DE197524C

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Publication number: DE197524C
Application number: DENDAT197524D
Authority: DE

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 197524 KLASSE 2U. GRUPPE

F. O. SCHNELLE in AACHEN.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. März 1906 ab.

Gegenstand der Erfindung ist eine Anwendung schmelzflüssiger Leiter, z. B. geschmolzener Metalle, als Heizstromträger bei elektrometallurgischen Verfahren, insbesondere zum Zwecke der Herbeiführung thermochemischer Reaktionen des Heizstromträgers mit ihm einverleibten oder zugeführten Stoffen.

Bekannten elektro-thermischen Verfahren gegenüber, wie sie beispielsweise bei der Stahlbereitung angewandt werden, ist für die Erfindung wesentlich, daß sie einen freifallenden Strahl des flüssigen Leiters als Heizstromträger — Widerstandsleiter und Lichtbogenbildner (Elektrode) — benutzt.

Man hat zwar die Verwendung ausfließender Strahlen eines flüssigen Metalls als Stromleiter bereits vorgeschlagen, um das ausfließende Metall in Gestalt feiner Fäden durch Stromstöße zu zerstäuben, doch handelt es sich hierbei im wesentlichen um eine mechanische Wirkung, ähnlich der bekannten Zerstäubung von Metallen in Elektrolyten.

Die Benutzung eines Freifallstrahles als • Heizstromträger gemäß vorliegender Erfindung unterscheidet sich von bekannten grundsätzlich dadurch, daß der flüssige Leiter als Heizquelle zur Durchführung thermochemischer und metallurgischer Reaktionen dient. Diese Art der Stromheizung kommt vorzugsweise für Verfahren in Betracht, bei denen der flüssige Stromleiter selbst der metallurgischen Behandlung unterworfen wird oder mit anderen ihm zugeführten Stoffen in Reaktion tritt.

Die vielseitige Anwendungsfähigkeit der Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, das sich auf die eingangs erwähnte Stahlerzeugung bezieht.

Das flüssige (Roh-) Eisen wird entweder unmittelbar aus dem Hochofen oder besonderen Einschmelzöfen in einen feuerfesten Behälter geleitet. Dieser Behälter ist mit einem Pole der Stromquelle verbunden, z.B. mittels Kohlenelektrode, die gegebenenfalls unter Lichtbogenbildung mit dem Eisenbade durch den Übergangswiderstand einer Zwischenschicht oder den Leitungswiderstand, des flüssigen Metalls in bekannter Weise zur Erhitzung und Vorbehandlung des Schmelzgutes (Einschmelzen von Rohstoffen, Zuschlä- gen usw.) mitbenutzt werden kann. Aus diesem Behälter fließt das Schmelzgut durch eine Stichöffnung oder Rinne in Form eines· glutflüssigen Stranges aus und ergießt sich in einen darunter befindlichen zweiten Behälter, der beispielsweise durch eine wassergekühlte Eisen- oder Stahlelektrode mit dem anderen Pole der Stromquelle verbunden ist, so daß der Strom seinen Weg durch den freifallenden Strahl flüssigen Metalls nimmt. Länge und Dicke des Strahles werden durch Ausfluß- und Niveauregulierung so bemessen, daß eine hinreichende Strommenge von ihm aufgenommen werden kann und seine vor.-zeitige Auflösung vermieden wird. Es ist dabei zu berücksichtigen, daß der Strahlquerschnitt sich mit dem Abstande von der Ausflußstelle nach unten zu verjüngt, wodurch eine Widerstandszunahme herbeigeführt wird, die bei entsprechender Stromstärke zu einer intensiven Erhitzung des unteren Strahlabschnitts führen kann. Beim Auftreffen auf

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das im unteren Behälter befindliche Gut, z. B. eine dem Metallbade aufgelagerte Schlackenschicht, tritt eine noch stärkere Widerstandserhöhung an dieser Stelle auf, die zu dauernder, äußerst intensiver Lichtbogenbildung benutzt werden kann. Das Verfahren eignet sich somit zur kombinierten Widerstands- und Lichtbogenheizung. Letztere bietet den besonderen Vorteil, neben höchster Wärmeentwicklung eine heftige Bewegung des Schmelzgutes im unteren Behälter herbeizuführen. Da der Lichtbogen am Fuße der Freifallstrecke inmitten des zu behandelnden Gutes und außer Berührung mit Ofenwandungen oder anderen Fremdkörpern entsteht, so kann die Erhitzung des Gutes bei genügender Energiezufuhr zu weit höheren Graden gesteigert werden, als es bei bekannten Widerstandsheizverfahren mit in Rinnen oder Röhren gebettetem Heizstrang möglich ist. Es entsteht hier also eine Reaktionszone, die an Intensität mit denjenigen des bekannten Heroult-Ofens verglichen werden kann.

