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Verfahren und Vorrichtung zum Beschicken elektrischer Ofen.
Es ist bereits bei Verfahren zur elektrothermischen Reduktion bekannt, das Ausgangsmaterial in methodisch geschichteten heterogenen Schmelzbetten aufzugeben. Hiebei werden zur Aufgabe mit der erforderlichen Rassehheit und Regelmässigkeit rings um das Schmelzbett offene Rinnen angeordnet, aus denen das Beschickungsmaterial in den Ofen gestreut wird. Aber auch hiebei ist man von genauer Beobachtung des richtigen Beschicken abhängig und muss man immer wieder Korrekturen vornehmen.
Vorliegende Erfindung unterscheidet sich davon dadurch, dass die Beschickungsstoffe in ununter- brochener Weise und nach Möglichkeit einzeln bis zu der im Ofen lagernden, in Behandlung befindlichen
Masse derart geführt werden, dass die Zufuhrstellen als ununterbrochen vom Fülltrichter bis zu dem im
Ofen lagernden Material mit dem Beschiekungsgut angefüllte Zufuhrsehächte ausgebildet sind. Hiedurch wird es möglich, die einzelnen Beschickungsstoffe in genauen, senkrechten, den Ofen von unten bis oben füllenden Schichten nebeneinander anzuordnen. Dieses Beschickungsverfahren erlaubt die selbsttätige Durchführung des Beschiekens unter Anwendung einer während des Betriebes feststehenden
Elektrode, die nur nach Massgabe der Abnutzung von Zeit zu Zeit verschoben werden muss.
Weiters ist dadurch die Ausnutzung von sonst nicht verwendbaren Stoffen, so wie sie gerade vorliegen und wie sie in gewöhnlichen Hochöfen oder auch in anderen elektrischen Öfen nicht benutzbar sind, möglich.
Die Elektrode soll sich nicht anders bewegen, als zum Zwecke eines Ausgleiches der Abnutzung. In einem solchen Fall muss sich die Regelung des Ofens durch Veränderung der Spannung vollziehen, weil man ja nicht mit Verschiebung der Elektrode beim Betrieb rechnen kann. Diese Veränderungen in der Span- nung sind aber für Öfen mit getrennten Sehmelzbetten von grosser Wichtigkeit, während sie für Ofen mit untereinandergemischten Schmelzbetten viel weniger bedeutungsvoll sind. Um nun zu grosse Span- nungsveränderungen zu vermeiden, erhöht man den ohmschen Widerstand des Schmelzbettes durch
Zufügen von Verbesserungszuschlägen, d. h. von nichtleitenden Stoffen, um die Elektrode herum.
Wohl sind schon Mittel vorgeschlagen worden, um diese Verbesserungszuschläge dazwischen einzuführen und o ein heterogenes Schmelzbett zu erzielen, deren Durchführung aber ausserordentlich schwierig ist.
Aus diesem Grunde bildet die Lösung der Aufgabe im Sinne vorliegender Erfindung eine ausserordent- tich einfache und zweckmässige Methode. Durch diesen Beschickungsprozess in genau abgeteilten Schichten vermeidet man im Ofen eine Scheidung der Ausgangsstoffe nach ihrer Dichte und das Verdrängen der
Stoffe. Man kann auch durch das vorliegende Verfahren Kohle ausnutzen, die infolge ihrer Unfähigkeit zur Verkokung bis jetzt bei Hochöfen nicht verwendbar war. Man kann weiters im elektrischen Ofen pulverisierte Erze benutzen, ohne dass ein Fritten derselben eintritt.
Bei der vorliegenden Erfindung geht man von allen bisher bekannten Grundsätzen in bezug auf die Verteilung der Beschickung im Herde (Schmelzbett) und in der Reaktionszone ab und führt die ver- schiedenen Ausgangsstoffe für sich getrennt in den Herd ein, u. zw. so, dass die Beschickung im Ofen aus aneinandergereihten gleichartigen Gruppen besteht, deren jede aus Sektoren zusammengesetzt ist, die von verschiedenen Ausgangsstoffen gebildet werden und ähnlich wie die Spalten einer Orange an- einandergereiht sind. So z, B. bestehen bei der Erzeugung von Kalziumkarbid die einzelnen Sektoren im Herde abwechselnd aus Kalk und Kohle (Kohlenstoff), wobei je ein Kalksektor und ein Kohlesektor zusammen eine Besehiekungsgruppe bilden.
