur Entstehung von Kohlendioxid und einer Erhöhung der Temperatur im Festbett kommt. Zur Verbrennung des Kohlenstoffmaterials kann Luft verwendet werden, oder es kann Sauerstoffgas zum Verbrennen des Kohlenstoffmaterials im Festbett 90 verwendet werden. Die in der Schmelzkammer 10 des Ofengehäuses 1 geschmolzene Metallschmelze wird dem Festbett 90 aus dem Metallschmelze-Zuführkanal 92 über den Metallschmelze-Abführkanal 11 zugeführt, durch Aufkohlung entsprechend angepasst, wobei die Temperatur reguliert wird, und dann aus dem Metallschmelze-Auslasskanal 93 abgeführt. Die Aufkohlungsvorrichtung 9 beinhaltet einen Abgaskanal 96, der mit der Vorwärmzone 12 des Ofengehäuses 1 in Verbindung steht. Bei dem in der Aufkohlungsvorrichtung 9 verbrannten und somit entstandenen Abgas handelt es sich um ein nicht oxidiertes Umgebungsgas oder reduzierendes Atmosphärengas (kohlenmonoxidhaltiges Gas CO), das durch den Abgaskanal 96 und aus dem Abgaskanal 96 strömt und der Vorwärmzone 12 des Ofengehäuse 1 zugeführt wird.
Das Kohlenstoffmaterial wird in diesem Zusammenhang verbraucht, wobei das Kohlenstoffmaterial logischerweise nach Bedarf aus dem Eingabekanal 91 zugeführt wird. Das Festbett 90 wird mit der Anhäufung aus teilchen-, pulver- oder faserförmigem etc. Kohlematerial bepackt, und somit gelangen die Metallschmelze und das Kohlenmaterial in dem Festbett 90 miteinander in Kontakt, wobei sie über eine große Kontaktfläche verfüngen, so dass die Aufkohlung in Bezug auf die Metallschmelze mit einer erhöhten Effizienz stattfinden kann. Zu beachten ist zudem, dass die Aufkohlungsvorrichtung 9 gemäß dem Merkmal dieser Ausführungsform (fünften Ausführungsform) mit den Merkmalen der anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann.
(Sechste Ausführungsform)
7 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung. Diese Ausführungsform ist in Aufbau, Funktionsweise und Wirkung grundsätzlich denen der ersten Ausführungsform ähnlich. Eine Mehrzahl von Kühlleitungen 19 ist in den unteren Bereich der Brennkammerbodenoberfläche 13, die auf der Unterseite des Ofengehäuses 1 ausgebildet ist, zum Kühlen der Brennkammerbodenoberfläche 13 eingebaut. Die Brennkammerbodenoberfläche 13 weist in Richtung des Metallschmelze-Abführkanals 11 eine Abwärtsneigung auf. Die Kühlleitungen 19 werden von Kühlmittel durchströmt. Als Kühlmittel kann eine Kühlflüssigkeit wie Kühlwasser, Kühlluft oder Kühlnebel verwendet werden. Dadurch dass das Kühlmittel durch die Kühlleitungen 19 strömt, wird die Brennkammerbodenoberfläche 13 gekühlt. Auf der Brennkammerbodenoberfläche 13 entsteht daher eine filmartige Koagulationsschutzschicht 19c, die durch die Koagulation der Metallschmelze gebildet wird, so dass die Brennkammerbodenoberfläche 13 dadurch bedeckt und geschützt wird.
