DE4211564C2

DE4211564C2 - Nichteisenmetall-Schmelzofen

Info

Publication number: DE4211564C2
Application number: DE19924211564
Authority: DE
Original assignee: Westofen GmbH
Current assignee: Westofen GmbH
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2012-04-08
Also published as: EP0571732A2; EP0571732A3; DE4211564A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schmelzofen zum Schmelzen von Nichteisenmetallen mit einer Brennerflamme in einer Schmelzkammer, in die wenigstens eine Brennerdüse mündet und die mit Schmelzgut über einen Schacht von oben beschickbar ist, wobei der Querschnitt der Schmelzkammer gegenüber dem Querschnitt des Schachtes erweitert ist.

Ein derartiger Schmelzofen ist in der AT 3 93 901 B beschrieben. Bei diesem sind ein zunächst das Schmelzgut aufnehmender Schacht und der eigentliche Schmelzofen als getrennte, relativ zueinander bewegbare Baueinheiten ausgebildet, wobei zwischen Schacht und Schmelzofen eine Durchtrittsöffnung vorgesehen ist, die teilweise mit einer am Schmelzofen starr angeordneten gasdurchlässigen Tragplatte abgedeckt ist.

Durch horizontales Verfahren des Schmelzofens und/oder des Schachtes kann nun das Schmelzgut durch eine freie, von der Tragplatte nicht abgedeckte Durchgangsöffnung in den Schmelzofen eingebracht werden, wo es auf der einen Seite des Schmelzofens einen mehr oder weniger großen, an der Schmelzkammerwandung anliegenden Schütthaufen bildet.

Dieser wird dann mittels schwenk- und verschiebbarer Plasmabrenner oder Brenner für fossile Energieträger abgeschmolzen, und das geschmolzene Material wird durch eine auf der anderen Seite des Schmelzofens vorgesehenen Abstichöffnung entnommen.

Bei diesem Ofen wirken die Brenner, insbesondere bedingt durch die Form des Schütthaufens, mehr oder weniger direkt in das Schmelzgut, was zu ungleichmäßiger Wärmeverteilung im Schmelzgut und zu unerwünschtem Abbrand führen kann.

Durch die Art und Weise des Einbringens des Schmelzgutes in den Schmelzofen ist darüber hinaus eine auch nur grobe Dosierung des Schmelzgutes kaum möglich, geschweige denn eine bestimmte "Einstellung" (z. B. Form, Höhe, usw.) des Schütthaufens.

In der US 4 740 989 ist ein Ofen zum Schmelzen von Stahlschrott mittels Lichtbogenelektroden beschrieben, bei dem eine Schmelzgutsäule durch bewegliche Plasmabrenner abgeschmolzen wird.

Die Plasmabrenner sind dabei direkt in die Schmelzgutsäule gerichtet und brennen "Höhlen" in den Stahlschrott.

Dieser Ofen ist zum Schmelzen von Nichteisenmetallen vollkommen ungeeignet, da durch die Art und Weise der Brennerführung die Wärmeverteilung im Schmelzgut sehr ungleichmäßig ist, was stark zu unerwünschtem Abbrand führt.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Schmelzofen der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem das Aufschmelzen des Schmelzgutes verbessert ist.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Schmelzofen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das von dem zentralen Schacht in die Schmelzkammer eingeführte Schmelzgut einen Schüttkegel bildet, wobei zwischen dem Umfang des Schüttkegels und der Schmelzkammerwandung ein Freiraum besteht, und daß in den Freiraum die Brennerdüse bzw. die Brennerdüsen etwa tangential zum Umfang des Schüttkegels gerichtet ist bzw. sind.

Dadurch ist erreicht, daß das in der Schmelzkammer einen am Umfang freien Schüttkegel bildende Schmelzgut von den Brennerflammen gleichmäßig beaufschlagt wird. Dies verbessert das Abschmelzen des Schmelzguts beträchtlich und reduziert dessen Abbrand. Es ist dabei auch möglich, die Temperatur in der Schmelzkammer herabzusetzen, ohne daß dadurch das Schmelzen des Schmelzgutes beeinträchtigt wird.

Die Brennerflamme bzw. die Brennerflamme "umspülen" den Schüttkegel des Schmelzgutes, so daß dieses von seinem Umfang her zum Innern des Schüttkegels hin abschmilzt, wobei das Schmelzgut selbst die Wärme der Brennerflammen in Spülkegel von außen nach innen überträgt.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Schmelzkammer einen runden, insbesondere kreisrunden oder ovalen, Querschnitt auf. Dies verbessert die gleichmäßige "Umspülung" des Schüttkegels gegenüber anderen Querschnitten der Schmelzkammer.

