DE220251C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE-40 c. GRUPPE

OTTO MULACEK und FRANZ HATLANEK in KLADNO, Österr.

auf elektrothermischem Wege.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 27. September 1907 ab.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Öfen für die Raffination von Metallen, bei denen durch Einschalten des Schmelzgutes in einen Stromkreis die nötige Wärmeentwicklung durch den Leitungswiderstand des Schmelzgutes bewirkt wird.

Der hauptsächliche Übelstand der bekannten Bauarten dieser Öfen liegt in der Art der Stromübertragung zwischen dem außerhalb des Ofens liegenden Stromleiter und dem Schmelzgut. Meist wird diese so hergestellt, daß entweder der Strom nur von Metall "zu Metall überführt wird, oder daß man zwischen dem äußeren metallischen Stromleiter und dem

1-5 Schmelzgut Kohle in irgendeiner Form einschaltet. In ersterem Falle ist es nicht möglich, das Schmelzgut in seiner ganzen Masse genügend dünnflüssig zu erhalten, ohne zugleich einen Teil des metallischen Poles abzuschmelzen, d. h. eine genügend scharfe Grenze zwischen dünnflüssigem und festem Metall zu erzielen. Im zweiten Falle wirkt die im Stromkreis eingeschaltete Kohle dadurch nachteilig, daß sie von dem Schmelzgut teilweise aufgenommen wird und so z. B. die Herstellung weicher Eisensorten unmöglicht macht.

Eine andere bekannte Art der Stromübertragung besteht darin, daß man Leiter zweiter Klasse, wie Magnesit u. dgl., als Stromanschluß für das Metallbad anordnet, wobei man die ganze feuerfeste Auskleidung des Schmelzofens aus diesem Material herstellen kann. In einem solchen Falle müssen die außer dem Ofen be45

findlichen metallischen Stromleiter zu Polplatten o. dgl. geführt werden, die in die Strom-Übertragungsmasse derart eingebettet sind, daß sie das Metallbad nicht berühren. Derartige Öfen bieten den Nachteil, daß sie sehr schwierig in Betrieb zu setzen sind, indem die in den Stromkreis eingeschalteten Leiter zweiter Klasse auf eine entsprechend hohe Temperatur gebracht werden müssen, um leitend zu werden, und andererseits die ganze Ofenzustellung eine möglichst gleichmäßige Anwärmung verlangt, damit Risse u. dgl. vermieden werden. Ein örtliches Anwärmen der Stromübertragungsstellen hat den Nachteil, daß Risse in der Ofenzustellung schwer, vielleicht überhaupt nicht zu vermeiden sind, wogegen das Anwärmen des ganzen Ofens mittels eines Koksfeuers oder einer in den Ofen geführten Flamme entweder nicht genügend langsam oder nur in sehr umständlicher Weise möglich ist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, reine Widerstandsöfen zu bauen, bei denen Leiter zweiter Klasse zur Stromübertragung Anwendung finden und doch eine genügend gleichmäßige, genügend langsame und genügend hohe Erhitzung des ganzen Ofens erfolgt, indem der Widerstandsofen gewissermaßen mit einem Induktionsofen kombiniert wird.

Es ist bereits ein elektrischer Ofen bekannt geworden, der eine Kombination von Induktionsofen und Widerstandsofen darstellt. Während des Betriebes dieses Ofens wird aber stets ein Teil des ihm zugeführten Primärstromes

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durch unmittelbare Induktion dem in Schmelzrinnen befindlichen kurz geschlossenen Schmelzgut zugeführt und so in diesem in Wärme umgesetzt. Es ist allerdings möglich, einen Teil des Primärstromes so auszunutzen, daß in Sekundärspulen, in welche ein Teil des Schmelzgutes als Stromleiter eingeschaltet ist, ein elektrischer Strom durch Induktion erzeugt wird. Dieser Ofen hat jedoch den Nachteil, daß nur ein Teil des Stromes in der zuletzt beschriebenen Art ausgenutzt werden kann, also immer nur ein Teil des Ofens als Widerstandsofen arbeitet und man immer zumindest mit einem Teil des Primärstromes unmittelbar im kurzgeschlossenen Schmelzgut einen Induktionsstrom erzeugt und dadurch während des laufenden Betriebes die unbequemen engen Schmelzrinnen der Induktionsöfen nicht entbehren kann.

Nach vorliegender Erfindung werden Öfen in ähnlicher, ■ wie der zuletzt beschriebenen Art ausgeführt, jedoch mit dem grundsätzlichen Unterschied, daß während des laufenden Betriebes die Induktionsschmelzrinne bzw. die Induktionsschmelzrinnen nicht mit Metall gefüllt werden, so zwar, daß im Metallbade kein Strom unmittelbar induziert werden kann, der Ofen demnach als reiner Widerstandsofen arbeitet.

Die Induktionsschmelzrinnen kommen nur bei der Inbetriebsetzung in Anwendung.

Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß man die Schmelzrinne eines normalen Induktionsofens, z. B. eines Kjellinofens, an einer Stelle herdförmig erweitert und den übrigen Teil der Rinne entsprechend schmal ausführt. Die herdförmig erweiterte Stelle des Ofens stellt den eigentlichen Ofenraum für den laufenden Betrieb dar und ist mit den erwähnten Polplatten ausgestattet, die mit dem Sekundärstromkreis in Verbindung stehen. Nach dem Anheizen des Ofens kann man. nun, sobald die Zustellung leitend geworden ist, die schmale Schmelzrinne gegen den eigentlichen Ofenherd durch Einstampfen von feuerfestem Material o. dgl. abtrennen oder aber durch entsprechende Einrichtung den Ofen derart kippen, daß der herdförmige Teil tiefer zu liegen kommt als die Schmelzrinne, so zwar, daß bei neuerlicher Füllung des Ofens keine oder nur geringe Mengen Metall in die Schmelzrinne gelangen, so daß das Metall keinen geschlossenen Stromleiter mehr bildet.

