DE173247C

DE173247C -

Info

Publication number: DE173247C
Application number: DENDAT173247D
Authority: DE

Description

baa,

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Verhüttung, Schmelzung u. dgl. mittels elektrischer Transformatoröfen arbeitete man bisher im allgemeinen derart, daß sowohl das eigentliche Schmelzen der Hauptbestandteile der Beschickung als die nachherige Behandlung, d. h. das Raffinieren, das Zusetzen besonderer Stoffe oder Verbindungen, . um dem Schmelzprodukt besondere Eigenschaften zu erteilen usw., in ein und demselben Ofen

ίο ausgeführt wurde, wobei sowohl die zu schmelzenden Stoffe als die schon geschmolzene Masse einen einzigen Leiter etwa konstanten Querschnitts bildeten.

Ein großer Übelstand hierbei ist indessen,

ig daß man nicht mit Vorteil größere Beschickungen behandeln kann, darauf beruhend, daß die auftretenden Selbstinduktionen und die Phasenverschiebung sehr beträchtlich und um so größer werden, je größer die Be-Schickung, d. h. der Querschnitt des Schmelzbades gewählt wird.

Durch die britische Patentschrift 28805 vom Jahre 1903 ist ein elektrischer Transformatorofen bekannt geworden, welcher die Behandlung größerer Beschickungen unter Vermeidung allzu großer Phasenverschiebung bezweckt, indem ein Ofen, dessen Schmelzraum zum größten Teile mit wesentlich verringertem Querschnitt ausgeführt wird, verwendet wird. Dieses Verfahren opfert aber hierbei einige wesentliche Vorteile des Transformatorofens, namentlich die Zugänglichkeit aller Teile und die gleichmäßige Erhitzung der ganzen Beschickung.

Die vorliegende Erfindung bezweckt die Behandlung nahezu beliebig großer Beschickungen mittels Transformatoröfen und besteht darin, daß die Behandlung auf zwei Transformatoröfen verteilt wird,, von denen der erste Ofen für eine verhältnismäßig kleine Beschickung, aber großen Energieaufwand zur hauptsächlichen Schmelzung der Hauptbestandteile und der zweite Ofen für große Beschickung, aber verhältnismäßig geringeren Energieaufwand zum Aufsammeln und Heißhalten der geschmolzenen Materialien konstruiert wird.

Die sich hieraus ergebende günstige Einwirkung auf den Leistungsfaktor in dem primären Stromkreis dürfte am besten durch ein Beispiel erklärt werden.

Nennt man den Phasenverschiebungswinkel = φ, so kann man denselben aus der folgenden Gleichung berechnen:

I- I \

—+ —j,

wenn der Einfluß des Magnetisierungsstromes des Transformators vernachlässigt und die Amperewindungen in der primären Spule gleich denen im Schmelzbade angenommen werden.

Hierbei bedeutet

c eine Konstante,

co = Periodenzahl des Wechselstromes pro Sekunde,
r = Widerstand des Schmelzbades in Ohm,

W_p = magnetischer Widerstand: des primären 'Streuflusses,

W_s = magnetischer Widerstand des sekundären Streuflusses. . . .
ίο Handelt es sich z. B. um einen Transformatorofen zum Schmelzen von Stahl mit einer Beschickung von 15 .t, so ergibt sich bei konstantem Querschnitt des Schmelzbades die Phasenverschiebung, z. B. bei 25 Perioden' in der Sekunde, aus cos φ = 0,20, d.h. die Primärspule des Ofens, die Leitungen und

der Stromerzeuger müssen für — = 5 mal

; 0,1

die wirkliche Leistung berechnet werden.

Wird dagegen die Ofenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt und der größere Ofen wie in dem oben angenomme-

. nen Falle für eine Beschickung von 15 t konstruiert, kann es allerdings nicht vermieden werden, daß unter denselben Verhältnissen wie den oben angegebenen der Leistungsfaktor cos φ === o,2o wird, andererseits aber kann dieser Ofen beispielsweise mit lediglich 10 Prozent der ganzen für die Verhüttung erforderlichen Energiemenge betrieben werden. Die übrigen 90 Prozent der Energiemenge werden dagegen dem eigentlichen Schmelzofen zugeführt, und durch Konstruieren dieses Ofens beispielsweise für eine Beschickung von 1,0 t kann der Leistungsfaktor bei diesem letzteren . ohne Schwierigkeit mit der Größe cos φ = o,6 erhalten werden. Leitungen und Stromerzeuger brauchen daher lediglich für eine Leistung von -^- Λ—— = dem 2 fachen der wirklichen Lei-

0,6 ' o,s ■ .

tung berechnet zu werden.

