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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- Ja 26641 U-KLASSE 21 h. GRUPPE^- Yes 26641 U- CLASS 21 h. GROUP ^

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. Juli 1910 ab.Patented in the German Empire on July 3, 1910.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ofen für die elektrische Behandlung geschmolzener Materialien durch Nutzbarmachung des sogenannten »Pinch-Effektes«, auf den zuerst durch einen Vortrag aufmerksam gemacht worden ist, der auf der elften Jahresversammlung der American Elektrochemical Society in Philadelphia am 3. Mai 1907 von dem Erfinder gehalten wurde.The present invention relates to a furnace for the electrical treatment of molten materials Materials by utilizing the so-called »pinch effect« on the was first brought to attention by a lecture given at the eleventh annual meeting of the American Electrochemical Society of Philadelphia on May 3, 1907 by the inventor was held.

Hiernach versteht man unter Pinch-Effekt eine Erscheinung, die in bisher bekannten elektrischen Öfen sich bemerkbar gemacht hat, wenn die Stromstärke über ein gewisses Maß gesteigert wurde. Hierdurch wurde nämlieh eine stellenweise Zusammenziehung der geschmolzenen Masse hervorgebracht, die in der Regel alsbald so weit fortschritt, daß. eine Unterbrechung im Zusammenhang der Masse und damit auch eine Unterbrechung der elekirischen Stromleitung herbeigeführt wurde. Daraus folgte aber häufig eine Erstarrung der Materialien und damit eine Unterbrechung des metallurgischen Prozesses, der die größten Unzuträglichkeiten mit sich brachte. Bei den bisher bekannten Widerstandsöfen war daher alle Aufmerksamkeit darauf zu richten, die Stromdichte nicht bis auf ein solches Maß ansteigen zu lassen, daß diese Unterbrechung im Zusammenhang der geschmolzenen Massen eintreten konnte. Man mußte also darauf verzichten, diejenigen Vorteile nutzbar zu machen, die durch eine Steigerung der Stromstärke an und für sich in metallurgischer Beziehung hätten erreicht werden können.According to this, the pinch effect is a phenomenon known in the past electric ovens become noticeable when the amperage is above a certain level Degree was increased. This resulted in a contraction of the molten mass produced, which as a rule immediately progressed so far that. one Interruption in connection with the crowd and thus also an interruption in the electrical circuit Power line was brought about. However, this often resulted in a solidification of the materials and thus an interruption the metallurgical process that brought the greatest inconveniences. Both So far known resistance furnaces had to be paid attention to the Do not allow the current density to rise to such an extent that this interruption could occur in connection with the molten masses. So you had to do without to harness those advantages that are achieved by increasing the amperage and for themselves in metallurgical terms could have been achieved.

Nach der Erfindung soll nun im Gegenteil die infolge des Pinch-Effektes stellenweise auftretende Zusammenziehung der geschmolzenen Massen nicht vermieden, sondern vielmehr absichtlich" herbeigeführt werden, und zwar in solcher Weise, daß dadurch zugleich eine sehr lebhafte Mischung des Schmelzgutes eintritt, während man andererseits die Stromdichte weit über das bisher übliche Maß steigern kann. Das geschieht in der Weise, daß der Ofen mit Kanälen von rings geschlossenem Querschnitt versehen ist, die verhältnismäßig kurz und weit sind, und die in Räume des Ofens münden, in denen das auch die Kanäle erfüllende Material einen höheren Stand hat als an der Mündung der Kanäle. Diese öfen werden nun mit einer so hohen Stromstärke betrieben, daß in den Kanälen, entsprechend der angewendeten Dimensionierung, der Pinch-Effekt in energischer Weise auftritt. Dadurch wird nun aber nicht, wie in den bisher bekannten öfen, eine Unterbrechung im Zusammenhang der Masse und damit eine Stromunterbrechung herbeigeführt, sondern es wird infolge dieser elektromagnetischen Zusammenschnürung der Massen im Innern der Kanäle das darin enthaltene flüssige Material mit großer Gewalt in die vorerwähnten Räume gepreßt oder gespritzt,According to the invention, on the contrary, the pinch effect is supposed to occur in places occurring contraction of the molten masses is not avoided, but rather intentionally "brought about, and indeed in such a way that thereby at the same time a very lively mixture of the melt occurs, while on the other hand the current density can increase far beyond the usual level. This happens in such a way that the Furnace is provided with channels of closed cross-section, which are relatively are short and long, and which flow into rooms of the furnace in which that which also fills the channels Material has a higher level than at the mouth of the canals. These ovens are now operated with such a high current that in the channels, accordingly the dimensioning applied, the pinch effect occurs in a vigorous manner. Through this However, this is not an interruption in the context as in the ovens known up to now the mass and thus a power interruption, but it is as a result of this electromagnetic constriction of the masses inside the channels that contained therein liquid material pressed or injected with great force into the aforementioned spaces,

