PL139047B1 - Metallurgical plasma furnace - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest metalurgiczny piec plazmowy, przeznaczony do wytapiania szczególnie czystych metali i stopów ze zlomu, zelazostopów, pierwiastków stopowych oraz z zelaza gabczastego* Znany piec plazmowy amerykanskiej firmy Linde ma ksztalt zblizony do ksztaltu typowych elektrycznych pieców lukowych. Cylindryczne wnetrze pieca plazmowego, charakteryzujace sie nie¬ wielka zbieznoscia scian ku dolowi, zamkniete jest od góry lukowym sklepieniem w postaci pokry¬ wy, zaopatrzonej w upust gazowy. Pokrywa jest szczelnie polaczona ze scianami pieca za posred¬ nictwem rynny piaskowej. W trzonie pieca umieszczona jest miedziana anoda, polaczona z dodatniz biegunem urzadzenia zasilajacego piec energia elektryczna. Ujemny biegun tego urzadzenia jest polaczony z katoda palnika plazmowego, bedacego zródlem energii cieplnej. Piece o pojemnosci do 5 Mg wyposazone sa w jeden palnik plazmowy, osadzony przesuwnie poosiowo w sklepieniu pieca w jego osi pionowej. Piece o wiekszej pojemnosci sa wyposazone w trzy lub cztery palniki plaz¬ mowe, osadzone styczno-skosnie w scianach pieca, rozmieszczone równomiernie wzdluz jego obwodu.Piec zaopatrzony jest ponadto w*otwór spustowy. Wsad ladowany jest do pieca od góry, po zdje¬ ciu pokrywy. Dodatki stopowe, odtleniacze i inne materialy uzupelniajace sa w trakcie wytopu wprowadzane do pieca przez okno wsadowe z zamknieciem zasuwowym, usytuowane w scianie pieca.Trzon pieca plazmowego jest od wewnatrz wylozony ubijana masa magnezytowa. Pozostale sciany oraz pokrywa sa wykonane z ksztaltek chromitowo-magnezytowych.W znanym piecu plazmowym cisnienie gazów w przestrzeni roboczej pieca jest zblizone do cisnienia otoczenia. Wynika to z niedoskonalosci uszczelnienia wszystkich otworów i polaczen poszczególnych elementów konstrukcyjnych pieca. Z uwagi na mozliwosc wnikania powietrza oto¬ czenia do atmosfery pieca niemozliwe jest utrzymanie w jego wnetrzu cisnienia czastkowego tle¬ nu na poziomie nie wyzszym niz w piecach prózniowych, a tym samym niemozliwe jest stworzenie warunków, w których praktycznie wykluczone bylyby reakcje utleniania skladników metali i zuz¬ la przez tlen atmosfery.2 139 047 Celem wynalazku jest opracowanie pieca plazmowego o konstrukcji zapewniajacej utrzymywa¬ nie cisnienia czastkowego tlenu podczas calego procesu metalurgicznego na poziomie nie wyzszym od uzyskiwanego w piecach prózniowych.V porównaniu ze znanym piecem plazmowym, metalurgiczny piec plazmowy wedlug wynalazku wy¬ posazony jest dodatkowo w urzadzenie zasypowe, sluzace do wprowadzania do pieca w trakcie wy¬ topu topników, dodatków stopowych, odtleniaczy i innych materialów uzupelniajacych. Urzadzenie zasypowe sklada sie ze zbiornika zasypowego, szczelnie zamknietego od góry oraz przewodu ruro¬ wego, laczacego zbiornik zasypowy z wnetrzem pieca. Przewód rurowy wyposazony Jest w zasuwe z materialu ogniotrwalego, spelniajaca role ekranu, oslaniajacego zbiornik zasypowy od strony wnetrza pieca. Upust gazowy, znajdujacy sie w sklepieniu pieca, wyposazony jest dodatkowo w za¬ wór regulacyjny, pozwalajacy na utrzymanie zadanej wartosci nadcisnienia gazów we wnetrzu pie¬ ca na poziomie eliminujacym przenikanie do pieca powietrza otoczenia.Trzon pieca plazmowego wedlug wynalazku jest od wewnatrz wylozony tlenkowymi materialami ogniotrwalymi, korzystnie na bazie CaO, wykazujacymi ogniotrwalosc* powyzej 2600 K oraz odpor- nosc na rozklad termiczny w warunkach cisnienia czastkowego tlenu ponizej 10 Pa w temperatu¬ rze 2200 K. sciany pieca w czesci niestykajacej sie z cieklym metalem i zuzlem oraz pokrywa pieca sa od wewnatrz wylozone materialami weglowymi.Konstrukcja pieca plazmowego wedlug wynalazku zapewnia utrzymanie w przestrzeni roboczej pieca przez caly czas trwania procesu metalurgicznego cisnienia czastkowego tlenu nizszego od 1 Pa. Tak wiec, bez stosowania prózni, mozliwe jest prowadzenie procesów metalurgicznych w wa¬ runkach bardzo niskich cisnien czastkowych tlenu, nie osiaganych dotychczas w znanych piecach plazmowych. Stworzeniu tych warunków sprzyja równiez zastosowane wylozenie pieca, które aktyw¬ nie uczestniczy w procesie, oddzialujac w kierunku zmniejszania cisnienia czastkowego tlenu.Piec wedlug wynalazku pozwala na wytwarzanie szczególnie czystych metali i stopów, zawieraja¬ cych minimalne ilosci szkodliwych skladników, takich jak tlen, azot, siarka, fosfor oraz wtra¬ cen niemetalicznych. Osiagany stopien czystosci wytapianych metali i stopów odpowiada co naj¬ mniej poziomowi uzyskiwanemu w metalurgicznych piecach prózniowych.Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykladzie wykonania na rysunku, przedstawiaja¬ cym metalurgiczny piec plazmowy w przekroju wzdluznym.Piec sklada sie z trzonu 1, scian 2 i pokrywy 3, szczelnie polaczonej ze scianami 2 za posrednictwem rynny piaskowej 4. W trzonie 1 umieszczona jest miedziana anoda 5, polaczona z dodatnim biegunem urzadzenia zasilajacego piec energia elektryczna. Ujemny biegun tego urza¬ dzenia polaczony jest z katoda palnika plazmowego 6, osadzonego przesuwnie poosiowe w pokry¬ wie 3 w jej osi pionowej. Palnik plazmowy 6 jest uszczelniony za pomoca uszczelnienia hydrau¬ licznego 7m W pokrywie 3 znajduje sie upust gazowy 8, wyposazony w zawór regulacyjny 9. Poni¬ zej zaworu regulacyjnego 9 upust gazowy 8 jest obudowany chlodnica wodna 10. Piec jest ponad¬ to wyposazony w stozkowe urzadzenie zasypowe, skladajace sie ze zbiornika zasypowego 11, szczelnie zamknietego od góry pokrywa 12, oraz przewodu rurowego 13, laczacego zbiornik zasy¬ powy 11 z wnetrzem pieca. Polaczenie pokrywy 12 ze zbiornikiem zasypowym 11 jest uszczelnione uszczelka azbestowa, a docisk pokrywy 12 jest regulowany za pomoca sruby. Przewód rurowy 13 wyposazony jest w zasuwe 14 z materialu ogniotrwalego, przeznaczona do oslaniania zbiornika zasypowego 11 od strony wnetrza pieca. Urzadzenie zasypowe sluzy do wprowadzania do pieca w trakcie wytopu topników, dodatków stopowych, odtleniaczy i innych materialów uzupelniajacych.Podstawowy wsad ladowany jest do pieca od góry, po zdjeciu pokrywy 3. Piec zaopatrzony Jest w otwór spustowy 15» usytuowany w trzonie 1. Po dokonaniu spustu otwór ten jest szczel¬ nie zamykany, przykladowo pokrywa 16, mocowana za pomoca srub. Pokrywa 16 jest wylozona od we¬ wnatrz materialem ogniotrwalym i uszczelniona za pomoca uszczelki gumowej, obudowanej chlodni¬ ca wodna. Trzon 1 pieca Jest od wewnatrz wylozony wapiennymi materialami ogniotrwalymi, sciany 2 i pokrywa 3 sa od wewnatrz wylozone materialami weglowymi.139 047 3 Zastrzezenie patentowe Metalurgiczny piec plazmowy, szczelnie zamkniety od góry pokrywa, wyposazony w anode umieszczona w trzonie pieca, palnik lub palniki plazmowe, upust gazowy oraz otwór spustowy, przy czym trzon pieca jest od wewnatrz wylozony tlenkowymi materialami ogniotrwalymi, korzyst¬ nie na bazie CaO, wykazujacymi ogniotrwalosc powyzej 2600 K oraz odpornosc na rozklad termicz¬ ny w warunkach cisnienia czastkowego tlenu ponizej 10"7 Pa w temperaturze 2200 K, zna¬ mienny tym, ze jest dodatkowo wyposazony w urzadzenie zasypowe materialów uzupelnia¬ jacych, skladajace sie ze zbiornika zasypowego (11), szczelnie zamknietego od góry oraz prze¬ wodu rurowego (13), laczacego zbiornik zasypowy (11) z wnetrzem pieca, wyposazonego w zasuwe (14) z materialu ogniotrwalego, natomiast upust gazowy (8) jest dodatkowo wyposazony w zawór regulacyjny (9), przy czym sciany (2) pieca w czesci nie stykajacej sie z cieklym metalem i zuzlem oraz pokrywa (3) pieca sa od wewnatrz wylozone materialami weglowymi. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Metalurgiczny piec plazmowy, szczelnie zamkniety od góry pokrywa, wyposazony w anode umieszczona w trzonie pieca, palnik lub palniki plazmowe, upust gazowy oraz otwór spustowy, przy czym trzon pieca jest od wewnatrz wylozony tlenkowymi materialami ogniotrwalymi, korzyst¬ nie na bazie CaO, wykazujacymi ogniotrwalosc powyzej 2600 K oraz odpornosc na rozklad termicz¬ ny w warunkach cisnienia czastkowego tlenu ponizej 10"7 Pa w temperaturze 2200 K, zna¬ mienny tym, ze jest dodatkowo wyposazony w urzadzenie zasypowe materialów uzupelnia¬ jacych, skladajace sie ze zbiornika zasypowego (11), szczelnie zamknietego od góry oraz prze¬ wodu rurowego (13), laczacego zbiornik zasypowy (11) z wnetrzem pieca, wyposazonego w zasuwe (14) z materialu ogniotrwalego, natomiast upust gazowy (8) jest dodatkowo wyposazony w zawór regulacyjny (9), przy czym sciany (2) pieca w czesci nie stykajacej sie z cieklym metalem i zuzlem oraz pokrywa (3) pieca sa od wewnatrz wylozone materialami weglowymi. PL