NO162829B - Metallsmelteovn. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en metallsmelteovn omfattende et ovnskammer med minst én stengbar tilførselsåpning for metallet som skal smeltes, minst én varmekilde og et system for avleding av gasser fra ovnskammeret, et skorsteinsrør og en ledning for tilbakeføring av i hvert fall en del av disse gasser gjennom ovnskammeret ved hjelp av en vifte.

For å begrense energitapet er systemet for avleding av gassene som vil bestå av forbrenningsgasser i en metallsmelteovn med én eller flere brennere som er innmontert i ovnskammeret,

ofte forbundet med midler for gjenvinning av maksimal varmemengde av disse forbrenningsgasser. Varmen som gjenvinnes kan enten benyttes til forvarming av forbrenningsluft for brenneren eller brennerne i smelteovnen, eller til oppvarming av vann, idet varmt-vannet kan anvendes for ulike formål.

Det er en ulempe i forbindelse med denne metode for gjenvinning av varme fra forbrenningsgassene, at virkningsgraden er relativt lav idet energibesparelsen i praksis ikke overstiger 15-25%, og at det, særlig til forvarming av forbrenningsluft for brennerne, kreves en kostbar brenner som er spesielt konst-ruert for utnyttelse av forvarmet forbrenningsluft.

Behandling av emaljert metall, metall som er forurenset

med oljerester eller metall med andre forurensninger, f.eks.

i form av syntetisk plast, kan gjennomføres i eksisterende ovner, eksempelvis roterovner, med eller uten tilsetning av salt. Gjen-sidige, kjemiske reaksjoner mellom organiske komponenter og metall vil imidlertid som oftest medføre øket tap av metall som følge av slaggdannelse. Videre vil det, særlig ved smelting av skrapmetall med liten materialtykkelse, oppstå et betydelig ytel-sestap som følge av den relativt store flatestørrelse hos metallet som skal smeltes, grunnet oksyderingen av metalloverflaten

under innvirkning av luften i ovnskammeret.

Det er et formål med oppfinnelsen å frembringe en ovn som

er uten de ovennevnte mangler, og hvori de eventuelt tilstede-værende, organiske komponenter kan pyrolyseres, hvori metallet kan forvarmes og hvori metallet kan smeltes, og hvor hvert av disse prosesstrinn kan gjennomføres så vel separat som to eller tre trinn samtidig i ovnen, og i sistnevnte tilfelle vil det ikke være nødvendig at en charge som innføres i ovnen, overføres til et annet rom for en påfølgende prosessfase.

Metallsmelteovnen ifølge den foreliggende oppfinnelse er kjennetegnet ved at viften er innkoplet i ledningen for tilbake-føring av i hvert fall en del av gassene, at tilbakeførings-ledningen er forbundet på den ene side med skorsteinsrøret ved hjelp av en ledning, at en regulerbar ventil er innmontert i ledningen, og åt det i ovnskammeret er anordnet et manometer for måling av trykket i ovnskammeret, og den regulerbare ventil styres slik at det opprettholdes et overatmosfærisk trykk i ovnskammeret.

Ved denne ovnstype kan det smeltes metaller ved minst mulig energiforbruk og med henblikk på en optimal utvinning av det smeltede metall, kan metallet som skal smeltes, oppvarmes mest mulig ved hjelp av oksygenfattige, varme gasser, og metallet bringes i minimal, direkte kontakt med brennerflammene, da en slik direkte flammekontakt med metallet alltid medfører øket oksydasjon.

Ved en foretrukket utførelse av metallsmelteovnen hvor i hvert fall den ene varmekilde er plassert utenfor ovnskammeret omfatter at gassene er inerte gasser og varmekilden består av et varmeelement som er forbundet med tilbakeførselsledningen, for oppvarming av de inerte gasser.

