DE1937946B2 - Metallschmelzofen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Metallschmelzofen, bei dem ein feuerfestes Wärmeübertragungsgefäß in das Schmelzbad eintaucht, wobei aus der Mündung eines in der Abdeckung des Schmelzraumes angeordneten Brenners Heizgase in das Wärmeübertragungsgefäß eintreten und umgelenkt werden.

Bei einem bekannten Wärmeübertragungsofen dieser Art (DT-PS 4 26 510) stellt das Wärmeübertragungsgefäß eine geschlossene Birne dar. Diese ist an ihrem oberen Ende fest mit dem Aufsatz des Metallschmelzofens verbunden und somit gegenüber dem Schmclzraum völlig abgeschlossen. Innerhalb der Birne sitzt in geringer Höhe über dem Schmelzbad ein Brenner, von dem aus die Innenwand des Wärmeübertragungsgefäßes mit einer Flamme bzw. mit Heizgasen bespült wird. Die Einwirkung einer Flamme auf oie Innenseite des Wärmeübertragungsgefäßes ist unerwünscht, da der heißeste Punkt sich im Inneren der Flamme befindet und die Flamme einen nach außen abfallenden Temperaturgradienten aufweist. Bei Einwirken einer Flamme auf ss der Innenwand eines Wärmeübertragungsgefäßes entsteht so eine ungleichmäßige Erhitzung ohne völlige Ausnutzung der vom Brenner zur Verfugung gestellten Energie. Diese wird jedoch auch beim bekannten Metallschmelzofen dadurch besser ausgenützt, daß am (>o Boden des birnenförmigen Wärmeübertragungsgefäßes Flamme und Heizgase umgelenkt und an der Wand des Wärmeübertragungsgefäßes entlang nach oben geführt werden. Dort werden sie beim bekannten Metallschmelzofen nach oben abgezogen und abgesaugt. Die f>s Heizgase können aber die von ihnen miigeführte Energie nur teilweise durch die Wandungen des Wärmeübertragungsgefäßes hindurch an das Schmelz· bad abgeben. Ein großer Teil der Energie bleibt ungenützt da die Heizgase beim bekannten Metallschmelzofen einfach als Abgase abgeführt werden.

Bekannt ist weiter ein Metallschmelzofen (GB-PS 3 83 103) bei dem ein Wärmeübertragungsgefäß nicht ve-wendet wird. Dabei wird ein Gasbrenner verwendet, dessen Heizgase auf das Schmelzbad einwirken. Die Heizgase werden überdies zur Vorwärmung des Schmelzgutes eingesetzt, wofür sie von außen auf die Wandungen einer Vorheizkammer einwirken. Das vermindert den Wirkungsgrad und ist überdies beim oben abgehandelten bekannten Metallschmelzofen konstruktiv nicht anwendbar, da hier die aus dem geschlossenen Wärmeübertragungsgefaß abgesaugten Heizgase hoch über dem Schmelzbad als Abgase austreten und nur mit erheblichem Aufwand nochmals bis* in die Nachbarschaft des Schmelzgjses zurückgeführt werden könnten.

Schließlich sind auch Gas-Luft-Brenner bekannt (GB-PS 11 00 156), die für die Erzeugung von Hei/gasströmen großer Geschwindigkeit bei geringer Flammenlänge geeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Metallschmelzofen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß durch die Gasführung die thermische Elfizicn/ des Metallschmelzofens erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost. daß das Wärmeübertragungsgefäß oberhalb des Badspiegels des Schmelzbades offen in den Schmelzraum mündet.

Man erkennt, daß hier das Wärmeübertragungsgel aß nicht völlig abgeschlossen, sondern oben offen ist. Seine offene Mündung liegt dabei nur wenig oberhalb des Badspiegels des Schmelzbades im Schmelzraum. Die Heizgase, die erst: einen Teil der von ihnen mitgefühlten Wärmeenergie an das Wärmeübertragungsgefaß abgegeben haben, treten also durch die oben offene Mündung dieses Gefäßes aus und streichen nunmehr über den Badspiegel und bei geeigneter Anordnung auch zur Vorwärmung über die noch nicht geschmolzenen feiten Metallslücke. Die sonst nur zur indirekten Erwärmung des Schmelzbades über das Wärmeübertragungsgefäß eingesetzten Heizgase, werden hier also zu einer zusätzlichen Aufwärmung des geschmolzenen Metalls bzw. des in fester Form in den Metallschmelzofen eingebrachten Schmelzgutes verwendet. Die thermische Effizienz wird dadurch bedeutend erhöht, ohne daß vorrichtungsmäßig ein besonderer Aufwand getrieben werden muß. Im Gegenteil ist die Gasführung besonders einfach zu beherrschen, weil der Abzugskanal räumlich möglichst entfernt vom über dem Wärmeübertragungsgefäß angeordneten Brenner angeordnet wird.

