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Patent Searching and Data


Title:
APPARATUS ON HEARTH FURNACES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/006652
Kind Code:
A2
Abstract:
To keep an aluminium melt hot in a hearth furnace or to remelt aluminium scrap in a hearth furnace, at least one burner (15) is provided. The burner (15) is arranged in a burner dome (1) which is located on the furnace roof (7). The burner (15) is aligned relative to the essentially cylindrical burner dome (1) so that the flames and the combustion gases move in a helical path in the burner dome (1) to the opening (9) in the furnace roof (7) above which the burner dome (1) is located. In this way, no flames get into the interior of the hearth furnace and come into contact with the aluminium melt, which results in the advantage that the oxidation of the molten aluminium is reduced and a-alumina formation is also minimized.

Inventors:
SUMMER HERIBERT (CH)
Application Number:
PCT/AT2008/000222
Publication Date:
January 15, 2009
Filing Date:
June 19, 2008
Export Citation:
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Assignee:
ALUMONTE GMBH (AT)
SUMMER HERIBERT (CH)
International Classes:
F27D99/00
Domestic Patent References:
WO1997007362A11997-02-27
Foreign References:
DE3035906A11982-05-13
DE10109694A12002-09-12
JPH04154926A1992-05-27
JPS5963482A1984-04-11
EP1637823A12006-03-22
Other References:
CLEAVE J: "FURNACES FOR THE MELTING OF ALUMINIUM ALLOYS" FOUNDRY TRADE JOURNAL, INSTITUTE OF CAST METALS ENGINEERS, WEST BROMWICH, GB, Bd. 167, Nr. 3467, 15. Januar 1993 (1993-01-15), Seiten 17-18,20,22, XP000349408 ISSN: 0015-9042
Attorney, Agent or Firm:
BEER, Manfred et al. (Wien, AT)
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Claims:

Patentansprüche :

1. Vorrichtung zum Warmhalten von Alummiumschmelze und zum Umschmel- zen von Aluminiumschrott in einem Herdofen, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Herddecke (7) eine öffnung (9) m dieser überdeckend ein Brennerdom (1) angeordnet ist, und dass an dem Brennerdom (1) ein Brenner (15) angeordnet ist, dessen Austrittsoffnung m das Innere des Brennerdoms (1) weist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerdom (1) auf der Decke (7) des Herdofens über einen Flansch (5) befestigt, z.B. angeschraubt oder angeschweißt, ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (21) des Brenners (15) bezüglich der Wand (17) des Brennerdoms (1) tangential ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (17) der Haube (3) des Brennerdoms (1) im Wesentlichen zylinderman- telformig ausgebildet ist und dass im Bereich der Befestigung des

Brenners (15) am Brennerdom (1) ebene, im Winkel von 90° zueinander stehende Wandteile (27, 29) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (21) des Brenners (15) so ausgerichtet ist, dass dessen Flammen aus dem Brennerrohr tangential m den Brennerdom (1) eintreten.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem Brenner (15) austretenden Flammen im Brennerdom (1) eine Rotationsbewegung, insbesondere eine schraubenlinien- formige Bewegung ausfuhren.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerdom (1) innen isolierend ausgekleidet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennerdom (1) innen mit einer Isolierschicht (13) und einer Zu- Stellung (11) aus feuerfestem Beton ausgekleidet ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenseite des Brennerdoms (1) eine Temperatur von höchstens 70 0 C hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der als Zustellung (11) verwendete Beton eine Flam- menbestandigkeit bis zu einer Temperatur über 1600 0 C aufweist und gegenüber der Brennerflamme geringe Erosion aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Hohe und Durchmesser des Brennerdoms (1) so gewählt sind, dass die Flamme, die aus dem Brenner (15) austritt ausschließlich im Inneren des Brennerdoms (1) vorliegt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich heiße Abgase aus dem Brennerdom (1) durch die öffnung (9) in den Ofenraum hineinströmen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekenn- zeichnet, dass eine Flammkontrolle (37) vorgesehen ist, welche die

Lange der Flamme überwacht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammkontrolle (37) eine optische Flammkontrolle ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (15) über Messsonden (33, 35) tempera- turgefuhrt ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Brenner (15) um eine zur Achse des Brennerdoms (1) im Wesentlichen parallele Achse (31) um 90° verschwenkbar ist.

