DE221432C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 h. GRUPPE

JAMES HENRY REID in NEWARK, V. St. A.

Lichtbogenelektroden.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. März 1909 ab.

Für diese Anmeldung ist bei der Prüfung gemäß dem Unionsvertrage vom

20. März 1883 die Priorität

14. Dezember 1900

auf Grund der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 22. August 1908 für Anspruch 1 und 2 und vom 9. November 1908 für Anspruch 3 anerkannt.

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Schmelzöfen und bezweckt, die vollständige Reduktion der Erze in einer einzigen Kammer zu ermöglichen, und den Durchgang der Be-Schickung derart zu regeln, daß das ganze Erz vollständig behandelt ist, ehe es den Ofen verläßt. Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht noch darin, eine besondere Auskleidung für den Ofen unnötig zu machen, oder, wenn eine solche gebraucht wird, ihre Abnutzung auf das praktisch kleinste Maß zu beschränken. Die Einrichtung des Ofens ist derart, daß die ganze Beschickung zu gleicher Zeit der Wirkung eines elektrischen Bogenlichtes und der Wärme unterworfen wird, die durch elektrische Widerstände hervorgebracht wird.

Auf den beiliegenden Zeichnungen ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.

Fig. ι zeigt einen horizontalen und Fig. 2 einen vertikalen Schnitt durch den neuen Ofen. Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Elektroden. Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt durch die Elektrodenvorschubvorrichtung. Fig. 5 ist eine Einzelheit. Fig. 6 zeigt einen' Schnitt durch den Magnetkern des Reglers. Fig. 7 ist ein Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 4. Fig. 8 zeigt eine geänderte Ausführungsform des Ofens, während Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 2 darstellt. Fig. 10 ist ein senkrechter und Fig. 11 ein wagerechter Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 10 einer weiteren geänderten Ausführungsform des Ofens.

Es werde zunächst die in den Fig. 1 bis 7 dargestellte Ausführungsform betrachtet. Der Ofen A ist aus passendem Material hergestellt und mit einem Trichter 10 zur Einführung ■ des. Materials sowie mit einem Auslaß 11 versehen. In der dargestellten Ausführungsform ist keine besondere innere Auskleidung des Ofens vorgesehen, da das Erz von den Elektroden getragen wird, die praktisch einen Schmelztiegel bilden. Es ist indessen einleuchtend, daß, wenn gewünscht, auch eine entsprechende Auskleidung verwendet werden kann. B und C stellen die den Lichtbogen hervorrufenden Elektroden und E, F, G, H, I . eine Anzahl Widerstände in Form von Elektroden dar. Diese Widerstände sowie die Elektroden konvergieren nach einem Punkte, so daß sie einen Tiegel bilden, in welchem die Beschickung zurückgehalten wird, bis sie reduziert und in den geschmolzenen Zustand gebracht ist, worauf

das geschmolzene Gut zwischen den Widerständen und den Elektroden hinabfließen kann; die auf der Oberfläche der Flüssigkeit sich ansammelnden Schlacken können durch entsprechende öffnungen / abgezogen werden. Wenn gewünscht, können gewisse Metalle, die einen niedrigen Verdampfungspunkt haben, verdampft und durch ein entsprechendes Rohr 35 abgezogen werden.

ίο Die Elektroden B und C sind in Gleitträgern 12 und 13 gelagert. Jede der Elektroden besitzt eine Reguliervorrichtung D, welche die Elektroden zusammenbringt und trennt, je nach der Leitfähigkeit der Beschickung, so daß der hindurchfließende Strom konstant bleibt.