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aus denen alsbald, unter der Wirkung der herrschenden Niveaudifferenz, anderes Material in die Kanäle hinein nachströmt.from which soon, under the effect of the prevailing level difference, different material flows into the channels.

Bei den neuen öfen wird daher in ersterIn the case of the new ovens, it is therefore first and foremost

,5 Linie der Vorteil erreicht, daß man mit weit höheren Stromdichtungen arbeiten kann als bisher. Zugleich aber wird durch die lebhafte Herauspressung oder Herausspritzung des geheizten Materials aus den Kanälen und das.5 line achieves the advantage that one can work with much higher current densities than until now. At the same time, however, the lively squeezing out or squirting out of the heated Material from the channels and that

ίο Nachströmen von kühlerem Material aus den Behältern, in die die Kanäle münden, in diese letzteren hinein eine fortwährende Ableitung der Wärme aus den Kanälen selbst in die übrigen, vom Material erfüllten Räume des Ofens sowie eine sehr gute Durchmischung des gesamten Schmelzgutes erreicht. ■ίο Cooler material flows in from the Containers into which the channels open, into the latter a continuous discharge of the Heat from the channels themselves into the other, material-filled rooms of the furnace as well A very good mixing of the entire melt material is achieved. ■

Was die Anordnung der Kanäle anbelangt, so können diese senkrecht, geneigt oder auch horizontal angeordnet sein. Bedingung ist nur, daß die Kanäle rings geschlossen und dauernd von geschmolzenem Material erfüllt sind, daß ihr Querschnitt ^l im Verhältnis zu der anzuwendenden Stromstärke so gewählt ist, daß bei dieser Stromstärke der Pinch-Effekt in energischer Weise auftritt, und daß dann für das Vorhandensein eines Niveauunterschiedes zwischen der Mündung der Kanäle und den übrigen Teilen des Ofens gesorgt ist, der genügend groß ist, um sicherzustellen, daß infolge des hydrostatischen Druckes stets neues Material in den Kanal hineinströmt und dort immer wieder die Stelle desjenigen Materials einnimmt, das infolge des Pinch-Effektes aus den Kanälen herausgespritzt wird. Sind diese Bedingungen erfüllt, so können die Kanäle sogar nach abwärts geneigt, auch senkrecht nach abwärts gerichtet angeordnet werden, so daß durch den Pinch-Effekt das in den Kanälen enthaltene geheizte Material nach unten in den Behälter des Ofens hineingespritzt wird.As far as the arrangement of the channels is concerned, they can be arranged vertically, inclined or also horizontally. The only condition is that the channels are closed around and permanently filled with molten material, that their cross-section ^{l is selected} in relation to the current strength to be applied so that the pinch effect occurs energetically at this current strength, and that then for the presence a level difference between the mouth of the channels and the other parts of the furnace is ensured, which is sufficiently large to ensure that as a result of the hydrostatic pressure, new material always flows into the channel and there again and again takes the place of the material that was due to the pinch -Effect is splashed out of the canals. If these conditions are met, the channels can even be inclined downwards or vertically downwards so that the pinch effect causes the heated material contained in the channels to be injected downwards into the container of the furnace.

In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Erfindung erläutert.Some embodiments of the invention are explained in the accompanying drawing.

