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Verfahren und Vorrichtung zur Beschickung elektrischer Schmelzöfen
Es ist bereits bei Verfahren zur elektrothermischen Reduktion bekannt, leitende
und nichtleitende-Beschickungsstoffe in methodisch geschichteten Lagen in den Ofen
aufzugeben. Zum Zwecke der schnellen und regelmäßigen Aufgabe des Beschickungsgutes
werden hierbei rings um das Schmelzbett offene Rinnen angeordnet, aus denen das
Beschikkungsgut in den Ofen gestreut wird. Bei diesem bekannten Beschickungsverfahren
ist man aber von der genauen Beobachtung abhängig und muß immer wieder Korrekturen
vornehmen.
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Gemäß vorliegender Erfindung werden unvermischte Beschickungsstoffe
benutzt, die um eine feste Mittelelektrode herum so in den Ofen eingeführt «-erden,
daß nebeneinanderliegende, von der Mündung der Beschickungsvorrichtung bis zur Ofensohle
reichende, etwa senkrecht stehende Einzelschichten eines bestinimtenBeschickungsstoffes
gebildet «-erden.
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Zur Klarstellung des Unterschiedes vorliegender Erfindung dem Bekannten
gegenüber sind ver#chiedene Beschickungsarten in scheiuatischer Darstellung in der
Zeichnung ncheneinandergestellt, und zwar zeigen: _1bb. A einen Längsschnitt durch
c@ineii Ofen de, bekannten Systems finit den #chichtweise übereinanderliegenden
verschiedenen Beschickungsstoffen, Abb. B einen Schnitt nach Linie i-i der Abb.
A, __ Abb. C einen Schnitt nach Linie 2-z der Abb. A, Abb. D einen Längsschnitt
durch einen Ofen nach Linie.4-4 der Abb. E mit jeweils den ganzen Ofen unvermischt
durchziehenden, sektorartig nebeneinanderliegenden Schichten gemäß vorliegender
Erfindung, Abb. E einen Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. D.
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Der schraffierte, zclindrische Mittelteil bedeutet die Elektrode,
die mit -starken Strichen durchzogenen Flächen den leitenden Beschikkungsstoff und
die voll und gestrichelt schraffierten Flächen die nichtleitenden Beschikkungsstoffe.
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Bei der bekannten Beschickung nach Abb. A bis C geht der elektrische
Strom von der Elektrode zur Bodensohle unter Ausnutzung der verschiedenen waagerechten
Schichten der verschiedenen Höhen, indem jeweils eine Schicht nichtleitender Stoffe
die leitenden Schichten trennt. Es entsteht also ein fortschreitendes Verschieben
der Schichten, durch Nvelclir der Strom nach Maßgabe des Ab-
Sinkens
dieser Stoffe im Ofen geht. Ui(. waagerechte Stromverteilung wechselt also nicht
nur in der Höhe, sondern auch mit dem Zusammensinken der Stoffe.
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Bei der vollkommen selbsttätigen Beschickung nach vorliegender Erfindung
gemäß Abb. D und E geht der Strom sofort vom Beginn der Arbeit an durch sämtliche
leitenden Schichten von der höchsten Stelle bis zur Sohle. In welcher Höhe man'hier
die Schnittlinie 3-3 legen mag, so ist überall die gleiche Stromverteilung vorhanden.
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Die Elektrode soll nicht anders bewegt werden, als zum Zwecke eines
Ausgleiches ihrer Abnutzung erforderlich ist. Die Regelung der Temperatur des Ofens
muß sich daher durch Veränderung der Spannung vollziehen. ' Diese Veränderungen
in der Spannung sind aber für Öfen mit gleichartigem Schmelzbett, wie sie den Gegenstand
vorliegender Erfindung bilden, von großer Wichtigkeit, während sie für Öfen mit
untereinander gemischtem Schmelzbett vielweniger bedeutungsvoll sind.
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Um Spannungsänderungen zu vermeiden, legt man den Ohmschen Widerstand
des Schmelzbettes von vornherein fest und umgibt zu diesem Zwecke die Elektrode,
wie an sich bekannt ist, z. B. mit nichtleitenden Stoffen. Eine solche Maßnahme
ist aber außerordentlich schwierig durchzuführen. Aus diesem Grunde bildet die Lösung
der Aufgabe durch Anordnung des Schmelzbettes nach Art von nebeneinanderliegenden,
von oben bis unten reichenden Einzelschichten im Sinne vorliegender Erfindung eine
außerordentlich einfache und zweckmäßige Methode.
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Bei der vorliegenden Erfindung wird von allen bisher bekannten Grundsätzen
in bezug auf Verteilung der Beschickung im Herde und in der Reaktionszone abgesehen,
indem die verschiedenen Ausgangsstoffe dem Herd getrennt zugeführt werden. Hierbei
vermeidet man im Ofen eine Scheidung der Ausgangsstoffe nach ihrer Dichte und ein
Verdrängen derselben. So z. B. bestehen bei der Erzeugung von Calciumcarbid die
einzelnen Sektoren im Herde abwechselnd aus Kalk und Kohle; je ein Kalksektor und
ein Kohlesektor bilden zusammen eine Beschickungsgruppe. Bei der Herstellung von
76- bis 8oo;oigem Ferromangan bestehen die Sektoren einer Gruppe aus: Kohle, Braunstein,
Braunstein Kohle, Kalk. Die Gruppen werden unter Beibelialtung der Sektorenfolge
strahlenförmig im Herde um die Elektrode angeordnet.