Um die Ausbildung des Schüttkegels zu unterstützen, besteht in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die Beschickungseinrichtung aus einem Rost mit horizontal beweglichen Zargen, der sich von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung zur Bildung des Schüttkegels steuern läßt. Damit läßt sich der gewünschte Schüttkegel auf einfache Weise durch Dosierung des nachgeführten Schmelzgutes einfach aufrechterhalten.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der Schacht im Bereich des Rostes von unten nach oben konisch erweitert. Dadurch ist die Einstellung des Schüttkegels unterstützt. Aufgrund des genannten Rostes ist es möglich, die Beschickungskammer oberhalb des Rostes mit einer seitlichen Beschickungsöffnung zu versehen. Der Rost vermeidet, daß die seitliche Beschickungsöffnung das Einstellen des gewünschten Schüttkegels behindert.

Die Zargen des Rostes bestehen üblicherweise aus einem feuerfesten, keramischen oder metallischen Material. Der Rost eignet sich dabei auch zur Vorerwärmung des über ihm liegenden Schmelzgutes, indem er Abgas aus der Schmelzkammer nach oben durchläßt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Einrichtung zum Schmelzen von Metall mit an einen Warmhalteofen angefahrenen Schmelzofen,

Fig. 2 eine Aufsicht der Einrichtung mit weggefahrenem Schmelzofen,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht der Kupplungsvorrichtung im Überleitbereich, und

Fig. 4 eine vergrößerte Teilschnitt-Ansicht in Richtung des Pfeiles IV nach Fig. 1.

Ein Schmelzofen 1 ist auf einem Längsschlitten 2 angeordnet. Dieser ist mittels antreibbaren Rollen 3 auf Schienen 4 in horizontaler Längsrichtung A (vgl. Fig. 2) verfahrbar. Die Schienen 4 setzen sich auf einem Querschlitten 5 fort. Dieser ist mit Rollen 6 auf Schienen 7 in horizontaler Querrichtung B verfahrbar (vgl. Fig. 1, Fig. 2). Der Querschlitten 5 ist mittels eines Antriebs 8 verschiebbar.

Der Schmelzofen 1 weist eine unten näher beschriebene Schmelzkammer 9 auf. Diese ist mit einem geneigten Boden 10 versehen, welcher zu einem den Schmelzofen 1 außen überragenden, an seinem Außenumfang zylindrischen Überleitschnorchel 11 führt. Die Mittelachse des Überleitschnorchels 11 ist mit C bezeichnet.

Ein Warmhalteofen 12 ist auf einem Lager 13 und einem Lager 14 um eine Drehachse D kippbar gelagert. In das Lager 14 ist ein Drehantrieb 15 integriert. Die Drehachse D fluchtet mit der Mittelachse C des Überleitschnorchels 11 und liegt parallel zur horizontalen Querrichtung B.

Der Warmhalteofen 12 weist einen Auslauf 16 auf, der in der Ruhestellung oberhalb des maximalen Schmelzenspiegels S liegt. Der maximale Schmelzenspiegel S liegt unterhalb einer stirnseitigen Öffnung 17 des Warmhalteofens 12, durch die der Überlaufschnorchel 11 in den Warmhalteofen 12 ragt (vgl. Fig. 3).

Außen am Überleitschnorchel 11 und an der Öffnung 17 ist eine Labyrinthdichtung 18 ausgebildet, die beispielsweise mittels Inertgas beaufschlagt sein kann. Der Überleitschnorchel 11, die Öffnung 17 und die Labyrinthdichtung 18 bilden eine Kupplungsvorrichtung im Überleitbereich zwischen dem Schmelzofen 1 und dem Warmhalteofen 12.

Am Warmhalteofen 12 ist eine Heizvorrichtung 19 vorgesehen. Außerdem ist an ihn ein Rauchgas-Austrittsrohr 20 und ein Wärmerückgewinnungsrohr 21 angeschlossen.

Die beschriebene Einrichtung ist hinsichtlich ihrer Betriebsmöglichkeiten flexibel:

Im regulären Schmelzbetrieb ist der Schmelzofen 1 über die Kupplungsvorrichtung 11, 17, 18 mit dem Warmhalteofen 12 verbunden und Schmelze fließt aus der Schmelzkammer 9 durch den Überleitschnorchel 11 in den Warmhalteofen 12. Soll aus diesem Schmelze abgegossen werden, dann wird der Warmhalteofen 12 mittels des Drehantriebs 15 um die Drehachse D gekippt, so daß Schmelze über den Auslauf 16 ausströmt. Die Kupplungsvorrichtung 11, 17, 18 muß hierfür nicht getrennt werden. Der Schmelzofen 1 kann also weiter im Schmelzbetrieb arbeiten. Da er nicht mit dem Warmhalteofen 12 bewegt wird, ändern sich in ihm die Betriebsverhältnisse nicht.