Fig. ι ist ein senkrechter Schnitt eines elektrischen Ofens, in dem der Widerstand in einer . 45 oder mehreren Säulen aus geschmolzenem Material besteht, das in leitender Verbindung einerseits mit den Elektroden und anderseits mit der Hauptmasse des zu behandelnden Materials steht.Fig. Ι is a vertical section of an electrical Furnace in which the resistance is in a. 45 or more columns of molten material exists, which is in conductive connection on the one hand with the electrodes and on the other hand with the main mass of the material to be treated.

Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch einen ähnlichen Ofen, bei dem die Widerstandssäule sich in geneigter Lage befindet. Hierbei wird der hydrostatische Druck in der Widerstandssäule geringer. Fig. 2 is a vertical section through a similar furnace in which the resistance column is in an inclined position. The hydrostatic pressure in the resistance column is reduced here.

Fig. 3 ist ein Horizontalschnitt durch einen Ofen nach Fig. 1, der für Dreiphasenstrom eingerichtet ist.Fig. 3 is a horizontal section through a furnace according to Fig. 1, which is set up for three-phase electricity is.

Fig. 4 ist ein senkrechter Schnitt durch einen Mehrfachofen, wie er beispielsweise für die direkte Erzeugung von Stahl aus Eisenerz benutzt werden könnte.Fig. 4 is a vertical section through a multiple furnace, such as that for the direct production of steel from iron ore could be used.

Der in Fig. 1 dargestellte elektrische Ofen ist mit einem breiten flachen Herd A versehen, der besonders für die Behandlung von Eisen und solchen Materialien geeignet ist, bei denen eine große wirksame Oberfläche notwendig erscheint. Der Herd kann von irgendwelcher beliebigen Form sein, da der die Wärme erzeugende Widerstand, praktisch genommen, unabhängig ist von den Abmessungen und der Gestalt des Herdes und von der Materialmenge, die für ihn verwandt wird. Auf dem Herde A befindet sich eine Masse B von geschmolzenem Eisen oder anderem leitenden Stoff unter .Behandlung. Dieses Material reicht nach unten in die Säulen C und D hinein und steht dort in leitender Verbindung mit den Elektroden E, welche das Mauerwerk des Ofens durchsetzen und hier mit den Elektroden F versehen sind. Diese können in bekannter Weise gekühlt werden. Nach aufwärts schließt sich an den Herd A ein Dom G an, der sich zweckmäßig nach oben etwas verjüngt und mit dem zu behandelnden Material, z. B. Eisenerz, angefüllt wird. Zur Beschickung ist oben in dem Dom eine Öffnung I vorgesehen. Das in dem Dom befindliche Material wird, wie ersichtlich, vorgewärmt.The electric furnace shown in Fig. 1 is provided with a wide flat hearth A , which is particularly suitable for the treatment of iron and those materials where a large effective surface appears to be necessary. The stove can be of any shape, since the resistance generating the heat, in practice, is independent of the dimensions and shape of the stove and of the amount of material used for it. On the hearth A there is a mass B of molten iron or other conductive material under treatment. This material extends down into the columns C and D and is there in conductive connection with the electrodes E, which penetrate the masonry of the furnace and are provided with the electrodes F here. These can be cooled in a known manner. Upwards, a dome G adjoins the stove A , which appropriately tapers slightly towards the top and with the material to be treated, eg. B. iron ore is filled. An opening I is provided in the top of the dome for charging. As can be seen, the material in the dome is preheated.

