[go: up one dir, main page]

FI20187043A1 - Plasmakaariuuni - Google Patents

Plasmakaariuuni Download PDF

Info

Publication number
FI20187043A1
FI20187043A1 FI20187043A FI20187043A FI20187043A1 FI 20187043 A1 FI20187043 A1 FI 20187043A1 FI 20187043 A FI20187043 A FI 20187043A FI 20187043 A FI20187043 A FI 20187043A FI 20187043 A1 FI20187043 A1 FI 20187043A1
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
arc furnace
plasma arc
boiler
electric
furnace
Prior art date
Application number
FI20187043A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Inventor
Matti Ensio Hurtta
Original Assignee
Masercata Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Masercata Oy filed Critical Masercata Oy
Priority to FI20187043A priority Critical patent/FI20187043A1/fi
Publication of FI20187043A1 publication Critical patent/FI20187043A1/fi

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)
  • Gasification And Melting Of Waste (AREA)

Abstract

Lyhytkaariuuni on sähkökaariuuni eri metallien sulattamiseksi ja erottamiseksi. Lyhyt kaari uuniin kuuluu vuoratun metallikuoren (24) muodostama ja kattilan (4) sisältävä runko, elektrodikiinnittimellä varustettu vaakasuoran siirron mahdollistava yläkatodi (1) sekä virtalähteeseen yhdistetystä yhdestä tai useammasta alapuolisesta koostuva kuparinen anodi (2) sekä virtalähde (20) tietyt parametrit vastaavan tasavirralla aikaansaatavan sähkökaaren luomiseen sekä kattilan (4) tulenkestävä vuoraus.

