DE2951120A1

DE2951120A1 - Metallurgischer plasmaschmelzofen

Info

Publication number: DE2951120A1
Application number: DE19792951120
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Fred DDR 7010 Leipzig Esser; Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Detlev DDR 7024 Leipzig Klöpper; Dipl.-Phys. Albrecht DDR 8027 Dresden Krüger; Dipl.-Jur. Walter DDR 8021 Dresden Lachner
Original assignee: Edelstahlwerk 8 Mai 1945 Freital VEB
Current assignee: Edelstahlwerk 8 Mai 1945 Freital VEB
Priority date: 1979-12-19
Filing date: 1979-12-19
Publication date: 1981-07-02

Description

Netallurgischer riasmaschmelzofen
Die Erfindung betrifft einen metallurgischen Plasma schmelzofen zum Schmelzen von Metallen und Legierungen durch stroemungsstabile Plasmaboegen hoher eneretischer Leistung.
Es ist bekannt, Plasmabrenner mit uebertragenem Nie dertemperaturgasplasma fuer das Schmelzen von Metallen und Legierungen einzusetzen. Die Anordnung der Plasma brenner erfolgt bei bevorzugt zylindrischen Ofengefaessen 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 oberflaechennahen Metallbadbereichen erzeugt wird und dadurch sich eine Badbewegung ergibt. Durch diese Verfahrensweise entsteht zwangslaeufig auch ein Drehmoment im Gasvolumen ueber dem Schmelzbad, das zu einer Drehbewegung des Gas volumens fuehrt, wodurch sich eine Beeinflussung der Plan~ mabrenner untereinander ergibt.
Um die Auswirkungen einer Beeinflussung der Plasmabrenner untereinander gering zu halten, muss bei gegebenem Bogen~ strom mit einer zum stroemungsstabilen Bogen verkuerzten Plasmabogenlaenge gearbeitet werden, die eine Verminderung der Spannung ergibt, was dann zu einer Verringerung der uebertragenen Leistung und damit zu einer Erhoehung der Schmelzzeit und damit verbunden zur Erhoehung der Energieverluste fuehrt.
Das Ziel der Erfindung ist es, einen metallurgischen Plas maschmelzofen zu entwickeln, der eine Steigerung des ender getischen Leistungsangebotes gestattet, indem die prozeß wirksame Laenge der flasmaboegen bei gegebenem elek trischen Bogenstrom durch Stroemungsstabilisierung der Plasmaboegen erhoeht wird.
Erfindungsgemaess sind in der Wand des metallurgischen Plasmaschmelzofens die Plasmabrenner so anzuordnen, dass sie bezogen auf eine fiktive Flaeche, die den meist zy lindrischen Plasmaschmelzofen in Laengsrichtung in zwei Zylinderbereiche teilt, in der Wand des einen Zylinder teils liegen, waehrend die Schnittpunkte der Projektil nen der Plasmabrennerachsen im anderen Zylinderteil an, geordnet sind.
Schneiden sich die Projektionen der Plasmabrewlerachsen in mehreren Schnittpunkten, so ist kein Abstand zwischen diesen Schnittpunkten groesser als der Radius des Plasma schmelzofens.
Beim Betrieb des Plasmaschmelzofens wird durch die Ver wendung eines Arbeitsgases zur Erzeugung der Plasmafackeln eine Zwangsstroemung im Ofenraum hervorgerufen.
Bei der erfindungsgemaessen Anordnung der Plasmabrenner kommt es zu einer richtungsorientierten Stroemung im Plasmaschmelzofen, wobei diese Stroemung in den Gebieten, wo sich die Plasmafackeln am staerksten gegenseitig annaehern und damit die wechselseitige Beeinflussung am groessten ist, so gerichtet ist, dass das Arbeitsgas schnellstmoeg lich abgefuehrt wird. Dieses Abfuehren kann erfindungsge maess durch die Verwendung von Stroemungssenken (Kamine, Abzuege beispielsweise im Deckel des Plasmaschmelzofens) unterstuetzt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem husfuehrungsbei, spiel unter Bezugnahme auf die beigefuegten schematischen Darstellungen in Fig. 1 - 3 naeher beschrieben werden.
Fig. 1 ist eine Draufsicht auf den leeren Plasmaschmelz ofen 1 mit abgenommenem Deckel, der in grundsaetzlich be kannter Weise unter Verwendung eines zylindrischen Ofengefaesses 3 aufgebaut ist. In vier Durchfuehrungen durch die Wand des Ofengefaesses 3 befindet sich je ein Plasmabrenner 2.
Die Projektionen der Plasmabrennerachse 5 auf eine Flache senkrecht zur Zylinderachae des Ofengefaesses 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 Sohnittpunkte 6 alle jenseits der gedachten Ebene 4 befinden.
Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen Flasmaschmelzofen 1 mit Fuellgut 8 im Betriebszustand, die zeigt, dass die Laenge der Fackel 7 jedes Plasmabrenners 2 durch die Neigung der Plasmabrenner 2 zur Horizontalen und seiner Ein~ bauhoehe ueber Badoberflaechenniveau bestimmt wird.
Ein Querschnitt durch den Plasmaschmelzofen 1 wird in Fig. 3 gezeigt, wobei der Abzugskamin 9 beispielsweise im Ofendeckel jenseits der gedachten Ebene 4 angebracht ist.
Der Plasmaschmelzofen 1 wird in bekannter Art betrieben.
Dabei erhalten die Fackeln 7 der Plasmabrenner 2 auch einen hohen mechanischen Impuls. Bei der erfindungsgemaes sen Anordnung fuehrt das zur Ausbildung einer Zwangsstroe mung 10 im Gasvolumen des Ofenraumes, die eine bevorzugte Richtung hat. Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, ist die Zwangs~ stroemung 10 so gerichtet, dass das Gas von den Plasmon brennern 2 wegstroemt. An der Wand des Ofengefaesses 3 stroemt das Gas nach oben und wird im wesentlichen durch den Absugekamin 9 abgesaugt. Das dann noch rueckstroemen~ de Gas 11 stroemt am Ofendeckel und beeinflusst dadurch die Fackeln 7 der Plasmabrenner 2 kaum. Durch die erfindungsgemaesse Anordnung der Plasmabrenner 2 wird die wechselseitige Beeinflussung der Fackeln 7 gegenueber den bisherigen Anordnungen stark verringert, so dass laengere Fakkeln 7 stabil brennen.
Bei vorgegebenem Bogenstrom ergeben laengere Fackeln 7 eine Zunahme der Bogengpannung, was zu einer Erhoehung der Leistungsuebertragung der Fackeln 7 und damit zu einer schnelleren Erwaeruung des Einsatzgutes fuehrt.

Claims

Erfindungsanspruch 1. Metallurgischer Plasmaschmelzofen zum Schmelzen von metallen und Legierungen mit einem meist zylinderfoermigen Schmelzgefaess und mehreren in Oeffnungen in der Ofenwand befindlichen Plasmabrennern zur Erzeugung von stroemungsstabilen Plasmaboegen hoher energetischer Leistung, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Plasmabrenner (2) bezogen auf eine gedachte Flaeche (4), die den meist zylin drischen Plasmachmelzofen in Laengsrichtung in zwei Zylinderbereiche teilt, in der t'and des Ofengefaesses (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 groesser als der Radius des Plasmaschmelzofens ist.
2. Metallurgischer Plasmaschmelzofen, dadurch gekenn zeichnet, dass das verbrauchte Arbeitsgas aus den Plasmafackeln durch amine und Abzuege vorzugsweise im Ofendeckel abgefuehrt wird.