DE541333C

DE541333C - Process and electric furnace for melting metals and metal alloys

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Publication number: DE541333C
Application number: DEW82714D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1928-05-21
Filing date: 1929-05-19
Publication date: 1932-01-11

Description

Verfahren und elektrischer Ofen zum Schmelzen von metallen und Metallegierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Ofen zum Schmelzen von Metallen und Metallegierungen durch elektrisch;: Widerstandsbeheizung, wobei der Spannungsabfall ausschließlich in einer elektrisch leitenden Schlackenschicht erfolgt.Process and electric furnace for melting metals and metal alloys The invention relates to a method and a furnace for melting metals and Metal alloys by electrical ;: Resistance heating, with the voltage drop takes place exclusively in an electrically conductive slag layer.

Es ist bereits vorgeschlagen «-orden, beispielsweise Zinkerz in einem elektrischenOfen unter Verwendung eines darunterliegenden flüssigen Erhitzungswiderstands zu reduzieren, und man hat dabei auch angenommen, daß der Widerstand aus Schlacke bestehen könne. Dieses Verfahren, das in einem rotierenden Ofen ausgeführt werden soll, und wo die unter das Schlackenbad hinabsinkenden reduzierten Metalle nicht den Widerstand bilden, der die Wärme überführt, unterscheidet sich grundsätzlich von dem Verfahren gemäß der Erfindung. Dieses betrifft nicht das Reduzieren von Erzen, sondern das Schmelzen von Metallen oder :Metallegierungen, und das Verfahren wird in einem Ofen ausgeführt, der während des Verlaufs des ganzen Schmelzprozesses stillsteht. Außerdem besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß das Schmelzgut oberhalb der Schlackenschicht geschmolzen wird. Vorteilhaft wird zur Wärmeübertragung von der Schlackenschicht auf das Schmelzgut auf der Schlackenschicht ein Metallbad gebildet. Erfindungsgernäß wird für die als Heizwiderstand dienende Schicht eine solche Schlacke verwendet, deren Erweichungspunkt höher als der Schmelzpunkt des zu schmelzenden Metalls liegt. Gegebenenfalls kann das Schmelzmetall auch durch eine über ihm liegende Schlackenschicht beheizt werden, von der der Strom durch das Metall zu der untenliegenden Schlackenschicht fließt. Ein elektrischer Ofen, der zur Ausführung des Verfahrens besonders geeignet ist, zeichnet sich dadurch aus, daß die Elektroden in im unteren Ofenteil angebrachten verengten Erhitzungskammern liegen, in denen zunächst die Schlacke zum Schmelzen gebracht wird und die mit Kühleinrichtungen versehen sind. Besonders vorteilhaft ist es, die Elektroden von der Schlacke durch Schichten aus geschmolzenem Metall zu trennen.It has already been proposed "order, for example zinc ore in one electric furnace using an underlying liquid heating resistor to reduce, and it has also been assumed that the resistance from slag could exist. This process which can be carried out in a rotating furnace should, and where the reduced metals sinking under the slag bath not forming the resistance that transfers the heat is fundamentally different of the method according to the invention. This does not affect reducing Ores, but rather the smelting of metals or: metal alloys, and the process is carried out in a furnace, which during the course of the whole melting process stands still. In addition, the inventive method consists in that the melt is melted above the slag layer. Is advantageous for heat transfer a metal bath from the slag layer to the molten material on the slag layer educated. According to the invention, a layer serving as a heating resistor is used such slag is used whose softening point is higher than the melting point of the to be melted metal lies. If necessary, the molten metal can also through a layer of slag lying above it is heated, from which the current flows through the metal flows to the layer of slag below. An electric oven, which is particularly suitable for carrying out the method, is characterized by this that the electrodes are placed in narrowed heating chambers in the lower part of the furnace in which the slag is first melted and those with cooling devices are provided. It is particularly advantageous to remove the slag from the electrodes Separate layers of molten metal.