Die Koagulationsschutzschicht 19c, die durch die Koagulation der Metallschmelze gebildet wird, schützt die Brennkammerbodenoberfläche 13, indem sie diese bedeckt und der direkte Kontakt der Flamme 41 des Brenners 4 mit der Brennkammerbodenoberfläche 13, die aus feuerfestem Material besteht, verhindert wird und Schäden an der Brennkammerbodenoberfläche 13 ebenfalls verhindert werden können. Auch wenn davon in der Zeichnung nichts zu sehen ist, können die Kühlleitungen nahe dem Wandabschnitt auf der Seite des Ofengehäuses 1 angeordnet sein, wo sich die Brenner 4 befinden, und sich vertikal erstrecken, um den Wandabschnitt mit der bedeckenden Koagulationsschutzschicht 19c zu schützen. Zu beachten ist außerdem, dass die Kühlleitungen 19 und die Koagulationsschutzschicht 19c gemäß dem Merkmal der sechsten Ausführungsform mit den Merkmalen der Ausführungsformen kombiniert werden können.
(Erstes Testbeispiel)
Der Test wurde unter Verwendung des Gaskupolofens gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt. Der Ofendurchmesser des Ofengehäuses 1 betrug 600 mm; die Höhe betrug 1.800 mm, die Anzahl der verwendeten Brenner 4 betrug sechs (6), welche am Ofengehäuse 1 angeordnet waren. Die Kohlenstoffverbrennungs-Aufkohlungsvorrichtung 9 (mit einem Volumen von 100 kg), wie in 6 gezeigt ist, war am Metallschmelze-Abführkanal 11 installiert. Zudem kam aus Stahlschrott bestehendes zerkleinertes Material (0,05% Kohlenstoff und 0,8% Mangan im Massenverhältnis) mit Abmessungen von etwa 100 mm × 50 mm × 6 mm zur Anwendung. Das zerkleinerte Material betrug 96 Massenteile, und der Anteil der Massenteile von Ferrosilizium (1 mm bis 3 mm, 75% Silizium im Massenverhältnis) betrug 4. Die Schmelzkammer 10 wurde an der Ofenoberseite mit dem Beschickungsmaterial 2 beschickt, das durch Vermengen dieser beiden Materialien zusammengestellt worden war. Der zum Anbringen der Brenner 4 angewendete Winkel 1 (siehe 1) war bei 20 Grad vorgesehen. Die Gesamtmenge (13A) des Verbrennungsgases, das allen Brennern 4 zugeführt wurde, war bei 36 Nm³/h vorgesehen, und die Sauerstoffgasmenge war bei 72 Nm³/h vorgesehen. Das Brenngas und das Sauerstoffgas wurde den jeweiligen Brennern 4 gleichmäßig zugeführt und eine Schmelzbehandlung ausgeführt. Das Sauerstoffverhältnis war bei 0,81 vorgesehen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass das Sauerstoffverhältnis durch das Massenverhältnis der Sauerstoffmenge (entspricht O₂) definiert ist, die für die Oxidation/komplette Verbrennung notwendig ist. Wenn das Sauerstoffverhältnis 1 beträgt, ist eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs möglich.
Laut dem Ergebnis des Schmelztests bei einem Sauerstoffverhältnis von 0,81 betrug die Schmelzkapazität 750 kg/h und der Wirkungsgrad 54%. Der Wirkungsgrad ist als die Schmelzwärmemenge/Gaserzeugungswärmemenge definiert. Am Metallschmelze-Abführkanal 11 wurde eine Metallschmelze mit einer Temperatur von 1.430°C und 0,05% Kohlenstoff im Massenverhältnis erhalten. Hinzu kam, dass eine Metallschmelze mit einer Temperatur von 1.500°C und 3% Kohlenstoff im Massenverhältnis erhalten wurde, nachdem die Metallschmelze durch das Festbett 90 der Aufkohlungsvorrichtung 9 gelangt ist. Dies ist darin begründet, dass die Metallschmelze einer Temperaturerhöhung sowie einer Aufkohlungsbehandlung durch die Aufkohlungsvorrichtung 9 unterzogen worden war. Die Grundzusammensetzung betrug dabei 3% Kohlenstoff, 2,6% Silizium und 0,5% Mangan im Massenverhältnis und kann als Gusseisen-Metallschmelze verwendet werden.