Die zur Herstellung bestimmter Stahlsorten nötigen Zuschläge, Eisenschrott, Erze usw., werden, soweit sie nicht bereits dem oberen Behälter zugesetzt wurden, auf das untere Metallbad aufgegeben und durch die strahlende Wärme des flüssigen'Heizkörpers (Licht-bogens) und Berührung mit dem hocherhitzten Bade auf die Reaktionstemperatur gebracht. Zur Behandlung des glutflüssigen Strahles während des freien Falles, namentlich im Augenblicke seines Auftrefrens, und der durch ihn aufgewühlten Badoberfläche können je nach Bedarf Luft, Dampf oder Gase in die Reaktionszone eingeführt werden.

Durch beständige oder periodische Entnahme des flüssigen Gutes aus dem unteren und Zurückführung in den oberen Behälter — beispielsweise durch Injektion von Luft, Dampf oder Gas in eine geschlossene Rückleitung — kann das Schmelzgut die Freifallstrecke beliebig oft durchlaufen; auf diese Weise läßt sich das Verfahren auch im geschlossenen Kreislauf pollos nach dem Transformatorprinzip ausführen. Auch können mehrere Heizstrecken neben- oder hintereinander geschaltet oder mehrphasig verkettet werden. Es bietet sich dadurch die Möglichkeit, den Ausflußbehälter zum Knotenpunkt einer Stromverzweigung zu machen, ohne ihm durch eine besondere Elektrode Strom zuzuführen.

Aus den Erläuterungen zum vorstehend beschriebenen Ausführnngsbeispiele ergibt sich die allgemeine Anwendbarkeit der Erfindung in der chemischen Technik und Metallurgie zur elektrothermischen Darstellung und Zerlegung der Verbindungen und Legierungen von Metallen und anderen Stoffen, so z. B. zum Zwecke ihrer Raffinierung.

Es ist allerdings bereits vorgeschlagen worden, .schmelzflüssige Leiter als Heizstromträger im elektrischen Ofen zu benutzen. Es besteht aber insofern ein Unterschied, als bei dem bekannten Verfahren nicht ein fre'ifallender Strahl als Stromleiter dient, sondern Schlackenflüsse, welche in der Mitte des Ofens durch die ebenfalls leitende Beschickung hindurchrieseln.

Die Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung metallischer Leiter beschränkt. Bei Benutzung von Leitern zweiter Klasse als Heizstromträger können auch elektrolytische Vorgänge neben den rein elektrothermischen für die Zwecke des Verfahrens nutzbar gemacht werden.

Claims

Patent-Ansprüche:

ι. Verfahren zur elektrometallurgischen Verarbeitung von Stoffen unter Verwendung schmelzflüssiger Leiter als Heizstromträger, dadurch gekennzeichnet, daß der als Heizstromträger dienende schmelzflüssige Leiter beim Durchfließen einer Freifallstrecke intensiver Stromerhitzung unterworfen wird.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der freifallende schmelzflüssige Heizstromträger als Elektrode für Lichtbogenheizung benutzt wird.
3. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzflüssige Leiter vor Eintritt in die Freifallstrecke zweckmäßig mit Benutzung der Stromzuführungselektrode im Auslaufgefäße elektrothermisch vorbereitet wird.
4. ■ Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der schmelzflüssige Leiter nach dem Durchlaufen der Freifallstrecke wieder in das Auslaufgefäß zurückgeführt wird, derart, daß ein in sich geschlossener Leiter den Sekundärstromkreis eines Transformators bilden kann.
5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Leitern zweiter Klasse als Heizstromträger, derart, daß elektrolytische Vorgänge neben den elektrothermischen nutzbar gemacht werden kön-η en.