DE3134429T1 - Atmosphere controlled electric melting - Google Patents

Atmosphere controlled electric melting

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Description

S-
Beschreibung
Elektroschmelzen mit einstellbarer Atmosphäre Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen
Schmelzofen und insbesondere auf einen Ofen zum Schmelzen nicht-metallischer Werkstoffe bei der Erzeugung von Isolier-Minera1-WolIe. Die Erfindung ,Q umfaßt Mittel, um die Atmosphäre innerhalb des Schmelztiegels des Ofens einzustellen, um die Lebensdauer der Schmelztiegelwände zu erhöhen.
Stand der Technik
Seit der Mitte des vorigen Jahrhunderts wird Mineral-Wolle als thermische und akustische Isolation aus einer Vielzahl von Rohmaterialien hergestellt, einschließlich Hochofenschlacke von der Kupfer-Blei- und Eisenerzeugung. Um Mineralwolle herzustellen, werden diese Materialien in einem durch Brennstoff betriebenen Kupolofen geschmolzen, und diese stellen primitive Einrichtungen dar, die nur eine geringfügige Qualitätssteuerung zulassen, eine beträchtliche Luftverschmutzung zur Folge haben und die in den vergangenen Jahren einen beträchtlichen Kostenanstieg erfahren haben, weil die Kosten für Koks steil angestiegen sind, mit dem sie in erster Linie betrieben wurden.
Sorgfältige und ausgedehnte Untersuchungen der Reaktionen in großen Kupolöfen beispielsweise Eisenhochöfen und
Untersuchungen im Hinblick auf optimale Pegel für alle Parameter sowie die enorme Vergrößerung der Anlagen (gewisse kürzlich geschaffene Einheiten überschreiten 10 000 Tonnen Eisen pro Tag oder 7000 kg pro Minute) haben zu einer vorausschaubaren Qualität und einer wirtschaftlichen Herstellung geführt.
Im Gegensatz hierzu sind die kleinen Kupolofen, die etwa 5 Tonnen pro Stunde verarbeiten und weltweit
ΙΟ benutzt werden, um Nichtmetalle zu schmelzen, die zu Mineralwolle verarbeitet werden, klein und arbeiten mit schlechtem Wirkungsgrad. Eine wirtschaftliche Herstellung war nicht möglich, weil Mineralwolle sehr raumgreifend ist und über große Entfernungen nicht transportiert werden kann, ohne die Grenze der Frachtkosten zu absorbieren. Außerdem sind die Vorrichtungen, die bei den meisten Anlagen benutzt werden, um den geschmolzenen Strom von Schlacke, .der aus den Kupolofen austritt, zu Fasern zu verarbeiten,im allgemeinen auf 5 Tonnen pro Stunde und pro Anlage bei der heutigen Praxis beschränkt, und sie sind in einer Gruppe pro Ofen angeordnet. ■
Infolgedessen ist der typische Kupolofen, der gegenwärtig in Dienst gestellt wird um Nichtmetalle zu schmelzen und Mineralwolle herzustellen, mit einem wassergekühlten Stahlzylinder mit 1,8m bis 2,1m Durchmesser und einer Höhe von 4,50m bis 7,50m ausgestattet. Diese Öfen sind ihrer Natur nach thermisch mit einem schlechten Wirkungsgrad versehen und sie stellen eine hohe Umweltbelastung dar und weisen hohe Betriebskosten auf. Die Mengen von tei lchenförmigenn Material, Schwefel und Schwefeloxiden in dem Rauch, der von den Kupolofen
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/LQ-
austritt, erfordert ein hohes Vorsorgekapital und hohe Wartungskosten im Hinblick auf die Einstellung unter Berücksichtigung der Tatsache, daß nur 5 Tonnen pro Stunde geschmolzen werden.
