DE235093C

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Publication number: DE235093C
Application number: DENDAT235093D
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Manche Bauarten der bisher bekannten Lichtbogen öfen, bei denen die Stromzu- und -abführungen mittels oberhalb des Schmelzbades angeordneter Elektroden erfolgt, besitzen den Nachteil, daß nahezu die gesamte nutzbare Wärme durch die Lichtbogen er- : zeugt wird, wobei diese Wärme vermittels Wärmeleitung durch die Schlacke zum Metall und von den obersten, dem Lichtbogen nächst- i

ίο gelegenen Metallschichten ebenfalls nur auf die gleiche Weise zu den tiefer gelegenen Metallschichten gelangen kann. Durch verschiedene Erwärmung bedingte Flüssigkeitsströmungen kommen für die Erwärmung der tiefstgelegenen Schichten des flüssigen Metalls gar nicht in Betracht, da die hoch erhitzten und infolgedessen spezifisch leichtesten obersten Schichten naturgemäß das Bestreben haben, oben zu bleiben. Da nun ferner die Wärme-Verluste durch den Boden des Ofenherdes nicht unbedeutend * sind, muß man, um in den untersten Metallschichten die nötige Temperatur zu erzielen, die obersten Schichten bedeutend überhitzen. Durch dieses Überhitzen wird im Vergleich zu den Induktionsöfen sowohl ein verhältnismäßig geringer thermischer Nützeffekt erzielt, als auch die ins-. gesamt einer bestimmten Metallmenge zuzuführende Energiemenge erheblich höher als für eine gleichmäßige Erhitzung. Ein weiterer Nachteil der Lichtbogenöfen besteht darin, daß beim Auftreten von Kurzschlüssen des Lichtbogens sehr starke Belastungsänderungen des Stromerzeugers bedingt werden, da der Stromkreis außer den Lichtbögen keine erheblichen Widerstände enthält.

Gemäß der Erfindung werden alle diese Nachteile dadurch vermieden, daß der Schmelzraum des Ofens durch isolierende Zwischenwände in zwei oder mehrere je einem Pol der Stromquelle zugeordnete Teile gesondert ist, und daß die auf diese Weise getrennten Teile des Schmelzbades mittels diese Wände durchsetzender Widerstände elektrisch verbunden sind. Durch geeignete Anordnung der Widerstände, nämlich nahe dem Boden des Schmelzraumes, ist es möglich, für den elektrischen Strom bestimmte Wege im Schmelzbade zu schaffen, so daß je nach deren Führung der Strom auf alle, namentlich auch die Bodenteile des Bades erwärmend wirkt. Die gemäß der Erfindung gebauten öfen unterscheiden sich also in letzterer Hinsicht wesentlich von ähnlichen Öfen, die beispielsweise: in der britischen Patentschrift 21416/1906 beschrieben sind. Bei diesen sind nämlich die Widerstände nicht am Boden, sondern ungefähr in der Mitte des Schmelzbades, wie. aus Fig. 1 hervorgeht, in die Wand eingebaut. Die in den Scheidewänden vorgesehenen Widerstände erfahren dabei wegen der hohen spezifischen Strombelastung eine besonders starke Erwärmung, so daß sie als zusätzliche Heizung des Bades dienen. Diese Widerstände können sowohl aus den elektrischen Strom genügend leitenden festen Leitern zweiter Klasse oder deren Mischungen oder aber Mischungen dieser mit Leitern erster Klasse, wie Graphit, Kohle, Carbide, Silicium ο. dgl., bestehen, als auch in der Weise gebildet werden, daß in den Trennwänden Kanäle vorgesehen sind, welche das zu erhitzende Material selbst anfüllt, so daß dieses nicht nur örtlich als Heizwiderstand wirkt, sondern auch eine verstärkte Strömung im Schmelzbade bewirkt. Die Widerstände besitzen den weiteren Vorteil, daß sie

für den Stromkreis als Beruhigungswiderstände wirken, die selbst beim Auftreten von Kurzschlüssen ein für die Stromerzeuger gefährliches Anwachsen . des Stromes verhindern.
Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung gestalteter Lichtbogenofen schematisch dargestellt.