Description

Tämän keksinnön kohteena on plasmakaariuuni. Plasmakaariuuni kuuluu sähkötekniikan ja edelleen metal5 linsulatustekniikan alaan.
Tunnettuja ratkaisuja tällä tekniikan alalla ovat induktiouunit ja plasmakaariuunit, joilla ei kuitenkaan pystytä sulattamaan kaikkia materiaaleja yhdessä ja erottamaan niin toisistaan. Esim, alumiinin sulatta10 minen yhdessä raudan/teräksen kanssa ei onnistu. Tunnetuissa ratkaisuissa ongelmaksi muodostuu myös merkittävä energia tarve ja kulutus sekä sulatuslaitteiden ja -tekniikan hitaus kuin myös vahvojen metallien määrän vähyys sulatusprosessissa.
Keksinnön tarkoituksena on järjestää eri metallien talteenotto kierrätysmateriaaleista tai jätteistä, kuten esim, elinkaarensa päässä olevista tietokoneista, metalliromusta, pölymäisestä jätteestä, punaliejusta jne. Keksinnön tarkoituksena on sulattaa yhteen em. ma20 teriaalien lisäksi esim. n. 7 prosenttia alumiinia, n.
prosenttia rautaromua ja n. 2-3 prosenttia muita aineita, jolloin tuloksena syntyy hienojakoinen supervalurauta yhdessä samassa prosessissa. Em. yhdistelyn tai muun, muiden metallien ja muiden aineiden yhdistelyn 25 ohella plasmakaariuunilla voidaan erotella erilaisia metalleja eri romuista eli metallit palautetaan alkutilaansa. Keksinnön suojapiiriä ei rajoiteta tässä lueteltuihin .
Tämä tarkoitus voidaan keksinnön mukaisesti saa30 vuttaa järjestämällä eri tilavuuden ja tonniston omaava tasavirralla käytettävä plasmakaari- eli sähkökaariuuni,
20187043 prh 22 -03- 2018 johon sähkökaariuuniin kuuluu vuoratun metallikuoren muodostama, pohjan ja kupolin sisältävä runko, elektrodikiinnittimellä varustettu vaakasuoran siirron mahdollistava yläkatodi sekä virtalähteeseen yhdistetystä yhdestä 5 tai useammasta alaelektrodista koostuva anodi tai anodijohto, jossa virtalähde on tehty tietyt parametrit vastaavan tasavirralla aikaansaatavan sähkökaaren luomiseen. Tämä järjestely aikaansaa sähkö- ja sähkömagneettisen kentän jatkuvat aallot, jotka aallot kulkevat täy10 tetyn altaan lävitse koko tilavuudeltaan tiettynä epätasapainoisena lämpökenttänä, mikä mahdollistaa väri- ja mustametallien alkuperäistilaan palautussulattamisen metallinpitoisesta raaka-aineesta ohittaen hapetusprosessit tasavirran sähkökaariuunin altaan työtilassa. Tässä 15 prosessissa ei synny juurikaan kuonaa.
Plasmakaariuunissa käytettävät jännitteet ovat merkittävästi pienemmät kuin tunnetuissa plasmakaariuuneissa. Tästä syystä keksintö on aivan erilainen tasavirralla toimiva plasmakaariuuni. Plasmakaariuunissa 20 käytettävän muuntajan parametrit tasavirtakaaren aikaansaamiseksi ovat edullisesti jännitteenä 50-90 volttia ja virtana 1000-1000 ampeeria.
Plasmakaariuunin rungon sisäisen työpinnan tulenkestävä vuoraus on ellipsoidin kuten munan tylpän pään 25 muotoinen tai kulmikkaamman muotoinen, kuten kananmunan muotoa muistuttavan katkaistujen kartioiden yhdistelmän muotoinen. Vuorauksessa käytetään tulenkestävä keinotekoista kiveä eli multiittia, joka koostuu bauksiitista, alumiinioksidista, kaoliinista ja koksista.
Plasmakaariuunin anodijohto valmistetaan kuparista vesijäähdytteisenä alaelektrodina, jossa on pyöreä
20187043 prh 22 -03- 2018 teräksinen pistokappale, jolla on pääsy uunin sulatustilaan itsestään palautuvilla pistokappaleeseen 120 asteen kulmalla kiinnihitsatuilla kolmella teräslevyllä.
Plasmakaariuunin kattilan epätasapainoisessa 5 lämpökentässä tapahtuvat termodynaamiset vuorovaikutusprosessit hiilipitoiseen lisään sisältyvän hiilen mukanaololla grafiittilastujen, koksimurskan, hiilipölyn tai muiden grafiittipitoisten jätteiden ja lisien muodossa palauttavat väri- ja mustametallit alkutilaan metallin10 pitoisesta raaka-aineesta, pyriittipätkistä, kuonasta, punakuonasta, punalietteestä, hilseestä, kivituhkasta ja muista pölynmuotoisista, hienorakeisista ja palajätteistä sekä palauttaa alkutilaan metallipii piinpitoisista jätteistä puhdistamatta niitä öljyistä ja orgaani15 sista lisäaineista, ilman esilämmittämistä uunissa mikäli niiden kosteus on alle 20 prosenttia ja määrä täytössä vastaa sallittua prosenttimäärää.
Plasmakaariuunissa tietty ajan ja lämpötilan mukainen sulan massan lämpöäjallinen pito tasavirralla 20 plasmakaariuunin altaan epätasapainoisessa lämpökentässä poistaa hiilen pitoisuuden teräksissä ja valuraudoissa aina 0,001 prosenttiin valssaamoiden valssihilseeseen ja muihin jätteisiin sisältyvien ja uuniin tietynmääräisesti syötettävien rautaoksidien läsnä ollessa.
Plasmakaariuunissa tasavirran tiettyjen parametrien synnyttämien, täytetyn altaan lävitse koko tilavuudeltaan tiettynä epätasapainoisena lämpökenttänä kulkevien sähkö- ja sähkömagneettikentän jatkuvien aaltojen elektrolyyttinen vaikutus kasvaa, mikäli sähköuunin työ30 tilaan syötetään tietyn prosenttimäärän vastaava alumiini mikä sallii saada martensiittimatriisin omaavat supervaluraudat ja ferroalumiini.
20187043 prh 22 -03- 2018
Plasmakaariuunissa käytettävä jännite on edullisesti suuruusluokaltaan 380 volttia rajoittamatta käytettävää jännitettä tähän suuruusluokkaan. Järjestelmää voidaan edullisesti jäähdyttää vesikierrolla, jolloin 5 käytännöllisen kokoisiin teholtaan 160 kilogramman uunin järjestelmiin riittää 1,5 kuutiometrin vesisäiliö ja tilantarve on n. 30 neliömetriä. Tällaisen uunin massa on n. 900 kg. Vastaavasti teholtaan 400 kg uunin massa on n. 1500 kg ja sen tilantarve on 40 neliömetriä sekä telo holtaan 1500 kg uunin massa on n. 3000 kg ja tilantarve on n. 80 neliömetriä. Suurin keksinnön mukainen plasmakaariuuni on noin 10000 kg ja sen vetoisuus on noin 10 15 tonnia.
Plasmakaariuunia ohjataan lyhyellä seoksen ja 15 elektrodin välisellä kaarella, joka on vastaavanlainen kuin kaarihitsauksessa, jolloin hitsaus onnistuu suhteellisesti lyhyellä kaarella, muttei pitkällä.
Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle ja laitteella on ominaista se, mikä on esi20 tetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.
Seuraavassa kuvataan keksintöä lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa
Kuva 1 esittää poikkileikkauskuvana plasmakaariuunin perusratkaisua,
Kuva 2 esittää poikkileikkauskuvan plasmakaariuunin ripustusratkaisua,
Kuva 3 esittää plasmakaariuunin kytkentäkaaviota .
Plasmakaariuunin perusratkaisuun kuuluu perusta 30 10, runko 23, allas eli kattila 4, elektrodi 9, uunin avaamista ja sulkemista varten oleva hydrauliikkasylin5 teri 7, kannen liikuttamista varten oleva kelkka 8, pohjapuristin 5 sekä huuvan 3 avaamista ja sulkemista varten oleva portaali 6, virran tai virtapiirin muodostamista varten ylempänä oleva katodi eli yläkatodi 1 ja alempana 5 oleva elektrodin käsittävä anodi 2 kiinnityksineen, plasmakaariuunin ohjaamista eli kannen avaamista ja nostamista varten sekä polton keston säätämistä ym. ohjaustoimintoja varten oleva ohjauspaneeli 11, koko plasmakaariuunin käsittävä yksi tai useampi uuniyksikkö 12, mm. 10 vesisäiliön ja vesipumpun käsittävä vesiyksikkö 14 tms.
anodin 2 ja siihen liittyvän johtimen jäädyttämiseksi, tietotekniikalla varustettu plasmakaariuunin käytön ohjaamista varten oleva ohjauskaappi 15, kuristinkelan käsittävä reaktori 16, virtakiskon ja alumiinilevyt käsit15 tävä lyhytverkko 17, vaihtovirran tasavirraksi muuttamista varten oleva tasasuuntaaja 18, sähkökaappi 19 sulakkeita ym. varten, virtalähteenä toimiva muuntaja 20, tulenkestävällä vuorauksella varustettu metallikuori 24, joka käsittää em. kattilan, huuvan ja koko yläosan.

