DE228889C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVt 228889 KLASSE 40 c. GRUPPE

PETER SCHMELZER in METZ.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. November 1907 ab.

In den bisher für metallurgische Zwecke gebräuchlichen elektrischen öfen, denen der Strom nur unter Lichtbogenerscheinungen mittels Elektroden zugeführt wird, kann das Schmelzgut nur sehr ungleichmäßig erhitzt werden, da der von Elektrode zu. Elektrode gehende elektrische Strom nur kleine Teile des Schmelzgutes unmittelbar beeinflußt, so daß die übrigen Teile des Schmelzgutes nur mittelbar durch Leitung von den der Heizquelle zunächst liegenden Teilen des Schmelzgutes aus erwärmt werden. Besonders störend ist dieser Umstand bei Lichtbogenöfen im engeren Sinne, deren Lichtbogen zwischen den über dem Schmelzgut liegenden Enden stangenförfniger Elektroden überspringt und die Schmelzmasse naturgemäß nur an ihrer Oberfläche zu erhitzen vermag. Doch weisen auch solche elektrische Öfen die genannten Nachteile auf, bei welchen · der Strom von einer Stangenelektrode aus durch einen schmalen Luftspalt und die .Schlackenschicht hindurch ins Bad eingeführt und durch eine ebensolche Elektrode oder eine in den Boden eingesetzte Platte wieder abgeführt wird. Auch bei solchen Öfen wird nämlich der Strom, welcher nach dem Durchschlagen des Luftspaltes das Metallbad durchfließt, ganz abgesehen davon, daß er überhaupt nur einen kleinen Teil des Bades durchfließt, viel zu schwach sein, als daß durch seinen Durchgangswiderstand durch das leicht leitende Schmelzbad eine irgend ins Gewicht, fallende Wärmemenge erzeugt werden könnte. Auch bei solchen Öfen wird also praktisch die Schmelzhitze ausschließlich durch das Überspringen des Stromes von der Elektrode zum Schmelzbad bzw. vom Schmelzbad zur Elektrode erzeugt, und es wird im wesentlichen nur die Oberfläche des Schmelzbades beheizt.

Da bei Einleitung der Schmelzung die lose aufgeschichtete, mehr oder weniger grobstückige Masse die Wärme zunächst nur schlecht leiten kann, so muß auch beim Anheizen das Schmelzen der dem Lichtbogen bzw, der Stromeintrittsstelle zunächst gelegenen Partien des Schmelzgutes sehr viel früher eintreten als das Schmelzen der weiter entfernt gelegenen Partien, es wird deshalb viel Zeit verstreichen müssen, bis das gesamte Schmelzgut hinreichend dünnflüssig geworden ist und während dieser Zeit geht viel Wärme durch Strahlung und Leitung verloren. Aus diesem Grunde ist auch der thermische Wirkungsgrad solcher Öfen sehr gering. Die starke fast ausschließlich nur an der Oberfläche erfolgende Erhitzung des Schmelzgutes durch den Lichtbogen ergibt den weiteren Übelstand, daß eine natürliche Mischung des Schmelzgutes nicht während des Schmelzens eintreten kann, denn die zu oberst schwimmenden Teile des Schmelzgutes, auf welche der Lichtbogen direkt einwirkt, werden stets viel heißer und damit auch spezifisch leichter sein als die unteren, wesentlich nur durch Leitung erwärmten Teile, weshalb eine Zirkulationsbewegung

des Bades auch nach völliger Durchführung der Schmelzung nicht zu erzielen ist. Das aus dem Ofen abgezogene Schmelzgut muß demzufolge entweder in einem besonderen Arbeitsgange noch gemischt und vergleichmäßigt werden oder durch Hin- und Herwiegen in einem kippbaren Ofen während der Schmelzung in Bewegung gebracht und durcheinander gemischt werden, was beides umständ-Hch und kostspielig ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, für diese Öfen mit Lichtbogenheizung eine zweite elektrische Heizquelle vorzusehen, welche es ermöglicht, durch . den unteren Teil des _;ig Schmelzbades einen Strom von hoher Stromstärke hindurchzuleiten.

Gemäß der Erfindung sind nun an einem Ofen mit großem und geräumigem Arbeitsherde, wie er für metallurgische Arbeiten er- forderlich ist, in der Ofenwandung unterhalb des Schmelzbadspiegels mit dem Bade an geeigneten Stellen in direkter Berührung stehende Elektroden angeordnet, welche sich gegenüberliegen und ungefähr die Breite des Schmelzbades einnehmen. Diese Elektroden bestehen an der äußeren Schicht aus einem feuerbeständigen, nur. bei hoher Temperatur