Der wichtigste Nachteil der Kupolöfen besteht darin, daß keine Steuerung der Qualität des Erzeugnisses möglich ist. Die Verweilzeit im geschmolzenen Zustand jeder Charge ist sehr klein und beträgt im allgemeinen nur Sekunden, und in gewissen Fällen höchstens Minuten. Eine Modifizierung der Abzapftemperatur kann nur durch Chargenzusätze zufriedenstellend erlangt werden, indem beispielsweise Sand zugesetzt wird, um den Schmelzpunkt herabzusetzen. Eine Erhöhung der Schmelzrate kann nur dadurch erlangt werden, daß die Gebläseluft vergrößert wird, was eine Änderung der Verweilzeit und der Abzapftemperatur zur Folge hat.
Die Fähigkeit einer Spinn-Vorrichtung zur Umwandlung des größten Teils des Kupolofenproduktes in ein hochwertiges Produkt ist eine Funktion der Oberflächenspannung des geschmolzenen Stromes, was wiederum durch Temperatur, chemische Zusammensetzung und Viskosität beeinträchtigt wird. Die Möglichkeit, im- Kupolofen diese Variablen zu steuern, führt zu einem schlechten Durchschnittsverhalten. Gelegentlich führt, wenn optimale Fasererzeugungsbedingungen erreicht werden, eine Kupolofen-Spinn -Kombination zu einem höheren Prozentsatz des Erzeugnisses mit hoher Qualität und dies zeigt an, daß selbst eine geringfügige Steuerung der Schlüssel-Schmelzvariablen eine beträchtliche Verbesserung erzielt
Die Oberflächenspannung ist ein kritischer Parameter im Faserbildungsprozeß. Das Aufbrechen des Schlackenfilms in Fasern ist in Figur 1 der Zeichnung dargestellt. Das Spinnrad erzeugt ein ebenes Blatt aus flüssiger Schlacke 10, welches rechtwinklig durch einen Luftstrom mit hoher Geschwindigkeit getroffen wird. Dadurch wird der Schlackenfilm 10 abgelenkt und er wird einer aerodynamischen Instabilität unterworfen, die sich zu Wellen entwickeln, welche mit erhöhter Amplitude mit mehr oder weniger tangentialer Orientierung fortschreiten.
Am Vorlaufrand des Blattes wird eine halbe oder eine volle Wellenlänge des geschmolzenen Materials durch den Stoß des Luftstromes 12 getroffen und es erfolgt ein Zusammenziehen in Fäden 14 unter dem Einfluß der Oberflächenspannung. Was dann mit diesen Fäden geschieht, d.h. ob sie in eine nützliche Faser 16 umgewandelt werden oder in Ausschußteile 18, hängt im hohen Grade von der Temperatur-Viskositäts-Beziehung ab.
Da Rohmaterialien, insbesondere Hochofen-Eisenschlacke meist als Abfall anfällt und Mineralwolle guter Qualität ein hohes Isolationsvermögen zeigt, sind zahlreiche Versuche in den letzten 20 Jahren unternommen worden, um ein zufriedenstellendes Schmelzverfahren zu ermitteln. Diese Versuche basierten grundsätzlich auf der Benutzung elektrischer öfen, die mit einer Widerstandsbeheizung, einer Lichtbogenbeheizung oder einer Induktionsbeheizung versehen waren, um die Charge zu schmelzen und zwar im Hinblick darauf, daß ein geschmolzenes Material erzeugt wird, das im Hinblick auf die Strömungsrate, Temperatur
und Zusammensetzung mit vergleichbaren Kosten eingestelIt wird.
Alle diese Versuche sind fehlgeschlagen, und zwar nicht deshalb weil die elektrische Schmelzung von Schlacke selbst besonders schwierig ist, sondern deshalb weil die Behandlung nach einem gesteuerten Verfahren mit konventionellen elektrischen Öfen sich als unwirtschaftlich erwiesen hat.
Die zum Schmelzen einer Tonne von Hochofenschlacke in einem 5 Tonnen pro Stunde-Kupolofen benötigte Energie kann etwa 2052 kWh betragen. Wegen des Fehlens einer Temperatursteuerung und einer Steuerung hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung und der Rate des Abzugs der Kupolofen wird durchschnittlich 45% des geschmolzenen Materials als Ausschuß vergeudet. Demgemäß liegt : die zum Schmelzen einer Tonne des Produktes benötigte Energie bei etwa 3664 kWh.
