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Verfahren und elektrischer Lichtbogenofen zum kontinuierlichen Sintern und
Schmelzen von hochfeuerfesten Metalloxyde, Gesteinen u. dgl.
In den bis jetzt bekannten elektrischen Öfen lassen sich das Sintern und Schmelzen von hoch- feuerfesten Stoffen, wie z. B. von Metalloxyde oder Gesteinen, welche im besten Falle nur ganz zäh- flüssige Massen ergeben, nur schwer und unwirtschaftlich durchführen.
Auf der Suche, diese Schwierigkeiten zu beheben, ist nun eine Arbeitsweise und eine Ofenart entstanden, welche für die obengenannten feuerfesten Stoffe sich gut bewährt und als gut anpassungs- fähig an die Sondereigenschaften des jeweilig zu erhitzenden Gutes sich erwiesen hat.
Nach der vorliegenden Arbeitsweise wird das zu sinternde oder zu schmelzende Gestein zuerst in üblicher Weise gebrannt, sei es um die Kohlensäure auszutreiben, sei es um das Gestein nur mürbe zu machen, dann zerkleinert und daraufhin möglichst hoch, beispielsweise auf 1000 oder gar 1400 C, vorgewärmt ; in diesem erhitzten Zustande wird das Gut der Wirkung der sogenannten Lichtbogen- beheizung ausgesetzt.
Zur Erzielung einer wirtschaftlichen Arbeitsweise ist es hiebei wesentlich, dass einerseits fortwährend neue Teilchen der zu erhitzenden Masse der Lichtbogenwirkung ausgesetzt werden und dass anderseits die Partikelchen, die bereits gesintert oder geschmolzen sind, den Bereich der Lichtbogenbeheizung möglichst bald verlassen und nach der Ofenmündung geleitet werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der geneigt aufgestellte Ofen gerüttelt oder in eine wippende oder schaukelnde Bewegung versetzt wird, wodurch das zu erhitzende Gut in dauerndem Oberflächenwechsel und in dauernder nach dem Ofenende hin gerichteten Fortbewegung gehalten wird.
Hiedurch wird erzielt, dass das gesamte in den Ofen gelangende Gut der Wirkung des elektrischen Stromes gleichmässig ausgesetzt wird, u. zw. trotz des Umstandes, dass das Gut zumeist aus elektrischen Nichtleitern (Leitern zweiter Klasse bzw. dielektrischen Stoffen) besteht, in welchen sich also der Strom kaum ausbreitet. Zum Teil infolge gerade dieser elektrischen Eigenschaften des zu erhitzenden Materials hat es sich herausgestellt, dass es zweckmässig ist, den elektrischen Strom bzw. den oder die Lichtbogen in der Richtung des sich fortbewegenden Gutes spielen zu lassen.
Aus dieser Schilderung der Arbeitsweise ergibt sich von selbst, dass es sich hier um ganz andere Vorgänge und Arbeitsbedingungen als beispielsweise beim Schmelzen von Eisen, Stahl und anderen derartigen Stoffen handelt, welche vorzügliche elektrische Leitfähigkeit besitzen und in geschmolzenem Zustande dünnflüssig sind.
Ein zur Durchführung der vorliegenden Arbeitsweise geeigneter Ofen besteht aus einem mehr oder minder stark geneigt gelagerten überwölbten Kanal, in welchen das am oberen Ofenende eingeführte Schmelzgut infolge des Gefälles dem tiefer gelegenen Auslaufende zustrebt. Diese an sich bekannte geneigte Anordnung der Ofensohle reicht bei sinternden oder zähflüssigen Massen für sich allein zu deren dauernder Fortbewegung nicht aus. Es hat sich aber herausgestellt, dass die gewünschte dauernd fortschreitende Bewegung des Ofengutes erzielt wird, wenn der Ofen selbst in eine geeignete Bewegung versetzt wird.
Je nach der Eigenart des Sinter-oder des Schmelzgutes wird der Ofen in eine Art schaukelnder oder in eine Art wippender bzw. aufschnellender oder Rüttelbewegung versetzt. Einrichtungen zur Erzeugung derartiger Ofenbewegungen sind in Fig. 1 bzw. 2 veranschaulicht, von welchen die erstere einen Querschnitt und die letztere einen Längsschnitt durch einen Ofen mit geneigter Sohle gemäss der Erfindung veranschaulicht.
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des Schmelzgutes dem ganzen Fortgang nur dann zugute, wenn die Erhitzung dauernd intensiv bleibt und nicht etwa gerade durch die Fortbewegung des Schmelzgutes gestört wird, was bei den sonst Üblichen Anordnungen der Lichtbogenstrecken quer zur Bewegungsrichtung des Sehmelzgutes vielfach der Fall ist.
Bei den Öfen nach vorliegender Erfindung ist die Anordnung der Liehtbogenelektrodell und der Stromanschlüsse derartig, dass die Lichtbogen bzw. Lichtbrücken, in welche die Lichtbogen bei Berührung mit vielen Schmelzen übergehen, in bekannter Weise in der Richtung des sich fortbewegenden Schmelzgutes, also in der Längsrichtung des Ofens, spielen. Bei der auf Fig. 1 und 2 ersichtlichen Anordnung der Elektroden spielt der Lichtbogen zwischen den in der Längsrichtung des Ofens liegenden Elektroden, also zwischen dem Elektrodenpaar 0, D einerseits und der Elektrode E anderseits.