Ifølge en alternativ utførelse av ovnen ifølge den foreliggende oppfinnelse er det anordnet en andre ovn, stort sett identisk med den første ovn, og at ledningen for tilbakeføring av i hvert fall en del av gassene fra den første ovn er forbundet med ledningen for tilbakeføring av i hvert fall en del av gassene fra den andre ovn, og at det er innkoplet en regulerbar ventil i en forbindelsesledning som forbinder de to tilbakeføringsledninger, og at i en første stilling er den regulerbare ventil i ledningen til skorsteinsrøret for den første ovn stengt, og den regulerbare ventil i forbindelsesledningen styres av manometeret i det første ovnskammer, mens den regulerbare ventil i ledningen til skorsteins-røret for den andre ovn styres av manometeret i det andre ovnskammer, og at i en andre stilling er den regulerbare ventil i ledningen til skorsteinsrøret for den andre ovn stengt, og den regulerbare ventil i forbindelsesledningen styres av manometeret i det andre ovnskammer, mens den regulerbare ventil i ledningen til skorsteinsrøret for den første ovn styres av manometeret i det første ovnskammer.

Ved den første utførelsesform av oppfinnelsen blir altså forbrenningsgassene fra brennerne tilbakeført gjennom ovnskammeret, mens det ved den andre utførelsesform tilbakeføres en inert gass som er oppvarmet utenfor ovnskammeret ved hjelp av et varmeelement, f.eks. en varmeveksler. Anvendelsen av inert gass har den fordel at oksyderingen av metallet som skal smeltes, kan motvirkes ytterligere .

I forbindelse med smelteovnen ifølge oppfinnelsen er det ønskelig at lengden av flammene fra brenneren eller brennerne er kortest mulig, hvis brenneraggregatet er plassert på ovnskammeret, eller at nevnte brenner(-e) er anordnet på annet sted i anlegget. Det er ikke nødvendig at metallet som skal smeltes blir oppvarmet av'yen eller flere brennere på ovnskammeret eller på annet sted i anlegget, da det også er mulig å foreta indirekte oppvarming ved hjelp av en varmeveksler som oppvarmes av'yen eller flere brennere, og da det også vil kunne anvendes elektrisk oppvarming. Det er videre konstatert at opprettholdelse av minst mulig tem-peraturforskjell mellom det varmeoverførende medium og metallet som skal smeltes, er gunstig med henblikk på minst mulig utvik-ling av metalloksyd og størst mulig metallutvinning.

Ved at det tilbakeføres i hvert fall en del av de varme gasser, enten forbrenningsgasser eller inert gass, til ovnskammeret, kan det opprettes optimal sirkulasjon av varme forbrenningsgasser langs metallet som skal smeltes, samtidig som temperaturforskjellen mellom det varmeoverførende medium og metallet som skal smeltes, er liten og energiforbruket minst mulig. Ovnen ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å oppnå en betydelig energibesparelse, hvorved metalloksyddannelsen som i ovner av kjente typer kan overstige 5%, reduseres betraktelig.

I ovnen ifølge oppfinnelsen kan dessuten temperaturen i ovnskammeret kontrolleres bedre enn i de eksisterende ovner.

Av den grunn vil ovnen ifølge oppfinnelsen også kunne anvendes

for smelting av emaljert eller oljeforurenset metall, uten at forbehandling derved er nødvendig. I dette øyemed blir det urene metall først befridd for forurensningene i en pyrolyseprosess ved relativt lav temperatur, hvoretter temperaturen i ovnen økes, til den ønskete temperatur for videre oppvarming og smelting av metallet er oppnådd.

En foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen omfatter to eller flere sammenkoplete og stort sett identiske ovner, hvor varm-gassene fra den første ovn dels tilbakeføres til ovnskammeret i samme ovn og dels ledes til ovnskammeret i den andre ovn som anvendes til forvarming og, om nødvendig, pyrolysering av metallet som skal smeltes.

