DE1161042B - Runder Drehstrom-Elektroofen mit einem Vierelektrodensystem, insbesondere Reduktionsofen fuer die elektrothermische Zinkgewinnung - Google Patents

Runder Drehstrom-Elektroofen mit einem Vierelektrodensystem, insbesondere Reduktionsofen fuer die elektrothermische Zinkgewinnung

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DE1161042B
DE1161042B DED36975A DED0036975A DE1161042B DE 1161042 B DE1161042 B DE 1161042B DE D36975 A DED36975 A DE D36975A DE D0036975 A DED0036975 A DE D0036975A DE 1161042 B DE1161042 B DE 1161042B
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electrodes
furnace
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electrothermal
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DED36975A
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Dipl-Phys Dr Alfred Roeder
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0019Circuit arrangements
    • H05B3/0023Circuit arrangements for heating by passing the current directly across the material to be heated

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  • Furnace Details (AREA)

Description

  • Runder Drehstrom-Elektroofen mit einem Vierelektrodensystem, insbesondere Reduktionsofen für die elektrothermische Zinkgewinnung Die Erfindung betrifft einen runden oder annähernd runden dreiphasigen Elektroofen, insbesondere einen Reduktionsofen für die elektrothermische Zinkgewinnung, mit einem Schlackenbad als Widerstand, der mit vier durch die Ofendecke geführten Elektroden ausgerüstet ist.
  • In Elektroöfen mit Schlackenbädern, insbesondere bei Zinkreduktionsöfen, ist im allgemeinen die Ausmauerung in der Höhe des Schlackenbades, ganz besonders aber in der Zone des Schwermetallsumpfes, einem starken Verschleiß sowohl durch chemischen Angriff als auch im Falle des Zinkreduktionsofens durch mechanische Zerstörung infolge von Zinkinfiltration unterworfen. Sowohl der chemische Angriff als auch die Zinkinfiltration können, da sie zum größten Teil an den Mauerfugen beginnen, durch eine starke Fugenpressung teilweise oder vollständig unterbunden werden. Die Fugenpressung kann in dem Mauerwerksverband von Rundöfen ungleich größer gemacht werden als in eckigen Öfen, weil bei Rundöfen die Mauerwerkskräfte allein durch Zugkräfte im Ofenpanzer abgefangen werden, während hingegen die bei eckigen Öfen auftretenden Kräfte nur unzureichend durch kostspielige biegesteife Armierungen kompensiert werden müssen. Als Rundöfen in diesem Sinne sind auch annähernd runde Öfen, z. B. elliptische Öfen, anzusprechen, bei denen noch auf eine biegesteife Armierung verzichtet werden kann. Bei vergleichbaren Betriebsbedingungen haben wegen der höheren Fugenpressung runde und annähernd runde Öfen eine erheblich längerer Lebensdauer als eckige Öfen. Wenn trotz dieses Vorteils der längeren Lebensdauer Rundöfen nicht allgemein angewendet werden, dann ist gerade bei Elektroöfen mit Schlackenbädern, insbesondere bei Reduktionsöfen für die elektrothermische Zinkgewinnung, der Grund darin zu suchen, daß die bisher angewandten elektrischen Schaltungsarten für die Elektroden entweder für Rundöfen nicht anwendbar oder daß mit ihnen keine optimalen Betriebsbedingungen zu erzielen sind.
  • Bei Elektroöfen mit Schlacken- oder Salzbädern, die durch eingetauchte Elektroden beheizt werden, ist der elektrische Widerstand nicht in allen Teilen des Bades gleich. Um trotz dieses örtlich und zeitlich unterschiedlichen Widerstandes des Schlackenbades eine bestimmte elektrische Energie in das Bad einzubringen, ist eine möglichst unabhängige Spannungsveränderung zwischen den einzelnen Elektroden und Stromveränderung in den einzelnen Elektroden erforderlich.
  • Es ist bekannt, daß diese elektrischen Forderungen allein optimal nur durch eine Sechselektrodenanordnung erfüllt werden können. Bei dieser Schaltungsart sind jeweils zwei Elektroden an einen Einphasenregeltransformator angeschaltet. Die drei Einphasenregeltransformatoren sind primärseitig symmetrisch an das Drehstromnetz angeschlossen. Bei vollständig geschlossenen Reduktionsöfen sind für diese Schaltung sechs Deckeldurchbrüche für die Elektroden erforderlich, außerdem setzt diese Schaltung einen langgestreckten Rechteckofen voraus.
