DE2305631C3 - Plasmaofen mit einer Schauöffnung - Google Patents

Description

Bandraffinalion geeignet. Fin Kristallisator, dessen Boden aus gekühlten Rohren besteht, ist besonders zum Umschmelzen und Schmelzen von Stückgut mit hohem Schmelzpunkt geeignet. Beim Schmelzen ist hier das Metall nur mit einem Teil der den Trog bildenden Rohre in Berührung, wodurch ein vollkommenes Durchschmelzen des Ingots bis zu dessen Oberfläche gesichert ist. In diesem Fall entstehen wegen der kleinen Kontaktflache des Ingots mit dem Kristallisator keine hohen Verluste an Wärmeenergie.

Die Zufuhr des Arbeitsgases in den Raum der Schauöffnung des Ofens verursacht schon beim Zuführen nur einer geringen Menge des Arbeitsgases eine Strömung von der Schauöffnung in den Arbeitsraum des Ofens und dadurch ein Mitreißen des verdampften Materials, welches üblicherweise das Verschmutzen des Schauglases verursachte, wobei die technische Einfachheit der Schauöffnung beibehalten bleibt. Durch den Anschluß der Zufuhr des Arbeitsgases zur Schauöffnung des Ofens wird ein dauernder Gasüberdruck im Raum der Schauöffnung gesichert. Der Anschluß des elektrischen Stromes an beiden Enden des horizontalen Kristallisators über zwei parallele Zweige der elektrischen Leitung sichert einen Plasmastrom in Richtung der Längsachse der Düse des Plasmabrenners während des Vorschubes des Kristallisators aus einer in die andere Grenzlage, ohne daß es nötig ist, die Zufuhrstellen des elektrischen Stromes zu ändern. Durch die Anwendung paralleler Zufuhrleitungen des elektrischen Stromes mit einstellbaren Widerständen kann die Richtung des aus der Düse austretenden Plasmastromes eingesteht werden. Auf diese Weise kann der Schmelzvorgang beim Verarbeiten eines Einsatzes aus Stückgut, Klumpen oder Pulver vor allem in der Nähe der Stirnwände des horizontalen Kristallisators erleichtert werden, wobei ein schräg eingestellter Austritt des Plasmastromes aus der Düse vorteilhafter ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaubild des ganzen Plasmaofens,

F i g. 2 ein Querschnitt eines Kristallisators, der aus Rohren zu einer Trogform zusammengestellt ist, die durch Kühlwasser durchflossen werden und

Fig. 3 ein Querschnitt eines horizontalen Kristallisators mit einem Doppelniantel, durch welchen das Kühlwasser durchströmt.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Plasmaofen besitzt einen äußeren Mantel 3 und einen inneren Mantel 5, die zusammen mit den Deckeln 7 des Innenraum des Ofens bestimmen. Zwischen dem

ίο inneren Mantel 5 und dem äußeren Mantel 3 fließt das Kühlwasser. Innerhalb des Raumes des Plasmaofens wird in wirksamer Reichweite des Plasmabrenners 2 an einem Tragrohr 4 der Kristallisa'.or 1 vorgeschoben. Das Tragrohr 4 führt durch den Ofen über öffnungen, die in den Deckeln 7 vorgesehen sind und dient gleichzeitig der Kühlwasserzufuhr für den Kristallisator 1. Das durch den Zerfall des Plasma erzeugte Gas wird aus dem Ofen durch eine im Deckel 7 angeordnete öffnung abgeführt. Die Bewegung des Kristallisators i in Richtung seiner Längsachse in einer wirksamen Entfernung vom Plasmabrenner 2 wird durch eine durch einen Motor 10 angetriebenen Schraube 8 und einer, einen Mitnehmer tragenden Mutter 9 bewirkt, deren Bewegung auf das Tragrohr 4 des Kristallisators 1 übertragen wird. Der Kristallisator 1 besitzt an beiden Enden durch Wasser gekühlte Stirnwände 6, die ihn an beiden Seiten begrenzen. Die Schauöffnung 11 des Plasmaofens ist an die Zufuhr 14 des Arbeitsgases aus einem Druckbehälter 15 angeschlossen. Die Zufuhr 14

3c des Arbeitsgases ist gleichzeitig an den Plasmabrenner 2 angeschlossen. Der positive Pol des Speisegleichstromes wird dem Kristallisator 1 aus der Speisequelle 13 über zwei parallele Zweige elektrischer Leiter an beide Enden des horizontalen Kristallisators 1 zugeführt.

