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Elektrischer lnduktioneefen.
Es ist eine bekannte Tatsache, dass beim Schmelzen von Metallen, insbesondere Eisen und Stahl, die Anwendung zu hoher Schmelztemperaturen von Nachteil für die Qualität des erzeugten Materiales ist. Speziell so erzeugter Stahl wird als "beim Schmelzen überhitzt oder verbrannt" bezeichnet. Dieser Ubelstand ist bei allen elektrischen Lichtbogenöfen vorhanden. Besonders bei Lichtbogenöfen, bei denen das Metallbad oder die darauf schwimmende Schlackenschicht einen Pol eines oder mehrerer Lichtbogen, bildet, ist eine örtliche überhitzung des Metalles schon wegen der hohen Temperatur des elektrischen Lichtbogens unvermeidlich.
Aber auch bei allen anderen Lichtbogenöfen, bei denen der Lichtbogen nicht direkt auf das Metall oder die Schlacke überspringt, ist man zur Erzielung der nötigen Wärmewirkung gezwungen, den Lichtbogen so nahe an das Metall zu verlegen, dass die dem Lichtbogen nächstliegenden Teile des Metallbades eine höhere Temperatur erhalten, als zuträglich ist.
Da die Wärmequellen im Verhältnis zum ganzen Metallbad sehr klein sind, das Metallbad also. sozusagen nur von einem oder einigen wenigen Punkten aus erhitzt werden muss, ist es notwendig, die Temperatur an den Erwärmungsstellen ungemein hoch zu treiben, um nirgends in1 ganzen Metallbad ein zu niedrige Temperatur zu haben. Man hat versucht, diesem Übelstand durch eine Drehbewegung bei gleichzeitiger Schrägstellung des Ofens abzuhelfen. Dieses im Betrieb gewiss sehr unbequeme und komplizierte Mittel kann aber auch nicht vollkommen wirken, weil die vom Lichtbogen am weitesten entfernten Teile des Metalles immer am weitesten davon entfernt bleiben und nur ganz unvollkommene Mischungen stattfinden können.
Abgesehen von dieser qualitativ schädlichen Wirkung ist es natürlich auch ökonomisch unvorteilhaft, höhere Temperaturen erzeugen zu müssen, als für den Verlauf des metallurgischen Prozesses notwendig wäre.
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zweier Pole eines jeden Flammbogens sehr schwierig ist. Diese muss entweder mit der peinlichsten Sorgfalt von Hand aus bewirkt werden, um die stromerzeugende Maschine vor Schaden zu bewahren, oder sie ist, und zwar namentlich bei Ofen mit Flammbögen, die auf das Metall überspringen, überhaupt nur so unvollkommen möglich, dass heftige Stösse in der Maschine nicht zu vermeiden sind. Dieser Umstand setzt die Betriebssicherheit der Flammbogenöfen wesentlich herab.
Bei Induktionsöfen brauchen so hohe und schädliche Temperaturen wie bei Flammbogen-
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ursache kleine Unterschiede in der Erwärmung an verschiedenen Stellen durch die bei Induktions- öfen vorhandene energische Bewegung im Metallbad sofort wieder ausgeglichen werden. Man ist bei Induktionsöfen sogar imstande, durch entsprechendes Regulieren des Primärstromes die Temperatur des Metallbades in einer bestimmten Zeit auf eine bestimmte Höhe zu bringen und die Temperatur beliebig lange Zeit auf einer beliebigen Höhe konstant zu erhalten.
Hingegen besteht der hauptsächlichste Nachteil der bisher bekannten Induktionsöfen gegenüber Lichtbogenöfen in der praktischen Unmöglichkeit, nur festes Rohmaterial zu verwenden, ohne immer einen Rest der vorhergehenden Charge im Ofen zu belassen, weil auf andere Weise kein praktisch brauchbarer Schluss im Rohmaterial für den Sekundärstrom zu erhalten ist.
Dieser Nachteil macht sich namentlich dann geltend, wenn man z. B. stark wechselnde Stahltlualitäten, insbesondere aber legierte Stähle zu erzeugen hat. Man kennt die Menge des zurückbleibenden ('hargenrestes nur annähernd und ist daher nicht in der Lage, die Zusammensetzung der ganzen nächstfolgenden Charge zu bestimmen. Nach der Erzeugung einer Charge legierten Stah) es ist es überhaupt unmöglich, die nächstfolgenden Chargen auch nur praktisch
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Ein weiterer Nachteil vieler bisher bekannt gewordener Induktionsöfen ist die Unmöglichkeit, nnt grösseren dünnflüssigen Sehlackenmengen zu arbeiten, wodurch manche metallurgische Prozesse erschwert, wenn nicht unmöglich gemacht werden.
Es ist nun bekannt, die hauptsächlichsten Vorteile der Flammbogenöfen und der Induktions-
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Betriebes mindestens zwei Stromkreise unausgest zu beobachten sind und dass es jedenfalls sehr schwierig ist. durch stetige Regulierung des elektrischen Stromes eine schädliche Wirkung der
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vermieden. Erreicht wird dies dadurch, dass um einen Teil des Magnet joches eine oder mehrere Sekundärspulen gelegt werden, deren Enden leitend mit Elektroden verbunden und mit diesen Lichtbögen erzeugt werden können, indem in den Sekundärspulen ein Strom induziert wird.