Bei der Herstellung der entsprechenden 76-80% igen
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Manganverbindung bestehen die Sektoren einer Gruppe aufeinanderfolgend aus : Kohle (Kohlenstoff),
Braunstein, Braunstein, Kohle (Kohlenstoff), Kalk. Die Gruppen werden unter Beibehaltung der Sektoren- folge strahlenförmig im Herde um die Elektrode angeordnet.
Die leitende, in einer Schichte zusammenhängende Mischung der heterogenen Beschickung, deren
Leitfähigkeit sowohl durch die zu reduzierenden Bestandteile als auch durch die korrigierenden Zu- schläge verschlechtert worden ist, wird beim. vorliegenden Verfahren somit durch kohlenstoffhaltiges
Material ersetzt, das in strahlenförmig ausgeteilten Sektoren und daher unzusammenhängend im Ofen verteilt ist, so dass seine Leitfähigkeit weder durch Beimengungen noch durch Quersehnittsverminde- rungen leidet.
Mit andern Worten : An Stelle einer allgemeinen Ausbreitung des Stromes in der ganzen
Beschickung, welche Ausbreitung jedoch infolge der in der Beschickung vermengt enthaltenen zu redu- zierenden Stoffe vermindert wird und infolge der nicht immer an richtiger Stelle verteilten Zusehläge mitunter ganz in Frage gestellt erscheint, findet beim vorliegenden Verfahren eine auf einen bestimmten
Teil der Beschickung eingeschränkte Ausbreitung des Stromes statt, deren örtliche Wirksamkeit jedoch dadurch erhöht wird, dass alle Beimengungen von zu reduzierenden Stoffen entfallen und deren Beständig- keit durch den Fortfall periodischer Zuschläge gesichert ist.
Tatsächlich erweist sich die solchermassen eingeschränkte Stromausbreitung wesentlich wirk- samer und stabiler als die allgemeine Ausbreitung in der ganzen gleichmässig leitenden Beschickung der heterogenen Beschickungsmethode, wozu noch kommt, dass beim vorliegenden Verfahren die Mög- lichkeit besteht, durch Zwischenlage von Kohlesektoren eine Berührung zwischen Materialien von gegen- sätzlicher Beschaffenheit hintanzuhalten, so dass also das vorliegende Verfahren auch die direkte Her- stellung komplizierter Legierungen aus ihren Metalloxyden und die gleichzeitige Durchführung aller möglicher Reduktions-und Raffinationsprozesse viel leichter ermöglicht als die heterogene Beschickung- methode.
Das vorliegende Verfahren gestattet ferner die Verwirklichung zweier bisher undurchführbarer
Bestrebungen, deren eine sich auf das Kohlematerial und deren andere sich auf das Ausgangsmaterial bezieht und die, je nach den Umständen, einzeln oder zusammen, dem elektrischen Ofen im Eisenhütten- wesen gegenüber dem Hochofen eine Überlegenheit verschaffen. Durch das Beschicken mit einzelnen unvermischten Ausgangsstoffen in dünnen Schichten können nämlich die Abgase leicht entweichen und die Ausgangsstoffe so, wie sie anfallen, verwendet werden, selbst in einer Form, in der sie für den Hoch- ofenbetrieb ungeeignet sind. Dies gilt einerseits für Kohlesorten, welche zur Verkokung ungeeignet sind, anderseits für die zu reduzierenden Materialien, falls sie pulverförmig. sind und daher bisher zu- sammengebacken oder brikettiert werden müssten.