In Fig.2 ist ein Querschnitt des Kristallisators 1 dargestellt, der aus einer Reihe von Rohren 16 zusammengesetzt ist, die einen mit Stirnwänden 6 versehenen Trog bilden. Alle Rohre 16 werden von Wasser durchflossen.

F i g. 3 ist ein Querschnitt eines Kristallisators 1 dargestellt, dessen Boden aus einem von Wasser durchflossenem Doppelmantel 17 besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

23 05 63 I ι L im Arbeitsraum versehen sind, werden durch das Patentansprüche- abgedampfte Metall verunreinigt und unbrauchbar. Ein Schutz der Schauöffnungen gegen Verunreinigen durch

1. Plasmaofen mit einer Schauöffnung zum abgedampftes Material wird deshalb durch statische Schmelzen von Metall und zum Erzeugen von 5 oder rotierende Blenden ausgeführt, in manchen Fällen V Ingoten mit einem horizontalen trogförmigen auch durch Auswechseln besonderer Schutzgläser Kristallisator, der in Längsrichtung durch Stirnwän- während des Betriebes.

de begrenzt ist und der im Bereich der Schmelzwir- Bei metallurgischen Öfen ist es ebenfalls bekannt, die

kung eines Plasmabrenners in Längsrichtung beweg- Schauöffnung auf der dem Ofeninneren zugewandten

lieh ist. dadurch gekennzeichnet, dat) der io Seite mit einem Gasstrom zu beaufschlagen, der einen

Kristallisator (1) mit jeder seiner Stirnwände (6) über am Beobachtungsschirm anliegenden Schaber auf den

zwei parallele Leiter an eine elektrische Stromquelle Beobachtungsschirm anpreßt, wobei der Schaber

(13) angeschlossen ist und die Schauöffnung (11) an Ablagerungen auf der Sichtscheibe verhindern soll

die Zufuhr des Arbeitsgases (14) für den Plasmabren- (DT-AS 15 83 231).

ner (2) angeschlossen ist und hier ein Überdruck 15 Bei einem Plasmaofen der eingangs genannten Art

gegenüber dem Schmelzraum erzeugt. erfolgt die Einführung des elektrischen Stromes in die in

2. Plasmaofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- den metallischen Kristallisatoren befindliche Schmelze zeichnet, daß ein oder beide Zweige an die so, daß ein Gleichstrompol an den Kristallisator unter Stromquelle über einstellbare Widerstände (12) der Düse des verwendeten Plasmabrenners angeschlosangeschlossen sind. 20 sen wird. Falls an einem horizontalen Kristallisator der

3. Plasmaofen nach Anspruch 1, dadurch gekenn- elektrische Stromanschluß außerhalb der Düsenachse zeichnet, daß der horizontale trogförmige Kristalli- des Plasmabrenners angeordnet ist, entsteht ein sator (1) einen mit Wasser gekühlten Boden bzw. unsymmetrischer Ausfluß des Plasma und sein söge Stirnwände aufweist, die aus parallelen von Kühl- nanntes Austragen durch das entstehende magnetische wasser durchflossenen Rohren bestehen. 25 Feid. In solchen Fällen muß bei einem beweglichen

horizontalen Kristallisator die Anschlußstelle des

elektrischen Stromes fortwährend geändert werden,

was mit Rücksicht auf die hohen Stromintensitäten z. B.

Die Erfindung betrifft einen Plasmaofen mit einer mit Berührungskontakten technisch schwer ausführbar Schauöffnung zum Schmelzen von Metall und zum 30 ist. Ein unsymmetrischer Plasmaausfluß verursacht ein Erzeugen von Ingoten mit einem horizontalen trogför- Herabsetzen der Konzentration der Wärmeleistung und migen Kristallisator, der in Längsrichtung durch macht oft das notwendige Steuern des Metallerstarrens Stirnwände begrenzt ist und der im Bereich der im Kristallisator unmöglich.