In dem ersten Beispiel ist der Grund dafür, warum das Sauerstoffverhältnis bei 0,81 vorgesehen war, der, dass die Sauerstoffmenge reduziert und der Verbrauch der Legierungskomponente verhindert werden sollte. Hierbei betrug der Verbrauch von Eisen 0,7% im Massenverhältnis. Der Verbrauch von Silizium betrug 13% im Massenverhältnis, und der Verbrauch von Mangan war sehr hoch, wobei eine 35% entsprechende Menge oder mehr verbraucht wurde.
Gemäß dem Gaskupolofen der Ausführungsformen der Erfindung kann sogar Stahlschrott verwendet werden, der einen hohen Prozentanteil (0,8%) Mangan aufweist, wobei das Mangan durch Oxidation verbraucht werden kann. Dementsprechend kann Stahlschrott, z. B. aus hochfestem Stahl, der eine überschüssige Menge Mangan aufweist, als Beschickungsmaterial 2 verwendet werden, wobei das Mangan verbraucht wird. Dementsprechend erweist es sich als vorteilhaft, dass bei Gusseisen eine Metallschmelze-Komponente erhalten wird, die bevorzugterweise kein überschüssiges Mangan enthält.
(Zweites Testbeispiel)
Durch Verwendung des Gaskupolofens gemäß der zweiten Ausführungsform wurde der Test ähnlich wie in dem Fall von Testbeispiel 1 durchgeführt. Die Schmelzkammer 10 wurde dabei bis zur Oberseite ausschließlich mit Rückgut (3,75% Kohlenstoff, 2,6% Silizium und 0,23% Mangan im Massenverhältnis) des Gusseisens mit Kugelgraphit bzw. Sphäroguss beschickt. Im Ofengehäuse 1 war eine Mehrzahl von (6) Brennern 4 eingebaut. Der Winkel θ1 (siehe 1) zum Anbringen der Brenner 4 war bei 20 Grad vorgesehen. Die Sauerstoffverbrennungs-Aufkohlungsvorrichtung 9 (Volumen von 100 kg), die in 6 gezeigt ist, wurde am Metallschmelze-Abführkanal 11 aus dem Ofengehäuse 1 entfernt. Als der Metallschmelze-Abführkanal 11 wurde ein Siphon-Abführkanal verwendet, wodurch die Verbindung mit der Außenluft unterbrochen war.
8 zeigt das Testergebnis. Die horizontale Achse des Graphen in 8 zeigt das Sauerstoffverhältnis an, und die vertikale Achse zeigt das Komponentenverbrauchsverhältnis (Massenverhältnis) in Bezug auf die Elemente Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg) an. Wie in 8 gezeigt ist, zeichnet sich kein flacher Anstieg des Verbrauchsverhältnisses einer jeweiligen Komponente ab, wenn das Sauerstoffverhältnis zwischen 0,81 und 1,05 variiert. In anderen Worten steigt das Verbrauchsverhältnis einer jeweiligen Komponente bei einem Sauerstoffverhältnis zwischen 0,81 und 0,93 an, und wenn das Sauerstoffverhältnis über 0,93 beträgt, nimmt das Verbrauchsverhältnis der jeweiligen Komponenten ab.
Dem Schmelztestergebnis zufolge war das Sauerstoffverhältnis bei 0,81 vorgesehen, die Schmelzkapazität betrug 750 kg/h und die Effizienz bzw. der Wirkungsgrad betrug ~54%. Die Schmelztemperatur an dem Metallschmelze-Abführkanal 11 betrug 1.250 C. In diesem Testbeispiel ist die Durchschmelz- bzw. Durchbrenn-Temperatur gleich der Abstichtemperatur. Hierbei nimmt das Sauerstoffverhältnis an der Flamme 41 zu, und dementsprechend nimmt die Schmelzeleistung (Metallschmelze-Erzeugungskapazität) zu. In diesem Fall betrug das Sauerstoffverhältnis 1,05, betrug die Schmelzeleistung 866 kg/h und betrug der Wirkungsgrad ~62%. Selbst die Sauerstoffdichte im Verbrennungsgas nimmt aufgrund des Anstiegs der Schmelzeleitung (Metallschmelze-Erzeugungskapazität) in der Flamme 41 zu, wobei das Verbrauchsverhältnis der Beschickungsmaterial-Komponente aufgrund der verkürzten Haltezeit bzw. Verweilzeit des Beschickungsmaterials in der Schmelzkammer 10 abnimmt.
