CH358523A - Verfahren zum Betrieb elektrischer Schmelzöfen - Google Patents

Verfahren zum Betrieb elektrischer Schmelzöfen

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CH358523A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B4/00Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
    • C22B4/08Apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B7/00Heating by electric discharge
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    • H05B7/20Direct heating by arc discharge, i.e. where at least one end of the arc directly acts on the material to be heated, including additional resistance heating by arc current flowing through the material to be heated

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Description


  Verfahren zum Betrieb elektrischer Schmelzöfen    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb  elektrischer Schmelzöfen, die     z.B.    geschlossen oder  halbgeschlossen sind.  



  Im schweizerischen Patent Nr. 252229 ist ein Ver  fahren zum Sammeln von Gasen aus elektrischen  Reduktionsöfen beschrieben, wobei jede Elektrode von  einem     Gassammelbehälter    zur Sammlung     unverbrann-          ter    Gase umgeben ist. Während des Betriebes wird die  Beschickung im allgemeinen unter dem unteren Rand  des Behälters in den Schmelzkrater     hinabrutschen.     Dieses Verfahren bewirkt, dass die Beschickung ausser  halb des Behälters locker und porös verbleibt. Die       Beschickung    an der Aussenseite des Behälters dichtet  dessen unteren Rand gut ab, so dass das Gas nicht  durch die Beschickung ausserhalb des Behälters ent  weichen kann.

   Im allgemeinen wird der Gasbehälter so  angeordnet, dass der Abstand zwischen demselben und  der Elektrode etwa 20-30 cm beträgt. Oben wird er  gegen die Elektrode oder die     Elektrodenfassung    gut  abgedichtet. Der Behälter soll vorzugsweise so hoch  im Ofen angebracht werden, dass die Elektrode die  erwünschte     Eintauchtiefe    in der Beschickung erhält.  



  Wie vollständig die Beschickung in den die Elek  trode umgebenden Ofenkrater     hinabrutscht,    hängt  davon ab, wie weit der Krater im Vergleich zum Ab  stand des Behälters von der Elektrode und im Verhält  nis zum Charakter der Beschickung während des  Schmelzvorganges offenbleibt. Falls das     Herabrutschen     nicht gleichmässig genug erfolgt, ist dieses Offenbleiben  des Kraters Stauungen oder Brückenbildungen zuzu  schreiben.     Destillationsprodukte    aus den unteren Par  tien der Beschickung werden dann ungehindert mit den  Ofengasen entweichen können.

   Diese     Destillations-          produkte    werden sich in vielen Fällen an der wasser  gekühlten     Elektrodenfassung    oder am Gasbehälter  kondensieren, wodurch eine     elektrischleitende    Ver  bindung zwischen dem Gasbehälter und der Elektrode    bzw. der     Elektrodenfassung,    entstehen kann. Die De  stillationsprodukte werden sich auch in den Gas  abzugsrohren absetzen und früher oder später die       Gasabsaugung    erschweren. Diese Nachteile werden  den Aufwand des Ofens an Materialien und elektrischer  Kraft erhöhen und eine grosse Beanspruchung der       Elektrodenausrüstung    und des Gasbehälters ergeben.  



  Diese Verhältnisse, die auch bei     offenen    Öfen wohl  bekannt sind, können durch Stochern oder sonstige  mechanische Bearbeitung der     Beschickung    korrigiert  werden. Eine derartige Bearbeitung darf aber nicht  ohne Kontrolle erfolgen. Bei zu häufigem und zu kräf  tigem Stochern wird die Beschickung im Schmelz  krater so dicht zusammengestaut, dass das elektrische  Leitvermögen der Beschickung erhöht und die Elek  trode nach oben verstellt wird. Gleichzeitig wird die       Porosität    der Beschickung reduziert. Dies alles bewirkt  einen schlechten Betrieb und reduzierten Schmelz  ertrag.  



  In offenen Öfen kann man den Schmelzverlauf stets  beobachten und durch Stochern oder ähnliches ein  greifen, wenn man sieht, dass der Ofen     z.B.     bläst .  



  Bei den beschriebenen elektrischen Schmelzöfen mit       Gasbehältern    kann man aber nicht beobachten, was im  Schmelzkrater vor sich geht. Der Ofen kann im  Schmelzkrater selbst  blasen , ohne dass man darauf  aufmerksam wird. Man kann auch nicht sehen, an  welcher Seite der Elektrode das  Blasen  vorkommt.  Um einen zufriedenstellenden Betrieb zu erzielen, ist es  deshalb wichtig, einen brauchbaren Indikator für den  Zustand im Schmelzkrater zu finden, um den Ofen  nach dessen     Anweisung    zu betreiben.  