Jede dieser Regulier vorrichtungen, die in Fig. 4, 5 und 6 gezeigt sind, ist mit Widerstandsspulen 14 versehen, die Elektromagnete bilden und von einem Halter 15 getragen werden, der mit den Trägern 12 oder 13 in Verbindung steht. Die Spulen sind in den elektrischen Stromkreis mittels Kabel 16 und 17 eingeschaltet, von denen das letztere zu einer Klemmschraube 18 an den Elektroden führt. In der Spule liegt der lameliierte Kern 19, der aus einzelnen kreuzförmigen Blechen 20, die durch eine mittlere Stange 22 verbunden sind, und Ecken 21 von isolierendem Material, wie

.30 Marmor, Porzellan o. dgl., tragen, hergestellt ist; Die isolierenden Ecken verhindern eine Berührung mit dem Draht der Widerstandsspule 14. Die Bewegung des Kernes innerhalb des Magneten wird den Elektroden mittels eines Hebels 23 mitgeteilt, welcher am einen Ende mit diesem verbunden und bei 24 an einem Vorsprung 25 des Trägers 15 drehbar gelagert ist und einen Bügel 26 trägt, die sich zu beiden Seiten der Spule nach oben erstreckt und einstellbar mit der mittleren Stange 22 vermittels Bolzen 27 in Verbindung steht. Mittels dieser Bolzen kann der Kern eingestellt werden, wodurch, wie später beschrieben wird, der durch die Elektroden hindurchgehende Strom geregelt werden kann.

Der Kern wird gewöhnlich in seiner äußersten Stellung festgehalten und an einer Einwärtsbewegung durch eine Feder 28 verhindert, die mit dem äußeren Ende des Hebels 23 und mit einer Platte 29 verbunden ist, welche von dem äußeren Ende der Spule 14 isoliert getragen wird.

Fließt Strom durch die Spule, so sucht sie den Kern nach innen zu ziehen, wobei jedoch die Feder 28 entgegenwirkt. Der Kern wird dann eine Stellung einnehmen, die aus .der magnetischen Zugkraft und der Federkraft resultiert. Vermehrt sich die Leitfähigkeit der Beschickung und sollte ein zu starker Strom durch die Elektroden hindurchgehen, so wird der Kern weiter nach einwärts gezogen, wodurch aber vermittels des Hebels 23 die Elektrode zurückgezogen und somit die Stromstärke verringert wird. Da nun die Leitfähigkeit der Ladung beständig wechselt, so werden die Elektroden auch fortwährend in Bewegung erhalten, wodurch ihre Oberfläche gereinigt und das Festsetzen des Erzes verhindert wird.

Die Widerstandselemente E und F, welche auch einen Teil des Schmelztiegels bilden, dienen ebenfalls zur Erzeugung von Wärme und erstrecken sich ■ durch Träger 30 und 31 an den Seiten des Ofens hindurch und sind gegeneinander geneigt. Sie treffen sich bei den Spitzen der Elektroden B und C. . Die Enden der Widerstandselemente werden beständig durch Federn 32 und 33 in Berührung miteinander gehalten, welche die Träger 30 oder 31 mit die Widerstände umfassenden Ringen 34 verbinden. Beim Stromdurchgang wird zwischen den Elektroden und den Widerstandselementen ein Lichtbogen auftreten, während in den Widerstandselementen Wärme erzeugt wird. Die Beschickung wird somit sowohl der Wirkung des Bogenlichtes als auch gleichzeitig der Wärme der Widerstände unterworfen. . Um die Gestalt des Schmelztiegels zu verbessern und die elektrischen Wiederstände in dem Ofen zu vermehren, sind noch ■ eine Anzahl kleinerer Widerstandselemente G, H, I zwischen den größeren Elementen E-xmd F und den Elektroden B und C vorgesehen. Die Elektroden und die Widerstandselemente konvergieren alle nach einem mittleren Punkte. Die Unterseiten der Elektroden sind V-förmig ausgebildet, wie aus Fig. 1 hervorgeht. Die Anzahl der Elektroden und der Widerstandselemente, die in der besprochenen Weise zueinander geneigt sind, bilden also einen Schmelztiegel in der Mitte des Ofens, in welchen die eingeführte Beschickung fällt, ehe sie an den Elektroden vorbei kann. Sie muß daher erst reduziert und zum mindesten geschmolzen werden, ehe sie durch die kleinen Zwischenräume zwischen den Elektroden hindurchfließen kann. In dieser Weise ist dafür gesorgt, daß das Erz stets die richtige Behandlung durchgemacht hat, ehe es den Ofen verläßt. Die Schlacke kann durch die Öffnung / und die flüchtigen Bestandteile durch den Auslaß 35 abgezogen werden.