Das Schmelzen von Metall gemäß der Erfindung kann in großen Mengen unter Verwendung derselben Schlackenmenge in ununterbrochenem Betriebe durchgeführt werden. Wenn das Metallbad zu einer gewissen Höhe in dem Ofen gestiegen ist, wird ein Teil abgelassen, ein anderer Teil bleibt mit der Schlacke in dem Ofen, und das Schmelzen wird fortgesetzt. Das Metall wird durch Kippen des Ofens abgelassen, und damit die Schlacke nicht folgt, ist der Ofen mit einer bis zu dem 1Ietallbade reichenden Ablaßöffnung versehen, die stets teilweise mit flüssigem Metall gefüllt ist.The melting of metal according to the invention can be carried out in large quantities carried out continuously using the same amount of slag will. When the metal bath has risen to a certain level in the furnace, will one part drained, another part remains in the furnace with the slag, and that Melting continues. The metal is drained off by tilting the furnace, and so that the slag does not follow, the furnace is equipped with a up to that 1 metal bath-reaching drain opening is provided, which is always partially filled with liquid Metal is filled.

Gegebenenfalls wird das Metallbad mit einer Schlackenschicht bedeckt, die gegen Oxvdation schützt. Diese obere Schlackenschicht wird durch elektrischen Widerstand ebenso wie dio untere erhitzt. Der größte Widerstand wird in die untere Schlackenschicht verlegt, wo die größte Wärmeentwicklung stattfindet..If necessary, the metal bath is covered with a layer of slag, which protects against oxidation. This top layer of slag is generated by electrical Resistance heated as well as dio lower. The greatest resistance is in the lower one Slag layer laid where the greatest heat generation takes place.

Bei Verwendung einer oberen Schlackenschicht eignet sich das Verfahren gut zum Schmelzen von Schrott und Abfällen, die, auf diese Weise eingeschmolzen, von den Oxv den befreit werden, welche sich in der Schlacke lösen. In gewissen Fällen wird das Oxvd reduziert, und das Metall tritt in das Bad über. Der Materialverlust bleibt auch beim Einschmelzen von fein verteilten Abfällen in der Gestalt von Dünnblech oder Spänen, z. B. von Kupfer, Messing oder Aluminium, gering. Da das Gut bei der Beschickung sogleich in dem Schlackenbad untersinkt, ist eine Oxydation des Metalls während des Einschmelzens ausgeschlossen.The method is suitable if an upper layer of slag is used good for melting scrap and waste that, melted down in this way, are freed from the oxv which dissolve in the slag. In certain cases the Oxvd is reduced and the metal passes into the bath. The loss of material remains in the form of thin sheet metal even when finely divided waste is melted down or chips, e.g. B. of copper, brass or aluminum, low. Since the good at the The charge immediately subsides in the slag bath, which is an oxidation of the metal excluded during the meltdown.

Die Stromzufuhr zu der unteren Schlackenschicht geschieht durch feste Elektroden, die im unteren Teile des Ofens in dem Boden oder den Wänden angebracht sind und zwischen denen der Strom mit der Schlacke als Widerstand eingeführt wird. Die Elektroden sind zweckmäßig in besonderen Erhitzungskammern angebracht, die so, verengt sind, daß ihr größter Widerstand in der Schlackenmasse und damit auch. die höchste Temperatur entsteht. Durch die Erhitzung wird die Schlackenmasse in starke Bewegung versetzt, so daß die Wärme von den verengten Erhitzungskammern schnell auf die übrige Schlackenmasse verteilt wird.The power supply to the lower slag layer is done by solid Electrodes placed in the lower part of the furnace in the floor or walls and between which the current is introduced with the slag as resistance. The electrodes are expediently placed in special heating chambers that are narrowed that their greatest resistance in the slag mass and thus also. the highest temperature arises. When heated, the slag mass turns into strong Movement offset so that the heat from the narrowed heating chambers quickly is distributed over the rest of the slag mass.