. elektrisch leitenden Stoffe, der zu dem Zwecke, den Strom auch bei niederen Temperaturen gut zu leiten, mit einem kohlenstoffhaltigen Bindemittel oder auch mit Kohlenpulver vermengt sein kann, und im Innern aus einer . zwischen das Material der äußeren plattenförmigen Schicht und die Ofenwand eingebetteten metallischen Scheibe von gleicher Flächengröße wie die plattenförmige äußere Schicht. Die Metallscheibe trägt nach außen führende Ansätze, an welche' die Stromzuführungsorgane angeschlossen werden, und weist auf der der feuerbeständigen Schicht zugekehrten Seite Vertiefungen oder Rinnen von schwalbenschwanzförmigem oder ähnlichem Querschnitt auf, um die Ablösung der äußeren Schicht von der Metallscheibe auszuschließen und die Stromübertrittsfläche zu vergrößern. Der zur Speisung der Elektrodenplatten dienende Strom kann beispielsweise bei Lichtbogenofen derselben Stromquelle entnommen sein wie der zur Speisung des Lichtbogens dienende Strom. Wird ein Transformator angewendet, so kann . dessen sekundäre Wicklung unterteilt sein, derart, daß nur ein aus kräftigen Stäben bestehender Teil der Wicklung dazu dient, den Strom für die Speisung der im unteren Teil des Ofens in die Ofenwand eingelassenen Elektroden zu liefern. Die übrigen Windungen bestehen alsdann aus . ■ feinen Stäben oder Drähten, und die Gesamtzahl der sekundären Windungen dient zur Erzeugung des den Lichtbogen speisenden, geeignet hochgespannten Strom.

Auch bei Flammöfen, beispielsweise Martinöfen, bei denen die Erhitzung des Schmelzgutes durch die Einwirkung von über dasselbe hinstreichenden Feuergasen bewirkt wird und demgemäß ebenfalls nur die obersten Partien des Sdhmelzgutes unmittelbar beheizt werden, sind zufolge der Ungleichmäßigkeit der Erhitzung der verschiedenen Partien des Schmelzgutes große Verluste an Zeit und nutzbarer Wärme bisher unvermeidlich und ist eine Zirkulationsbewegung des Schmelzgutes aus denselben natürlichen Gründen nicht erzielbar.

Durch Anwendung der elektrischen Widerstandsheizung mit in geeigneter Weise in dia Ofenwand selbst eingebauten Elektroden ergeben sich also auch für den Martinofen die oben für die elektrischen Öfen angegebenen Vorteile, da bei dieser Einrichtung die Gasheizung durch die elektrische Heizung zu jeder Zeit und ohne jede Gefährdung der Elektroden unterstützt werden kann.

Auch beim, Konverterbetrieb lassen sich durch Anwendung der elektrischen Widerstandsheizung wesentliche Verbesserungen dadurch erreichen, daß es möglich ist, während des Blasens die Temperatur zu erhöhen oder während einer Entgasungsperiode das Bad zu heizen. ' . ■ ■ ■

Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele von elektrischen öfen, die mit der Einrichtung nach vorliegender Erfindung ausgestattet sind, dargestellt. Die Lichtbogenelektroden sind mit e bezeichnet, die als sekundäre Heizquelle fungierenden Elektrodenplatten mit b, die Metallscheiben mit a, das Material der Ofenwand mit c. Es zeigen : Fig. ι einen senkrechten Schnitt, Fig. 2 einen wagerechten Schnitt durch einen Ofen von kreisrunder Grundrißform,

Fig. 3 einen wagerechten Schnitt durch einen Ofen von länglicher Grundrißform, bei welchem zwei Lichtbogenelektrodenpaare angeordnet sind.

Ferner stellen die Fig. 4 und 5 in senkrechtem und wagerechtem Schnitt einen Ofen mit zwei in senkrechter .Lage über dem Schmelzbad hängenden Elektroden dar, zwischen deren Endflächen einerseits und dem Schmelzbad bzw. der auf demselben schwimmenden Schlackenschicht andererseits, ein geringer Luftzwischenraum vorgesehen ist, derart, daß beim Überspringen des Stromes von der Elektrodenstange zum Schmelzbad und vom Schmelzbad zur Elektrodenstange ein Lichtbogen sich bildet.

Die Fig. 6 und 7 zeigen in senkrechtem und wagerechtem Schnitt einen Ofen, bei welchem eine Stangenelektrode in senkrechter Stellung über dem Schmelzbad aufgehängt ist und die zweite Elektrode durch eine in den Boden des Ofens eingelassene wassergekühlte Stahlplatte

gebildet wird; auch hier entwickelt sich die Hitze fast ausschließlich nur beim Überspringen des Stromes von der hängenden Elektrodenstange zum Schmelzbad.

Bei all den gezeichneten Ausführungsformen sind die Elektrodenplatten a, b in den Wandungen c des Ofenraumes derart angeordnet, daß der den Platten zugeführte Strom durch den unteren Teil des Schmelzgutes hindurchfließen muß. Es läßt sich auf diese Weise bei geeigneter Wahl der Spannung dieses Stromes eine beschleunigte und in hohem Grade gleichmäßige Erhitzung des Schmelzgutes erzielen.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch: ■

   Elektrischer Ofen für metallurgische Zwecke mit breitem, geräumigem Arbeitsherd und mit auf die Oberfläche des Schmelzbades wirkender Flammeri- oder Lichtbogen - Heizung, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Schmelzherdes in einander gegenüberliegenden Teilen der Ofenwand Elektrodenplatten, die ungefähr die Breite des Schmelzherdes einnehmen, eingelassen sind, zum Zwecke, auch die von der Oberfläche abliegenden Teile des Schmelzgutes gleichmäßig zu erhitzen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.