Da die Beschickung von den Elektroden getragen wird und nicht mit den Wänden des Ofens in Berührung kommt, so ist es auch nicht notwendig, eine innere Bekleidung anzubringen.

Gemäß der in den Fig. 8 und 9 dargestellten geänderten Ausführungsform besitzt der Ofen A eine Anzahl von geneigt angeordneten Elektroden B, C, D, E, die elektrisch mit den verschiedenen Phasen einer mehrphasigen Stromquelle verbunden sind. Jede dieser Elektroden

ist mit entsprechenden selbsttätigen Reguliervorrichtungen F, beispielsweise mit den vorher beschriebenen, verbunden, die den Durchfluß des Stromes durch die Elektroden konstant erhalten.

Auch bei dieser Ausführungsform bilden die geneigt zueinander stehenden Elektroden wieder einen Schmelztiegel, der das Schmelzgut aufnimmt. Neben den Elektroden befinden

ίο sich wieder Widerstandselemente G, welche durch die Wände des Gehäuses K hindurchgehen und derselben Konstruktion sind, wie schon vorher beschrieben wurde. Gemäß dieser Ausführungsform ist eine vertikale Elektrode H vorgesehen, die sich durch den oberen Teil / des Ofens erstreckt und mit einem selbsttätigen Stromregler / verbunden ist. Die Elektrode erstreckt sich, wie aus den Figuren hervorgeht, in die obere Schicht der Ladung und ist elektrisch mit einem neutralen Punkte des Mehrphasensystems verbunden. Es geht aus dieser Anordnung hervor, daß beim Arbeitsvorgang die durch jede der verschiedenen Phasen hindurchfließende Strommenge geregelt werden kann, wobei der neutrale Punkt in der Mitte der Beschickung immer die Aufrechterhai tung einer gleichförmigen Wärme sichert.

Bei der in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsform besitzt der Ofen A einen offenen Boden. In dem äußeren Gehäuse ist eine mittlere Kammer B vorgesehen, die mit einem kleineren Gehäuse C ausgestattet ist, das eine Innenbekleidung 10 trägt uncj. einen Boden 11 besitzt, in welchem ein Auslaß 12 liegt, durch den die Beschickung in einen Behälter D fällt. Beide Öfen sind im Querschnitt rund;" es ist jedoch klar, daß sie auch jede andere Form haben könnten. Die Erhitzung des Ofens wird durch eine Anzahl von Elektroden E, F, G, H besorgt, die gemäß dieser Ausführungsform ungefähr horizontal angeordnet sind und im oberen Ende der inneren Kammer B liegen. Jede der Elektroden kann mit Stromreglern I, wie schon beschrieben, versehen sein. Das obere Ende der Kammer B ist offen und der Raum zwischen den Elektroden ist durch die Widerstandselemente K, L, M, N ausgefüllt, die ebenfalls horizontal durch das äußere Gehäuse A. hindurchgehen und durch entsprechende Mittel, beispielsweise Federn 13, die an Gestellen 14 an den Seiten des Ofens gehalten werden, nach innen gepreßt werden. Die Enden der Elektroden und der Widerstände, die sich im oberen Ende der Kammer B treffen, sind mit einer Anzahl von Löchern 15 von solcher Größe versehen, daß das normale Erz nicht hindurchfallen kann, während es in geschmolzenem Zustande hindurchfließt. Die Größe der Widerstandselemente ist derart bemessen, daß sie zusammen mit den Elektroden den ganzen oberen Teil der Kammer B bedecken, so daß sie also gleichermaßen einen Tisch bilden, auf welchen das Erz auffällt. ·

Das zu behandelnde Erz kann durch Trichter 16, 17, die oben an dem Gehäuse A gelagert sind, über die ganze Tafel ausgebreitet werden, wo es von einem Rührarm O gleichmäßig verteilt wird. Dieser sitzt an einer vertikalen Welle 18, welche mit einem Ring 19 ausgestattet ist, der auf einem Lager 20 in dem Gehäuse liegt und eine Scheibe 21 besitzt. Der. Rührarm 22 erstreckt sich radial über den Tisch und ist mit einer Lage 23 von feuerfesten Steinen ausgestattet. Die untere Kante des Rührarmes 22 verläuft parallel mit den Widerständen und den Elektroden. Seine ' Höhe kann durch Verstellen des Ringes 19 vermittels der Stellschrauben 24 beliebig eingestellt werden.