Unter idealen Bedingungen beträgt demgegenüber die gesamte Wärmemenge, die erforderlich ist um eine Tonne Eisen-Hochofenschlacke auf die Abzapftemperatur zu erhöhen, etwa 450 kWh. Da der Wirkungsgrad einer modernen thermischen Station bestenfalls 37% beträgt und Übertragungsverluste nach dem Ort des Schmelztiegels weitere 10% betragen, beträgt der Gesamtenergiebedarf zur Temperaturerhöhung einer Tonne Schlacke auf die Abzugstemperatur unter idealen Bedinungen 1319 kWh.
Deshalb wird in einem herkömmlichen 5 Tonnen/h Elektroofen mit einem thermischen Wirkungsgrad von 70% eine Energiequelle benötigt, die 1876 kWh pro zu schmelzender Tonne liefert. Unter der Annahme, daß die Verbesserung
in der Steuerung der Anzapftemperatur der chemischen Zusammensetzung und der Abzugsrate gegenüber herkömmlichen elektrischen Schmelzofen eine Verbesserung des gebrauchsfähigen Mineralwolleproduktes von gegenwärtig 55% auf 65% erreichen läßt, dann ergibt sich ein Energiebedarf für diese elektrische Schmelzvorrichtung von 2872 kWh pro Tonne Enderzeugnis.
Zusammenfassund kann gesagt werden, daß der Energiebedarf pro Tonne Mineralwolle-Erzeugnis etwa 20% mehr für die gegenwärtig benutzten Kupolofen erfordert als bei herkömmlichen elektrischen Schmelzverfahren.
Ökonomisch ausgedrückt bedeutet dies, daß bei $170 pro Tonne Koks und den durchschnittlichen Kosten von$0,028 pro kWh in den USA im Jahre 1979 die Einsparung der Energiekosten für herkömmliche elektrische Schmelzverfahren gegenüber einem Kupolofenschmelzen etwa $10 pro Tonne Schmelze oder $18 pro Tonne Enderzeugnis als Einsparung ergaben.
Unglücklicherweise werden diese Energiekosteneinsparungen durch die hohen Kosten der feuerfesten Auskleidungen in herkömmlichen elektrischen Öfen ausgeglichen, weil die geschmolzene Schlacke und das Vorhandensein von freiem Sauerstoff alle bekannten feuerfesten Auskleidungssysteme erodiert, sogar Kohlenstoff-Auskleidungen und Graphitauskleidungen. Konlenstoffmaterialien oxidieren oder brennen aus, und .zwar zunehmend schnell wenn die Temperaturen über 5000C ansteigen. Beispielsweise verliert industrieller Graphit 6% seines Gewichts durch
Oxydation wenn er bei .6000C in Luft während 2 1/2 h belassen wird. Der Schmelzpunkt von Hochofen-Eisenschlacke beträgt je nach Zusammensetzung 1370 bis
15400C.
5
Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung löst die beschriebenen Probleme mit bekannten Systemen. Dies wird erreicht durch die Konstruktion eines elektrischen Schmelzofens, der mit einer hoch integrierten Atmosphärensteuerung versehen ist, wodurch atmosphärischer Sauerstoff ausgeschlossen wird und dadurch die Möglichkeit geschaffen wird, kohlenstoffhaltige Materialien als wirtschaftliche feuerfeste Auskleidung zu benutzen.
Dieser voll eingeschlossene Ofen führt selbst zu einer thermischen Isolation mit sehr hoher Ordnung, wodurch thermische Wirkungsgrade zwischen 80 und 85% bei einem 5-Tonnen-Ofen erreicht werden können, was eine entsprechende Verminderung des Energiebedarfs und der Betriebskosten nach· sich zieht.
Die Menge von Rauch, die durch einen vollständig umschlossenen Ofen geliefert wird, aus welchem atmosphärische Luft entfernt ist, beträgt nur einen kleinen Bruchteil des Rauchs,, der von der Gegenstromluftfuhrung bei Kupolöfen herrührt. Infolgedessen wird die Rauchbehandlung bei dem neuen Ofen auf einen mäßigen relativ billigen Wert vermindert.
