RU2007463C1

RU2007463C1 - Plasma reverse-flow furnace for melting of small fraction materials

Info

Publication number: RU2007463C1
Authority: RU
Inventors: И.А. Савостьянов; Л.Н. Соколов; А.Ф. Чаркин; А.Ю. Полтавец; В.А. Шиндиков
Original assignee: Савостьянов Игорь Андреевич
Priority date: 1991-06-11
Filing date: 1991-06-11
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: PLASMA reverse-flow furnace with running off layer of melt for melting of small fraction materials has central electrode made of graphite with axial space and thread in upper part and seal built in the form of water-cooled pipe which lower face is located at distance L = 100.0-400.0 mm from level of upper face of reactor, gas take-off chamber fabricated dismountable with cone widening downwards and additional hole in upper part having diameter D=(1.1-2.0)d₁, where d₁ is inner diameter of reactor. Reactor is provided with graphite screen placed inside with clearance 1 equal to (1/80-1/4) l=(1/80-1/4)d₁. Lower face of screen is put into working chamber to depth H= (100-300) mm below roof. Hearth of working chamber is additionally fitted with graphite stacking positioned between lining and metal bottom having external water cooling. EFFECT: prolonged service life of central electrode and reactor, reduced temperature of off-gases, increased factor of use of heat of plasma discharge and provision for explosion safety of hearth of working chamber. 1 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к установкам по восстановительной переработке дисперсных руд, окислов, шламов в противоточных печах со стекающим слоем расплава с применением плазменного нагрева. The invention relates to metallurgy, in particular to installations for the recovery processing of dispersed ores, oxides, sludges in countercurrent furnaces with a flowing melt layer using plasma heating.

Наиболее близкой по технической сути и достигаемому положительному эффекту является конструкция плазменной печи для плавки некондиционной порошкообразной шихты, содержащая питающий бункер, центральный электрод с уплотнителем, диафрагму, газоподающее устройство, свод с тремя плазмотронами и рабочую камеру с электродами с водоохлаждаемым корпусом и подиной, установленную на подъемной платформе с выкатной тележкой (1). The closest in technical essence and the achieved positive effect is the design of a plasma furnace for melting substandard powder mixture containing a feed hopper, a central electrode with a seal, a diaphragm, a gas supply device, a vault with three plasma torches and a working chamber with electrodes with a water-cooled case and a hearth mounted on lifting platform with draw-out trolley (1).

На фиг. 1 дан общий вид установки; на фиг. 2-4 - то же, варианты. In FIG. 1 shows a general view of the installation; in FIG. 2-4 - the same options.

Вверху печи расположен бункер 1 с мелкофракционной шихтой 2. Под бункером 1 расположен шнековый питатель 3 с приводом 4. Ниже показана опорная рама 5 и перекрытие 6 на высоте 6300. В торце шнекового питателя 3 показана трубка 7 подачи несущего газа и сильфонного типа газошихтопровод 8, который осуществляет подачу газошихтовой смеси в верхнюю часть электрода 9, состоящего из наращиваемых электродов 10. Центральный электрод 9 занимается устройством 11 и подъемным устройством 12. Центральный электрод 9 через уплотнение 13 вводят в газоотводную камеру 14 с газоотводными патрубками 15, расположенными внутри опорной рамы 16, расположенной на подставке 17. Центральный электрод 9 входит в пространство внутри графитового экрана 18, который сверху опирается на реактор 19, находящийся внутри магнитной системы 20. В свою очередь магнитная система 20 и реактор 19 расположены на стакане 21, вставленном в осевое отверстие в своде 22, которое внизу имеет огнеупорную обмазку 23. В своде 22 установлены уплотнения 24, через которые в рабочее пространство керамического тигля, расположенного в корпусе 25 печи, вводятся электроды 26. Свод 22 крепится на перекрытие 27 находящееся на отметке 4200. Корпус 25 имеет лапы 28, опирающиеся на подъемную платформу 29, имеющую подъемный винт 30. Ниже находится выкатная тележка с расположенными на ней приводами 32 подъемной платформы и выкатной тележки 31. At the top of the furnace there is a hopper 1 with a fine charge 2. A screw feeder 3 with a drive 4 is located under the hopper 1. The support frame 5 and the floor 6 at an altitude of 6300 are shown below. At the end of the screw feeder 3, a carrier gas and bellows-type gas supply pipe 7 is shown. which feeds the gas mixture to the upper part of the electrode 9, consisting of stackable electrodes 10. The central electrode 9 is engaged in the device 11 and the lifting device 12. The central electrode 9 through the seal 13 is introduced into the exhaust chamber 14 with gas outlet pipes 15 located inside the support frame 16 located on the stand 17. The central electrode 9 enters the space inside the graphite screen 18, which is supported from above by the reactor 19 located inside the magnetic system 20. In turn, the magnetic system 20 and the reactor 19 are located on glass 21, inserted into the axial hole in the arch 22, which has a refractory coating 23 at the bottom. In the arch 22 seals 24 are installed, through which electrical elements are introduced into the working space of the ceramic crucible located in the furnace body 25 The electrodes 26. The arch 22 is mounted on the ceiling 27 located at 4200. The housing 25 has legs 28 that are supported by a lifting platform 29 having a lifting screw 30. Below is a draw-out truck with drives 32 of the lift platform and draw-out truck 31 located on it.

