Plasmaschmelzofen

Abstract

 Bei diesem Plasmaschmelzofen sind durch die Seitenwand des zylindrischen Ofenkörpers eine Mehrzahl von abwärts gerichteten Plasmabrennern geführt, deren Mündungen bis in das Ofeninnere ragen.
Um das bisher - insbesondere bei Schrott mit geringen Schüttdichten - übliche, mehrmalige Nachchargieren zu vermeiden und sogar kontinuierlich chargieren zu können, ohne daß elektrische Überschläge zwischen Teilen des Einsatzmaterials und den Brennermündungen oder sonstige Beschädigungen der Brenner stattfinden und trotzdem die Inertgasatmosphäre im Ofeninneren erhalten bleibt, weist die Abdeckung des Ofeninneren einen schulterförmig einspringenden, eine zentrale Chargieröffnung begrenzenden aufragenden Teil (7) auf, der durch einen Deckel (10) verschließbar ist, wobei der Durchmesser (D₁) der zentralen Chargieröffnung geringer ist als der Durchmesser (D₂) des Kreises, auf dem die Mündungen der Plasmabrenner (5) liegen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Plasmaschmelzofen mit einem feuerfest ausgekleideten zylindrischen Ofenkörper, durch dessen Seitenwand eine Mehrzahl von abwärts gerichteten Plasmabrennern geführt sind, deren Mündungen über die Innenfläche des Ofenkörpers in das Ofeninnere ragen, und mit einer feuerfest ausgekleideten, das Ofeninnere abschließenden Abdeckung.

[0002] Plasmaschmelzöfen dieser Art werden vor allem zum Einschmelzen von Schrott verwendet. Die Plasmaschmelzöfen üblicher Bauart werden mit einzuschmelzendem Feststoffeinsatz nur so weit chargiert, daß der über den Mündungen der Plasmabrenner befindliche Ofeninnenraum frei von Einsatzmaterial bleibt, da andernfalls während des Einschmelzvorganges elektrische Überschläge zwischen Teilen des Einsatzes und der Brennermündung stattfinden können, welche zum Ausfall oder sogar zur Zerstörung der Plasmabrenner führen. Das verfügbare Ofenfüllvolumen kann daher im allgemeinen nur zu 30 %, maximal bis zu 50 %, ausgenützt werden, so daß gerade bei Beschickung des Plasmaschmelzofens mit Schrott geringer Schüttdichte ein- oder mehrmals nachchargiert werden muß, um die Ofenkapazität möglichst wirtschaftlich zu nützen. Das Nachchargieren im Anschluß an das Niederschmelzen der bereits in das Ofeninnere eingebrachten Teilmengen an Schrott bringt schwerwiegende Nachteile mit sich. So muß der Ofendeckel immer wieder abgehoben werden und die Plasmabrenner müssen aus dem Ofeninnenraum zurückgezogen werden. Überdies ist es besonders schwierig und mit erheblichen Inertgasverlusten verbunden, während des Chargiervorganges einen Falschluftzutritt zur Schmelze zu vermeiden.

[0003] Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die aufgezeigten Schwierigkeiten zu überwinden und einen Plasmaschmelzofen zu schaffen, welcher auch bei Einsätzen mit geringen Schüttdichten unter Ausnützung der vollen Ofenkapazität nur einmal chargiert zu werden braucht, ohne die Plasmabrenner durch das Auftreten elektrischer Kurzschlüsse oder durch herabfallende Teile des Einsatzmaterials zu gefährden.

[0004] Die gestellte Aufgabe wird bei einem Plasmaschmelzofen der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abdeckung einen schulterförmig einspringenden, eine zentrale Chargieröffnung begrenzenden aufragenden Teil aufweist, der durch einen Deckel verschließbar ist, wobei der Durchmesser der zentralen Chargieröffnung geringer ist als der Durchmesser des Kreises, auf dem die Mündungen der Plasmabrenner liegen. Der Deckel ist in bekannter Weise heb- und schwenkbar ausgebildet.