Diese Elektroden werden bei Beginn einer Charge derart in den bereits mit festem Rohmaterial beschickten Ofen gesteckt, dass bei eingeschaltetem Primärstrom ein oder mehrere Lichtbogen entstehen, die das feste Rohmaterial zum Schmelzen bringen. Ist soviel Rohmaterial geschmolzen, dass dieses einen zusammenhängenden Stromkreis bildet, so wird von selbst in dem Rohmaterial ein Sekundärstrom direkt induziert, so dass der Ofen mit direkter Induktion, also als Induktionsofen, zu arbeiten beginnt.
Sobald die Menge des geschmolzenen Metalles gross genug ist, um den weiteren Einsatz nur mittels direkter Induktion einzuschmelzen, kann man den Sekundärstrom, der die Lichtbogen gebildet hat, ausschalten und nun den Ofen als reinen Induktionsofen bis zum vollständigen
Garschmelzen der Charge arbeiten lassen, worauf der Ofen vollständig entleert werden kann, um dann in der gleichen Weise, wie beschrieben ist, die nächste Charge zu beginnen und zu verarbeiten.
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2. Sobald eine nur etwas grössere Menge geschmolzenen Metalles vorhanden ist, tritt, wie bei allen Induktionsöfen, infolge des direkt im geschmolzenen Metallbad induzierten Stromes eine energische Bewegung in dem Metallbad ein, wodurch die hohe Temperatur der Lichtbogen nicht in Form örtlicher Überhitzungen zur Geltung kommen kann.
3. Die Lichtbogen werden mit zunehmender Menge des geschmolzenen Metalles immer schwächer, wodurch deren Wirkung ja überhaupt verringert wird und schliesslich nur noch eine
Erwärmung der Schlacke zur Folge hat.
4. Bewegt man die Lichtbogen in horizontalem Sinn, wie beschrieben, so ist im Verein mit der schliesslich ohnedies geringen Wirkung der Lichtbogen jede Überhitzung natürlich mit absoluter
Sicherheit ausgeschlossen.
Bei Induktionsöfen, die. mit einer oder mehreren Sekundärspulen ausgestattet sind, zu dem Zweck, einen Teil des Metallbades mittels Widerstandserhitzung zu erwärmen, lassen sich diese Sekundärspulen natürlich mit den der vorliegend beschriebenen Ofen sehr leicht vereinigen :
In diesem Fall kann man einmal alle oder einen Teil der Windungen einer bzw. jeder der vor- handenen Sekundärspulen oder alle oder einen Teil der Windungen mehrerer Sekundärspulen hintereinandergeschaltet mit Elektroden verbinden, ein anderes Mal in ähnlicher Weise einen
Teil oder alle der vorhandenen einer oder mehrerer Sekundärspulen in den Stromkreis der Wider- standserhitzung einschalten.
Selbstverständlich können solche Ofen auch mit Vorteil angewendet werden, wenn haupt- sächlich oder ausschliesslich mit flüssigem Einsatz gearbeitet wird, weil sie wegen der direkten
Erwärmung der Schlacke durch Lichtbogen neben allen Vorteilen der Induktionsöfen eine viel dünnflüssigere, heissere und daher aktionsfähigere Schlacke erzielen lassen als alle anderen bisher bekannt gewordenen Induktionsöfen, selbst jene, die durch Widerstandserhitzung eine spezielle
Erwärmung der Schlacke bezwecken.
Ein weiterer, ganz wesentlicher Vorteil vorliegender Ofen besteht darin, dass man nur eine einzige Maschine braucht, um die direkte Induktion im Metallbad sowie auch die Flammbögen zu erzeugen, wodurch an Anlagekosten und Maschinenwartung gespart und die Betriebssicherheit erhöht wird. Weiter hat man trotz der Erzeugung von Flammbögen zwischen Maschine und
Ofen nur hochgespannten Strom zu leiten, wodurch bei vielen örtlichen Verhältnissen ebenfalls an Anlagekosten gespart werden kann.
Eine Ausführungsform des Ofens ist auf der Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 den Ofen im Aufriss und Fig. 2 im Grundriss.
In den beiden Figuren ist A das Magnetjoch, B die Primärspule, C die Ofenzustellung.
D die kreisförmige Schmelzrinne und F die Stromquelle für den Primästrom. Die bis jetzt genannten
Teile entsprechen einem ganz normalen Induktionsofen. Ausserdem aber sind, entsprechend der vorliegenden Erfindung, drei Sekundärspulen G, R und I um das Magnetjoch angeordnet, in denen je ein Sekundärstrom induziert wird. Entsprechend diesen drei Sekundärspulen sind drei Elektrodenpaare J {, L und ill vorhanden, und zwar steht das Elektrodenpaar K mit der Sekundär- spule H, das Elektrodenpaar L mit der Sekundärspule G und das Elektrodenpaar M mit der Sekiindärspule 1 in Verbindung. An den unteren Enden der Elektroden a, bund c entstehen nun bei eingeschaltetem Strom bei jedem Elektrodenpaar Flammbogen, die das fest eingefüllte Roh- material E zum Schmelzen bringen.