Die Charge wird über eine atmosphärische Schleuse in einen geschmolzenen Pool eingebracht, der eine etwa einstündige Produktionscharge bildet. Die resultierende Verweilzeit von 30 bis 60 Minuten macht den Ofen in Verbindung mit dem vol 1 variablen Energieeingang und den Beschickungs- und Abzugsraten und der gesteuerten Atmosphäre geeignet im Hinblick auf eine sehr genaue Steuerung der Abzugstemperatur,der chemischen Zusammensetzung und der Rate, wodurch eine vorhersehbare Oberflächenspannung und Viskosität und entsprechende Verbesserungen der Produktqualität erreicht werden.
Der neuartige Ofen ermöglicht sogar die Verarbeitung von Ausschuß, der durch die Kupolofen nicht verarbeitet werden kann, so daß sich eine erhebliche Ersparnis im Rohmaterial und im Hinblick auf die Verarbeitungskosten des Ausschusses ergeben.
Die kumulative Wirkung der erwähnten Vorteile führt zu einer beträchtlichen Energieeinsparung und demgemäß zu einer hohen Kosteneinsparung des Betriebs. Mit einer vernünftigen Lebensdauer der feuerfesten Auskleidung und einem Wirkungsgrad des Ofens von 85% und einem Spinn· anteil von 75% und einer vollen Wiederverarbeitung von Ausschuß fällt der Energiebetrag pro Tonne des Endproduktes von 3664 kWh bei einem Kupolofen auf 2052 kWh, und die Betriebskosten werden um mehr als $40 pro Tonne Endprodukt gesenkt, wenn man die Kosten aus dem Jahre 1979 zugrunde legt.
30
Der erfindungsgemäße Ofen ist in der Lage, einen weiten
Bereich von Materialien zu schmelzen, und zwar von nichtmetallischen Werkstoffen bis zu metallischen Werkstoffen, und es kann eine geeignete Arbeitsauskleidung benutzt werden, und es können die verschiedensten Schmelzverfahren benutzt werden, einschließlich Wechselstrom oder Gleichstrombeheizung, und es kann mit einer einzigen Elektrode oder mit mehreren Elektroden gearbeitet werden, oder es kann mit Lichtbogenschmelzung gearbeitet werden.,oder mit untergetauchtem Lichtbogen,oder mit Widerstandserhitzung, oder Induktionsbeheizung.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung eine Ausführungsform dargestellt, die gegenwärtig bevorzugt ist; es ist jedoch klar, daß die Erfindung nicht auf die spezielle Anordnung und Konstruktion beschränkt ist, welche in der Zeichnung dargestellt ist.
Figur 1 zeigt schematisch die Art und Weise,in der der Schlackenfilm in Einzelfasern aufgebrochen wird, wie dies oben beschrieben wurde,
25
Figur 2 eine Ansicht eines elektrischen Schmelzofensystems gemäß der Erfindung, mit einstellbarer Atmosphäre, und
. figur 3 eine; Schni L L ans ich I. dos in I njur ? ddryes U; 1 1 Lon Ofens. .
Die beste Art und Weise zur Verwirklichung der Erfindung
Im folgenden wird im einzelnen auf die Zeichnung Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren benutzt werden, um gleiche Elemente zu kennzeichnen. Figur 2 zeigt eine allgemeine Ansicht eines elektrischen Schmelzofensystems gemäß der Erfindung mit Steuerung der Atmosphäre, und dieses System ist allgemein mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnet.
Das System 20 weist einen elektrischen Schmelzofen 22 auf, dessen Einzelheiten insbesondere in Verbindung mit Figur 3 beschrieben werden. Der Ofen 22 wird von einem Trägerrahmen 24 über Schwenkzapfen 26 getragen.
Unter dem Trägerrahmen 24 sind mehrere Belastungszellen angeordnet, so daß das Gewicht des Ofens 22 und des ihm zugeordneten Aufbaus gemessen werden können. Hierdurch wird es offensichtlich möglich, das Gewicht des innerhalb des Ofens befindlichen Materials zu bestimmen, in dem das Taragewicht vom gemessenen Gesamtgewicht abgezogen wird.