Das Anlassen des Ofens kann in der Weise geschehen, daß man auf den Herd eine entsprechende Menge geschmolzenen Materials go derselben Art wie dasjenige, das zu behandeln ist, aufgießt, so daß es in die Vertiefungen C und D eintritt und eine leitende Verbindung zwischen den beiden Elektroden E herstellt. Wenn der Stromkreis dann geschlossen wird, so wird diese eingegossene Metallmenge heißer und heißer und wird schließlich, wenn sie vorher erstarrt war, wieder geschmolzen. Alsdann wird die übliche Menge von Erz, Kohle und Flußmitteln eingeführt, und zwar zweckmäßig in solcher Menge, daß ein Teil der Masse in die geschmolzene Masse eindringt, so daß nun die Wärme aus dem Schmelzgut schnell in die zu behandelnde Masse übergeführt wird und hier die chemische Reaktion - beschleunigt. Dabei entsteht in bekannter Weise eine Schlackenschicht /. Durch die Blasöffnung L kann . Luft eingeführt werden, um eine genügende Verbrennung der Gase (Kohlenoxyd) herbeizuführen, wobei dann das Erz vorgewärmt und dadurch der Wirkungsgrad des Ofens verbessert wird.The furnace can be started by pouring a corresponding amount of molten material of the same type as that to be treated on the stove, so that it enters the wells C and D and a conductive connection between the two Electrodes E manufactures. When the circuit is then closed, this poured-in amount of metal becomes hotter and hotter and, if it was previously solidified, is finally melted again. Then the usual amount of ore, coal and flux is introduced, and expediently in such an amount that part of the mass penetrates into the molten mass, so that now the heat from the melt is quickly transferred into the mass to be treated and here the chemical reaction - accelerated. This creates a slag layer / in a known manner. Through the blow opening L can. Air can be introduced in order to bring about a sufficient combustion of the gases (carbon oxide), in which case the ore is preheated and thereby the efficiency of the furnace is improved.

Der über der Masse B liegende Teil des Ofens kann übrigens ein gewöhnlicher Blasschmelzofen sein, in dem die notwendige Wärme durch gewöhnliche Verbrennung erzeugt wird. Das reduzierte Metall sammelt sich dann als Masse B in dem Herde A, wo die weitere Erhitzung durch den elektrischen Strom stattfindet und durch Einführung von weiterem Erz direkt zu Stahl oxydiert werden kann. Bei einer solchen Anordnung entfällt dann die Abkühlung undThe part of the furnace above the mass B can also be an ordinary blow-melting furnace, in which the necessary heat is generated by ordinary combustion. The reduced metal then collects as mass B in hearth A, where further heating takes place by the electric current and can be oxidized directly to steel by introducing further ore. With such an arrangement, there is no cooling and

Wiedererhitzung in einer besonderen Kammer oder einem zweiten Ofen, was wiederum einer Verbesserung des Wirkungsgrades gleichkommt. ' .Reheating in a special chamber or a second oven, which in turn equates to an improvement in efficiency. '.

M und N sind Abstichöffnungen, die zweckmäßig in die beiden Säulen C und D münden und zum Abstechen des reduzierten Metalles dienen. Statt dessen, kann eine Abstichöffnung auch unmittelbar auf den Herd A geführt werden. M and N are tapping openings which expediently open into the two columns C and D and are used for tapping the reduced metal. Instead, a tap opening can also be led directly onto the hearth A.

ίο Wenn . der Ofen in Betrieb ist, so wird die Wärme durch den Strom in den Säulen C und D erzeugt, wobei die Schmelzmasse in diesen Säulen den Widerstand darstellt. Diese Wärme wird dann in die Masse B übergeleitet, von den Säulen C und D aus. Nach der Erfindung wird nun die Stromstärke so gewählt, daß in den Säulen C und D in energischer Weise der Pinch-Effekt auftritt. Hierdurch wird das flüssige Metall aus der Mündung der Kanäle C und D gleichsam herausgespritzt, indem ein schnelles Aufwärtsströmen der geschmolzenen Masse in den Säulen hervorgerufen wird. Dem entspricht dann ein gleichzeitiges Rückströmen von neuem, kühlerem Material aus der Masse B in die Kanäle hinein, wo es das herausgespritzte heiße Material ersetzt. Es wird also ein .sehr lebhafter Umlauf der geschmolzenen Masse herbeigeführt und demgemäß eine äußerst günstige Wärmeübertragung von den am meisten geheizten Teilen in die weniger geheizten Teile des Ofens hinein erzeugt.ίο if. the furnace is in operation, the heat is generated by the current in columns C and D , the melt in these columns being the resistance. This heat is then transferred to mass B , from pillars C and D. According to the invention, the current intensity is now chosen so that the pinch effect occurs in the columns C and D in an energetic manner. As a result, the liquid metal is sprayed out of the mouth of the channels C and D, as it were, by causing a rapid upward flow of the molten mass in the columns. This then corresponds to a simultaneous return flow of new, cooler material from the mass B into the channels, where it replaces the hot material sprayed out. A very lively circulation of the molten mass is thus brought about and accordingly an extremely favorable heat transfer is produced from the most heated parts into the less heated parts of the furnace.