Claims (3)

  1. PATENTTIVAATIMUKSET
    1. Plasmakaariuuni eri metallien sulattamiseksi, johon plasmakaariuuniin kuuluu eri tilavuuden ja ton5 niston omaava tasavirralla käytettävä sähkökaariuuni, johon sähkökaariuuniin kuuluu vuoratun metallikuoren (24) muodostama, pohjan ja kupolin eli kattilan (4) sisältävä runko, elektrodikiinnittimellä varustettu vaakasuoran siirron mahdollistava yläpuolinen katodi 10 eli yläkatodi (1) sekä virtalähteeseen yhdistetyn yhden tai useamman alapuolisen elektrodin eli alaelektrodin käsittävä anodi (
  2. 2) tunnettu siitä,
    - että virtalähde (20) on tehty tietyt parametrit vastaavan tasavirralla aikaansaatavan sähkökaaren luo-
    15 miseen, joka sähkökaari aikaansaa sähkö- ja sähkömagneettisen kentän jatkuvat aallot, jotka aallot kulkevat täytetyn kattilan (4) lävitse koko tilavuudeltaan tiettynä epätasapainoisena lämpökenttänä, mikä mahdollistaa väri- ja mustametallien alkupe20 räistilaan palautussulattamisen metallinpitoisesta raaka-aineesta ohittaen hapetusprosessit tasavirran sähkökaariuunin kattilan (4) työtilassa
    - että sähkökaariuunin kattilan (4) sisäisen työpinnan tulenkestävä vuoraus on kananmunan tylpemmän pään
    25 muotoinen tai kananmunan tylpemmän pään muotoa muistuttava tai kananmunan tylpemmän pään muotoa muistuttavan katkaistujen kartioiden yhdistelmän muotoinen
    20187043 prh 22 -03- 2018
    - että anodi (2) on kuparinen vesijäähdytteinen alaelektrodi, johon kuuluu pyöreä teräksinen pistokappale uunin sulatustilaan ulottamiseksi ja/tai itsestään pääsemiseksi.
    5 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen plasmakaariuuni tunnettu siitä, että altaan eli kattilan (4) epätasapainoisessa lämpökentässä tapahtuvat termodynaamiset vuorovaikutusprosessit hiilipitoiseen lisään sisältyvän hiilen mukanaololla grafiittilastujen, kok10 simurskan, hiilipölyn tai muiden grafiittipitoisten jätteiden ja lisien muodossa palauttavat väri- ja mustametallit alkutilaan metallinpitoisesta raaka-aineesta, pyriittipätkistä, kuonasta, punakuonasta, punalietteestä, hilseestä, kivituhkasta ja muista pölyn15 muotoisista, hienorakeisista ja palajätteistä sekä palauttaa alkutilaan metallipii piinpitoisista jätteistä puhdistamatta niitä öljyistä ja orgaanisista lisäaineista, ilman esilämmittämistä uunissa mikäli niiden kosteus on alle 20% ja määrä täytössä vastaa sallittua 20 prosenttimäärää.
  3. 3. Patenttivaatimusten 1 mukainen plasmakaariuuni tunnettu siitä, että tietty ajan ja lämpötilan mukainen sulan massan lämpöäjallinen pito tasavirralla plasmakaariuunin altaan eli kattilan (4) epätasapai25 noisessa lämpökentässä poistaa hiilen pitoisuuden teräksissä ja valuraudoissa aina 0.001%:in valssaamoiden valssihilseeseen ja muihin jätteisiin sisältyvien ja uuniin tietynmääräisesti syötettävien rautaoksidien läsnä ollessa.
    30 4. Patenttivaatimusten 1 mukainen plasmakaariuuni tunnettu siitä, että tasavirran tiettyjen parametrien synnyttämien, täytetyn altaan eli kattilan (4) lävitse koko tilavuudeltaan tiettynä epätasapainoisena lämpökenttänä kulkevien sähkö- ja sähkömagneettikentän jatkuvien aaltojen elektrolyyttinen vaikutus kasvaa, mikäli sähköuunin työtilaan syötetään tietyn 5 prosenttimäärän vastaava alumiini mikä sallii saada martensiittimatriisin omaavat supervaluraudat ja ferroalumiini.
FI20187043A 2018-03-22 2018-03-22 Plasmakaariuuni FI20187043A1 (fi)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20187043A FI20187043A1 (fi) 2018-03-22 2018-03-22 Plasmakaariuuni