Следует заметить, что расположение опорных перекрытий 27 и 6 может быть на других уровнях в зависимости от габаритов и устройства печи. Уровень нахождения подъемной платформы 29 также может быть другим, как и уровень заглубления выкатной тележки 31, который может иметь значение не - 1,500, а 0,00 и т. п. It should be noted that the location of the supporting floors 27 and 6 may be at other levels depending on the dimensions and arrangement of the furnace. The level of location of the lifting platform 29 may also be different, as well as the level of penetration of the roll-out carriage 31, which may have a value of not - 1,500, but 0,00, etc.

Сущность заявляемого технического решения поясняется фиг. 2, на которой показано за счет чего осуществляется перепуск электрода 9 с возможностью его наращивания в верхней части при работающих плазмотронах 26. Электрод 9 через зажимное устройство 11 и уплотнение 13 вводится в рабочее пространство графитового стакана 18. Перепуск электрода 9 по мере его угара в нижней части осуществляется в следующем порядке: сначала зажимное устройство 11 держит электрод 9, а зажим подъемного устройства 12 перемещается вверх, что позволяет вводить электрод 9 по мере его угара в объем рабочей камеры реактора внутри экрана 18. The essence of the claimed technical solution is illustrated in FIG. 2, which shows the bypass of the electrode 9 with the possibility of its growth in the upper part when the plasma torches are working 26. The electrode 9, through the clamping device 11 and the seal 13, is introduced into the working space of the graphite cup 18. Bypass of the electrode 9 as it burns in the lower parts is carried out in the following order: first, the clamping device 11 holds the electrode 9, and the clamp of the lifting device 12 moves up, which allows you to enter the electrode 9 as it burns into the volume of the working chamber of the reactor inside the screen eighteen.