Muß die Ausmauerung der Schmelzkammer 9 aufgrund von Verschleiß repariert werden, dann wird der Querschlitten 5 in Querrichtung B (in Fig. 1 nach links) bewegt, bis der Überleitschnorchel 11 die Öffnung 17 des Warmhalteofens 12 verläßt. Die Labyrinthdichtung 18 löst sich dabei ohne weiteres. Anschließend kann dann der Schmelzofen 1 auf den Schienen 4 in Längsrichtung A (in Fig. 2 nach oben) weggefahren werden. Der Warmhalteofen 12 bleibt dabei voll funktionsfähig. Die in ihm enthaltene Schmelze kann im Bedarfsfall abgegossen werden. Insbesondere braucht der Warmhalteofen also für eine Reparatur des Schmelzofens 1 nicht entleert zu werden.

Im Bedarfsfall kann am Warmhalteofen 12 ein Schieber vorgesehen sein, der die Öffnung 17 nach dem Herausziehen des Überleitschnorchels 11 abschließt.

Es ist auch möglich, während der Reparatur des weggefahrenen Schmelzofens einen anderen Schmelzofen an den Warmhalteofen 12 anzufahren, um die Nachlieferung von Schmelze in den Warmhalteofen 12 nicht für die Dauer der Reparatur zu unterbrechen.

Es ist auch möglich, mehrere Warmhalteöfen nebeneinander vorzusehen, die dann von einem oder mehreren Schmelzöfen beliefert werden können.

Das Anfahren des Schmelzofens 1 an den Warmhalteofen 12 geschieht dadurch, daß der Schmelzofen 1 auf seinem Längsschlitten 2 auf den Querschlitten 5 gefahren wird und er dann mittels des Querschlittens 5 so in Richtung des Warmhalteofens 12 verschoben wird, daß sein Überleitschnorchel 11 in die Öffnung 17 eingreift, wobei auch die beiderseitigen Teile der Labyrinthdichtung 18 in Eingriff kommen.

In die Schmelzkammer 9 des Schmelzofens 1 mündet ein zu deren Mittelachse M zentraler, vertikaler Schacht 22. Der Querschnitt der Schmelzkammer 9 bezogen auf die Mittelachse M ist gegenüber dem Querschnitt des Schachts 22 erweitert. Der Querschnitt der Schmelzkammer 9 bezogen auf die Mittelachse M ist kreisrund (vgl. Fig. 2) oder oval. Oben am Schacht 22 ist ein von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung steuerbarer Rost 23 angeordnet, der unten an einer Beschickungskammer 24 liegt, in welcher das Wärmerückgewinnungsrohr 21 mündet. Nach Fig. 1 ist eine Fördereinrichtung 25 vorgesehen, die Schmelzgut von oben in die Beschickungskammer 24 schüttet.

Nach Fig. 4 ist an der Beschickungskammer 24 eine seitliche Beschickungsöffnung 26 vorgesehen, durch die Schmelzgut einfüllbar ist. Diese kann als Alternative zur Beschickung von oben benutzt werden, wodurch sich die Bauhöhe der Anlage verringert. Die Fördereinrichtung 25 ist am Längsschlitten 2 angeordnet.

Der Schacht 22 erweitert sich in seinem dem Rost 23 nahen Bereich 27 von unten nach oben.

Die Querschnitte des Schachts 22 und der Schmelzkammer 9 sind so bemessen, daß das durch die Beschickungseinrichtung 23 durchgelassene Schmelzgut in der Schmelzkammer 9 sich in einem Schüttkegel K anhäuft, wobei zwischen dem Schüttkegel K und der Schmelzkammerwandung 28 in Freiraum 29 verbleibt (vgl. Fig. 4). In diesen Freiraum 29 sind Brennerdüsen 30 (vgl. in Fig. 2) zwei Brennerdüsen) so gerichtet, daß ihre Flammenstrahlen etwa tangential auf den Umfang des Schüttkegels K des Schmelzgutes treffen. Dadurch ist das Aufschmelzen des Schüttguts gegenüber dem Fall vergleichmäßigt, in dem die Brennerdüsen 30 radial in eine Schüttung des Schmelzgutes wirken. Durch diese etwa tangentiale Flammbeaufschlagung des Schüttguts im Schüttkegel K verbessert sich die Wärmeübertragung auf das Schmelzgut. Dies hat zur Folge, daß auch bei einer vergleichsweise niedrigen Schmelzkammertemperatur ein gleichmäßiges Aufschmelzen des Schmelzgutes erreicht wird. Auch der Abbrand wird dadurch herabgesetzt.