Zweckmäßig weist die Abdeckung des Ofens über der offenen Mündung des Wärmeübertragungsgefäßes im Schmelzraum eine Auskleidung aus feuerfestem Material auf, die in der Mitte einen nach unten in die offene Mündung des Wärmeübertragungsgefäßes erstreckte Düse bildet. Diese Düse wird von innen durch die vom Brenner abgegebenen Heizgase erhitzt. Diese Heizgase treten nach ihrer Umlenkung im Wärmeübertragungsgefaß aus dessen offener Mündung um die Düse herum aus und treffen hier auf die Unterseite der Auskleidung. Die aus feuerfestem Material bestehende Auskleidung wird also sowohl von innen, wie von außen von den Heizgasen bespült und damit auf eine sehr hohe Temperatur gebracht. Da die Auskleidung ein Teil der Abdeckung des Ofens ist und unmittelbar über dem Badspiegel liegt, gibt sie Strahlungswärme an das

Schmelzbad ab. Das tragt weiter zur thermischen Effizienz bei. indem die von den Heizgasen mitgeführte Wärmeenergie noch vollständiger dem Schmelzbad zugeführt wird.

Die Abdeckung des Ofens weist in der Regel eine Gießöffnung auf, wobei dann zwisch?n der Gießöffnung und der offenen Mündung des Wärmeübertragungsgefäßes eine oben an der Abdeckung befestigte und unten in das Schmelzbad eintauchende Stauwand vorg.sehen ist. Diese Stauwand verhindert, daß Heizgase nach nur kurzem Weg über der Oberfläche des Schmelzbades aus der Gießöffnung entweichen. Durch die Stauwand werden vielmehr die aus dem offen in den Schrrelzraum mündenden Wg.rmeübertragungsgefäß austretenden Heizgase umgelenkt, verwirbelt und so zu einer noch intensiveren Abgabe der von ihnen mitgeführten Wärmeenergie an das Schmelzbad gezwungen, was den thermischen Wirkungsgrad weiter erhöhl.

Die den Schmelzraum oben abschließende des Ofens ist mil einem Abzugskanal für die Heizgase versehen. Durch die Anordnung des Abzugskanals an der Abdeckung kann die Führung der Heizgase über den Badspiegel des Schmelzbades und gegebenenfalls auch über die bereits in den Ofen eingebrachte aber noch nicht aufgeschmolzene Metallbarren wesentlich beeinflußt werden.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ofen und

F i g. 2 einen Schnitt in der Ebene 11-11 von Fig. 1.
Fig. 1 zeigt einen Metallschmelzofen zur Aufnahme des Schmelzbades in einem Schmelzraum 1. Die Außenwand des Schmelzraumes 1 besteht aus Metall oder Ziegclmauerwerk. Diese Außenwand ist mit einer Zwischenverkieidung 2 aus einem feuerfesten wärmeisolierenden Material, beispielsweise Diatomitsteinen versehen. Auf die Zwischenverkleidung 2 folgt in Richtung auf das Schmelzbad eine Innenverkleidung 3 aus einem gegen das Schmelzbad beständigen feuerfesten Material, beispielsweise aus gegossenem feuerfestem Material. Der Schmelzraum 1 weist, wie F ι g. 1 zeigt, eine schräge Endwand auf, die eine Beschickungsöffnung 4 bildet, durch die zu erschmelzende Metallbarren 5 in den Schmelzraum 1 eingebracht werden. Die Beschickungsöffnung 4 ist durch eine Klappe 6 verschließbar.

Der Schmelzraum 1 ist über dem Badspiegel mit Ausnahme einer Gießöffnung 7 und eines Abzugskanals 8 durch eine Abdeckung 9 abgeschlossen. Ein Teil 9.Λ der Abdeckung ist verschwenkbar befestigt und bildet eine Schauklappe. Die Abdeckung 9 ist im Inneren des Schmelzraums zunächst mit ei.ier Zwischenverkleidtmg 10 versehen, die aus dem gleichen Materia! wie die Zwischenverkleidung 2 besteht. Weiter ist eine Auskleidung 11 vorgesehen, die aus dem gleichen feuerfester.