Die Fig. ι und 2 zeigen zwei Schnitte einer sehr einfachen Bauart des Ofens. Der Schmelzraum ist durch eine Zwischenwand w aus iso·¹ lierendem Material in zwei Hälften 1 und 2 geteilt, die durch eine am Boden des Schmelzraumes in der Wand w vorgesehene öffnung 0 miteinander in Verbindung stehen, so daß die beiden Teile des Schmelzbades m einander in , dem Kanal 0 berühren. Durch das Gewölbe g des Ofens f sind in bekannter Weise zwei Elektroden A₁ und k₂ in diesen eingeführt, welche ungefähr in der Mitte jedes der beiden Schmelzräume 1 und 2 ein Stück über der Schlackenschicht s endigen. Der elektrische Strom geht dann von den Elektroden durch die Lichtbogen I, die Schlackenschicht s, die beiden Schmelzräume und den Verbindungskanal 0, wobei sich das in dem letzteren enthaltene Schmelzmaterial hoch erhitzt, damit die Bodenteile des Bades erwärmt und gleichzeitig eine starke Bewegung in diesem erzeugt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen einen Lichtbogenofen im Längs- und Querschnitt, bei welchem statt des die beiden Schmelzräume 1 und 2 verbindenden Kanals ein Widerstandskörper r angeordnet ist, der beispielsweise aus einem Leiter zweiter Klasse besteht. Beim Betrieb des Ofens ist der elektrische Strom gezwungen, diesen Widerstand zu durchfließen, wobei dieser derart erhitzt wird, daß er eine erhebliche Wärmemenge an die ihm anliegenden Teile des Schmelzbades abgibt.

Namentlich bei der Verwendung einer derartigen Einrichtung ergibt sich die Notwendigkeit, für das Anlassen des kalten Ofens zunächst den Trennwiderstand, der' in diesem Zustande, noch nicht leitend ist, so lange zu überbrücken, bis das Schmelzbad und damit der Widerstand die nötige Temperatur angenommen haben. Es sind zu diesem Zwecke in jeder Abteilung des Schmelzraumes an dessen Boden Kontakte a_lr a₂ angebracht, welche während des Anlassens des Ofens elektrisch leitend verbunden werden, so daß der Strom aus den Elektroden durch die Lichtbogen und Schmelzbäder über diese beiden Kontakte geht. Um dabei die namentlich während des Anlassens des Ofens auftretenden, stark wechselnden Belastungen der Elektrizitätsquelle zu verringern, schaltet man zwischen die Kontakte U₁, a₂ einen zweckmäßig mit entsprechender Selbstinduktion behafteten Widerstand ein. Das Verfahren zum Anlassen des Ofens gestaltet sich dann derartig, daß man auf die inneren Enden der Kontaktstücke O₁, a₂ das zu schmelzende feste Material aufschichtet, die Kontakte O₁, a₂ durch den Widerstand verbindet und darauf zwischen den Elektroden und dem Schmelzgut Lichtbogen zieht, worauf nach genügender Erwärmung des Heizwiderstandes r, d. h. sobald dieser leitfähig geworden ist bzw. sobald das flüssig gewordene Schmelzgut den Verbindungskanal angefüllt hat, die Verbindung der Kontakte O₁, a₂ unterbrochen werden kann.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung im Längsschnitt, bei welcher nur über einer Abteilung ι eine Elektrode k angeordnet ist, während der durch den Widerstand r fließende Strom in der zweiten Abteilung durch Bodenkontakte α aufgenommen wird.

Fig. 6 zeigt schließlich einen Drehstromofen, dessen Schmelzraum durch die Scheidewände w in drei mit je einer Elektrode k ausgerüstete Abteilungen 1, 2 und 3 geteilt ist. Die Verbindung der einzelnen Schmelzräume erfolgt in einer dem Ausführungsbeispiel von Fig. ι und 2 entsprechenden Weise durch Kanäle 0.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Elektrischer Lichtbogenofen, der durch isolierende Zwischenwände in zwei oder mehrere Teile gesondert ist und bei dem die auf diese Weise getrennten Teile des Schmelzbades mittels diese Zwischenwände durchsetzender, einen wesentlichen Teil der Gesamtspannung verbrauchender Widerstände verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände die Zwischenwände nächst dem Boden durchsetzen, so daß der elektrische Strom gezwungen wird, das Schmelzbad von oben bis unten zu durchströmen.

2. Elektrischer Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Trennwände durchsetzenden Widerstände in der Weise gebildet werden, daß in an sich bekannter Weise Kanäle in den Wänden vorgesehen sind, welche das zu erhitzende Material selbst ausfüllt.

3. Elektrischer Lichtbogenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Trennwände durchsetzenden Widerstände durch feste, bei den in Betracht kommenden Temperaturen nicht schmelzende Leiter gebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.