Die verengten Erhitzungskammern können verschieden gestaltet sein, z. B. kubisch, konisch, zylindrisch oder keilförmig. Es hat sich gezeigt, daß, wenn für die Stromzufuhr zu einer Schlackenschicht unter einem Aluminiumbad die Elektroden in zylindrischen Erhitzungskammern von i5o mm Höhe und demselben Durchmesser angeordnet werden, der Ofen mit 5o bis i 5o Kilo#%vatt bei einer Spannung von 3o bis ioo Volt belastet werden kann.The narrowed heating chambers can be designed in different ways, z. B. cubic, conical, cylindrical or wedge-shaped. It has been shown that if for the supply of electricity to a layer of slag under an aluminum bath, the electrodes placed in cylindrical heating chambers 150 mm high and the same diameter the furnace with 5o to 15o kilo #% vatt at a voltage of 3o to 100 volts can be charged.

Das Futter des elektrischen Ofens wird bei Verwendung von Silikatschlacke, die mit dem Futter in Berührung kommt, aus Kohlenstoff oder Graphitmasse hergestellt, die der ätzenden Einwirkung der Schlacke zu widerstehen vermag. Wird für das Schmelzen Salzschlacke verwendet, so wird das Futter aus feuerfesten Ziegeln oder Stampfmasse hergestellt. Beim Schmelzen von Metallen, die während des Schmelzens keine Neigung zur Aufnahme von Kohlenstoff haben, wird der Ofen auch in demjenigen Teile, wo sich das Metall befindet, mit Kohlenstoffmasse ausgefüttert.The lining of the electric furnace is made when using silicate slag, that comes into contact with the feed, made of carbon or graphite mass, which is able to withstand the corrosive effects of the slag. Used for melting If salt slag is used, the lining is made from refractory bricks or rammed earth manufactured. When melting metals, there is no inclination during melting to absorb carbon, the furnace will also be in the parts where it is the metal is lined with carbon mass.

Bei Verwendung von besonderen Widerstandskammern für die Schlacke muß das Futter für die verengten Erhitzungskammern aus nichtleitendem feuerfesten Material hergestellt werden. Wird Salzschlacke verwendet, die eine so hohe Temperatur nicht erfordert, so braucht eine besondere Abkühlung nicht vorgesehen zu sein. Wird dagegen Silikatschlaclze mit hohem Schmelzpunkt verwendet, die das Futter zu ätzen neigt, ist für dieses eine Kühlung erforderlich, z. B. mit wassergekühlten Rohren, die das Futter auf der Temperatur halten, bei welcher die Schlacke nicht einwirkt. Eine verengte Erhitzungskammer kann auch aus einem wassergekühlten Kasten aus Metall ohne Futter bestehen, wo die Schlacke, auf der Innenseite erstarrt, gegen Ätzen schützt und gleichzeitig nichtleitend, also elektrisch, isoliert wird.When using special resistance chambers for the slag The lining for the narrowed heating chambers must be made of non-conductive refractory Material to be made. Salt slag is used, which has such a high temperature is not required, a special cooling need not be provided. Will on the other hand, silicate sleeps with a high melting point are used, which etch the lining tends, cooling is required for this, e.g. B. with water-cooled pipes, which keep the feed at the temperature at which the slag does not act. A narrowed heating chamber can also consist of a water-cooled box made of metal exist without lining, where the slag, solidified on the inside, against etching protects and at the same time is non-conductive, i.e. electrically isolated.

Die Stromzufuhr wird durch Verminderung oder Erhöhung der Spannung am Transformator, wenn ein solcher verwendet wird, geregelt. Man kann auch die Stromzufuhr durch Erhöhung oder Verminderung der Dicke der Schlackenschicht regeln.The power is supplied by decreasing or increasing the voltage on the transformer, if one is used. You can also use the power supply regulate by increasing or decreasing the thickness of the slag layer.

Die Anzahl von Elektroden und verengten Erhitzungskammern kann wechseln. Die Elektroden können hintereinander-, parallel, im Dreieck oder sterngeschaltet sein. Neben festen Elektroden können auch bewegliche Elektroden zur Verwendung kommen.The number of electrodes and narrowed heating chambers can change. The electrodes can be connected in series, in parallel, in a triangle or in a star be. In addition to fixed electrodes, movable electrodes can also be used.