17 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Innenflache (23) der Decke des Brennerdoms (1) zur Achse des Mantels (7) des Brennerdoms (1) schräg gestellt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflache (23) derart schräg ist, dass die Hohe des Brennerdoms (1) von der Anschlussstelle des Brenners (15) weg kleiner wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (21) des Brenners (15) zur Innenfläche (23) der Decke des Brennerdoms (1) im Wesentlichen parallel ausgerichtet ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Flammenlange und die Ofenraumtempertur überwachende Messsonden (33, 35, 37) vorgesehen sind und dass die Mess- sonden (33, 35, 37) mit einer frei programmierbaren Steuerung, für Flammenlänge und Ofenraumtemperatur verbunden sind.

Description:

Vorrichtung an Herdofen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Herdofen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Brennerdom für Herdofen zum Warmhalten von flussigem Aluminium und zum Umschmelzen von Alurniniumschrotten in Herdofen .

Zum Warmhalten von Aluminiumbadern werden Herdofen unterschiedlicher Bauart verwendet.

Dabei wird als Energieträger meist Erdgas oder Heizöl eingesetzt.

Die mit Erdgas oder Heizöl betriebenen Brenner werden dazu im Bereich der Ofendecke oder der Ofenwand des Herdofen eingebaut.

Die Brenner können mit Gas/Ol-Luft, mit Gas/Ol-Sauerstoff oder mit Gas/Ol-Luft-Sauerstoff betriebene Brenner sein. Die sich bei Betrieb des Brenners bildende Flamme reicht direkt über die Badoberflache der flus ¬ sigen Schmelze, sodass es unter der Einwirkung der Gase in der Flamme zum Ausbilden von Wellen an der Badoberflache kommt. So wird bedingt durch die im Ofenraum enthaltene Luft und den darin enthaltenen Sauerstoff die Oxidation des geschmolzenen Aluminium verstärkt, sodass es zu nicht unerheblichen Aluminiumverlusten kommt. Diese Verluste liegend bei bekannten Herdofen, die mit Gas/Ol-Flammen betrieben werden zwischen 0,2% und 0,4 %.

Des Weiteren kommt es durch den direkten Einfluss der Flamme auf die Badoberflache (Oberflache des geschmolzenen Aluminiums) zu starken ortlichen Uberhitzungen des Bades. Dadurch wird die Korundbildung ver- stärkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung, insbesondere einen Brennerdom für Herdofen der eingangs genannten Gattung zur Verfugung zu stellen, welche die oben ge- nannten Nachteile vermeidet und insbesondere ein schonendes Behandeln von Aluminium bzw. Aluminiumschrotten in Herdofen erlaubt.

Gelost wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung (Brennerdom), welche die Merkmale von Anspruch 1 aufweist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Erfindung sind Gegenstand der Unteranspruche .

Somit betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, z.B. in Form eines Bren- nerdoms mit der flussiges Aluminium in Herdofen warmgehalten bzw. das Umschmelzen von Aluminiumschrotten in Herdofen so ausgeführt werden kann, ohne dass das im Herdofen enthaltene Metall bzw. Aluminiumschrott mit einer offenen Flamme in Berührung kommt.