Den Pinch-Effekt kann man bei der dargestellten Ofenanordnung so groß machen, daß ein fontäneartiges Aufquellen des geschmolzenen Materials der Säulen durch die Masse B hindurch bis in die Erz- und Schlackenschicht hinein stattfindet.With the furnace arrangement shown, the pinch effect can be made so great that a fountain-like swelling of the molten material of the columns takes place through the mass B into the ore and slag layer.

Um den Umlauf der Masse noch weiter zu vergrößern, kann eine seitlich liegende Säule O vorgesehen werden, die einerseits mit der Masse B und anderseits mit der Säule D an einem etwas unterhalb des Herdes gelegenen Punkte in Verbindung steht. Der Querschnitt dieser Säule O wird zweckmäßig so gewählt, daß durch den sie durchfließenden Strom ein Differenzdruck gegenüber dem in der Säule selbst erzeugten entsteht. Durch diese Druckdifferenz in den Säulen D und O wird dann ein Umlauf der Schmelzmasse herbeigeführt. Indessen wird im allgemeinen schon der durch den Pinch-Effekt in den Säulen C und D herbeigeführte Flüssigkeitsumlauf genügen.
Die Säulen C und D werden zweckmäßig etwas konisch gestaltet, .so daß sie sich nach oben erweitern. Dann wird vermieden, daß, wenn das Metall im Ofen und in den Säulen erhärtet, die Säulen abreißen. Unter Umständen empfiehlt es sich auch, die Säulen, wie bei y hinsichtlich der Säule C dargestellt, unmittelbar unter dem Herde A im Querschnitt zu verengern, um gerade dort einen starken Pinch-Effekt zu erzeugen.In order to increase the circulation of the mass even further, a laterally lying column O can be provided, which is connected on the one hand to the mass B and on the other hand to the column D at a point slightly below the hearth. The cross-section of this column O is expediently chosen so that the current flowing through it creates a differential pressure compared to that generated in the column itself. This pressure difference in columns D and O then causes the molten mass to circulate. In the meantime, the liquid circulation brought about by the pinch effect in columns C and D will generally suffice.
The columns C and D are designed to be somewhat conical, so that they expand upwards. This prevents the columns from tearing off when the metal hardens in the furnace and in the columns. Under certain circumstances, it is recommended that the column as in y with respect to the C-pillar shown to constrict immediately below the flock A in cross-section to produce precisely at a strong pinch effect.

In dem Mauerwerk des Ofens zwischen den beiden Säulen C und D kann ein Luftraum u vorgesehen werden, durch den mit Sicherheit verhindert werden kann, daß der Strom etwa von einer zur anderen Säule durch das heiße Mauerwerk des Ofens fließt.In the masonry of the furnace between the two columns C and D , an air space u can be provided through which it can be prevented with certainty that the current flows from one column to the other through the hot masonry of the furnace.

Die Anordnung nach Fig. 2 ist im wesentliehen dieselbe wie nach Fig. 1, nur befinden sich die Säulen in geneigter anstatt in senkrechter Lage, so daß in ihnen ein geringer hydrostatischer Druck herrscht. Die durch den Pinch-Effekt erzeugte Aufwärtsströmung des geschmolzenen Materials braucht dann ,nur geringer zu sein, weil ein geringerer hydrostatischer Druck zu überwinden ist.The arrangement of FIG. 2 is essentially the same as that of FIG. 1, only the columns are inclined instead of vertical, so that in them a little hydrostatic There is pressure. The upward flow of the molten material created by the pinch effect Material then only needs to be less because it is less hydrostatic Pressure is to be overcome.

Wie schon eingangs erwähnt, können die Säulen oder Kanäle auch horizontal gelegt werden; die Wirkungsweise ist hierbei genau dieselbe.As already mentioned at the beginning, the columns or channels can also be laid horizontally will; the mode of action here is exactly the same.