Нижний торец медной трубы 13 отстроит от верхнего торца реактора 19 с графитовым экраном 18 на расстояние L, равное 100-400 мм, при этом, когда расстояние менее 100 мм резко сужается проходное сечение для отходящих газов и приводит к быстрому зарастанию пылевыми выбросами, а расстояние свыше 400 мм снижает эффективность охлаждения отходящих газов. Корпус 14 водоохлаждаемой газоотводной камеры имеет конусное расширение вниз с углом не менее 3^о, что позволяет легко выбить спеченный пылесос из него, при этом в верхней части газоотводной камеры имеется крышка 33 и отверстие с диаметром D, равным 1,1-2 диаметра реактора 19, что позволяет наряду с увеличением ресурса работы газоотводной камеры в 1,5-2 раза производить замену графитового экрана 18. Наряду с ним выполнение корпуса 14 сменным позволяет облегчить обслуживание и очистку изнутри корпуса 24 от нароста, который осаждается на огнеупорной обмазке, покрывающей изнутри корпус 14. При зазоре между стенкой реактора 19 и графитовым экраном 18 l менее чем диаметра реактора возможно из-за плохой центровки и т. д. соприкосновение графитового экрана 18 с реактором 19, а наличие зазора более чем одна четвертая внутреннего диаметра реактора резко сужает рабочий объем внутри графитового экрана 18, не давая дополнительных преимуществ. Значение величины выступа торца графитового экрана 18 ниже свода 22 обозначено на фиг. 3 буквой Н.The lower end of the copper pipe 13 will be built from the upper end of the reactor 19 with the graphite screen 18 to a distance L equal to 100-400 mm, while when the distance is less than 100 mm, the flow cross section for the exhaust gases sharply narrows and leads to rapid overgrowth of dust emissions, and the distance over 400 mm reduces the cooling efficiency of the exhaust gases. The housing 14 has a water-cooled vapor chamber extension cone downward angle ^of not less than 3, making it easy to clear the vacuum sintered therefrom, wherein the top of the vapor chamber has a lid 33 and an opening with a diameter D, equal to 1,1-2 reactor diameter 19 , which allows, along with an increase in the life of the gas chamber 1.5-2 times, to replace the graphite screen 18. Along with it, the implementation of the housing 14 is interchangeable to facilitate maintenance and cleaning from the inside of the housing 24 from the growth, which is deposited on the refractory the coating covering the inside of the casing 14. With a gap between the wall of the reactor 19 and the graphite screen 18 l less than the diameter of the reactor, it is possible due to poor alignment, etc., the contact of the graphite screen 18 with the reactor 19, and the gap is more than one fourth of the inner diameter reactor sharply narrows the working volume inside the graphite screen 18, without giving additional advantages. The value of the protrusion of the end face of the graphite screen 18 below the arch 22 is indicated in FIG. 3 letter N.

При значении Н менее 100 мм увеличивается тепловая нагрузка на стакан 21, что крайне нежелательно, а при значении Н более 300 мм происходит сильная наружная эрозия графитового экрана 18 в нижней части печи от воздействия дуговой плазмы электрода 26, при этом стойкость графитового экрана изнутри обеспечивается слоем гарнисажа от стекающего расплава. With a value of H less than 100 mm, the thermal load on the cup 21 increases, which is extremely undesirable, and with a value of H more than 300 mm there is a strong external erosion of the graphite screen 18 in the lower part of the furnace from the influence of the arc plasma of the electrode 26, while the stability of the graphite screen from the inside is provided by a layer skull from the flowing melt.

Выполнение дополнительной кладки из графита в один слой между металлическим корпусом и футеровкой решает двоякую задачу:
- c одной стороны, снижает тепловой барьер-границу между футеровкой и металлом подины непосредственно;
- с другой стороны, обеспечивает более лучший отвод тепла от футеровки к металлу подины, охлаждаемого трубами снаружи.Performing additional masonry from graphite in one layer between the metal body and the lining solves the twofold problem:
- on the one hand, it reduces the thermal barrier-boundary between the lining and the bottom metal directly;
- on the other hand, provides better heat dissipation from the lining to the hearth metal, which is cooled by pipes from the outside.

Это позволило избежать возможность взрыва в случае прожога подины рабочей камеры, которая могла произойти в конструкции прототипа. Взрывобезопасность достигнута, во-первых, за счет барьера для жидкого металла в виде графитовой кладки, а во-вторых, за счет минимальной поверхности соприкосновения охлаждающих труб с металлом подины, что исключало попадание воды в металл. This avoided the possibility of an explosion in case of burning through the bottom of the working chamber, which could occur in the design of the prototype. Explosion protection is achieved, firstly, due to the barrier for liquid metal in the form of graphite masonry, and secondly, due to the minimum contact surface of the cooling pipes with the bottom metal, which excluded the ingress of water into the metal.

На фиг. 3 также показана возможность смены корпуса 14, состоящего из двух половинок, при разъединении которых и подъеме можно легко прочистить газоотводный тракт реактора 19 с графитовым экраном 18. При этом медная труба 13 может быть как цельной, так и состоящей из двух половинок, жестко скрепленных с половинками корпуса 14 газоотводной камеры или с крышкой 33, состоящей также из двух половинок, при этом половинки крышки 33 могут быть соединены с корпусом разъемно или неразъемно. Однако, следует иметь ввиду, что в данном случае зажимное устройство 11, чтобы не рухнуло в печь, должно зажать электрод 9 или также снимается в случае выполнения его разъемным. In FIG. 3 also shows the possibility of changing the casing 14, which consists of two halves, which, when disconnected and lifted, can easily clean the gas outlet of the reactor 19 with a graphite screen 18. Moreover, the copper pipe 13 can be either solid or consisting of two halves, rigidly fastened to halves of the housing 14 of the gas outlet chamber or with a cover 33, also consisting of two halves, while the halves of the cover 33 can be connected to the housing detachable or one-piece. However, it should be borne in mind that in this case, the clamping device 11, so as not to collapse into the furnace, must clamp the electrode 9 or is also removed if it is detachable.