Im unteren Abschnitt des Ofens 22 ist ein Abzapfloch 30 angeordnet, welches erforderlichenfalls benutzt werden kann, um das geschmolzene Material innerhalb des . Ofens aus diesem abzuziehen. Unter dem Abzapfloch 30 befindet sich ein Trog 32, der das geschmolzene Material einer Vier-Rad-Form 34 zuführt. Das geschmolzene Material (bei dem jetzt beschriebenen Ausführungsbeispiel Schlacke) wird dann in Isolations-Mineralwol Ie umgewandelt, wobei herkömmliche Techniken benutzt werden, wie sie oben beschrieben wurden. Wenn andere Materialien als Schlacke
im Ofen geschmolzen werden, oder wenn es erwünscht ist andere Produkte herzustellen als Isolations-MineralwolIe, dann wird natürlich der Trog 32 und die Form 34 weggelassen und durch andere Einrichtungen ersetzt.
Über dem Ofen 22 befindet sich ein Elektrodenaufhängesystem 36. Wie im folgenden im einzelnen beschrieben, trägt das Elektrodenaufhängesystem 36 nicht nur die Elektroden, die zum Schmelzen des Materials innerhalb des Ofens 22 benutzt werden, sondern wirkt auch als Abdeckorgan zur Abdichtung des Inneren des Ofens 22 gegenüber der äußeren Atmosphäre. Die elektrische Energie von der Spannungsquelle 38 wird den Elektroden innerhalb des Elektrodenaufhängesystems 36 über flexible Leitungen 40 geliefert, die durch eine abgedichtete Durchführung 42 in der Seite des Elektrodenaufhängesystems 36 hindurchtreten.
Das dem Ofen 22 zum Schmelzen zuzuführende Material wird in einem oder mehreren Aufgabetrichtern 44 gesammelt. Wenn mehr als ein Aufgabetrichter 44 benutzt wird, dann können unterschiedliche Materialien in den verschiedenen Aufgabetrichtern gespeichert werden. Jeder Aufgabetrichter 44 weist eine Waage 46 auf, die unter dem Aufgabetrichter angeordnet ist, so daß exakte Mengen von den verschiedenen Materialien abgemessen werden können, die dem Ofen zugeführt werden sollen.
Wenn die richtigen Mengen der Materialien in den Waagen 46 angeordnet sind, dann wird das Gatter 48 am Boden der Waagen geöffnet und das Material wird auf einer ersten Fördervorrichtung 50 abgelegt. Das Material auf
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der Fördervorrichtung 50 wird dann einer zweiten Fördervorrichtung 52 zugeführt, die das Material nach oben nach der Oberseite des Ofens 22 fördert.
Dann wird das Material in das Innere des Ofens 22 über einen Einlaß 54 und einen damit verbundenen Aufgabetrichter 56 gefördert. Wenn jedoch das Material in den Ofen 22 gefördert wird, und insbesondere wenn der Ofen kontinuierlich statt chargenweise beschickt wird, ist es erforderlich zu verhindern, daß atmosphärische Gase über die Einlaßöffnung 54 in den Ofen eintreten.
Dies wird durch eine Zuführungsblockierung 58 erreicht, die ein Ventil 60 am oberen Teil und ein Ventil 62 am unteren Teil aufweist. Bei geschlossenem Ventil 62, wodurch der Einlaß nach dem Ofen 22 abgedichtet ist,und geöffneten Ventil 60 wird das Material in die Zuführungsabsperrvorrichtung 58 eingeführt. Dann wird das Ventil 60 geschlossen, und das Innere der so gebildeten Zuführungsschleuse wird mit inertem Gas, beispielsweise Stickstoff, ausgespült. Es könnten stattdessen auch andere inerte Gase benutzt werden, und es ist auch möglich eine Vekuumquelle an die Schleuse ■ anzuschließen, um nur die atmosphärischen Gase aus dem Inneren abzuziehen. Wenn dies geschehen ist, dann wird das untere Ventil 62 geöffnet, und das Material aus der Zuführungsschleuse 58 tritt in den Ofen 22 durch den Aufgabetrichter 56 und die Einlaßöffnung 54 ein.