Da bei der beschriebenen Ofenkonstruktion der Strom durch eine Widerstandssäule und durch die Masse des geschmolzenen Materials auf dem Herde fließt, so kann Drehstrom oder anderer Wechselstrom von beliebiger Phasenzahl verwendet werden. In Fig. 3 ist im Querschnitt ein Ofen angedeutet, bei dem der Herd in Verbindung mit den drei Säulen C, D und P steht, je eine für jede Phase des Drehstromsystems. Der Ofen liegt dann in Sternschaltung, da die Schmelzmasse auf dem Herde die gemeinsame Verbindung der drei Zuleitungen bildet.Since in the furnace construction described the current flows through a resistance column and through the mass of the molten material on the hearth, three-phase current or other alternating current of any number of phases can be used. In Fig. 3, a furnace is indicated in cross section, in which the stove is in connection with the three columns C, D and P, one for each phase of the three-phase system. The furnace is then in a star connection, as the melt on the hearth forms the joint connection of the three supply lines.

In Fig. 4 ist im Querschnitt ein Mehrfachofen dargestellt, bei dem die linksseitig gezeichnete Einheit ungefähr dieselbe Ausführungsform wie der Ofen nach Fig. 1 besitzt. In diesem Ofenteil kann das Erz reduziert oder sonstwie behandelt werden, um eine Schmelzmasse B zu erzeugen, genau wie oben beschrieben. Von Zeit zu Zeit wird dann die Abstichöffnung Q geöffnet, zu der man durch die Öffnung B in der Wandung des rechts liegenden Ofenteiles 105· gelangen kann, und alsdann fließt die Schmelzmasse B in den zweiten Ofenteil, in dem sie mit B' bezeichnet ist. Hier wird das Metall durch entsprechende Behandlung mit den gebräuchlichen Zuschlagen, Oxyden und sonstigen Materialien, die durch eine Beschickungsöffnung Γ eingeführt werden, raffiniert. Zum Abstich des raffinierten Metalles sind die Abstichöffnungen M' und N' vorgesehen.In FIG. 4, a multiple furnace is shown in cross section, in which the unit shown on the left has approximately the same embodiment as the furnace according to FIG. In this part of the furnace, the ore can be reduced or otherwise treated in order to produce a molten mass B , exactly as described above. From time to time the tap opening Q is then opened, to which one can get through the opening B in the wall of the furnace part 105 on the right, and then the molten mass B flows into the second furnace part, in which it is labeled B '. Here the metal is refined by appropriate treatment with the usual aggregates, oxides and other materials that are introduced through a loading opening Γ. The tapping openings M ' and N' are provided for tapping the refined metal.

Mit einem derartigen Ofen kann man Stahl direkt aus Eisenerz herstellen. Die Reduktion oder die Behandlung des Erzes geschieht in dem linksseitigen und die Raffinierung in dem rechtsseitigen Ofen. Eine Abkühlung des Materials nach der Reduktion des Eisens und Wiedererhitzung für den Raffinierungsprozeß fällt weg. Die Reduktion des Erzes geschiehtSuch a furnace can produce steel directly from iron ore. The reduction or the ore is treated in the left-hand side and refined in that right-hand oven. A cooling of the material after the reduction of the iron and Reheating for the refining process is omitted. The ore is reduced

ganz oder teilweise durch elektrische Erhitzung mit einem Mindestverlust an Wärme und daher mit großem Wirkungsgrad.wholly or partially by electrical heating with a minimum loss of heat and therefore with great efficiency.

In einem Ofen zum Raffinieren von Stahl ist es wichtig, eine große Oberfläche geschmolzenen Metalles für die Zuschläge und anderen Beimengungen zu haben, da die Raffinierungswirkung zum Teil nur auf dieser Berührungsfläche stattfindet. Bei dem Ofen nach der Erfin dung kann die Oberfläche ganz beliebig groß gemacht sein, ohne daß die elektrischen Konstanten geändert werden, weil der elektrische Widerstand im wesentlichen nur derjenige ist, der dem Widerstand der Säulen entspricht und durch die Vergrößerung der Oberfläche oder der Tiefe der Schmelzmassenschicht auf dem Herde nicht wesentlich geändert wird. Durch das Aufquellen der Masse infolge des Pinch-Effektes wird die Berührungsfläche mit den Zuschlagen noch weiter vergrößert. In a furnace for refining steel it is important to have a large surface area melted To have metal for the aggregates and other additions, as the refining effect partly only takes place on this contact surface. By the stove according to the invention tion, the surface can be made as large as you want without the electrical Constants are changed because the electrical resistance is essentially just that which corresponds to the resistance of the pillars and by increasing the surface area or the depth of the layer of hot melt on the herd is not changed significantly. The contact surface becomes due to the swelling of the mass as a result of the pinch effect enlarged even further with the beating.