Da im obigen Ausführungsbeispiel das Verstampfen der Induktionsrinne zum Zweck der Abtrennung dieser Rinne von dem eigentlichen Ofenherd immerhin eine Umständlichkeit bedingt und namentlich bei Betriebsstörungen eine Wiederinbetriebsetzung des erkaltenden Ofens schwierig durchzuführen ist, und da andererseits ein Ofen, der für den laufenden Betrieb eine gekippte Lage erfordert, schwierige und relativ umständliche mechanische Einrichtungen verlangt, erweist es sich als vorteilhafter, die Sohle des eigentlichen Ofenherdes entsprechend tiefer als die Sohle der Induktionsschmelzrinne anzuordnen. Mit dieser Einrichtung bleibt der Ofen während des laufenden Betriebes in der gleichen Lage wie beim Anheizen,, und ein Ausstampfen der .Induktionsschmelzrinne o. dgl. ist nicht erforderlich.

Auf der Zeichnung ist ein Beispiel dieser vorteilhafteren Ausführungsform dargestellt. Darin ist H das Transformator j och und / die Primärspule, deren natürlich mehrere angewendet werden können. K sind zwei Sekundärspulen, deren Anzahl natürlich ebenfalls verschieden sein kann. L ist die Ofenrinne, wie sie bei allen Arten der Induktionsöfen in mehr oder weniger geänderter Form Anwendung findet. A ist der eigentliche Arbeitsherd, in welchem sich während des laufenden Betriebes immer nur so viel Metall befindet, daß es nicht in die Induktionsrinne L gelangt. B ist die feuerfeste Ausfütterung, G das zu raffinierende Metallbad, C das Gewölbe; D sind Arbeitstüren und E ist der Stromerzeuger. α und b sind die Polplatten und f ist der stromübertragende Teil des feuerfesten Ofenfutters.

Um den Ofen in Betrieb zu setzen, wärmt man ihn mit Koksfeuer, in die Induktionsrinne L eingelegte geschweißte Ringe, o. dgl. genügend an. Dann bringt man in den Ofen möglichst leicht schmelzbares flüssiges Metall, wie Roheisen 0. dgl., und zwar in solcher Menge, daß auch in die Induktionsrinne flüssiges Metall gelangt. Nun läßt man den Strom an und heizt nur mittels des Induktionsstromes in der Rinne L. Der Stromkreis der Sekundärspule ist eben noch durch den nicht genügend heißen Leiter zweiter Klasse unterbrochen. Diese Art des Heizens setzt man so lange fort, bis das Futter des eigentlichen Ofenherdes A bis zu den Polplatten a, b genügend warm ist, um als Leiter zu dienen. Ist dies erreicht, so wird in den Sekundärspulen K sofort ein Strom erzeugt, welcher durch die Polplatten a, b, das feuerfeste Material f und das Bad G geht. Das zur Inbetriebsetzung dienende flüssige Metall wird nun ausgegossen und erst hierauf mit dem eigentlichen Betriebe begonnen. Hierzu füllt man aber jetzt den Ofen, wie bereits erwähnt, nur so weit, daß kein Metall in die Induktionsrinne L gelangt, so daß diese im Unterschied zu allen bekannten Arten der elektrischen Induktionsöfen am eigentlichen Betriebe nicht teilnimmt.

Die Induktionsrinne L hat eben bei vorliegend beschriebenem Ofen einen ganz anderen Zweck wie bei allen bisher bekannt gewordenen Induktionsöfen; sie hat nicht die Aufgabe

der Raffination von Metallen, sondern lediglich den der Anwärmung eines Leiters zweiter Klasse. Wird durch irgendeinen Umstand das Ofenfutter bei den Polplatten a, b zwischen zwei Chargen zu kalt, so wird der Ofen neuerdings, wie beschrieben, in Betrieb gesetzt.

Öfen gemäß der vorliegenden Ausführung besitzen außer den bereits genannten Vorteilen einen einzigen mulden- oder schalenförmigen Herd, was sie in bezug auf Bequemlichkeit des Arbeitens bei allen' metallurgischen Operationen, wie Abziehen der Schlacke, Durchkrücken des Bades usw., an die Seite der Lichtbogenofen einfachster Konstruktion stellt, ohne daß sie die Nachteile dieser Öfen, wie hohe Kosten des Elektrodenverbrauches, schwere Regulierfähigkeit usw. besitzen.

Es ist selbstverständlich, daß Öfen nach vorliegender Erfindung entweder mit Abstich oder kippbar ausgeführt werden können.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Raffination von Metallen, insbesondere von Eisen und Stahl, in einem elektrischen Ofen mit aus einem Leiter zweiter Klasse bestehender, den Strom zuführender Ofenwandung, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Ofen, an dessen Arbeitsherd anschließend eine oder mehrere Induktionsschmelzrinnen angeordnet sind, zunächst ein den Herd und die Rinnen ausfüllendes Metallbad durch Induktion geheizt und nach Anwärmung des Ofenfutters die Induktionsschmelzrinnen ausgeschaltet werden.

2. Elektrischer Ofen zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohle des Arbeitsherdes tiefer liegt als die Sohle der Induktionsschmelzrinnen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.