In der Nähe des oberen Teils des Ofens 22 befindet sich außerdem eine Ausblasöffnung 64. Die Ausblasöffnung steht mit dem Inneren des Ofens 22 in Verbindung und
ist an eine horizontal verlaufende Ausblasleitung 66 angeschlossen. Mit dem Mittelpunkt der Leitung 66 steht über einen flexiblen Schlauch 70 eine Vakuumpumpe 68 in Verbindung. Benachbart zu dem freien Ende der Leitung 66 befindet sich ein einstellbares Venturirohr 72, das durch ein Gebläse 74 gespeist wird, das an den Schornstein 76 angeschlossen ist.
Beim Hochfahren des Ofens 22 ist es erwünscht, das Austreten schädlicher Gase in die Atmosphäre innerhalb des Ofens im wesentlichen vollständig auszuschalten. Dies wird dadurch bewirkt, daß ein Ventil 78 am freien Ende der Ausblasleitung 66 geschlossen wird, und daß dann eine Vakuumpumpe 68 läuft, bis der Druck innerhalb des Ofens auf den gewünschten Wert vermindert ist. Danach wird die Vakuumpumpe 68 abgeschaltet und der Ofen wird wieder mit inertem Gas, z.B. Stickstoff, angefüllt, und zwar etwas über dem atmosphärischem Druck. Nachdem der Ofen läuft, kann das Ventil 78 geöffnet und das Gebläse 74 angestellt werden. Dann wird das Venturirohr 72 so eingestellt, daß Dampf aus dem Inneren des Ofens 22 abgezogen wird, während jedoch Sauerstoff und andere schädliche atmosphärische Gase nicht zurückströmen können. Bei Benutzung des Venturirohrs 72 werden geringe Mengen von Stickstoff aufgebaut, und in gewissen Fällen kann die Atmosphäre innerhalb des Ofens 22 in engen Grenzen unter Verwendung der Vakuumpumpe 68 eingestelIt werden.
Im folgenden wird aus Figur 3 der Zeichnung Bezug genommen
Hieraus ist ersichtlich, daß der Ofen 22 im wesentlichen kugelförmig gestaltet ist und eine im wesentlichen kugelförmig gestaltete feuerfeste Auskleidung 80 aufweist, die zum Zwecke des Schmelzens von Schlacke vorzugsweise aus Kohlenstoff besteht. Hinter der Kohlenstoff auskleidung 80 befindet sich eine Rückauskleidung 82, die vorzugsweise aus einer hoch-feuerfesten Tonerde besteht. Weiter außen befindet sich eine feuerfeste Isolation 84,und eine weitere Isolationsschicht 86 besteht vorzugsweise aus einem Material, z.B. geschäumter Tonerde. Die Außenschicht des Ofens 22, die die Isolationsschicht 86 abdeckt, besteht aus einer Stahlkugel 88.
Das geschmolzene Material, beispielsweise Schlacke gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist bei 90 dargestellt, und diese Schlacke füllt etwa die Hälfte des Schmelztiegels innerhalb des Ofens 22 aus. Wegen der extrem hohen in Betracht kommenden Temperaturen ist es wichtig, daß das geschmolzene Material 90 niemals irgendein Material "zu sehen bekommt", welches diesen Temperaturen nicht standhalten kann. Aus diesem Grunde weist der innere Abschnitt der Einlaßöffnung 54 ein Kohlenstoffrohr 92 auf, und ein ähnliches Kohlenstoffrohr 94 liegt am inneren Ende der Ausblasöffnung 64. Hinter den Kohlenstoff rohren 92 und 94 befinden sich wassergekühlte Stahlrohre 96 bzw. 98. In gleicher Weise ist das Abzapfrohr 30 mit einem Graphitrohr 100 und mehreren wassergekühlten Stahlkörpern 102 und 104 in der Nähe des Graphitrohres 100 versehen. Ein Pfropfen 106 schließt das Ende des Abzapflochs 30 ab.