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20187043A FI20187043A1 (fi) 2018-03-22 2018-03-22 Plasmakaariuuni

Publications (1)

Publication Number Publication Date
FI20187043A1 true FI20187043A1 (fi) 2019-09-23

Family

ID=68542453

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20187043A FI20187043A1 (fi) 2018-03-22 2018-03-22 Plasmakaariuuni

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI20187043A1 (fi)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5882374A (en) Process for producing foundry iron with an insulated electrode
US5912916A (en) Electric furnace with insulated electrodes and process for producing molten metals
US20220389529A1 (en) Direct current electric arc furnace
Dragna et al. Methods of steel manufacturing-The electric arc furnace
FI20187043A1 (fi) Plasmakaariuuni
Nekhamin et al. Dc arc melting furnaces.
Chaabet et al. Steelmaking based on inductive melting
CN211233948U (zh) 一种吹氩型电炉盖
WO2021204579A1 (en) Electric arc furnace
Edgerley et al. Electric metal melting—A review
Dutta et al. Electric Furnace Processes
CN213147422U (zh) 一种电弧炉水冷炉盖
RU2476599C2 (ru) Способ электродугового жидкофазного углетермического восстановления железа из оксидного сырья и устройство для его осуществления
KR20000062364A (ko) 절연전극을 가지는 전기로 및 용융금속을 제조하는 방법
CN218937062U (zh) 一种大型矿热炉预防联电的装置
Degel et al. Innovative electric smelter solutions of the SMS group for the silicon industry
Shaojun et al. Submerged Arc Furnace
RU2020103533A (ru) Способ прямого извлечения металлов из оксидных форм металлосодержащего сырья, различных видов руд, техногенных отходов и Устройство для прямого извлечения металлов из различных форм в металлическую или другие оксидные фазы
RU2348879C1 (ru) Ферросплавная лазерная печь
EP0231880A2 (en) Direct-current arc furnace for steelmaking
RU2235257C1 (ru) Электропечь для переработки техногенного сырья
Kumar et al. Modification in Design Parameters of Transferred Arc Plasma Furnace for Improved Efficiency
SU1747504A1 (ru) Печь-ковш
CN108118108A (zh) 提高混铁炉铁水温度的感应加热方法及系统
Cotchen Furnaces, Electric, Arc Furnaces

Legal Events

Date Code Title Description
FD Application lapsed