Die Beschickungseinrichtung 23 weist zwei Gruppen 31, 32 (vgl. Fig. 3) von horizontal verschieblich Zargen 33 auf, die durch Antriebe 34, 35 verstellbar sind. Mit dieser Beschickungseinrichtung 23 läßt sich der gewünschte Schüttkegel K des Schmelzgutes in der Schmelzkammer 9 auf einfache Weise einstellen. Das Schmelzgut wird nicht chargenweise, sondern in kleineren Mengen (z. B. durch drei Öffnungsstufen) oder durch eine langsame kontinuierliche Öffnung des Rostes 23 zum Aufrechterhalten des Schüttkegels K kontinuierlich in die Schmelzkammer 9 abgelassen.

Zur Steuerung der Antriebe 34, 35 der Zargen 33 ist ein auf die Spitze des Schüttkegels K gerichteter Sensor 36 vorgesehen. Erreicht das Schmelzgut die Spitze des Schüttkegels K, dann werden die Zargen 33 nicht weiter geöffnet, so daß kein weiteres Schüttgut in die Schmelzkammer 9 gelangt. Sinkt dann im Zuge des Aufschmelzens das Schmelzgut unter die Spitze des Schüttkegels K, dann werden die Zargen 33 voneinander wegbewegt, so daß weiteres Schmelzgut in die Schmelzkammer 9 gelangt.

Die Zargen 33 bestehen aus feuerfestem, keramischem oder metallischem Material. Die Beschickungseinrichtung mit ihren Zargen 31, 32 bildet einen verstellbaren Rost. Dieser ist so gestaltet, daß auch dann, wenn er an sich geschlossen ist oder kein Schmelzgut in die Schmelzkammer 9 abläßt, er dennoch heißes Abgas zum Schmelzgut in der Beschickungskammer 24 durchläßt, um dieses vorzuwärmen.

Bezugszeichenliste:

1 Schmelzofen
2 Längsschlitten
3 Rollen
4 Schienen
5 Querschlitten
6 Rollen
7 Schienen
8 Antrieb
9 Schmelzkammer
10 Boden
11 Überleitschnorchel
12 Warmhalteofen
13 Lager
14 Lager
15 Drehantrieb
16 Auslauf
17 Öffnung
18 Dichtung
19 Heizeinrichtung
20 Rauchgas-Austrittsrohr
21 Wärmerückgewinnungsrohr
22 Schacht
23 Beschickungseinrichtung (Rost)
24 Beschickungskammer
25 Fördereinrichtung
26 seitliche Beschickungsöffnung
27 rostnaher Schachtbereich
28 Schmelzkammerwandung
29 Freiraum
30 Brennerdüsen
31 Zargen
32 Zargen
33 Zargen
34 Antrieb
35 Antrieb
36 Sensor
A horizontale Längsrichtung
B horizontale Querrichtung
C Mittelachse (Überleitschnorchel)
D Drehachse (Warmhalteofen)
K Schüttkegel
M Mittelachse (Schmelzkammer)
S Schmelzenspiegel

Claims

1. Schmelzofen zum Schmelzen von Nichteisenmetallen mit einer Brennerflamme in einer Schmelzkammer, in die wenigstens eine Brennerdüse mündet und die mit Schmelzgut über einen Schacht von oben beschickbar ist, wobei der Querschnitt der Schmelzkammer gegenüber dem Querschnitt des Schachtes erweitert ist, dadurch gekennzeichnet,
daß das von dem zentralen Schacht (22) in die Schmelzkammer (9) eingeführte Schmelzgut einen Schüttkegel (K) bildet, wobei zwischen dem Umfang des Schüttkegels (K) und der Schmelzkammerwandung (28) ein Freiraum (29) besteht, und
daß in den Freiraum (29) die Brennerdüse (30) bzw. die Brennerdüsen etwa tangential zum Umfang des Schüttkegels (K) gerichtet ist bzw. sind.

2. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzkammer (9) einen runden, insbesondere kreisrunden oder ovalen, Querschnitt aufweist.

3. Schmelzofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei oben am Schacht (22), unterhalb einer Beschickungskammer (24) eine bewegliche Beschickungseinrichtung (23) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungseinrichtung (23) aus einem Rost mit horizontal beweglichen Zargen (31, 32, 33) besteht, der sich von einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung zur Bildung des Schüttkegels (K) steuern läßt.

4. Schmelzofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schacht (22) im Bereich (27) des Rostes (23) von unten nach oben konisch erweitert ist.

5. Schmelzofen nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschickungskammer (24) oberhalb des Rostes (23) eine seitliche Beschickungsöffnung (26) aufweist.

6. Schmelzofen nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Zargen (31, 32, 33) bestehende Rost (23) auch im geschlossenen Zustand für Abgas aus der Schmelzkammer (9) durchlässig ist.

7. Schmelzofen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (36) vorgesehen ist, der auf die Spitze des Schüttkegels (K) gerichtet ist und einen Antrieb (34, 35) des Rostes (23) steuert.