Dadurch dass erfindungsgemaß der Brenner in einem Brennerdom angeordnet ist, der auf den Ofen, insbesondere die Ofendecke aufgesetzt ist, wird erreicht, dass die Flammen des Brenners, welche die für das Warmhalten von Aluminiumschmelze bzw. das Umschmelzen von Aluminiumschrotten benotigte Warme abgeben, mit dem geschmolzenen Aluminium nicht unmittelbar in Berührung kommen.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Wand der Haube des Brennerdoms im Wesentlichen zylindermantelformig ausgebildet ist und im Bereich der Befestigung des Brenners am Brennerdom ebene, im Winkel von 90° zueinander stehende Wandteile vorgesehen sind, wobei bevorzugt ist, wenn die Achse des Brenners so ausgerichtet ist, dass dessen Flammen aus dem Brennerrohr tangential in den Brennerdom eintreten.

Wenn die Flamme auf Grund der Form des Brennerdoms in einer Drehbewegung gelenkt ist, ergibt sich eine, für das Losen der erfindungsgemaßen Aufgabe, vorteilhafte Rotationsbewegung der Flamme und der Brenngase.

Die erforderliche Hochtemperaturbestandigkeit der Vorrichtung, insbesondere des Brennerdoms ergibt sich, wenn gemäß einer Ausfuhrungsform der Erfindung der Brennerdom so ausgebildet ist, dass der Spezialbeton eine Flamrnenbestandigkeit von über 1600°C hat und eine geringe Erosion gegenüber der Flamme aufweist. So wird einerseits eine Temperaturbeständigkeit bis 1600 0 C und anderseits infolge der hohen Flammengeschwindig- keit eine niedrige Erosion erreicht.

Bei dei Ausfuhrungsform der Erfindung, bei welcher die Hohe und der Durchmesser des Brennerdoms in Abhängigkeit von der Leistung steht, wird erreicht, dass die Flamme wegen der Brennerdomgroße nur eine bestimmte Lange erreicht und nicht in den Ofenraum hineinragt. Dies hat den Vor- teil, dass nur die heißen Gase in den Ofenraum hineinströmen.

In einer möglichen Ausfuhrungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Lange der Flamme durch die optische Flammenkontrolle überwacht wird. Beim überschreiten der vorgegebenen Grenze wird ein Regelmechanismus zur Einstellung der Flammenlange ausgelost.

Gemäß einer weiteren Ausfuhrung ist vorgesehen, dass der Brenner über die Messsonden temperaturgefuhrt wird, dabei wird beispielsweise die Brennerleistung durch wenigstens eine Temperaturmesssonde regelt.

In einer Ausfuhrungsform ist vorgesehen, dass der Brenner über die Achse um 90° ausgeschwenkt werden kann. So kann der Brenner optimal eingestellt werden und ist für eine Wartung gut zuganglich.

Wenn gemäß einem Vorschlag der Erfindung vorgesehen ist, dass die Dom- decke schräg nach unten von der Brenneroffnung aus gesehen, ausgeführt ist, wird die Flamme in einer Schraubenbewegung nach unten gezwungen.

Ein besonders vorteilhaftes, bevorzugtes Merkmal der Erfindung ist es, dass die Parameter für Flammenlange und Ofentemperaturen über Messsonden in einer frei programmierten Steuerung überwacht und der Prozess dadurch auch geregelt werden kann.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den Zeichnungen schematisch wiedergegebenen Ausfuhrungsbeispiels der erfindungsgemaßen Vorrichtung, am Beispiel eines Brennerdoms in der nachfolgenden Beschreibung.

Es zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemaßen Brennerdom im Schnitt und Fig. 2 schematisch den Brennerdom im Schnitt und in Draufsicht.

Ein erfindungsgemaßer Brennerdom 1 weist eine beispielsweise aus Stahl gefertigte Haube 3 auf, die einen Flansch 5 aufweist, über welchen die Haube 3 an der Ofendecke 7, eine öffnung 9 in dieser überdeckend befestigt wird.

Innen ist die Haube 3 des Brennerdoms 1 mit einer Isolierung 13 und einer Zustellung 11 versehen, wobei insbesondere Feuerfestbeton mit einer Temperaturbeständigkeit bis 1600 0 C bevorzugt ist. So wird erreicht, dass der Brennerdom 1 außen eine maximale Temperatur von 70 0 C erreicht.