Material wie die Innenverkleidung 3 besteht. F i g. 1 kann weiter entnommen werden, daß von der Auskleidung 11 eine Stauwand 12 nach unten ragt und die Gießöffnung 7 gegenüber dem Raum über dem Badspiegel und unter der Abdeckung abschließt. Hierfür ist die Stauwand bis unter den normalen Badspiegel X-X des Schmelzbades im Schmelzraum 1 nach unten geführt. Die Heizgase können aufgrund des Vorhandenseins der Stauwand 12 nicht durch die Gießöffnung 7 austreten. Sie werden vielmehr ausschließlich durch den Abzugskanal 8 abgezogen.

Die Auskleidung 11 bildet weiter über der Schmelzbadmitte eine nach unten gerichtete Düse 13 für Fleizgase. die mit großer Geschwindigkeit von einem auf der Abdeckung 9 befestigten Hochdruck-Gas-Luft-Brenner 14 in ein Wärmeübertragungsgefäß 15 aus Tongraphit fließen, das auf einem Sockel 16 am Boden des .Schmelzraumes 1 befestigt ist. Das Wärmeübertragungsgefäß 15 ist topfförmig und mündet oberhalb des Badspiegels des Schmelzbads offen in den Schmelzes raum. Die Mündung des Wärrneübertragungsgefäßes 15

- hi den Schmelzraum bildet eine ringförmige Öffnung um die Düse 13.

F i g. 2 läßt erkennen, daß dem Brenner 14 Luft und Gas unter Druck durch Leitungen 17 zugeführt werden.

Der Brenner 14 erzeugt bei sehr kurzer Flammenlänge einen Hcizgasstrom hoher Geschwindigkeit, der durch die Düse 13 bei gleichzeitiger Aufheizung der Auskleidung 11 weiter beschleunigt auf die Mitu der Bodenfläche des topfförmigen Wärmeübertragungsge-

.15 fäßes 15 auftrifft, dort umgelenkt wird und längs der /\linderisLhen Außenwände des Wärmeübertragungsgefäßes nach oben fließt, wo die Heizgase durch die offene Mündung des Wärmeüberiragungsgefäßcs in den Schmelzraum austreten und dabei durch die Auskleidung 11. auf die sie auftreffen, über den Badspiegel umgelenkt werden. Der Stromungsverlauf der Heizgase ist in den F i g. 1 und 2 durch Pfeile angedeutet. Das aus der offenen Mündung des Wärmeübcrtragungsgefaßes um die Düse 13 herum austretende Heizgas fließt so über die Schmelzbadoberfläche und die Metallbarren 5 zum Abzugskanal 8. Das Heizgas gibt dabei weiter Wärme an das Schmelzbad selbst und an die noch zu erschmelzenden Mctallbarren ab. Dadurch wird noch der Aufheizeffekt unterstützt, der durch das Warnie-Übertragungsgefäß erfolgt, das die von den Heizgasen erhaltene Wärmeenergie durch Wärmeleitung von innen nach außen an das Schmelzbad überträgt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Metallschmelzofen, bei dem ein feuerfestes Wärmeübertragungsgefäß in das Schmelzbad eintaucht, wobei aus der Mündung eines im der Abdeckung des Schmelzraumes angeordneten Brenners Heizgase in das Wärmeübertragungsgefäß eintreten und umgelenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärmeübertragungsgefäß (15) oberhalb des Badspiegels des Schmelzbades offen in den Schmelzraum (!) münde·.

2. Metallschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über der offenen Mündung des Wärmeüberiragungsgefäßes (15) im Schmelzraum

(I) die Abdeckung (9) des Ofens eine Auskleidung

(II) aus feuerfestem Material aufweist, di; in der Mit?e eine nach unten in die offene Mündung des Wärmeübertragungsgefäßes (15) erstreckte Düse (13)bi)det.

3. Metallschmelzofen nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (9) des Ofens mit einer Gießöffnung (7) versehen ist und daß zwischen der Gießöffnung und der offenen Mündung des Wärmeübertragungsgefäßes (15) eine unten in das Schmelzbad eintauchende Stauwund (12) vorgesehen ist.

4. Metallschmelzofen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Schmelzraum (1) oben abschließenden Abdeckung (9) des Ofens ein Abzugskanal (8) für die Heizgase vorgesehen ist.