Der Schmelztiegel des Ofens 22 besitzt am obersten Teil eine Öffnung. Diese Öffnung wird durch einen mehrlagigen Deckel 108 abgeschlossen. Die unterste Lage 110 des Deckels 108 besteht vorzugsweise aus Kohlenstoff und besitzt einen abgestuften Querschnitt 112, der mit dem abgestuften Abschnitt 114 am oberen Ende des Schmelztiegels zusammenpaßt. Die übrigen Lagen, des Deckels 108 über der Graphitlage 110 bestehen vorzugsweise aus den gleichen Materialien wie sie beschrieben wurden in Verbindung mit den Wänden des Schmelztiegels des Ofens 22.
Der Deckel 108 weist mehrere Löcher 116 und 118 auf. Diese Löcher sind den Elektroden 120 und 122 angepaßt, die vorzugsweise aus Graphit bestehen. Da wenigstens eine Lage des Deckels 108 aus einem elektrisch leitfähigem Material besteht, muß ein ringförmiger Zwischenraum zwischen jeder Elektrode und der Wand des Durchführungsloches des Deckels freigelassen werden.
Das oberste Ende jeder Elektrode ist an einen Kreuzkopf, beispielsweise einen Kreuzkopf 124 angeschlossen. Die Kreuzköpfe werden ihrerseits durch mehrere Kugelschrauben 126 getragen, die bei Drehung durch den Antriebsmotor 128 den Kreuzkopf und daher die Elektroden nach oben oder nach unten bewegen, wenn dies erforderlich ist. Den Elektroden 120 und 122 kann die Spannung über flexible Kabel, Gleitkontakte oder andere bekannte Mittel zugeführt werden.
Wenn der Deckel 108 die Oberseite des Ofens 122 ab-
schließt, dann erzeugt er allein nicht eine vollständig luftdichte Abdichtung. Diese Abdichtung wird durch einen Stahlzylinder 130 bewirkt, der das Elektrodenauf hängesystem 36 vollständig umschließt und einen Teil hiervon bildet. Der untere Abschnitt des Zylinders 130 weist einen Flansch 132 auf, der mit einem Flansch 134 am oberen Ende der Hülse 88 des Ofens 22 zusammenwirkt. Diese Flansche und andere Rahmenabschnitte des Ofensystems, die einer übermäßigen Überhitzung unterworfen sind, werden vorzugsweise mit Wasser gekühlt.
Wie bekannt, wird beim Schmelzen der Schlacke Eisen (oder andere Metalle in der Schlacke) reduziert, und da das Eisen schwerer ist als die geschmolzene Schlacke sammelt es sich am Boden des Ofens, wie bei 136 dargestellt. Infolge der Konstruktion des Ofens kann dieser insgesamt um einige Grad im Gegenuhrzeigersinn gemäß Figur 3 um die Schwenkzapfen 26 verschwenkt werden, wenn es erforderlich ist das geschmolzene Metall 136 abzuziehen. In dieser gekippten Stellung kann das geschmolzene Metall 136 durch das Anzapfloch 30 oder durch ein getrenntes", für diesen Zweck vorgesehenes Anzapfloch abgezogen werden.
In Figur 3 sind zwei Elektrodeni20 und 122 dargestellt. Es ist jedoch klar, daß dies nur. zur Veranschaulichung geschieht. Es ist auch möglich, drei Elektroden in einem Mehrphasensystem oder eine einzige Elektrode zu benutzen, und dann die Kohlenstoffauskleidung 80 als zusätzliche Elektrode heranzuziehen. Außerdem kann Wechselstrom
oder Gleichstrom benutzt werden, und das Schmelzen kann durch Lichtbogenschmelzen, durch einen eingetauchten Lichtbogen oder durch Widerstandserhitzung erfolgen. Außerdem ist es möglich, die Erfindung auch in Verbindung mit Induktionsschmelzvorrichtungen anzuwenden.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Ausführungs formen verwirklicht werden ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen, und demgemäß wird auf die folgenden Ansprüche im Hinblick auf den Schutzumfang der Anmeldung verwiesen.