Sammenkopling av to identiske ovner kan iblant forårsake vanskeligheter i forbindelse med varighetslengden av de ulike prosesstrinn og den innbyrdes avstemming av prosesstrinnene i hver av ovnene, og det kan i et slikt tilfelle være ønskelig å sammenkople mer enn to ovner. Det kan derved, istedenfor flere, separate ovner, benyttes en ovn med flere seksjoner i et ovnskammer, hvor metallet som skal smeltes, pyrolyseres i en første seksjon og forvarmes i en andre seksjon, hvoretter det smeltede metall bibeholdes i varm tilstand i en tredje seksjon, og hvor oppvarmingen til enhver tid vil kunne gjennomføres ved hjelp av varmgasser fra forbrenningsanlegget, eller av flytende metall.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende under henvisning til den medfølgende tegning, hvori:

Fig. 1 viser et skjematisk riss av en metallsmelteovn.

Fig. 2 viser et skjematisk riss av en foretrukket utførel-sesform av oppfinnelsen, hvor systemene for tilbakeføring av forbrenningsgassene i to ovner er forbundet med hverandre.

Det er i fig. 1 vist et ovnskammer 1 hvori metallet som

skal smeltes og som kan bestå av skrapmetall eller stykker av nytt metall, kan innføres gjennom en luke 2. I ovnskammeret ender en rekke brennere, hvorav en forvarmingsbrenner 3 og to smelte-brennere 4. Forbrenningsgassene som utvikles under metallsmel-tingen, kan unnvike gjennom en ledning 5 og en regulerbar ventil 6 til et skorsteinsrør 7. Mellom ventilen 6 og skorsteinsrøret 7 kan det i ledningen 5 være innkoplet en etterbrenner 9 for etterbrenning av forbrenningsgassene, slik at gassene som unn-viker gjennom skorsteinsrøret 7, ikke vil forurense omgivelsene.

I ledningen 5 som utmunner i ovnskammeret 1 ved siden av brennerne 3 og 4, er det innmontert en vifte 8 for tilbakeføring av de varme forbrenningsgasser til ovnskammeret 1. Videre er det, i eller ved ledningen 5, anordnet et manometer 10 for måling av trykket i ovnskammeret og for opprettholdelse av trykket på

et forutvalgt nivå ved innvirkning på stillingen av ventilen 6. Det er åpenbart at når ventilen 6 er lukket, vil samtlige forbrenningsgasser tilbakeføres av viften 8 til ovnskammeret for oppvarming av metallet som skal smeltes. Dersom trykket i ovnskammeret overstiger en forutfastlagt verdi, vil imidlertid ventilen 6 åpnes i større eller mindre grad ved hjelp av et styre-signal fra manometeret 10, slik at trykket i ovnskammeret kan opprettholdes på det ønskete nivå. Viften 8 vil fortrinnsvis holde forbrenningsgassene i sirkulasjon med høy hastighet, for å sikre optimal varmeoverføring til materialet som skal smeltes.

Dersom det anvendes en inert gass istedenfor forbrenningsgasser til oppvarming av metallet, kan brennerne 3 og 4 på ovnskammeret utelates og erstattes av et varmeelement som koples til ledningen 5. I fig. 1 er det med brutte linjer vist en varmeveksler 11 som mottar et varmt medium gjennom en ledning 12, for oppvarming av den inerte gass i ledningen 5. Når det benyttes en inert gass, vil det selvsagt ikke utvikles forbrenningsgasser, men ved smelting av forurenset metall vil det dannes ulike røkgasser som kan avledes gjennom skorsteinsrøret 7.

I en seksjon av ledningen 5 mellom ovnskammeret og skor-steinsrøret 7 kan det videre være anordnet en såkalt energisparer som utvinner rest fra forbrenningsgassene, for anvendelse eksempelvis for oppvarming av vann, hvorved ovnens energimessige virknings-grad økes ytterligere.