Так на фиг. 4 показан разрез рабочей камеры печи имеющий корпус 25, футеровку 34, выпускное отверстие 35 для выпуска шлака и отверстие 36 для выпуска металла. Внизу на подине показан слой графитовой кладки 37 между футеровкой 34 и подиной. Снаружи к подине приварены водоохлаждаемые трубы 38, ниже выступает подовый электрод 39 (анод). So in FIG. 4 shows a section through a working chamber of a furnace having a housing 25, a lining 34, an outlet 35 for discharging slag, and an opening 36 for discharging metal. The bottom of the bottom shows a layer of graphite masonry 37 between the lining 34 and the bottom. Outside, water-cooled pipes 38 are welded to the hearth, below the hearth electrode 39 (anode) protrudes.

Данная конструкция плазменной противоточной печи со стекающим слоем расплава (фиг. 1-4) работает также, как и печь-прототип, с тем отличием, что газошихтованная смесь 40 (фиг. 4) на выходе из центрального электрода 9 после попадания в разряд 41 с последующим нагревом, плавлением и отбрасыванием на стенку попадает не на стенку реактора 18, как в конструкции - прототипе, а на стенку графитового экрана 18, образуя стекающий слой расплава 42, который в виде капель, струй и т. д. стекает в керамическую ванну рабочей камеры, образуя ванну металла 43 и шлака 44, которая дополнительно обогревается плазменными дугами 45 электродов 26. Периодический выпуск окисного расплава 44 производят через выпускное отверстие 35, а выпуск металла 43 через выпускное отверстие 36. This design of a plasma countercurrent furnace with a flowing melt layer (Fig. 1-4) works the same as the prototype furnace, with the difference that the gas-charged mixture 40 (Fig. 4) at the outlet of the central electrode 9 after falling into discharge 41 s subsequent heating, melting and casting onto the wall does not fall on the wall of the reactor 18, as in the prototype structure, but on the wall of the graphite screen 18, forming a flowing melt layer 42, which flows in the form of droplets, jets, etc. into a working ceramic bath chamber, forming a bath of metal 43 and slag 44, to Thoraya further heated plasma arcs 45 of electrodes 26. The periodic release of the oxide melt produced 44 through the outlet 35 and the tapping 43 via the outlet 36.

В процессе работы, как известно, происходит угар нижнего торца электрода 9, что в конструкции-прототипе вызывало необходимость остановки печи для замены катода. В заявляемой конструкции, как это видно из фиг. 2, по мере износа (угара) электрода 9 в процессе плавления осуществляют наращивание без вывода электрода 9 из рабочего пространства графитового экрана 18. Для этого отсоединяют сильфонный газошихтопровод 8, зажимают графитовый центральный электрод 9 зажимным устройством 11 расположенным на водоохлаждаемой трубе 13, позволяющей снижать температуру центрального электрода 9 в верхней части до 50-70^оС, при условии что высота водоохлаждаемой трубы 13 не менее 10 диаметров электрода 13, что позволило обеспечить нормальные условия работы устройства 11 для осуществления перепуска электрода. Затем зажим механизма перемещения 12 центрального электрода 9 перемещается вверх по электроду 9, зажимая его в верхней части, после наращивания звена 10. После этого зажимное устройство 11 разжимает электрод и практически бездействует до следующего перепуска электрода 9. Подсоединяют к верхнему торцу центрального электрода 9 газошихтопровод 8 и продолжают подачу шихты.In the process, as is known, the bottom of the electrode 9 is burned, which in the prototype design made it necessary to stop the furnace to replace the cathode. In the claimed design, as can be seen from FIG. 2, as the electrode 9 deteriorates (burns out) during the melting process, it builds up without removing the electrode 9 from the working space of the graphite screen 18. To do this, disconnect the bellows gas charge line 8, clamp the graphite central electrode 9 with a clamping device 11 located on the water-cooled pipe 13, which allows to reduce the temperature central electrode 9 at the top to 50-70 ^{° C,} provided that the height of the water-cooled pipe 13 is not less than 10 diameters of the electrode 13, thus ensuring the normal operation of the device 11, etc. conditions For bypassing the electrode. Then, the clamp of the movement mechanism 12 of the central electrode 9 moves upward along the electrode 9, clamping it in the upper part, after the link 10 is built up. After that, the clamping device 11 unclenches the electrode and is practically inactive until the next bypass of the electrode 9. Connect the gas charge line 8 to the upper end of the central electrode 9 and continue to feed the mixture.