Wird die Elektrode E unterteilt, beispielsweise in zwei Elektroden, welche ebenso wie die Elektroden C, D nebeneinander liegen, so können zwei parallel verlaufende Lichtbogen bzw. Lichtbrücken hervorgebracht werden, nämlich eine zwischen der Elektrode 0 und der einen der die Elektrode E ersetzenden Elektroden und die andere zwischen D und der zweiten der die Elektrode E ersetzenden Elektroden.
Hiedurch und dank der gleichzeitigen schaukelnden bzw. wippenden oder rüttelnden Bewegung des ganzen Ofens wird erzielt, dass alle Partikelchen des Schmelzgutes in den Bereich des Lichtbogens geraten, so dass eine grosse Gleichförmigkeit der Beheizung erzielt und hiemit einer der wesentlichen Nachteile der Lichtbogenbeheizung, nämlich die zu enge Konzentration der Heizwirkung, beseitigt wird.
Bei besonders schwer schmelzenden oder sinternden Stoffen wird die Dauer der Lichtbogen-
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verwendet in solchen Fällen vier Elektroden (oder Elektrodengruppen), von denen die erste und die letzte beispielsweise an die Phase a, die zweite an die Phase b und die dritte an die Phase c angeschlossen wird.
Es entstehen dann drei Lichtbogen oder Lichtbogenbündel entsprechend den Phasen---b---c--a, so dass alle drei Phasen des Drehstromnetzes gleichmässig belastet werden können.
Für das störungsfreie Fortbestehen des Lichtbogens ist es ferner wesentlich, dass derselbe durch Hineingeraten von verhältnismässig kaltem Schmelzgut nicht"abgeschreckt"wird, da er dann in der Regel abbricht. Zur Vermeidung derartiger Störungen empfiehlt es sich, das Schmelzgut vor seinem Eintritt in den Bereich der direkten Lichtbogenbeheizung gut vorzuwärmen. Bei den hier geschilderten Ofenausführungen ist daher im Vorraum L eine Reihe elektrischer Hi1fsheizungen 31, bestehend aus Stäben von Siliziumkarbid oder dgl. oder aber aus zwischen Stromzuführungen in der Luft spielender
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genommen und kommt dem ganzen Schmelzvorgang zugute. Statt einzelner solcher Hilfsheizungen kann man das Gewölbe aus karbidhaltigen Steinen aufbauen und diese durch Stromanschluss erglühen lassen.
Durch Anordnung ähnlich gestalteter Hilfsheizkörper M hinter der Zone der Lichtbogenbeheizung ist dafür gesorgt, dass die zähflüssige Schmelze nicht zu schnell erkaltet und noch flüssig den Ofen verlässt.
Beim Behandeln mancher besonders zähe bleibender, zum Kleben an den Wandungen oder den Herd neigender Stoffe oder von Stoffen, welche nicht zum Schmelzen, sondern zum Sintern gebracht werden sollen, ist es zweckmässig, den eigentlichen Herd oder die Ofensohle von den Ofenwandungen und dem Ofengewölbe unabhängig zu machen, indem man die Ofensohle für sich beweglich macht.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine derartige Ausführungsform in einem senkrechten Schnitt und im Grundriss, während die Fig. 5 eine weitere Ausführungsform dieser Art in einem senkrechten Schnitt und einer teilweisen Seitenansicht zeigt.
Nach der Darstellung der Fig. 3 und 4 ist der ringförmige Ofenherd oder die Ofensohle N auf Rollen oder in Kugellagern beweglich. Bei 0 wird das zu behandelnde Gut aufgegeben und in dem mit einer Decke P abgedeckten Schmelzraum der Wirkung der zwischen den Elektroden oder Elektrodengruppen F, G, H spielenden Lichtbogen oder Lichtbrücken ausgesetzt. Die ringförmige Ofensohle N wird hiebei in ständiger oder intermittierender oder in ruekweiser Bewegung gehalten, und das erhitzte Gut bewegt sich mit der Ofensohle in der Richtung von 0 nach Q, wo das Gut von der Ofensohle mit der Hand oder automatisch (z. B. durch Schaber oder Kratzer) abgehoben wird. Die Ofensohle kann dann, wenn nötig, ausgebessert werden, um, bei 0 wieder angelangt, von neuem beschickt zu werden.
Fig. 5 stellt ebenfalls eine Ofenausführung mit für sich beweglicher Sohle dar, wobei jedoch die Ofensohle nach der Art einer Gall'schen Gliederkette gebaut ist. Das zu erhitzende Gut wird in den Beschickungstrichter R aufgegeben, von wo aus es auf die sich bewegende Ofensohle N'gelangt, durch dir es unter den Elektroden F', Gl, H hinweggeführt wird. Im übrigen bleiben die Arbeitsweise und die Art der Stromzuführung die gleiche wie bei der zuerst beschriebenen Ofenausführung.
Je nach der verfügbaren Stromspannung und der Natur des zu behandelnden Materials kann auch eine grössere Zahl von Elektroden oder Elektrodengruppen als hier dargestellt angebracht werden.