  Es wurde nun ein Verfahren entwickelt, das einen  gleichmässigen und zufriedenstellenden Ofenbetrieb  gewährleistet. Als Indikator dienen die Schwankungen  der Temperatur des Ofengases, die vorzugsweise kon-           tinuierlich    registriert wird. Wenn der Ofen gleichmässig  und sicher arbeitet, wird das Gas ohne Druckanstieg  durch die Poren der Beschickung entweichen. Das Gas  gibt dann einen wesentlichen Teil seines Wärmegehaltes  an die Beschickung ab. Die Temperatur wird dann  gleichmässig und relativ niedrig sein. Bei den meisten       Schmelzvorgängen    wird sie, je nach den Verhältnissen,  etwa 300 bis etwa 800  C betragen. Diese Temperatur  wird Normaltemperatur genannt. Jede Steigerung der  Temperatur über diese Normaltemperatur hinaus zeigt  an, dass die Verhältnisse im Schmelzkrater anormal  sind.

   Wenn die Gastemperatur steigt, besteht schlechte  Wärmeabgabe, was andeutet, dass sich Hohlräume  bilden, worin sich das Gas sammelt, und von welchen  dasselbe eventuell sogar explosionsartig entweicht,  wenn der Druck gross genug ist, um den Widerstand  der Beschickung zu überwinden. Die Temperatur  schwankungen ergeben somit ein ausgezeichnetes Bild  der Verhältnisse im Schmelzkrater.  



  Das beigefügte Diagramm zeigt eine Temperatur  kurve, die in Verbindung mit einem bekannten elek  trischen Schmelzofen für die Erzeugung von     45%igem          FeSi    erstellt worden ist. Wie man daraus ersieht,  schwankte die Gastemperatur in diesem Falle zwischen  etwa 500 und 850  C. Es wurde während dieser Zeit  nicht im Ofen gestochert. Bei etwa 850  C begann man  zu stochern, so dass die Beschickung in den Schmelz  krater hinabgeschoben wurde. Die Gastemperatur sank  dann unmittelbar auf 500-600  C, stieg dann aber,  während des weiteren Schmelzvorganges, langsam  wieder an.

   Durch regelmässiges     Stochern,        z.B.    mit  Hilfe eines mechanischen     Stochergerätes,    kann man  den Ofen in Abhängigkeit der an mindestens einer  Stelle gemessenen Temperatur betreiben, ohne die  Materialien im Schmelzkrater zu ' dicht zusammen  zupressen. Je geringer die Schwankungen der Gas  temperatur sind, je besser und gleichmässiger arbeitet  der Ofen.  



  Falls die Beschickung von selbst im Schmelzkrater       zusammenrutscht,    wird auch dies in der Temperatur  kurve registriert, da die Temperatur auch dann sinken  wird. Dies geht auch aus der     Fig.    1 hervor, wo die  Höchsttemperaturen bei etwa 700  C gezeigt sind, in       Fällen,    wo die Beschickung automatisch ohne     Stochern     zusammengesunken ist.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren zum Betriebe  elektrischer Schmelzöfen, in welchen in der Schmelz  zone entstehendes Gas in     unverbrannter    Form ge  sammelt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass das       Stochern    der Beschickung in Abhängigkeit von einer  an wenigstens einer Stelle des Ofens gemessenen Tem  peratur durchgeführt wird.  



  Es ist von geringerer Bedeutung, wo z. B. im Gas  system die Temperaturmessung erfolgt.  



  Auch in offenen Schmelzöfen kann man aus den  Schwankungen z. B. der Gastemperatur zur Ver  besserung des Betriebes Nutzen ziehen. Solche Öfen  kann man mit blossem Auge beobachten. Eine auto  matische Registrierung der Ofentemperatur kann aber  ein gutes Bild darüber abgeben, ob der Ofen, z. B. bei    Nacht, zufriedenstellend überwacht worden ist. Es  genügt dann oft, die Temperaturschwankungen im  Rauchabzug zu beobachten.  



  In einem elektrischen Schmelzofen sind die Ver  hältnisse nicht jederzeit in allen Teilen des Ofens die  selben. Es können z. B. in einem Teil des Ofens Gas  hohlräume vorkommen, während das Herabsinken in  anderen Teilen ganz zufriedenstellend erfolgt. Falls  man die Gastemperatur am Gasaustritt misst, können  diese Ungleichmässigkeiten nicht lokalisiert werden.  



  Die Gastemperatur wird jedoch auch auf das Kühl  wasser im Gasbehälter einwirken. Wenn die Gas  temperatur steigt, wird auch die Kühlwassertemperatur  steigen, falls die Wasserzuführung gleichmässig erfolgt.  Es ist deshalb auch möglich, das Stochern in Abhängig  keit der gemessenen Kühlwassertemperatur vorzuneh  men.  