Преимущества:
неограниченный ресурс работы электрода 9;
водоохлаждаемая труба 13, наряду с уплотнением эффективно охлаждает электрод 9, позволяя установить зажимное устройство 11;
охлаждение полого электрода уплотнением-трубой 13 и газошихтовой смесью, что позволяет избежать закупоривания электрода 9 в процессе плавки;
по мере угара электрода 9 в нижней части осуществляется опускание его вниз с последующим наращиванием.Benefits:
unlimited service life of the electrode 9;
water-cooled pipe 13, along with the seal effectively cools the electrode 9, allowing you to install the clamping device 11;
cooling the hollow electrode with a seal pipe 13 and a gas mixture, which avoids clogging of the electrode 9 during the melting process;
as the fading of the electrode 9 in the lower part, it is lowered down with subsequent building-up.

Выполнение газоотводной камеры сменной потребовало исполнение корпуса 14 из двух половинок, соединяемых в вертикальной плоскости, совпадающей с осью электрода 9. При этом корпус 14 устанавливается с возможностью его снятия по частям (две половинки), легкость снятия обеспечивается конусным расширением газоотводной камеры вниз. Все это позволяет легко прочистить газоотводной тракт в самом его начале. В верхней части газоотводной камеры имеется крышка 33, состоящая из двух половинок, что позволяет снимать ее без вывода электрода 9 из реактора 19 (экрана 18) и корпуса 14 камеры отвода газов, причем диаметр отверстия в верхней части газоотводной камеры D такой, что отношение D/d₁, где d₁ - диаметр реактора 19, изменяется в пределах 1,1-2. При большем значении отношения чем 2 скапливается столько пылевыноса в газоотводной камере, что его нельзя втолкнуть в ванну рабочей камеры с электродами 26.The implementation of the removable exhaust chamber required the execution of the housing 14 of two halves connected in a vertical plane coinciding with the axis of the electrode 9. In this case, the housing 14 is installed with the possibility of removing it in parts (two halves), ease of removal is provided by the conical expansion of the exhaust chamber down. All this makes it easy to clean the gas outlet at the very beginning. In the upper part of the exhaust chamber there is a cover 33, consisting of two halves, which allows you to remove it without outputting the electrode 9 from the reactor 19 (screen 18) and the body 14 of the exhaust chamber, and the diameter of the hole in the upper part of the exhaust chamber D is such that the ratio D / d ₁ , where d ₁ is the diameter of the reactor 19, varies from 1.1-2. With a ratio greater than 2, so much dust is accumulated in the gas chamber that it cannot be pushed into the bath of the working chamber with electrodes 26.

Влияние медной водоохлаждаемой трубы 13 и заявляемых параметров на достижение целей изобретения показано в таблице. Из таблицы видно, что благодаря наличию уплотнения 23 мы охлаждаем отходящие газы, имеющие температуру большую, чем в конструкции-прототипе на 100^оС. Охлаждение составляет 100-200^оС, что очень важно, так как улучшает условия по отводу и очистке отходящих газов. С другой стороны уплотнение 13 охлаждает центральный электрод 9, делая возможным установку зажимного устройства 11. При этом оптимальная величина определена в пределах 100-400 мм.The effect of the copper water-cooled pipe 13 and the claimed parameters on the achievement of the objectives of the invention is shown in the table. The table shows that owing to the presence of the seal 23, we cool exhaust gases having a higher temperature than in the prototype design is 100 ° ^C. Cooling is 100-200 ^{° C,} which is very important since improves conditions for disposal and treatment of waste gases . On the other hand, the seal 13 cools the central electrode 9, making it possible to install the clamping device 11. In this case, the optimum value is determined in the range of 100-400 mm.