Dieses günstige Resultat wird erreicht ohne Aufopferung irgend eines der. Vorteile des gewöhnlichen Transform.atorofens.

Man erzielt vielmehr weitere Vorteile gegenüber den bis jetzt bekannten Einzeltransformatoröfen, bei welchen man nicht gut kontinuierlichen Betrieb verwenden kann, wenn Produkte verschiedener Zusammensetzung, wie z. B. Legierungen von Stahl ■mit Chrom, Wolfram usw., nacheinander hergestellt werden sollen, weil schon fertiges Produkt immer mit unter Schmelzung oder Behandlung stehendem Produkt gemischt wird. Durch Verwendung zweier Öfen wird ein kontinuierlicher Betrieb auch in solchen Fällen möglich, wo das geschmolzene Material eine gewisse Zeit zum Raffinieren braucht, oder wo Materialien von verschiedener Zusammensetzung¹ nacheinander hergestellt werden sollen, wie z. B. Stahllegierungen.

Die beiden -Öfen können nach Belieben von einem gemeinsamen Stromerzeuger oder von verschiedenen Stromerzeugern gespeist werden.

Um das obige Ergebnis zu erreichen, ist es erforderlich, den Kern und die primäre Spule des kleineren Ofens derart zu berechnen, daß eine höhere/effektive Spannung in dessen Bade erzeugt wird, sowie daß der größere Teil der.ganzen Leistung von diesem Ofen trotz des größeren Widerstandes des Bades aufgenommen wird, während, andererseits der Eisenkern und die Primärspule des größeren Ofens derart angepaßt werden, daß dessen Bad lediglich eine verhältnismäßig kleine Energiemenge aufnimmt. Demgemäß weist die Primärspule des mit kleiner Be-Schickung arbeitenden Ofens eine kleinere Anzahl Drahtwindungen, das Magnetgestell einen größeren Querschnitt auf als beim Ofen mit größerer Beschickung.

Fig. ι und 2 der beiliegenden Zeichnung stellen eine solche Ofenänlage in senkrechtem Schnitt bezw. in Oberansicht dar.

ι ist der kleinere Ofen, in welchem die hauptsächliche Schmelzarbeit durchgeführt wird und von dem das geschmolzene Material gegebenenfalls kontinuierlich abfließt. 2 ist der größere Ofen, der als Rajäfinierungsofen und Sammler dient, bis die ganze Beschickung fertig ist. 3 und 4 sind Mauerwerke aus feuerfestem oder anderem geeigneten Material. 5 und 6 sind in den Mauerwerken eingeschlossene ringförmige Tiegel. 7 und 8 sind die Primärspulen, die mit Wechselströmen von derselben oder verschiedenen Stromquellen gespeist werden. 9 und 10 sind die Eisenkerne. ■

Die konstruktive Anordnung der Öfen · kann im übrigen in beliebiger Weise ausgeführt werden. Die primären Spulen können beispielsweise nicht nur oberhalb, sondern auch innerhalb, außerhalb oder unterhalb des Schmelzbades angebracht werden. Die Eisenkerne können entweder vollständig getrennt sein oder unter Umständen einen Teil gemeinsam haben.

Claims

Patent-Anspruch:

Verfahren und Einrichtung zum Verhütten, Schmelzen usw. mittels elektrischer Transformatoröfen, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Gutes auf zwei verschiedene Transformatoröfen verteilt wird, derart, daß das eigentliche Schmelzen usw. in einem Transformatorofen für verhältnismäßig kleine Be-

Schickung, aber großen Energieaufwand ausgeführt wird, während das Aufsammeln und die nachherige Behandlung des Schmelzproduktes, wie Raffinieren, Legieren usw., in einem Transformatorofen für verhältnismäßig große Beschickung, aber kleinen Energieaufwand erfolgt, zum Zwecke, die beim Einzeltransforrnatorofen mit großer Beschickung sich aus der im Primärstromkreis auftretenden großen Phasenverschiebung ergebenden Energieverluste beträchtlich herabzumindern.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.