Die Zeichnung zeigt verschiedene Ofenausführungen. Die gestrichelten Felder bezeichnen Schlacke, die schwarzen Felder Metall.The drawing shows different furnace designs. The dashed Fields denote slag, the black fields metal.

Gemäß Abb. i wird der Strom ausschließlich durch Elektroden, die mit der unten im Ofen befindlichen Schlackenschicht in Berührung sind, zugeführt.According to Fig. I, the current is generated exclusively through electrodes with are in contact with the bottom layer of slag in the furnace.

Abb. a zeigt auch Elektroden, an den Seiten in Berührung mit dem Metallbad.Fig. A also shows electrodes on the sides in contact with the metal bath.

Abb. 3 zeigt eine bewegliche Elektrode, die in eine auf den Metallbad befindliche Schlackenschicht eintaucht.Fig. 3 shows a movable electrode that is inserted into a metal bath located slag layer is immersed.

. Abh. 4 bis 6 zeigen in dem Boden des Ofens angeordnete verengte Erhitzungskammern; in Abb.6 ist angedeutet, daß Ilie Schlackenschicht, die spezifisch leichter als das Metall ist, oben zu einer zähen Kruste erstarrt ist.. Dep. 4 to 6 show constrictions placed in the bottom of the furnace Heating chambers; in Fig.6 it is indicated that Ilie slag layer, which specifically lighter than the metal, has solidified into a tough crust at the top.

In Abb. 7 bis i i sind andere Ausführungsformen der verengten Erhitzungskammern gezeigt, die in Abb.9 und io mit Kühlung versehen sind.In Fig. 7 through i i are other embodiments of the constricted heating chambers shown, which are provided with cooling in Fig.9 and io.

Das Verfahren und der Ofen nach der Erfindung eignet sich zum Schmelzen aller Arten von Metallen und Metallegierungen, besonders aber zum Schmelzen von Aluminium und anderen leichten Metallen, kann auch mit Vorteil da verwendet werden, wo die Temperatur einer geschmolzenen Metallmasse erhöht oder auf einer bestimmten Höhe gehalten werden soll.The method and furnace according to the invention are suitable for melting all types of metals and metal alloys, but especially for Melting aluminum and other light metals can also be beneficial be used where the temperature of a molten metal mass increases or should be kept at a certain height.

Die elektrische Energie wird beim Schmelzen nach der Erfindung auf eine besonders vorteilhafte Weise verwertet. Es entstehen keine Kosten für Tiegel. Das Metall wird gegen Oxydation geschützt. Da man das Metallbad auf gleichmäßiger Temperatur halten und L berhitzung verhindern kann, erhält man ein Erzeugnis von sehr guter Beschaffenheit.The electrical energy is generated during melting according to the invention utilized in a particularly advantageous manner. There are no costs for crucibles. The metal is protected against oxidation. Since you get the metal bath on more evenly Can maintain temperature and prevent overheating, one obtains a product from very good condition.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for melting metals and metal alloys by electrical resistance heating, the voltage drop being exclusively takes place in an electrically conductive slag layer, characterized in that that the melt is melted above the slag layer. z. procedure according to claim i, characterized in that for heat transfer from the slag layer a metal bath is formed on the molten material on the slag layer. 3. Procedure according to claim i and z, characterized in that serving as a heating resistor for Layer a slag is used, the softening point of which is higher than the melting point of the metal to be melted. 4. The method according to claim i. 2 and 3, thereby characterized in that the molten metal is also covered by a layer of slag above it is heated, from which the current flows through the metal to the layer of slag below flows. 5. Electric furnace for carrying out the method according to claim i, 2 and 3, characterized in that the electrodes are attached in the lower part of the furnace constricted heating chambers, in which the slag is first melted is brought and which are provided with cooling devices. 6. Electric oven according to claim 5, characterized in that the electrodes from the slag through Layers of molten metal separated. are.