Die Verarbeitung der für den Hochofen unbrauch- baren Kohlematerialien in geschlossenen elektrischen Öfen liefert Abgase von ähnlicher Zusammen- setzung wie die Hochofengas. Die Verwendung pulverförmiger Erze vermindert den Gehalt der Gase an CO2, da diese durch die oberen durchlässigen, kohlenstoffhaltigen Schichten abgeleitet werden. Dieser
Vorteil kann, wenigstens in bezug auf das kohlenstoffhaltige Material, auch bei Erzeugung von Karbiden,
Eisenlegierungen u. dgl., ausgenutzt werden. Für das erfindungsgemässe Verfahren benötigt man eine
Aufgabevorrichtung, welche es gestattet, die Breite der Materialsektoren je nach den Erfordernissen des Erzeugnisses zu regeln.
Hiezu kann man eine Vorrichtung verwenden, welche gleichfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist und für die in den Fig. 1, 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
Diese Vorrichtung sichert nicht nur die Regulierbarkeit der Sektorenräume, welche die einzig mögliche
Veränderlichkeit bildet, sondern auch die vollständig automatische Füllung und die Gasundurchlässig- keit der Beschickungsschächte.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 2 durch die Beschickung- vorrichtung für Einzelbeschickung des Ofens, in Fig. 2 einen Grundriss dieser Vorrichtung, u. zw. ist bei einem Teil dieser Figur die über der Linie B-B der Fig. 1 liegende Beschickungsvorrichtung abge- hoben, während ein anderer Teil der Fig. 2 einen Schnitt durch den Herd nach Linie C-C der Fig. 1 zeigt, und in Fig. 3 einen Schrägschnitt durch den unteren Teil der Beschickungsvorrichtung nach
Linie D-D der Fig. 1 und von B aus gesehen.
Man ersieht aus der Zeichnung, dass das Endstück 25 jedes der Beschickungsschächte 26 in der
Verlängerung der mittleren Trennungswand 27 eine exzentrisch gelagerte Achse 28 trägt, die mittels der Kurbel 29 um 1800 gedreht werden kann, so dass je nach Wunsch der Austrittsquerschnitt eines der beiden Beschickungsstoffe 30 oder 31 teilweise, jedenfalls aber im praktisch erforderlichen Masse gedrosselt wird.
Wie aus der Zeichnung weiters ersichtlich, versorgen die Zwillingsschnecken 32, welche nicht unbedingt horizontal angeordnet sein müssen, die abdichtenden, mit Zwischenwänden versehenen Beschickung- schächte mit den Ausgangsmaterialien und werden einzeln durch dauernd unter Druck bleibende Druck- luftmotoren 34 unter Zwischenschaltung eines ins Langsame übersetzenden Vorgeleges 33 angetrieben.
Dadurch werden alle Hohlräume, welche durch den Materialverbrauch des Prozesses entstehen, sofort mit frischer Beschickung aus den Doppeltrichter 35 ausgefüllt. Auf diese Weise sichert man nicht nur das automatische Beschicken des Ofens, sondern auch seine Abdichtung auf der Beschickungsseite infolge der vollständigen und steten Füllung der Transportschnecken und Beschickungssehächte. Die Abdichtung
EMI2.1
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Schneekenpaar noch verbessert werden.
Als Beispiele für die Materialverteilung im Herde eines Ofens mit Einzelbeschickung sind in Fig. 2 zweierlei Fälle gezeigt :
1. auf der linken Seite der Figur zwei Gruppen mit je einem Kohlesektor 37 und einem Kalk. sektor 38 ;
2. auf der rechten Seite eine Gruppe mit den aufeinanderfolgenden Sektoren : Kohle 37, Braunstein 39, Braunstein 39, Kohle 37, Kalk 38.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Beschicken elektrischer Öfen mit konzentrisch um die Elektrode verteilten Zufuhrstellen für die unvermischten Rohstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohstoffe einzeln bis in das Schmelzbett durch die entsprechend verlängerten Zufuhrkanäle an die Elektrode, unter Bildung sektorförmig nebeneinanderliegender unvermischter Schichten, herangeführt werden.