DE197233C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

^PATENTSCHRIFT

- JVl 197233 -KLASSE 40 c. GRUPPE

OTTO FRICK in SALTSJÖBADEN, Schweden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 22. April 1906 ab.

Elektrische Öfen zur Reduktion und Schmelzung von Oxyden sind bereits bekannt. Je nach der Art, in welcher die elektrisch erzeugte Wärme dem zu erhitzenden Gute zugeführt wird, können diese Öfen in zwei Klassen eingeteilt werden.

Die erste Klasse umfaßt öfen, in denen die Hitze außerhalb des Gutes durch einen Lichtbogen erzeugt und von diesem durch ίο Strahlung übertragen wird.

Bei Öfen der zweiten Klasse dient das zu

erhitzende Gut selbst als Stromleiter, so daß die Wärme direkt in dem Gute erzeugt wird.

Öfen der ersten Klasse, welche im allgemeinen als Lichtbogenöfen bezeichnet werden können, sind für Reduktion von Eisen, Zink

u. dgl. leicht reduzierbare Metalle weniger geeignet, weil die Temperatur des Lichtbogens weit höher als erforderlich ist, wodurch die Ausstrahlungsverluste unnötig groß werden und das Ofenmaterial stark angegriffen wird.

Die Öfen der zweiten Klasse vermeiden

diesen Ubelstand, weil dort die Temperatur genau der für den gewünschten Prozeß erforderlichen angepaßt Werden kann.

Bei den bisher bekannten Öfen dieser Klasse zur Reduktion und Schmelzung von Oxyden u. dgl. ist aber die wichtige Tatsache der wesentlich verschiedenen Leitfähigkeit des Reduktionsgemisches und ' des Endproduktes unberücksichtigt geblieben.

Die Leitfähigkeit des letzteren ist meistens mehrere hundert Male größer als die des ersteren.
Der bisher nur mittels Elektroden zuge-40

führte Strom erzeugt beim Durchgang durch das Reduktionsgemisch eine bedeutendeWärme, kann aber infolge des geringen Widerstandes des Endproduktes in diesem keine Erhitzung hervorrufen.

Nach der englischen Patentschrift 3790/1904 ist ein Versuch gemacht, dem Endprodukt mittels eines Lichtbogens Wärme zuzuführen. Dieses Mittel· ist unzureichend, da nur die in der Nähe des Lichtbogens befindlichen Teile in dieser Weise erhitzt werden. Ferner werden' hierdurch die mit der Verwendung von Lichtbogenheizung verknüpften Nachteile in das Verfahren eingeführt. ,

Aus den angeführten Gründen bieten auch Öfen mit kombinierter Heizung, wie solche z. B. in der französischen Patentschrift 2724, Zusatz zum Patent 339010 oder in der deutschen Patentschrift 158221 der Kl. 18 beschrieben sind, bei der gleichzeitigen Reduktion und Schmelzung von Oxyden u. dgl. Ubelstände dar; deren Behebung bezweckt die vorliegende Erfindung durch eine neue Kombination bereits bekannter elektrischer Heizmethoden zu beseitigen, und zwar dadurch, daß das feste zu behandelnde Gut zwecks Reduktion in einem oder mehreren über dem ringförmigen Schmelzraum angeordneten Räumen als Widerstand in einen oder mehrere von außen gespeiste Stromkreise eingeschaltet und beim Durchgang des Stromes erhitzt wird, und daß die herabsinkenden Produkte in dem unteren Schmelzraum mittels elektrischer Induktion weiter erhitzt und geschmolzen werden. '70

Die Öfen, welche zur Ausführung der Erfindung in Verwendung kommen, bilden.eine Kombination eines oder mehrerer Widerstandsöfen, denen der Strom durch Elektroden zu-. geführt wird, für die Reduktion und eines Induktionsofens für die darauffolgende Schmelzung. Der Aufbau ist so, daß der Arbeitsraum des Widerstandsofens sich schachtartig an den Tiegelraum des Induktionsofens anschließt.

Die Zeichnungen stellen schematisch einige Ausführungsformen der für das beschriebene Verfahren geeigneten Öfen dar.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Schnitt und Fig. 2 eine Oberansicht eines Ofens, in dem der Elektrodenstrom das zu reduzierende Gemisch in wagerechter Richtung durchfließt. Fig. 3 und 4 bzw. 5 und 6 zeigen entsprechende Ansichten von zwei, anderen Öfen, in denen der Elektrodenstrom in senkrechter Richtung durch das Reduktionsgemisch hindurchgeht.

Fig. 7 und 8 stellen eine Abänderung der

in Fig. 3 und 4 dargestellten öfen dar, deren Tiegel einerseits und Reduktionsschächte andererseits gegeneinander drehbar sind.