Daher kann der in Fig.. 1 dargestellte Ofen für die direkte Erzeugung von Stahl und Erz benutzt werden, indem ein Gemenge von Erz, Kohle und Flußmitteln durch die Öffnung / eingeführt wird, welches durch seine Schwere die festen Bestandteile in das Schmelzbad B hineindrückt, so daß diese in direkte und innige Berührung mit dem Bade kommen. Die heißen Gase geben ihre Wärme an das darüber befindliche Rohmaterial ab. Letztere wird auf diese Weise nutzbar gemacht und auch der Heizeffekt des entstehenden Kohlenoxydgases verwertet, wenn durch die Öffnungen L Verbrennungsluft eingeblasen wird.Therefore, the furnace shown in Fig. 1 can be used for the direct production of steel and ore, in that a mixture of ore, coal and flux is introduced through the opening /, which by its gravity presses the solid constituents into the molten bath B , so that they come into direct and intimate contact with the bath. The hot gases give off their heat to the raw material above. The latter is made usable in this way and the heating effect of the carbon oxide gas produced is also utilized when combustion air is blown in through the openings L.

Das reduzierte Gußeisen kann oxydiert oder auf andere Weise zu Stahl verarbeitet und raffiniert werden. Es kann auch in einen zweiten Ofen, wie in Fig. 4 dargestellt, abgelassen werden, wo es zu Stahl oxydiert und raffiniert wird. In beiden Fällen kann die Stahlerzeugung durch die bekannten Methoden unter Hinzufügung von Eisenoxyd oder Erz ' zum Roheisen geschehen, um den Kohlenstoff zu reduzieren, und es können verschiedenartige Schlacken zur Reduktion des Schwefels und Phosphors zugesetzt werden. Die genannten Vorgänge können in einer Heizung, bei welcher die Wärme im gutleitenden Flüssigkeitsmaterial erzeugt und von diesem durch schnellen Umlauf auf die anderen Bestandteile übertragen wird, in einfacher und schneller Weise stattfinden. The reduced cast iron can be oxidized or otherwise processed into steel and be refined. It can also be drained into a second furnace as shown in FIG where it is oxidized to steel and refined. In both cases, steelmaking can by the known methods with the addition of iron oxide or ore 'to the pig iron done to the carbon to reduce, and there can be various types of slag to reduce the sulfur and Phosphorus can be added. The processes mentioned can be carried out in a heating system in which the heat is generated in the highly conductive liquid material and from this through rapid circulation is transferred to the other components, take place in a simple and rapid manner.

Wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, kann die erste Einheit des in Fig. 4 dargestellten Mehrfachofens durch einen gewöhnlichen Blasofen ersetzt werden, bei welchem die nötige Wärme durch Verbrennung erzeugt wird. Das Schmelzgut wird dann in die zweite Einheit abgelassen, wie oben beschrieben, und dort weiterbehandelt.As described in connection with FIG. 1, the first unit can be that shown in FIG Multiple furnace can be replaced by an ordinary blast furnace, in which the necessary Heat is generated by combustion. The melt is then transferred to the second unit drained as described above and treated further there.

Der beschriebene Ofen kann auch für zahlreiche andere metallurgische Prozesse verwendet werden, außer für die Reduktion, Oxydation und Raffinierung von Eisen und Stahl, etwa für die Reduktion von Zink, für die Herstellung von Arsenik, entweder in Form von Metall oder von Oxyd aus den Erzen, für die Erzeugung von Kalziumkarbid, Eisenlegierungen usw., vorausgesetzt immer, daß die erforderliche Temperatur niedriger ist als die Vergasungstemperatur des flüssigen Widerstandes. Das spezifische Gewicht des Widerstandes muß größer sein als dasjenige des zu behandelnden Materials, und beide Stoffe dürfen zweckmäßig nicht mischbar sein.The oven described can also be used for numerous other metallurgical processes are used, except for reduction, and oxidation Refining of iron and steel, for example for the reduction of zinc, for the production of Arsenic, either in the form of metal or of oxide from the ores, for production of calcium carbide, iron alloys, etc., always provided that the required temperature is lower than the gasification temperature of the liquid resistor. The specific The weight of the resistor must be greater than that of the material to be treated, and both substances must not be mixable for practical purposes.