Damit der Verbrauch einer jeweiligen Komponenten wirksam erhöht werden kann, wurde Sauerstoff eingespritzt, ohne dadurch das Sauerstoffverhältnis zu erhöhen. In 9 zeigt die horizontale Achse ein Sauerstoffeinspritzverhältnis (%) an, und die vertikale Achse zeigt ein Komponentenverbrauchsverhältnis (Massenverhältnis) in Bezug auf die Elemente Kohlenstoff (C), Silizium (Si), Mangan (Mn) und Magnesium (Mg) an. Hierbei ist zu beachten, dass das Sauerstoffeinspritzverhältnis (%) als eine eingespritzte Sauerstoffmenge mit Bezug auf die gesamte Verbrennungsgasmenge definiert ist. 9 zeigt das Testergebnis des Falls an, wo der Sauerstoff aus der Leitung 81 der Sauerstoffeinspritzvorrichtung 8 des Ofengehäuses 1 in die Schmelzkammer 10 eingespritzt wurde. Für den Fall, dass der Sauerstoff aus der Sauerstoffeinspritzvorrichtung 8 in die Schmelzkammer 10 des Ofengehäuses 1 eingespritzt wird, wie in 9 gezeigt ist, wird darauf hingewiesen, dass, wenn das Sauerstoffeinspritzverhältnis (%) ansteigt, die Gehaltsmenge der Komponenten (Masse in %) von z. B. Kohlenstoff (C), Silizium (Si) und Mangan (Mn) und Magnesium (Mg), die in der Metallschmelze enthalten sind, abnimmt und das Komponentenverbrauchsverhältnis durch Sauerstoff ansteigt. Das einen niedrigen Siedepunkt aufweisende Magnesium (Mg) verbleibt in einer relativ hohen Menge zurück, und dies ist ein Hinweis auf die hohe Geschwindigkeit, mit der der Schmelzvorgang abläuft und welche das herausragende Merkmal der vorliegenden Erfindung darstellt. In anderen Worten kann aufgrund der hohen Schmelzgeschwindigkeit eine Transpiration von Magnesium verhindert werden und ein hoher Magnesiumgehalt bewahrt bleiben.
(Andere)
Der Aufbau des Ofengehäuses ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt. In 1 sind die Brenner 4 mit einem Neigungswinkel θ1 relativ zur imaginären horizontalen Linie W so angeordnet, dass die Brenner 4 nach unten gerichtet sind. Der Aufbau ist aber nicht darauf beschränkt, und die Brenner 4 können entlang der imaginären horizontalen Linie W angeordnet sein. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende Beschreibung und die in der beigefügten Zeichnung gezeigten Ausführungsformen beschränkt und kann im Rahmen des Schutzbereichs des erfinderischen Gegenstands verändert oder modifiziert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Erfindung kann für einen Gaskupolofen zum Schmelzen von Gusseisen, wie z. B. Gusseisen mit Lamellengraphit, Gusseisen mit Kugelgraphit oder Gusseisen mit Vermikulargraphit, angewendet werden.