Schmelzwirkung eines Plasmabrenners in Längsrich- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den * '-

tung beweglich ist. 35 Plasmaausfluß möglichst weitgehend zusymmetrieren

Die bekannten Plasmaofen zum Schmelzen von und einen Plasmaofen zu schaffen, der ein kontinuierli- _t/

Metallen und zum Herstellen von Ingoten arbeiten nach ches Arbeiten bei ungestörten Beobachtungsmöglichunterschiedlichen Prinzipien. Eines von ihnen besteht keit der Schmelze ermöglicht.

aus einem Verfahren, das auf dem Prinzip elektrischer Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem ' ;

Lichtgogenöfen beruht, die mit einer keramischen 40 Plasmaofen mit einer Schauöffnung dadurch gelöst, daß -^,

Auskleidung versehen sind. Sie besitzen eine besondere der Kristallisator mit jeder seiner Stirnwände; über zwei Yt. Elektrode, die das Schließen des elektrischen Kreises parallele Leiter an eine elektrische Stromquelle ^t

zwischen Plasmabrenner und dem geschmolzenen angeschlossen ist und die Schauöffnung an die Zufuhr '-""7 Metall sichert. Bei einem anderen Verfahren ist ein des Arbeitsgases für den Plasmabrenner angeschlossen -^?

Plasmabrenner oberhalb eines vertikalen KristaUisators 45 ist und hier einen Überdruck gegenüber dem Schmelz- " *&

angeordnet, in welchem das Metall fortlaufend ange- raum erzeugt. ^

schmolzen wird und in welchem es zu einem Ingot Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ,',,*.

erstarrt. Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei welchem ein oder beide Zweige an die Stromquelle über Ji:

das Metall durch den Plasmabrenner geführt wird und einstellbare Widerstände angeschlossen. Es hat sich als ^

erst im Plasmaofen zu einer Ingotform anwächst. Das 5° zweckmäßig erwiesen, den horizontalen trogförmigen ^y& Schmelzen der Metalle in einem vertikalen Kristallisa- Kristallisator mit einem mit Wasser gekühlten Boden _t·, ; tor stellt zwar eine minimale Verunreinigung des bzw. gekühlten Stirnwänden zu versehen, die aus '}

Metalls aus dem Schmelzbehälter sicher und schließt parallelen, von Kühlwasser durchflossenen Rohren „v

auch die Möglichkeit einer Verunreinigung und von bestehen. **-!'

Gaseinschlüssen beim Gießen aus, jedoch machen die 55 Der erfindungsgemäße Plasmaofen, der auf dem ;[

Wärmeverluste durch Konvektion in die Kristallisator- Prinzip eines bandförmigen Schmelzern arbeitet, weist *

wiinde vor allem bei hochschmelzenden Metallen ein den Vorteil auf, ein kontinuierliches Schmelzen und ],

Schmelzen eines größeren Volumens und damit eine Erstarren der Metalle zu ermöglichen. Der horizontale '

grpße Homogenität des ganzen Produktes unmöglich. Kristallisator erfüllt hier die Aufgabe eines Schmelzbe- ■> Die Homogenität wird beim Schmelzen in einem 60 hälters und einer Kokille. Unter Anwendung eines vertikalen Kristallisator durch Verarbeiten des Einsat- horizontalen KristaUisators ist es möglich, Metalle in zes zu Abschmelzelektroden, zu Tabletten oder zu Pulverform umzuschmeißen, ferner Stückschrot, Bruch-Preßlingen aus vorher homogenisierten Abfall erzielt. teile von elektrolytisch raffinierten Metallen u. dgl. ohne Bei keinem derzeit bekannten Plasmaofen kann eine eine vorherige besondere Behandlung dieses Materials hohe Reinheit des angeschmolzenen Metalls ohne 65 einzuschmelzen. Ein horizontaler Kristallisator mit Einschlüsse bei gleichzeitig hohem Grad an Homogeni- einem Trog mit einem doppeltem Boden, der einen tat erzielt werden. Die Sehauöffnungen; mit welchen die Räum für den Durchfluß einer Kühlflüssigkeit bildet, ist Plasmaöfen zur Überwachung des Schmelzvorganges für das Umschmelzen der Metalle aus Pulver und für die