[0005] Beim Chargieren bildet sich bei einem erfindungsgemäßen Plasmaschmelzofen ein Schüttkegel, dessen Durchmesser in Höhe einer durch die Mündungen der Plasmabrenner gelegten horizontalen Ebene geringer als der Durchmesser jenes Kreises, auf dessen Umfang die Mündungen der Plasmabrenner angeordnet sind, gehalten werden kann. Der aufragende Teil bildet einen Chargierschacht mit wählbarer Länge. Die Spitze des aus dem Chargiergut gebildeten Schüttkegels kann bis in diesen Chargierschacht reichen, ohne daß die im Ofeninneren befindlichen Plasmabrennermündungen gefährdet würden. Auf diese Weise ist die optimale Ausnützung des Ofenfüllvolumens mit einem einzigen Chargiervorgang gewährleistet. Zweckmäßig ist seitlich am aufragenden Teil eine Abzugsöffnung für Abgase angeordnet. Diese Abzugsöffnung befindet sich im Bereich des oberen Endes des aufragenden Teiles.

[0006] Bisher war es üblich, im Ofendeckel eine Öffnung vorzusehen, an welche eine Abzugsleitung für Rauch und Abgase angeschlossen war. Ein solcher Aufbau brachte bei jedem Abheben des Deckels erhebliche zusätzliche Komplikationen mit sich, wohingegen die Abzugsleitung an der erfindungsgemäßen Abdeckung beim Chargieren ortsfest bleibt.

[0007] Die erfindungsgemäße Ausbildung des Plasmaschmelzofens ermöglicht sogar kontinuierliches Chargieren des Ofens, wobei die Inertgasatmosphäre im Ofeninneren trotzdem erhalten bleibt. Zu diesem Zweck wird die Abzugsöffnung in der Abdeckung verschlossen, so daß die heißen Ofenabgase dem durch die zentrale öffnung der Abdeckung chargierten Einsatzmaterial entgegenströmen. Dabei werden einerseits die mit dem Schrott eingebrachten Verunreinigungen größtenteils abgebrannt und andererseits das Einsatzmaterial vorgewärmt. Das gereinigte und vorgewärmte Einsatzmaterial stellt die bestmögliche Ausnützung der von den Plasmabrennern abgestrahlten Energie sicher.

[0008] Um während des Chargierens die durch die Seitenwand des zylindrischen Ofenkörpers geführten Plasmabrenner nicht durch herabfallendes Schüttgut zu beschädigen, können als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme die Brenner in bekannter Weise aus dem Ofeninneren so weit herausgezogen werden, daß die Brennermündungen in den Bereich der Ofenauskleidung zu liegen kommen.

[0009] Bei kontinuierlicher Chargierung von Leichtschrott sind grundsätzlich zwei Betriebsweisen bei einem erfindungsgemäßen Plasmaschmelzofen vorgesehen, u.zw.

[0010] 

- Aufschmelzen der gesamten Schrottsäule vor dem Frischen und Feinen des Stahles, wobei als Produkt elektrostahlähnliche Stahlqualitäten erhalten werden.

- Aufschmelzen des Leichtschrottes zu einem Flüssigmetall von rohstahlähnlicher Zusammensetzung, welches diskontinuierlich abgestochen wird. Die Umwandlung des Rohstahles in ein Fertigprodukt wird nach konventionellen metallurgischen Verfahren durchgeführt.

[0011] Insbesondere für das Einschmelzen von Leichtschrott sind die Plasmabrenner vorzugsweise horizontal und vertikal schwenkbar, wobei es sich als günstig erwiesen hat, wenn jeder Plasmabrenner sowohl horizontal als auch vertikal um einen Winkel von jeweils + 10°, bezogen auf die Normallage, verstellt werden kann. Zum Einschmelzen-von Leichtschrott wird im Vergleich zu Schwerschrott für das gleiche Schüttvolumen aufgrund der geringeren Schüttdichte weniger Energie benötigt. Deshalb ist es wirtschaftlicher, durch Schwenkbewegungen die von den Plasmabrennern abgestrahlte Energie über einen größeren Volumsbereich zu verteilen.