Zusammenfassung
Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gaskupolofen zum effizienten Schmelzen eines Beschickungsmaterials durch eine Flamme eines Brenners zu schaffen. Der Gaskupolofen beinhaltet ein Ofengehäuse mit einer Schmelzkammer 10 und einem Metallschmelze-Abführkanal 11 zum Abführen der Metallschmelze und eine Mehrzahl von Brennern 4, die eine Flamme 41 bilden. Die Brenner 4 schmelzen das Beschickungsmaterial 2 in der Schmelzkammer 10 durch Ausstoßen der Flamme 41 zu dem Beschickungsmaterial 2 in der Schmelzkammer 10. Jeder Brenner erzeugt einen hohlgeformten Schmelzbereich 42 am Beschickungsmaterial 2 der Schmelzkammer 10 durch die von einem jeweiligen Brenner 4 ausgestoßene Flamme 41. In der horizontal erstellten Querschnittansicht des Ofengehäuses 1 sind die Brenner 4 so angeordnet, dass die beiden benachbart positionierten hohlgeformten Schmelzbereiche 42 einander überlappen. Wenn das Beschickungsmaterial 2 schmilzt, entsteht eine Verbindung zwischen einem jeweiligen hohlgeformten Schmelzbereich 42 und dem Metallschmelze-Abführkanal 11.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 57-27382 [0002]
JP 2000-274958 A [0002]

Claims

Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall, aufweisend: ein Ofengehäuse mit einer Schmelzkammer zum Schmelzen eines Beschickungsmaterials auf Metallbasis und einem Metallschmelze-Abführkanal zum Abführen einer Metallschmelze, die durch das in der Schmelzkammer geschmolzene Beschickungsmaterial entsteht; und eine Mehrzahl von Brennern, die in dem Ofengehäuse angeordnet sind und durch Verbrennen eines Brennstoffs eine Flamme bilden, die Flamme zu dem Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer ausstoßen und das Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer schmelzen; wobei in einem entlang einer horizontalen Richtung erstellten Querschnitt des Ofengehäuses jeder der Brenner einen hohlförmigen Schmelzbereich zu dem Beschickungsmaterial in der Schmelzkammer durch die von jedem Brenner ausgestoßene Flamme erzeugt, die Mehrzahl der Brenner so angeordnet ist, dass jeder benachbart positionierte hohlgeformte Schmelzbereich von den hohlgeformten Schmelzbereichen mit dem anderen überlappt; und wobei nach dem Schmelzen des Beschickungsmaterials jeder hohlgeformte Schmelzbereich eine Verbindung mit dem Metallschmelze-Abführkanal herstellt.
Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine Abgasleitung zum Abführen von Verbrennungsgas in der Schmelzkammer nach außen durch Herstellen einer Verbindung zwischen der Schmelzkammer und dem Ofengehäuse und der Außenluft; eine öffnenbare/schließbare Türe zum Öffnen und Schließen der Abgasleitung; und einen Betätigungsbereich zum Betätigen der öffnenbaren/schließbaren Türe in einer Öffnungs-/Schließrichtung.
Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall nach Anspruch 1, wobei das Ofengehäuse so ausgebildet ist, dass es bei Betrachtung einer in einer horizontalen Richtung erstellten Querschnittansicht eine nicht kreisförmige Form aufweist.
Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall nach Anspruch 1, wobei eine Aufkohlungsvorrichtung auf einer Seite des Metallschmelze-Abführkanals zum Aufkohlen der Metallschmelze und zum Erhöhen der Temperatur der aus dem Metallschmelze-Abführkanal abgeführten Metallschmelze vorgesehen ist.
Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall nach Anspruch 1, wobei eine Einspritzvorrichtung vorgesehen ist, zum Anpassen der Komponenten der Metallschmelze durch Zuführen von Sauerstoff oder Luft in die Schmelzkammer.
Gaskupolofen zum Schmelzen von Metall nach Anspruch 1, wobei eine Brennkammerbodenoberfläche an der Unterseite der Schmelzkammer angeordnet ist, und die Brennkammerbodenoberfläche zum Metallschmelze-Abführkanal hin nach unten geneigt ist.