Наличие экрана 18 из графита позволило резко уменьшить передачу тепла к поверхности реактора 19 благодаря зазору l, который в зависимости от требований может принимать различную величину, при этом оптимальной величиной является предел от 1/80 до одной четверти максимального диаметра реактора 19, равного 400 мм. Разряд 41 горит в верхней части реактора (экрана 18) 19, что обусловило небольшую величину реактора 19, равного приблизительно его диаметру. Наличие экрана 18 позволило резко поднять энергетический КПД разряда 41, доводя его практически до максимально возможной величины 0,55-0,70 вместо 0,32 в конструкции прототипа. Улучшить КПД позволило также углубление графитового экрана 18 в рабочее пространство тигля 34 рабочей камеры 25 с плазмотронами 26, которые производили косвенный нагрев нижней части экрана 18 дугами 45. Наплавление ванны в этом случае идет без чрезмерного зарастания нижней части экрана 18 гарнисажем, создаваемым стекающим вниз расплавом 42. The presence of a screen 18 of graphite made it possible to sharply reduce the heat transfer to the surface of the reactor 19 due to the gap l, which, depending on the requirements, can take a different size, while the optimal value is the limit from 1/80 to one quarter of the maximum diameter of the reactor 19, equal to 400 mm. The discharge 41 burns in the upper part of the reactor (screen 18) 19, which caused a small size of the reactor 19, approximately equal to its diameter. The presence of the screen 18 allowed to sharply increase the energy efficiency of the discharge 41, bringing it almost to the maximum possible value of 0.55-0.70 instead of 0.32 in the design of the prototype. The efficiency was also improved by deepening the graphite screen 18 into the working space of the crucible 34 of the working chamber 25 with plasma torches 26, which indirectly heated the lower part of the screen 18 with arcs 45. In this case, the bath is melted without excessive overgrowing of the lower part of the screen 18 by the skull created by the melt flowing down 42.

Оптимальная величина Н выступа экрана 18 ниже свода 22 определена в 100-300 мм. Одновременно за счет этого достигается удовлетворительное экранирование стакана 21. Условия стекания расплава в ванну тигля 34 хорошие. Был задан наряду с минимальной поверхностью контакта 18 с реактором 19 и минимальный угол ≈3^о, позволивший обеспечить спекание расплава, без отрыва от стакана до достижения торца экрана 18, что позволило работать без разбора спекающего расплава в стороны и уменьшило возможность обрыва дуг 45. Как видно из таблицы и описания работы предлагаемой конструкции печи ресурс работы центрального электрода 9 неограничен и зависит только от соблюдения правил эксплуатации.The optimal value N of the protrusion of the screen 18 below the arch 22 is defined as 100-300 mm. At the same time, satisfactory shielding of the beaker 21 is achieved due to this. The conditions for melt to flow into the crucible bath 34 are good. Was raised along with minimal contact surface 18 with a reactor 19 and a minimum angle ^of ≈3 will ensure melt sintering, without departing from the glass before reaching the end face 18 of the screen, allowing work indiscriminately sintering melt apart and reduced the possibility of breakage of arcs 45. As it can be seen from the table and the description of the proposed design of the furnace, the service life of the central electrode 9 is unlimited and depends only on observance of the operating rules.

Влияние отношения D/d₁ вполне очевидно из всего выше изложенного. Необходимо подчеркнуть, что оптимальное значение величины D/d₁ колеблется - это видно из таблицы, в пределах 1,1-2. Следует обратить внимание также на тесную связь указанных параметров, которые только в совокупности позволили решить цели, поставленные изобретением благодаря качественно отличным техническим решениям в предлагаемой конструкции печи.The influence of the ratio D / d ₁ is quite obvious from the foregoing. It must be emphasized that the optimal value of D / d ₁ fluctuates - this can be seen from the table, in the range 1.1-2. You should also pay attention to the close relationship of these parameters, which only together allowed us to achieve the goals set by the invention due to qualitatively excellent technical solutions in the proposed design of the furnace.