[0012] Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Plasmaschmelzofens mit zylindrischem ofenkörper und vier nach abwärts gerichteten, schwenkbaren Plasmabrennern. In Fig. 2 ist eine Aufsicht auf' einen Plasmaschmelzofen gemäß Fig. 1 ohne Abdeckung und Ofendeckel gezeigt.

[0013] Der feuerfest ausgekleidete zylindrische Ofenkörper des in Fig. 1 und 2 dargestellten Plasmaschmelzofens ist mit 1 bezeichnet, das Ofenunterteil, in welchem sich das geschmolzene Gut 2 sammelt, mit 3. Das Ofenunterteil 3 wird von einer axial angeordneten Bodenelektrode 4 durchsetzt. Nicht dargestellt sind eine Schlackentüre und eine Abgießrinne, welche in üblicher Weise einander diametral gegenüber im Bereich des Unterteiles 3 angeordnet sind.

[0014] Vier durch die Seitenwand des Ofenkörpers 1 geführte und nach abwärts gerichtete Plasmabrenner 5 sind jeweils auf einer nicht eingezeichneten Stützkonstruktion beweglich gelagert. Die auf dem Ofenkörper 1 aufgesetzte Abdeckung ist allgemein mit 6 bezeichnet.

[0015] Der schulterförmig einspringende aufragende Teil 7 der Abdeckung begrenzt eine zentrale Chargieröffnung, welche in der dargestellten Ausführungsform kreisrund ausgebildet ist, wobei deren Achse identisch mit der Längsachse 8 des Ofenkörpers 1 ist. Der Durchmesser D₁ der zentralen _Chargieröffnung ist geringer als der Durchmesser D₂ des Kreises, auf dem die Mündungen der Plasmabrenner 5 liegen.

[0016] Die Abzugsöffnung 9 für Abgase ist auf dem einen Chargierschacht bildenden, aufragenden Teil 7 der Abdeckung 6 seitlich angeordnet. Die Chargieröffnung ist mit einem Deckel 10 verschlossen.

[0017] Die Plasmabrenner 5 sind kardanisch aufgehängt, wobei die Aufhängevorrichtung nicht dargestellt ist. Sie sind in ihrer Normallage unter einem Winkel von etwa 29° gegen die Schmelzenoberfläche geneigt und vertikal jeweils um einen Winkel oCvon vorzugsweise 10° schwenkbar. In Fig. 2 sind die Projektionen der Brennerachsen strichpunktiert eingezeichnet. Die Plasmabrenner 5 sind um den Drehpunkt M auch seitlich jeweils um einen Winkel p schwenkbar.

[0018] Mit Hilfe der schwenkbar gelagerten Plasmabrenner können die Strahlungsfelder der einzelnen Brenner auf die in Fig. 2 schematisch angedeuteten Volumselemente 11 ausgeweitet werden.

Ansprüche

1. Plasmaschmelzofen mit einem feuerfest ausgekleideten zylindrischen Ofenkörper (1), durch dessen Seitenwand eine Mehrzahl von'abwärts gerichteten Plasmabrennern (5) geführt sind, deren Mündungen über die Innenfläche des Ofenkörpers (1) in das Ofeninnere ragen, und mit einer feuerfest ausgekleideten, das Ofeninnere abschließenden Abdeckung, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung einen schulterförmig einspringenden, eine zentrale Chargieröffnung begrenzenden aufragenden Teil (7) aufweist, der durch einen Deckel (10) verschließbar ist, wobei der Durchmesser (D₁) der zentralen Chargieröffnung geringer ist als der Durchmesser (D₂) des Kreises, auf dem die Mündungen der Plasmabrenner (5) liegen.

2. Plasmaschmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich am aufragenden Teil (7) eine _Ab-zugsöffnung (9) für Abgase angeordnet ist.

3. Plasmaschmelzofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plasmabrenner (5) horizontal und vertikal schwenkbar sind.

Zeichnung