Bei all den beschriebenen Ofenformen können die beiden Klemmen oder Elektroden sehr nahe zusammengebracht werden, wodurch die Herstellung der Verbindungen. zum Transfermator erleichtert und so der Leistungsfaktor erhöht wird, da der durch die Leitungsschleife eingeschlossene Flächenraum im Ofen reduziert wird. Die Elektroden werden nicht verzehrt und verunreinigen das Schmelzprodukt daher nicht, ebensowenig brauchen sie während des Betriebes weiter in den Ofen hineingeschoben zu werden. Daher ist die ganze Ofenkonstruktion erheblich vereinfacht und verbilligt.In all of the furnace shapes described, the two terminals or electrodes can be very are brought close together, thus making the connections. to the transfermator facilitated and so the power factor is increased, because the line loop enclosed surface space in the furnace is reduced. The electrodes are not consumed and therefore do not contaminate the melt product, nor do they need during the To be pushed further into the oven. Hence the whole furnace construction considerably simplified and cheaper.

Durch die Erfindung wird man in den Stand gesetzt, das geschmolzene Metall in einem so hohen Grade zu erhitzen, daß eine schnelle und wirksame Wärmeüberleitung von dem geschmolzenen Material zu der Schlacke und den übrigen zu bearbeitenden Massen stattfindet. Der Schlackenprozeß und ebenso jeder andere Bearbeitungsprozeß ist daher erheblich erleichtert, im Vergleich zu den Fällen, in denen die Schlacke oder das sonstige Material über der geschmolzenen Masse für denselben Zweck erhitzt wird. Wegen dieser Geschwindigkeit der Wärmeüberleitung von der geschmolzenen Masse zur Schlacke und dem sonstigen Material kann man eine gegebene Metallmenge bei Benutzung der Erfindung in einem kleineren Ofen verarbeiten als bisher.By the invention one is put in the state, the molten metal in such a way high degrees of heating that allow rapid and effective heat transfer from the molten Material to the slag and the remaining masses to be processed takes place. Of the The slag process and any other machining process is therefore considerably facilitated, compared to the cases where the slag or other material is above the molten one Mass is heated for the same purpose. Because of this speed of heat transfer a given amount of metal can be used from the molten mass to the slag and other material process the invention in a smaller oven than before.

Claims

Patent Claims:

1. Metallurgical electric furnace with ducts of closed cross-section, characterized in that the channels are so short and so wide that in them as a result The pinch effect and the level difference result in an outward and an inward flow of the melt material comes.

2. Furnace according to claim 1, characterized in that short, columnar channels (C, D) are arranged in the masonry of the furnace on the bottom side of the weld pool, which only pass through the weld pool.

are connected to each other, serve to introduce the current and are dimensioned in such a way are that the pinch effect is produced in them to generate the automatic circulation of the melted material, while material continuously flows in from above.

3. Oven according to claim 1 and 2, characterized in that the channels are inclined are arranged.

4. Furnace according to claim 1 and 2, characterized in that lateral columnar channels (O) for connecting the molten bath with the columnar channels (C, D) mentioned in claim 2 are arranged for conveying the circulation.

5. Oven according to claim 4, characterized in that the channels (O) have a cross section different from that of the channels (C, D).

6. Oven according to claim 4 and 5, characterized in that one or more of the columnar channels (C, D, O) are conical.

7. Oven according to claim 1 and 2, characterized in that the columnar channels (C, D) have a constriction which serves to convey the pinch effect.

8. Furnace according to claim 1, 2 and 3, characterized in that three columns (C, D, P) are arranged, which are in conductive connection through the molten bath itself, so that the so-called star connection is created when using three-phase current for furnace operation .

1 sheet of drawings.