SE441627B - Schaktugn for kontinuerlig smeltning av kopparstycken - Google Patents

Description

'l-äöšfiš-å i det eldfasta materialet på grund av kemiska reaktioner, vilka upp- träder vid de förekommande höga temperaturerna. Avnötning är förstör- ing av det eldfasta materialets ytor till följd av den nötande verkan av fasta ämnen som rör sig i kontakt med dessa ytor. De fasta ämnena kan transporteras av eller bildas i förbränningsgaserna.

I de mest effektiva typerna av eldfasta tunnelbrännare har det eldfasta materialet goda isolerande egenskaper, god värmebestän- dighet och en grov inre yttextur. Sedan brännaren har tänts, upphett- as det eldfasta materialet, och det tjänar därefter till att vidmakt- hålla antändningen. Grovheten hos det eldfasta materialets yta bi- bringar gaserna nära ytan en turbulent strömning, varigenom dessa gaser utövar en katalytisk verkan på förbränningsprocessen och följ- aktligen accelererar dènsamma. Eldfasta material med goda isoleringe- egenskaper och grov yta har emellertid också en mindre motståndskraft mot den nötande verkan av de med hög hastighet strömmande förbränninge- gaserna, och dylika eldfasta material undergär därför en mycket snabb- are förslitning än tätare och jämna eldfasta material, såsom kisel- karbid. En annan nackdel med de förut använda brännarna är att de har en ojämn och oförutsebar inverkan på smältningsprocessen, när för- bränningsprodukterna icke blandas på riktigt sätt inuti brännaren och före inströmningen i ugnen, särskilt när man arbetar med varierande smältningshastigheter, något som är nödvändigt när smält koppar ledes till ett kontinuerligt gjutningssystem arbetande med varierande hastighet.

De förut använda kombinationerna av vertikala ugnar och bränna- re är sålunda ofta metallurgiskt ofördelaktiga, när de användes för smältning av kopparkatoder och för tillförsel av smält koppar till ett kontinuerligt gjutnings- och valsningssystem avsett att producera kopparstänger med en kvalitet lämpad för elektriska ledare. En del av problemet är att den smälta kopparn blir förorenad med oacceptabla mängder av föroreningar. Syre och svavel, vilka från förbränninge- processen lätt införes i den smälta metallen, har t.ex. en skadlig inverkan vid den efterföljande valsningen av den gjutna kopparn till stänger. I smältan kan även införas slagg och metalliska förorening- ar, vilka har en skadlig inverkan på slutproduktens kvalitet eller ledningsförmåga. Även om sålunda vertikala ugnar och olika typer av brännare är välkända, har erforderliga förbättringar åstadkommits genom föreliggande uppfinning.

Det är följaktligen ett huvudändamål med föreliggande uppfin- 7995725-*3 ning att åstadkomma en förbättrad vertikal ugn försedd med brännare, vilken ugn är lämpad för kontinuerlig smältning av koppar och icke uppvisar sådana nackdelar som de hittills använda ugnarna. «tt annat ändamål är att förbättra produktens kemiska sammansättning och möjlig- göra en exaktare produktkontroll genom en mera likformig smältnings- process. Ytterligare ett ändamål är att åstadkomma en förbättrad eld- fast tunnelbrännare, i vilken förbränningen av en i förväg blandad, brännbar gasblandning förbättras samtidigt som brännaren har relativt låg ljudnivå och lång drifttid.

Den vertikala smältugnen med brännare enligt uppfinningen inne- fattar följande huvuddelar, nämligen'en med eldfast material infod- rad ugn, rader av brännare belägna runt ugnens nedre omkrets, fördel- ningsrör ledande en blandning av bränsle och luft till brännarna och blandare för bildning och reglering av den brännbara blandningen.

Den i fig. 1 visade ugnen är vertikalt längsträckt, varvid den övre änden är öppen och avsedd att mottaga den metall som skall smäl- tas, medan den nedre änden är tillsluten och bildar ugnsgolvet. Den yttre metalliska väggen uppbär och reglerar den inre väggen, vilken består av ett eldfast material, såsom eldfast tegel, som kan motstå de temperaturer som erfordras vid smältníng av exempelvis koppar.