Применение слоя графитовой кладки 37 позволило в случае прожога футеровки 34 легко обнаружить это по местному покраснению подины без ухода расплавов 43 и 44 под печь, а с другой стороны ликвидировало тепловой барьер (границу) между футеровкой и металлической подиной. Приваренные трубчатые охладители 38 обеспечивают нормальное охлаждение и предотвращают контакт с металлической обшивкой подины, которая при эксплуатации имеет температуру ≈100^оС и выше в зависимости от условий эксплуатации. Исключена возможность взрыва, которая потенциально возможна в конструкции прототипа.The use of a layer of graphite masonry 37 made it possible, in case of burning of the lining 34, to easily detect this by local reddening of the hearth without leaving the melts 43 and 44 under the furnace, and on the other hand, eliminated the thermal barrier (boundary) between the lining and the metal hearth. Welded tubular coolers 38 provides normal cooling and prevent contact with the metal shell of the hearth, which in operation has a temperature ≈100 ^{° C} and higher, depending on the operating conditions. Excluded the possibility of an explosion, which is potentially possible in the design of the prototype.

Поэтому преимуществами предлагаемой конструкции плазменной противоточной печи со стекающим слоем расплава являются:
увеличение ресурса работы центрального электрода, который стал неограниченным;
возможность разборки и удаления корпуса 14 и крышки 33 без выемки центрального электрода 9;
снижение на 100-200^оС температуры отходящих газов;
эффективное охлаждение полого графитового центрального электрода 9;
простота в обслуживании и прочистки начального участка газоотводного тракта реактора;
неограниченный ресурс работы реактора;
повышение коэффициента использования тепла плазменного разряда в реакторе;
обеспечение взрывобезопасности подины рабочей камеры 25;
улучшение передачи тепла от футеровки водоохлаждаемым трубам;
исключена возможность ухода металла под печь в случае прожига подины рабочей камеры.Therefore, the advantages of the proposed design of a plasma countercurrent furnace with a flowing melt layer are:
an increase in the service life of the central electrode, which has become unlimited;
the ability to disassemble and remove the housing 14 and the cover 33 without a recess of the Central electrode 9;
reduction at 100-200 ^{° C} exhaust gas temperature;
efficient cooling of the hollow graphite central electrode 9;
ease of maintenance and cleaning of the initial section of the reactor gas outlet;
unlimited life of the reactor;
increasing the utilization of the heat of the plasma discharge in the reactor;
ensuring explosion safety of the bottom of the working chamber 25;
improved heat transfer from the lining to water-cooled pipes;
the possibility of metal leaving under the furnace in case of burning the bottom of the working chamber is excluded.

Изобретение может быть использовано для переработки мелкофракционной шихты на предприятиях металлургии и машиностроения. (56) Патент Австрии N 375404, кл. С 22 В 4/00, 1983. The invention can be used for processing fine-grained charge at the enterprises of metallurgy and mechanical engineering. (56) Austrian Patent No. 375404, CL C 22 V 4/00, 1983.

Claims

PLASMA COUNTERFLOW OVEN FOR SMALLING FINE FACTORY MATERIALS, comprising a feed hopper, a central electrode with a seal, a gas outlet chamber, a vault with three plasma torches and a working chamber with a water-cooled casing and a hearth mounted on a lifting platform with a roll-out trolley, characterized in that it has a reactor with an oven system, while the central electrode is made of graphite with an axial cavity and a thread in the upper part, and the seal is made in the form of a water-cooled pipe, the lower end of which is located ene at a distance of 100 - 400 mm from the upper end of the reactor, the vapor chamber is detachable from the expansion cone and down with an additional opening in the upper portion of a diameter equal to (1,1 - 2,0) d _1, where d ₁ - internal the diameter of the reactor, and the reactor with a graphite screen located inside with a gap equal to (1/80 - 1/4) d ₁ , and the lower end of the screen is buried in the working chamber 100 to 300 mm below the roof, while the bottom of the working chamber is additionally equipped with a layer of graphite masonry located between the lining and the metal bottom made with external water cooling.