  Der Gasbehälter wird im allgemeinen in mehreren  Abschnitten mit separaten     Kühlwassersystemen    aus  gerüstet. Misst man die Austrittstemperatur des Kühl  wassers für jeden Abschnitt getrennt, wird man leicht  nicht nur die Temperaturschwankungen im Schmelz  krater, sondern auch die Stellen, wo sich eventuelle  Hohlräume befinden, feststellen können, wonach man  genau an diesen Stellen stochern kann. In dieser Weise  vereinfacht sich die     Stocherarbeit    bedeutend, und man  kann unnötiges Stochern vermeiden.  



  Um zuverlässige Anzeigen zu erhalten, ist es  wichtig, dass die Kühlwassermenge konstant gehalten  wird. Diese kann man     z.B.    in der Weise regeln, dass  man das Kühlwasser durch einen Behälter hindurch  gehen lässt, der in angemessener Höhe über dem Ofen  angebracht ist, wodurch der Wasserdruck konstant  gehalten wird.  



  Man kann auch die Temperaturkontrolle mit Hilfe  von ein oder mehreren wassergekühlten Rohren vor  nehmen, die inwendig am unteren Rand des Behälters  angebracht sind. Die Wassermenge durch die Rohre  wird z. B. mit Hilfe von ein oder mehreren Pumpen  konstant gehalten, und die Temperatur wird am Aus  trittsende jedes Rohres gemessen. Wenn die Wasser  temperatur eine experimentell festgelegte Grenze er  reicht, ist die Wärmeabgabe von Gas an die     Beschik-          kung    schlecht. Dies zeigt, wie oben beschrieben an,  dass der Ofen  bläst  und dass gestochert werden muss.

    Bei Anwendung eines wassergekühlten Rohres für  jeden Behälterabschnitt kann ziemlich genau fest  gestellt werden, an welcher Stelle im Ofen das  Blasen        vorkommt,    indem das Wasser in     dein    betreffenden  Rohr eine kräftige Temperatursteigerung zeigen wird.  



  Eine solche Ausführung eines beispielsweisen Ofens  zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens  ist in     Fig.    2 veranschaulicht, wo 1 den Ofen selbst, 2 die  Elektrode und 3 die     Elektrodenfassung    bezeichnet.  4 ist der Gasbehälter, der die Elektrode umgibt,  und 5 das     Schmelzbad.    6 ist der Krater rings um  den unteren Teil der Elektrode und 7 bezeichnet die  Beschickung. 8 ist ein     Absaugrohr    für Ofengas und 9       zeigt    , wie die Wasserrohre am unteren Rand des Gas-      Behälters angebracht werden können. Zu- und Austritt  des Wassers in Verbindung mit den Rohren ist nicht  gezeigt. Die Rohre sollen so angebracht werden, dass  sie keinen direkten Kontakt mit der Beschickung haben.  



  Durch die Anwendung der hier beschriebenen be  sonderen Rohre, die unter dem unteren Rand des Be  hälters 4 oder innerhalb desselben wie gezeigt ansetzen,  werden sich besonders grosse Ausschläge am Tempera  turmesser für den Gasstrom ergeben. Gleichzeitig  werden die Rohre dem unteren Teil des Gasbehälters  einen besonderen Schutz gewähren.  



  Das hier beschriebene Verfahren zur Regulierung  des Ofenbetriebes kann auch in ganz geschlossenen  Öfen verschiedener Ausführung verwendet werden, so  z. B. beim Betrieb geschlossener Öfen gemäss dem nor  wegischen Patent Nr. 70129. Man wird dadurch die  Betriebsverhältnisse um jede einzelne Elektrode und  sogar in jedem einzelnen Teil des     Elektrodenbereiches     beobachten können.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Betrieb elektrischer Schmelzöfen., in welchen in der Schmelzzone entstehendes Gas in unverbrannter Form gesammelt wird, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Stochern der Beschickung in Ab hängigkeit von einer an wenigstens einer Stelle des Ofens gemessenen Temperatur durchgeführt wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Stochern automatisch in Gang gesetzt wird, wenn eine Normaltemperatur der ge sammelten Gase überschritten worden ist. 2.
    Verfahren nach Patentanspruch zum Betrieb von Öfen, in welchen die Elektrode von einem Gassammel- behälter (4) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Rand des Gassammelbehälters mit ein oder mehreren wassergekühlten, mit konstanter Wasser geschwindigkeit beaufschlagten Rohren versehen ist, und dass die Temperatur an den Kühlwasseraustritten zur Durchführung des Stocherns im Ofen benutzt wird. 3.
    Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass mehrere Messrohre mit Wasser durchlauf verwendet werden, um feststellen zu können, wann und wo im Elektrodenbereich Hohlräume in der Beschickung vorkommen und dass bei vorbestimmter Wassertemperatur in einem Rohr das Stochern an dieser Stelle vorgenommen wird.
CH358523D 1956-10-02 1957-09-23 Verfahren zum Betrieb elektrischer Schmelzöfen CH358523A (de)

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