Claims (18)

Patentansprüche:
1. Elektrischer Schmelzofen, umfassend:
einen mit feuerfestem Material ausgekleideten
Schmelztiegel ; ■
Mittel zur Abdichtung des Inneren des Schmelztiegels gegenüber der Atmosphäre außerhalb des
Schmelztiegels;
Mittel zur Einstellung der Atmosphäre innerhalb
des Schmelztiegels;
Mittel zur Zuführung von zu schmelzendem Material nach dem Inneren des Schmelztiegels;
elektrische Mittel zum Schmelzen des in den
Schmelztiegel eingeführten Materials;
und
Mittel zur Entfernung des geschmolzenen Materials aus dem Tiegel .
2. Schmelzofen nach Anspruch 1 , bei dem die Mittel zur Einstellung der Atmosphäre eine Vorrichtung aufweisen, um Sauerstoff zu entfernen.
3. Ofen nach Anspruch 1, bei dem die Mittel zur Zuführung eine Vorrichtung umfassen, die verhindert, daß atmosphärische Gase in das Innere des Schmelztiegels gelangen, während das Material zugeführt wird.
4. Schmelzofen nach Anspruch 1, bei welchem die Mittel zum Abziehen des geschmolzenen Materials arbeitsfähig sind, während die elektrische Vorrichtung das Material innerhalb des Schmelztiegels schmilzt.
5. Schmelzofen nach Anspruch 4, bei welchem die Mittel zur Entfernung des Materials ein Abzapfloch umfassen, das benachbart zum unteren Abschnitt des Schmelztiegels angeordnet ist.
6. Schmelzofen nach Anspruch 1, bei welchem die feuerfeste Auskleidung des Schmelztiegels aus Kohlenstoff besteht.
7. Schmelzofen nach Anspruch 1, bei welchem der
Schmelztiegel im wesentlichen kugelförmig ■ gekrümmt i st.
8. Schmelzofen nach Anspruch 1, bei welchem die
elektrische Vorrichtung wenigstens eine Elektrode aufweist, die in das Innere des Schmelztiegels einsteht.
9. Schmelzofen nach Anspruch 8, bei welchem die Elektrode aus Kohlenstoff besteht.
10. Schmelzofen nach Anspruch 6, bei welchem die Mittel zur Einstellung der Atmosphäre eine Vorrichtung aufweisen, um Sauerstoff abzuziehen.
11. Verfahren zum elektrischen Schmelzen von Materialien, wobei das Material in einem mit feuerfestem Material ausgekleideten Schmelztiegel angeordnet wird; es wird die Atmosphäre innerhalb des Schmelztiegels dadurch eingestellt, daß schädliche Gase abgezogen werden; es wird das Material auf elektrische Weise
erhitzt bis es geschmolzen ist, während
gleichzeitig die Einstellung der Atmosphäre fortgesetzt wird, und es wird das geschmolzene Material aus dem Schmelztiegel über eine Öffnung abgezogen , die im unteren Teil angeordnet ist.
12. Verfahren nach Anspruch 11 j bei welchem die schädlichen Gase Sauerstoff aufweisen.
13. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Einstellung der Stmosphäre eine Stufe umfaßt, in der die Atmosphäre innerhalb des Schmelztiegels durch ein inertes Gas ersetzt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wei welchem die
Atmosphäre innerhalb des Schmelztiegels zunächst
evakuiert wird, bevor der Schmelztiegel mit einem inerten Gas angefüllt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 11 , welches weiter eine Stufe aufweist, in der verhindert wird, daß atmosphärische Gase in das Innere des Schmelztiegels eindringen, wenn das Material darin angeordnet wi rd.
16. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Auskleidung des Schmelztiegels aus Kohlenstoff besteht.
17. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem das Material Schlacke ist.
18. Verfahren nach Anspruch 17, welches weiter eine Stufe aufweist, in der das geschmolzene Material, welches aus dem Schmelztiegel abgezogen wird, in Mineralwolle umgewandelt wird.
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