Ein Brenner 15 ist zur Achse der zylinderförmigen Wand 17 der Haube 3 unter einem Winkel 19 schräg gestellt, sodass die Achse 21 des Brenners 15 parallel zur schrägen Innenflache 23 der Decke des Brennerdoms 1 steht.

Weiters ist der Brenner 15 an der Wand 17 der Haube 3 so befestigt, dass die Achse 21 des Brenners 15 tangential zur Wand 17 der Haube 3 ausgerichtet ist (Fig. 2) . Dabei ist es so, dass der Brenner 15 so angeordnet ist, dass die aus seinem Brennerrohr austretenden Flammen in das Innere der Haube 3 tangential, entlang der Innenflache Zustellung 11 in der Haube 3 eintreten. In dem Bereich der Haube 3 des Brennerdoms 1, in dem der Brenner 15 angeordnet ist, weicht deren Wand 17 von der Zylinderform ab und es sind dort im Winkel von 90° zueinander stehende Wandteile 27 und 29 vorgesehen, die tangential in die Wand 17 der Haube 3 übergehen.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Brenner 10 schwenkbar gelagert ist und beispielsweise über eine Schwenkachse 31 zum Zwecke der Wartung und Reinigung aus der Haube 3 heraus geschwenkt werden kann.

Das Zünden des Brenners 15 erfolgt bevorzugt automatisch und kann über Temperaturmesssonde 33 und 35 geregelt werden.

Sobald der Brenner 15 in Betrieb ist, also gezündet wurde, breitet sich die Flamme infolge der schrägen Innenseite 23 der Decke und der Zylinderform des Mantels des Brennerdoms 1 schraubenförmig nach unten aus, wie dies durch die Linien in Fig. 1 und Fig. 2 angedeutet ist.

Bevorzugt ist es, dass der Brenner 15 so eingestellt ist, dass die Lange der Flammen nicht großer ist als die Seitenlange bzw. die Seitenflache der Haube 3 des Brennerdoms 1. Hierzu ist eine optische Flammenlangen- messung 37 vorgesehen. Beim überschreiten der Lange der Flamme wird über eine Steuerung die Leistung des Brenners 15 entsprechend nach unten korrigiert .

Am unteren an der Ofendecke 7 liegenden Ende der Haube 3 des Brennerdoms 1 strömen nur mehr heiße Abgase (keine Flammen) mit einer Temperatur mit etwa 1000°C heraus, und treten durch die öffnung 9 m den Herdofen ein.

Die heißen Gase durchströmen den Ofenraum gleichmäßig, sodass es zu einer guten Warmeverteilung über die Badoberlache des flussigen Aluminiums in dem Herdofen kommt, ohne dass in diesem Wellen entstehen, wie dies im Stand der Technik der Fall ist.

Zusammenfassend kann ein Ausfuhrungsbeispiel wie folgt beschrieben werden:

Um Alumimumschmelze in einem Herdofen warm zu halten bzw. Alumini- umschrott in einem Herdofen umzuschmelzen, ist wenigstens ein Brenner 15 vorgesehen. Der Brenner 15 ist in einem Brennerdom 1 angeordnet, der auf der Ofendecke 7 aufgesetzt ist. Der Brenner 15 ist bezuglich des im Wesentlichen zylindrischen Brennerdoms 1 so ausgerichtet, dass die Flammen und die Brenngase sich in dem Brennerdom 1 schraubenlinienformig bis zur öffnung 9 in der Ofendecke 7 bewegen, über welcher der Brennerdom 1 angeordnet ist. So wird erreicht, dass keine Flammen in den Innenraum des Herdofens gelangen und mit der Aluminiumschmelze in Berührung kommen, was den Vorteil ergibt, dass die Oxidation des geschmolzenen Aluminiums mindert und auch die Korundbildung hintangehalten wird.