  • Es sind langgestreckte Öfen, insbesondere Glasschmelzöfen, bekannt, in denen die Anzahl der Elektroden von sechs auf fünf in einer Reihe stehender Elektroden dadurch reduziert werden konnte, daß die Elektroden an die jeweils um 2 n/n gegeneinander phasenverschobenen Spannungen eines Mehrphasensystems angeschlossen sind, und die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Spannung jeder Phase für sich veränderbar ist und die an einem aufgeteilten Eckpunkt des Spannungs-n-Eckes entstehende resultierende Spannung an zwei eine zusätzliche Heizstrecke bildende Elektroden gelegt ist. Auch diese Schaltungsart ist nicht ohne weiteres in Verbindung mit einem Rundofen verwendbar.
  • Der Nachteil der sechs bzw. fünf Deckendurchbrüche wird bei einer ebenfalls bekannten Dreielektrodenanordnung zur Stromübertragung auf Salzbäder oder ähnliche Flüssigkeitsbäder vermieden. Die Elektroden haben in diesem Fall zwei oder mehrere Anschlußstellen längs der Elektroden, von denen mindestens eine unterhalb des Badspiegels liegt. Die Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß während des normalen Betriebes mindestens eine der unter dem Badspiegel liegenden Anschlußstellen in Parallelschaltung mit mindestens einer über dem Badspiegel liegenden Anschlußstelle mit der Stromquelle verbunden ist. Diese Schaltung ist aber nicht für Bäder geeignet, bei denen ein starker Elektrodenabbrand stattfindet.
  • Ferner ist bekannt, daß auch mit einer normalen Dreielektrodendrehstromanordnung unter Verwendung eines entsprechenden Vierschenkeldrehstromtransformators oder bei Verwendung von drei Einphasenregeltransformatoren die Phasenspannung verändert werden kann. Der Nachteil dieser Anordnung liegt in der Tatsache, daß man die Phasenspannung nur in kleinen Grenzen ändern kann.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehstrom-Elektroofen mit einem Vierelektrodensystem und einem Schlackenbad als Widerstand, insbesondere einen Reduktionsofen für die elektrothermische Zinkgewinnung, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen rund oder annähernd rund, z. B. elliptisch, mit einem Verhältnis des längsten zum kürzesten Wandabstand zur Ofenachse kleiner als 1,2 ausgebildet ist und daß die vier Elektroden elektrisch an die vier Anschlüsse angeschaltet sind, die man erhält, wenn man die drei Sekundärwicklungen zu einer an einer Stelle offenen Dreieckschaltung zusammenschaltet. Sie gestattet erstmalig die Benutzung eines Elektroofens mit großer Fugenpressung, der gleichzeitig mit einem Elektrodensystem ausgestattet ist, das alle Nachteile der oben angeführten Schaltungen nicht hat.
  • Die höhere Fugenpressung führt zu einer größeren Lebensdauer des Mauerwerks. Die Verwendung von drei Energiefeldern bei nur vier Elektroden ermöglicht eine sehr gleichmäßige Erwärmung der Schlakkenbadoberfiäche, wodurch insbesondere bei Zinkreduktionsöfen eine für das Verfahren vorteilhafte homogene Abreaktion der Mischung auf der ganzen Oberfläche erreicht wird.
  • Bei kurzfristig auftretenden Unterschieden des Übergangswiderstandes von den einzelnen Elektroden zum Schlackenbad erlaubt die in weiten Grenzen mögliche Variation der Spannungen an den einzelnen Feldern stets die jeweils erforderliche Energie einzubringen.
  • Ein beispielhaftes Schema der erfindungsgemäßen Anordnung der vier Elektroden in einem Rundofen ist in der Abbildung dargestellt.