I forbindelse med metallsmelting vil det foretrekkes at metallet som skal smeltes innledningsvis forvarmes til en første temperatur, for å befries for urenheter, f.eks. ved pyrolyse, hvoretter metallet smeltes ved en andre og høyere temperatur.

Fig. 2 viser en anordning som er sÆrlig egnet for dette formål. Jevnført med tidligere kjente ovner har denne anordning den fordel at det ikke er nødvendig å overføre det forvarmete metall fra forvarmingsovnen til den egentlige smelteovn.

Anordningen ifølge fig. 2 omfatter i dette øyemed to ovner som er identisk med hverandre og med ovnen som er vist i fig. 1. De ulike deler av den venstre ovn ifølge fig. 2 er betegnet med samme henvisningstall som de tilsvarende deler av ovnen ifølge fig. 1, mens delene av ovnen til høyre ifølge fig. 2 er betegnet med samme henvisningstall som de tilsvarende deler av ovnen i fig. 1, men med tillegg av tegnet "merket". De forskjellige deler har også samme funksjon som de tilsvarende deler i ovnen ifølge fig. 1. I utførelsesformen ifølge fig. 2 er ledningene 5 og 5' for forbrenningsgassene forbundet med hverandre ved hjelp av en ledning 21 hvori det er innkoplet en regulerbar ventil 22. Ventilen 22 styres av manometeret 10 eller av manometeret 10'.

Virkemåten av ovnen ifølge fig. 2 er beskrevet i det etter-følgende. Det antas at på et gitt tidspunkt vil ovnen til venstre i fig. 2 være smelteovnen mens ovnen til høyre er forvarmingsovnen. Ved hjelp av viften 8 føres forbrenningsgassene fra smelteovnen gjennom ledningen 5 til ovnskammeret 1, mens manometeret 10 bevirker at trykket i ovnen opprettholdes på et forutvalgt nivå. Ventilen 22 styres likeledes av manometeret 10, slik at overskuddet av forbrenningsgasser fra ovnskammeret 1 kan føres av viften 8' gjennom ledningen 5<1> til ovnskammeret 1' i forvarmingsovnen, mens ventilen 6 fortsatt er stengt.

I forvarmingsovnen er bare brenneren 3' i funksjon, og

denne vil sammen med forbrenningsgassene som av viften 8' til-føres fra ovnskammeret 1, bevirke at metallet i ovnskammeret bibringes den ønskete forvarmingstemperatur. Dersom manometeret 10' sporer at trykket i ovnskammeret 1' overstiger en forutvalgt verdi, vil manometeret åpne ventilen 6' ved hjelp av et egnet signal, slik at en del av forbrenningsgassene kan unnvike gjennom skorsteinsrøret 7<*>. Disse forbrenningsgasser kan alternativt ledes gjennom en energisparer, for utvinning av restvarme.

Etter å være smeltet kan metallet i ovnskammeret 1 fjernes fra ovnen gjennom et ikke vist utløp og en ny metallmengde kan innføres i kammeret 1 for å smeltes. I kammeret 1 blir uteluk-kende forvarmingsbrenneren 3 tent, mens smeltebrennerne 4' tennes i tillegg til brenneren 3 i ovnskammeret 1<*>. Manometeret 10' overtar deretter styringen av ventilen 22, og ventilen 6' for-blir stengt. Ventilen 6 styres derved av manometeret 10. Ovnen til venstre i fig. 2 vil på dette tidspunkt fungere som en for-varmingsovn, mens ovnen til høyre fungerer som en smelteovn, hvorved en del av forbrenningsgassene i ledningen 5<*> overføres