Unterhalb des runden Raumes zwischen der Kammer B und dem äußeren Gehäuse A steht ein ringförmiger Trog P, in welchen die Schlacke hineinfällt. Um die flüchtigen Bestandteile aus dem Gehäuse A abzuziehen, ist ein Auslaßrohr 25 angeordnet.

Bei Anwendung des Ofens wird das zu behandelnde Erz durch die Trichter 16 und 17 auf den durch die Widerstände und Elektroden gebildeten Tisch aufgebracht. Das Rührwerk O wird dann derart eingestellt, daß der Arm 22 sich wenige Zoll über dem Tisch bewegt, wenn die Welle 18 gedreht wird, so daß das auf dem Tisch liegende Material über diesen gleichmäßig verteilt wird.

Nun wird der Strom eingeschaltet, so daß sich die Lichtbogen zwischen den Elektroden und diesen und den Widerstandselementen bilden, die gleichzeitig durch den Durchgang des Stromes erwärmt werden. Das Erz wird nun also durch das elektrische Bogenlicht und durch die von den Widerstandselementen ausströmende Wärme geschmolzen. Das flüssige Metall fließt dann durch die Löcher 15 und fällt in den Behälter D.

Durch die Trichter 16 und 17 können gleichzeitig mit dem Erz auch noch entsprechende Reagenzmittel eingeführt werden.. ' Sobald die metallischen Bestandteile von dem Gestein befreit sind, oder sobald die Reduktion vollständig ist, wird das Rührwerk gesenkt, bis die untere Kante gerade die obere Fläche des Tisches berührt. Dadurch wird der Rückstand des Gesteins, der hauptsächlich aus Silikaten und Schlacke besteht, von dem Tisch gefegt und fällt durch den Raum 26 in den Behälter P.

Der neue Ofen ist besonders zum Schmelzen von solchen Gesteinsmassen brauchbar, die nur kleine Quantitäten wertvollen Metalls enthalten, wie beispielsweise silber- und gold-

arme Gesteinsmassen. Der neue Ofen kann natürlich auch zur Behandlung jeder anderen Erze Verwendung finden.

Es ist nicht notwendig, die Löcher 15 zwisehen den Widerstandselementen und den Elektroden anzubringen, da der Zwischenraum

. zwischen den einzelnen Elektroden und Elementen genügend groß ist, um ein Durchfließen der geschmolzenen Metalle zu erlauben. Das äußere Gehäuse kann entweder in seiner Bauart geändert werden oder auch vollständig fortgelassen werden.

Claims (4)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Elektrischer Schmelzofen mit einer. • Anzahl mit den Spitzen zusammenstoßender Lichtbogenelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Elektroden mit einer Anzahl nach der Lichtbogenzone konvergierender und dort sich berührender Widerstandselemente einen Träger oder Behälter für das Schmelzgut bilden.
2. 2. Elektrischer Schmelzofen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenelektroden mit selbsttätigen Stromreguliervorrichtungen versehen sind, während die einander gegenüberliegenden Widerstandselemente durch Federn 0. dgl.

   in beständiger Berührung gehalten werden.
3. 3. Elektrischer Schmelzofen nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtbogenelektröden mit den verschiedenen Phasen eines mehrphasigen Stromes verbunden sind und außerdem noch eine Elektrode, die durch den oberen Teil des Ofens hindurchgeht und mit der Spitze in die Beschickung hineinreicht, an den neutralen Punkt des Mehrphasensystems gelegt ist.
4. 4. Elektrischer Schmelzofen nach Anspruch ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden und Widerstandselemente einen zweckmäßig mit Löchern versehenen Tisch bilden, über welchem ein Rührwerk angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.