Den inre väggen avgränsar den cylindriska smältkammaren.

Ugnsgolvet är ett V-format träg bildat av ett eldfast material och har sådan lutning som visas i fig. 1, så att den smälta metallen genom tyngdkraftens inverkan strömmar ned längs trågets lutande sidor till ugnsgolvets lägsta punkt, där den smälta metallen avtappas genom ett tapphäl 10.

Två eller flera rader om åtta brännare är anordnade omkring ugnens nedre del, varvid brännarna i varje rad är belägna på ungefär lika stora avstånd från varandra längs ugnens omkrets. Brännarna står i förbindelse med smältkanmaren genom öppningar 20 genomträng- ande båda väggarna, och metallen i smältkammaren smältes genom direkt kontakt med de heta gaserna från brännarna. Brännarna är fästade vid den yttre väggen medelst bultar 21, eller de är fastsvetsade eller fästade på annat sätt. Brännarnas längdaxel lutar i liten vinkel mot horisontalplanet och skär ugnens längsgående centrumlinje, varvid den undre brännarraden är anbragt på sådant sätt, att de undre kan- terna av dessa brännares eldfasta tegel är belägna just ovanför ugns- golvet. Med denna utformning kommer de heta förbränningsprodukter som utstötes av brännarna i den undre raden att kontinuerligt tvätta ugns- golvet rent från stelnad metall och slagg. .__ .._,.-..._.___ _ TWWZE-Iš I fig. BA visas ett snitt genom en flamkvarhållande brännare enligt uppfinningen. En brännbar blandning av gasformigt bränsle och luft strömmar under tryck in i ett munstycke 30. Genom en munstycke- öppníng 51 ledes blandningen in i en förbränningskammare 56, varvid blandningen antändes medelst ett tändstift 32 eller på annat sätt.

Munstycksöppningen 31 är avsedd att förhindra baktändning in i bränsle- tillförselledningen. En ringformig serie av hål 55 upptagna i mun- stycksflänsen kommunicerar med det utrymme BH som omger munstycksän- den nedströms, och dessa hål tjänar till att kvarhålla lågan vid mun- stycket. En fläns 35 sträcker sig från nämnda utrymmes BU yttre del till den punkt, där munstycket ligger an mot förbränningskammaren 56, vilken har något större diameter, och flänsen 35 är avsedd att kvar- hålla höghastighetslågor.

Förbränningskammaren 36 är lämpligen cylindrisk och den har antingen samma diameter utefter hela längden eller är strypt vid basen. Förbränningskammaren är bildad av eldfast tegel och möjliggör i huvudsak fullständig förbränning av bränsle-luft-blandningen så att i huvudsak endast förbränningsprodukter lämnar förbränningskamma- ren och kommer i kontakt med metallen i smältkammaren. Det eldfasta teglet ökar förbränningen och ger blandningen tid att förbrännas full- ständigt, vilket möjliggör bättre reglering av de förbränningsproduk- ter som strömmar in i ugnen och gör smältningsprocessen likformig och förutsebar, särskilt.när mycket olika smältníngshastigheter er- fordras.

Pä grund av att ingen blandning av bränsle och luft äger rum i brännaren enligt uppfinningen har denna brännare en enkel konstruk- tion och ger en mindre turbulent låga än den vanliga halsblandnings- brännaren. Ingen extra turbulens induceras i brännaren för blandning av bränslet med luft. Frånvaron av blandningsturbulens resulterar i tvâ förbättringar, nämligen dels en tystare drift, eftersom inget ljud till följd av turbulent blandning uppstår, och dels mindre av- nötning av det eldfasta materialet, eftersom den i brännaren bildade lågan har mindre hastighet och mindre turbulens.