  • Die vier Elektroden 1 bis 4 sind an die Sekundärspulen von z. B. drei Einphasenregeltransformatoren I bis III angeschlossen. Primärseitig sind die Transformatoren symmetrisch an das Drehstromnetz angeschaltet. Bei dieser Anschaltungsart ist es möglich, die Spannung zwischen den Elektroden 1 und 2, 2 und 3 sowie 3 und 4 in weiten Grenzen zu verändern. Wird z. B. die Sekundärspannung am Transformator II geändert, dann ändert sich nur die Spannung zwischen den Elektroden 2 und 3; die Spannung zwischen den Elektroden 1 und 2 bzw. 3 und 4 bleibt unverändert. Bei Änderung der Eintauchtiefe der Elektroden wird durch Elektrode 1 der Strom in 1 und 2, durch Elektrode 4 der Strom in 3 und 4 verändert. Nur bei Verstellung der Elektroden 2 oder 3 ändert sich der Strom in zwei Stromkreisen, und zwar bei Verstellung der Elektrode 2 der Strom in den Elektroden 1, 2 und 3 und bei Verstellung der Elektrode 3 der Strom in 2, 3 und 4.
  • Die Hauptenergiefelder befinden sich zwischen den Elektroden 1-2, 2-3 und 3-4. Sind die drei Phasenspannungen gleich, dann. ist die Spannung zwischen den Elektroden 1 und 4 gleich Null Volt und der Strom in den Elektroden 2 und 3 ist um das "-fache größer als der Strom in den Elektroden 1 und 4, d. h., die an zwei offenen Enden angeschlossenen. Elektroden 1 und 4 können einen kleineren Querschnitt haben als die beiden anderen Elektroden. Die geometrische Anordnung der Elektroden braucht nicht unbedingt symmetrisch zu sein. Der Achsenabstand zwischen den Elektroden 1-2, 2-3 und 3-4 soll etwa gleich groß sein, während der Abstand zwischen den Elektroden 1 bis 4 in gewissen Grenzen variiert werden kann. Der Achsenabstand dieser beiden Elektroden soll aber mindestens die Hälfte des Abstandes der anderen Elektroden betragen, weil bei unsymmetrischer Belastung auch zwischen den Elektroden 1 bis 4 eine Spannung auftritt. In einem Grundriß sind also die Achsen der Elektroden auf den Eckpunkten eines Trapezes angeordnet, bei dem Grundlinie und Seitenlinien etwa gleich lang sind und die vierte Strecke als Abstand zwischen den Elektroden, an denen die beiden freien Enden der Transformatoren angeschaltet sind, nicht kürzer als die halbe Grundlinie ist.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Drehstrom-Elektroofen mit einem Vierelektrodensystem und einem Schlackenbad als Widerstand, insbesondere Reduktionsofen für die elektrothermische Zinkgewinnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen rund oder annähernd rund, z. B. elliptisch, mit einem Verhältnis des längsten zum kürzesten Wandabstand zur Ofenachse kleiner als 1,2 ausgebildet ist und daß die vier Elektroden elektrisch an die vier Anschlüsse angeschaltet sind, die man erhält, wenn man die drei Sekundärwicklungen zu einer an einer Stelle offenen Dreieckschaltung zusammenschaltet.
  2. 2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Grundriß die Achsen der Elektroden auf den Eckpunkten eines Trapezes angeordnet sind, bei dem Grundlinie und Seitenlinien etwa gleich lang sind und die vierte Strecke als Abstand zwischen den Elektroden, an denen die beiden freien Enden der Transformatoren angeschaltet sind, nicht kürzer als die halbe Grundlinie ist.
  3. 3. Ofen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei an den offenen Enden angeschlossenen Elektroden einen kleineren Querschnitt haben können als die beiden anderen Elektroden.
  4. 4. Ofen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß drei unabhängig voneinander in der Spannung regulierbare Einphasentransformatoren symmetrisch an das Drehstromnetz angeschlossen sind. In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschrift Nr. 2 769 706; »Handbuch der technischen Elektrochemie«, herausgegeben von G. Eger, 4. Band, 3. Teil A »Elektroöfen in der Industrie der Nichteisenmetalle«, S.28/29.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2841458A1 (de) * 1977-09-26 1979-04-05 Elkem Spigerverket As Elektrodenanordnung fuer gleichstrom-reduktionsoefen
DE3019133A1 (de) * 1980-05-20 1981-11-26 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Stromversorgungseinrichtung zum elektrischen beheizen eines geschmolzenen mediums

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2769706A (en) * 1948-06-04 1956-11-06 Bolidens Gruv Ab Smelting sulfide ores

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