gjennom ledningen 11 til ovnskammeret 1 ved hjelp av viften 8,

og gjennom ledningen 5, for å forvarme metallet i kammeret 1

i samvirkning med brenneren 3. Som det fremgår av konstruksjonen ifølge fig. 2, er det ikke lenger nødvendig å overføre det forvarmete metall til en annen ovn, fordi restvarmen i forbrenningsgassene blir utnyttet optimalt. Særlig ved smelting av forurenset metall er det ønskelig at ovnen er hermetisk lukket mot ytterluften og at det opprettholdes et gitt overtrykk i ovnen ved hjelp av manometeret 10. Det oppnås derved sikkerhet for at det ikke kan tilføres oksygen til de ufullstendig forbrente gasser som utvikles under pyrolysen, noe som ellers vil kunne resultere i eksplosjoner, og at forbrenningsgassene ikke vil kunne unnvike ukontrollert. Da begge ovner i anordningen ifølge fig. 2 er identisk med ovnen ifølge fig. 1, vil det om ønskelig være mulig å anvende en av ovnene separat når ventilen 22 er lukket. Dette kan være av be-tydning i forbindelse med reparasjoner eller i tilfeller hvor metallet som skal smeltes ikke behøver å forvarmes.

I tvillingovnkonstruksjonen ifølge fig. 2 kan det selvsagt, istedenfor forbrenningsgasser, benyttes inert gass for oppvarming av metallet som skal smeltes, og i så fall er det nødvendig at ledningen 5 og/eller 5' forbindes med et varmeelement, eksempelvis en varmeveksler, slik som vist i fig. 1.

Claims (3)

1. Metallsmelteovn omfattende et ovnskammer (1) med minst én stengbar tilførselsåpning (2) for metallet som skal smeltes, minst én varmekilde (3,4,11,12) og et system for avleding av gasser fra ovnskammeret (1), et skorsteinsrør (7) og en ledning (5) for til-bakeføring av i hvert fall en del av disse gasser gjennom ovnskammeret (1) ved hjelp av en vifte (8), karakterisert ved at viften (8) er innkoplet i ledningen for tilbakeføring av i hvert fall en del av gassene, at tilbakeføringsledningen (5) er forbundet på den ene side med skorsteinsrøret (7) ved hjelp av en ledning, at en regulerbar ventil (6) er innmontert i ledningen, og at det i ovnskammeret (1) er anordnet et manometer (10) for måling av trykket i ovnskammeret, og den regulerbare ventil (6) styres slik at det opprettholdes et overatmosfærisk trykk i ovnskammeret (1) .

2. Ovn i samsvar med krav 1, hvor i hvert fall den ene varmekilde er plassert utenfor ovnskammeret, karakterisert ved at gassene er inerte gasser og varmekilden består av et varmeelement (11,12) som er forbundet med tilbakeførselsledningen (5), for oppvarming av de inerte gasser.

3. Ovn i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det er anordnet en andre ovn, stort sett identisk med den første ovn, og at ledningen (5) for tilbakeføring av i hvert fall en del av gassene fra den første ovn er forbundet med ledningen (5') for tilbakeføring av i hvert fall en del av gassene fra den andre ovn, og at det er innkoplet en regulerbar ventil (22) i en forbindelsesledning (21) som forbinder de to til-bakef øringsledninger (5,5'), og at i en første stilling er den regulerbare ventil (6) i ledningen til skorsteinsrøret (7) for den første ovn stengt, og den regulerbare ventil (22) i forbindelsesledningen (21) styres av manometeret (10) i det første ovnskammer (1), mens den regulerbare ventil (6') i ledningen til skorsteins-røret (7') for den andre ovn styres av manometeret (10') i det andre ovnskammer, og at i en andre stilling er den regulerbare ventil (6') i ledningen til skorsteinsrøret (7<1>) for den andre ovn stengt, og den regulerbare ventil (22) i forbindelsesledningen (21) styres av manometeret (10") i det andre ovnskammer (l1) r mens den regulerbare ventil (6) i ledningen til skorsteinsrøret (7) for den første ovn styres av manometeret (10) i det første ovnskammer (1).