Genom fördelningsrör 11 ledes den i förväg framställda bland- ningen av bränsle och luft till brännarna. Man använder relativt få brännare per fördelningsrör (fyra brännare per fördelningsrör i den föredragna utföringsformen) för att Förhindra bakeld in i blandningen av bränsle och luft. Vid ökning av ugnsstorleken mäste man använda lera fördelningsrör och brännare i det ovan angivna numeriska för-

Claims (7)

79Û572S~2š hâllandet. Det finns en blandningsstation (icke visad) för varje fördel- níngsrör. Blandningsstationen kan lämpligen vara konstruerad som en venturíblandare av känd typ, där blandning åstadkommes när luft under tryck ledes genom venturiröret och bränsle insprutas i luftströmmen vid det låga trycket i venturirörets hals. Blandníngsförhållandet in- ställes medelst reglerbara öppningar eller ventiler i bränsle- och lufttillförselledningarna, företrädesvis í kombination med flödes- mätare; all dylik utrustning är välkänd. En högst lämplig metod för reglering av bränsleblandningen beskríves i den amerikanska patent- ansökan S7§,G3U ingíven den 21 februari l978. I den föredragna utföríngsformen arbetar ugnen under svagt reducerande etíngelser dvs. med ett bränsleöverskott av 5-10 % i förhållande inställes i blandarna. Pâ grund av att brännarkonstruktíonen möjlig- CT' tj' 1.1. ll den stökiometríska mängden. Detta bränsleöverskott gör i huvudsak fullständig förbränning inuti förbränningskammaren kan atmosfären i smältkammaren alltid hållas i ett reduoerande tillstånd, varigenom man undviker att kopparn däri kommer i kontakt med ett över- skott av syre. P a t e n t k r a v

1. Schaktugn för kontinuerlig smältning av kopparstycken, t ex katoder, innefattande ett flertal i rader omkring ugnens nedre del an- ordnade till fördelningsrör anslutna brännare, en källa för förbrännings- luft och en källa för bränsle, k ä n n e t e c k n a d a v att både källan för förbränningsluft och käl“an för bränsle är förbundna med ett flertal avsides från brännaren belägna blandningsorgan för blandning av luften och bränslet i olika proportioner och att varje blandningsorgar genom en ledning är förbundet med endast ett fördelningsror (ll) med tillhörande brännare för förbränning av luftbränsleblandníngen, varvid brännarna utgörs av tunnelbrärnare av flamkvarhållande typ med en cy- lindrisk 'örbränningskammare (36) av eldfast tegel och varje fördelnings- rör (11) är försett med relativt få brännare för att förhindra baktändning.

2. Ugn enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d a v att det finns fyra brännare per fördelningsrör.

3. Ugn enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a C a v att bland- ningsorganen innefattar en venturiblandare i en lufttillförselledning, organ för införande av bränsle i luftströmmeo i venturirörets hals, or- 'MÜWZS-IS 6 gan för proportionering av luften och bränslet före blandningen inne~ fattande varierbara proportioneringsöppningar i luft- och bränsletill- förselledningarna, och organ för övervakning av blandningsproportionerna innefattande flödesmätare anslutna till öppningarna i tillförselledning- arna, och att ugnen dessutom innefattar organ för reglering av smält- kammaratmosfären som innefattar organ för beräkning av det stökiometriska bränsle/luft-förhâllandet för det använda bränslet, organ för mätning av bränsle/luft-förhâllandet uppströms blandningsorganen med hjälp av flödesmätarna och organ för inställning av bränsle/luft-förhållandet genom reglering av öppningarna tills man erhåller en blandning med ett bränsleöverskott av 540% jämfört med det stökiometriska förhållandet.

4. Ugn enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d a v att basen av brännarnas förbränningskammare är utformad med stryporgan för kvarhållan- de av förbränningen och möjliggörande av fullständig förbränning.

5. Ugn enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d a v att den undre brännarraden har sådan placering, att förbränningskamrarnas undre kant är belägen vid eller just ovanför ugnsgolvet, varigenom ugnsgolvet tvättas rent från stelnad koppar och slagg.

6. Ugn enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att ugns- golvet består av ett v-format tråg med sådan lutning, att smält metall rinner ned till ugnsgolvets lägsta nunkt.

7. Ugn enligt krav i, k ä n n e t e c k n a d a v att varje brännare lutar en liten vinkel mot horisontalplanetoch innefattar ett man- stycke (30) för mottagande av bränsle - luft blandningen frân ett av fördelningsrören (11), en munstycksfläns för kvarhållande av lågan, ett organ (32) för antändning av blandningen invid munstycksflänsen och ovan nämnda förbränningskammare (36), som är fäst vid munstycket och Står i förbindelse med ugnens inre.