Nach der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 besteht der untere Teil des Ofens aus einem geschlossenen ringförmigen Tiegel 1 zur Aufnahme der Schmelzmasse, so daß diese letztere einen geschlossenen elektrischen Leiter bildet, welcher den Eisenkern 3, auf welchen die Primärspule 2 gewickelt ist, umfaßt. Über dem Tiegel I ist ein beispielsweise ringförmiger Schacht 4 angebracht, der an der Stelle, wo der obere wagerechte Teil des Eisenkerns durch denselben hindurchgeht, durch Mauerwerk 5 unterbrochen ist. Auf beiden Seiten dieses Mauerwerks sind Elektroden 6, 7 vorgesehen, die mit einer Quelle für Gleichstrom oder Wechselstrom verbunden werden. Der durch diese Elektroden zugeführte Strom geht durch die in den Schacht 4 eingeführte Masse hauptsächlich in wagerechter Richtung hindurch. Die Stromstärke wird derart bemessen, daß die Masse bis zur Reduktionstemperatur erhitzt wird. Die ausreduzierte Masse sinkt gegen den als Tiegel ausgebildeten Boden des Ofens herab. Unter der Voraussetzung, daß hier schon eine gewisse Menge geschmolzenen Metalles oder Schlacke vorhanden ist, die durch Induktionsströme erhitzt wird, gibt diese geschmolzene Masse Wärme an die herabgefallene Masse ab und bringt dieselbe zum Schmelzen. Der Betrieb ist ein ununterbrochener. Hat sich eine genügende Menge von geschmolzenem Gut im Tiegel gesammelt, so wird ein Abstich gemacht, wobei jedoch zu beachten ist, daß von der geschmolzenen Masse ein so großer Teil übrigbleibt, wie für die zuverlässige Wirkung der Transformatoranordnung erforderlich ist. Wenn der Eisenkern so hoch gemacht wird, daß er über den Schacht hinausragt, können zwei oder mehrere Elektroden je nach Phasenzahl des Stromes verwendet und gleichmäßig auf dem Ring des Tiegels verteilt werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4 ist die Transformatoranordnung" im wesentlichen dieselbe wie in Fig. 1 und 2, während für die Zuführung der Reduktionsmasse drei senkrechte Schächte 8 über dem Tiegel in einer gegenseitigen Entfernung von 120⁰ vorgesehen sind. Jeder dieser Schächte ist oben mit einer Elektrode versehen, die mit einer Dreiphasenstromquelle verbunden ist. Der Dreiphasenstrom erhitzt die Masse bis.zur Reduktionstemperatur, wobei die unter den Schächten auf dem Boden des Tiegels befindliche Schmelzmasse als Kurzschluß- bzw. Ausgleichleiter für diese Ströme dient.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 und 6 unterscheidet sich in baulicher Hinsicht von der in Fig. 3 und 4 dargestellten im wesentlichen dadurch, daß die vier Schächte 8 am oberen Teile wagerecht hineinragende Elektroden 9 besitzen. Dieser Ofen soll mit zweiphasigem oder einphasigem Wechselstrom gespeist werden. In letzterem Falle werden die Elektroden paarweise an denselben Pol angeschaltet. Dieser Ofen ist z. B. für die Herstellung von Zink geschaffen, zu welchem Zwecke er ein ständig im Boden befindliches Bad aus Eisen oder anderem nicht flüchtigen Metalle für die Erhitzung der gebildeten Schlacke besitzt. Zur Ableitung der entstehenden Zinkdämpfe sind im unteren Teil des Ofens Rohre 10 vorgesehen, welche zu entsprechenden Kondensierungsvorrichtungen führen. Selbstverständlich kann dieser Ofen aber auch für die Herstellung anderer flüchtiger Metalle verwendet werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 7 und 8 unterscheidet sich von der in Fig. 3 und 4 dargestellten dadurch, daß der Tiegel gegen den Deckel und die Reduktionsschächte drehbar angeordnet ist. Es wird hierdurch erreicht, daß die in den Tiegel neu eintretende Masse auf die ganze Länge der Tiegelrinne gleichmäßig verteilt werden kann. Der aus Magnesitstampfmasse o. dgl. hergestellte Schmelztiegel wird daher gleichförmiger abgenutzt, und die durch Induktion zugeführte Wärme wird auf die ganze Schmelzmasse gleichförmig verteilt.

Statt den Tiegel drehbar anzuordnen, kann man denselben auch fest und den Deckel nebst den Reduktionsschächten und dem Eisenkern drehbar ausführen.

Es ist einleuchtend, daß noch weitere Formen des Ofens zur Ausführung des betreffenden Verfahrens angegeben werden

können. Beispielsweise kann das Schmelzbad mehr als einen geschlossenen Kreis bilden und gegebenenfalls für dieselbe Phasenzahl, wie die desjenigen Stromes, mit dem die Widerstandserhitzung ausgeführt wird, angeordnet werden.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch :

   Verfahren und Einrichtung zur Reduktion und Schmelzung von Oxyden u. dgl. mittels kombinierter elektrischer Heizung in einer schachtartigen Ofenanlage, dadurch gekennzeichnet, daß das feste zu verarbeitende Gemisch von Oxyden und Reduktionsmitteln im oberen Teil des Ofens durch Widerstandserhitzung mittels eines Elektrodenstromes reduziert und das reduzierte Gut, nachdem es selbsttätig in den unteren Teil des Ofens gesunken ist, dort durch Erhitzung mittels eines Induktionsstromes geschmolzen wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.