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Die leitende, in einer Schicht zusammenhängende Mischung der verschiedenen
Beschickungsstoffe, deren Leitfälligkeit bei den bekannten Verfahren sowohl durch
die zu reduzierenden Bestandteile wie auch durch die Zuschläge verschlechtert «-orden
ist, kann somit bei dem neuen Verfahren durch Kohlematerial ersetzt werden, das
strahlenförmig und zusammenhängend zwischen den Sektoren der anderen Beschickungsstoffe
ini Ofen verteilt ist. Seine Leitfähigkeit leidet weder durch Beimengungen noch
durch Querschnittsv erminderungen.
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Die übliche Stromverteilung durch die ganze Beschickung hindurch wird
daher im vorliegenden Fall durch eine auf einen bestimmten Teil der Beschickung
beschränkte Verteilung ersetzt.
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Tatsächlich erweist sich die eingeschränkte Stromverteilung wesentlich
wirksamer und stabiler als die allgemeine Verteilung über die ganze gleichmäßig
leitende Schicht bei der bekannten Beschickungsmethode. Somit ergibt sich nun die
Möglichkeit, durch Zwischenlage von Kohlesektoren Beschickungsstoffe von grundsätzlicher
Beschaffenheit voneinander zu trennen. Dadurch ermöglicht das neue Verfahren die
direkte Herstellung von Legierungen aus ihren Metalloxyden unter Durchführung der
Reduktion und Raffination in einem einzigen Arbeitsgang viel leichter, als dies
mit der üblichen Beschickungsmethode möglich ist.
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Eine Einrichtung -zur Durchführung des Verfahrens ist in der Zeichnung
dargestellt. Diese Einrichtung sorgt dafür, daß der Ofen ständig ausgefüllt bleibt,
indem immer soviel an Beschickungsstoff zukommt, als verbraucht wird. Dieses Auffüllen
geschieht selbsttätig durch Beschickung der zum Ofen führenden Schächte durch Ladetrichter,
deren Zufuhrmittel ebenfalls jeweils nach Maßgabe des Verbrauchs in Tätigkeit gesetzt
werden. Die in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform stellt einen vollkommen geschlossenen
Ofen dar, und zwar zeigen: Abb. i einen Längsschnitt durch einen Ofen nach Linie
A-A der Abb. 2, Abb. 2 teilweise eine Draufsicht und teilweise einen Schnitt nach
Linie B-B und C-C der Abb. i, Abb. 3 einen Schnitt nach Linie D-D der Abb. i.
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Jedes Endstück 25 der Zufuhrkanäle 26 besitzt an der Querkante
einer mittleren Scheidewand 27 eine bewegliche, exzentrisch gelagerte Welle 28,
die sich mit Hilfe einer Kurbel 29 um 9o° nach jeder Seite umlegen läßt. Diese Einrichtung
drosselt teilweise oder in der ganzen praktisch notwendigen Menge den einen oder
anderen der Ausgangsrohstoffe 30 und 3 i ab.
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Die eingekapselten Transportschnecken 3 welche die durch eine Scheidewand
getrennten Zufuhrkanäle beschicken, werden unter
Vermittlung eines
Gesch«#indigkeitsverringerungsgetriebes 33 durch einen Druckluftmotor 3.1 einzeln
angetrieben. Hierdurch «-erden alle Füllschächte nach Maßgabe des verbrauchten Gutes
beschickt, um jeweils augenblicklich mit den Ersatzmengen aus den Doppeltrichtern-
35 die fortgesetzt auftretenden leeren Räume der Schächte auszufüllen, wodurch in
selbsttätiger Weise nicht allein die Ofenbeschickung gesichert, sondern auch flank
der ständigen Ausfüllung der Zufuhrschnecken und der unterteilten Schächte eine
vollkommene Abdichtung des Ofens gegen die Zufuhrkanäle erzielt wird. Diese Abdichtung
kann auch hilfsweise durch eine zweite Gruppe von Transportschnecken 36 erfolgen,
die mit der ersten Gruppe in Serie arbeitet, und man erkennt aus Abb.2, wie die
Ausgangsstoffe im Ofen verteilt sind, nämlich beispielsweise zwei Abschnitte kohlenstoffhaltigen
Gutes 37 und zwei Abschnitte Kalk 38 für die Herstellung von Calciumcarbid. Rechts
in Abb.2 erkennt man zwei Abschnitte kohlenstoffhaltigen Materials 37, zwei Abschnitte
Braunstein 39 und einen Abschnitt Kalk 38 als Beschickungsgruppe für die Herstellung
von Ferromangan.
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Man erkennt hieraus klar, daß das neue Beschickungsverfahren durch
Einzelzufuhr der Ausgangsstoffe sowie die mechanische Einrichtung hierfür vollständig
selbsttätig verläuft.
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Die Trichter für die Ausgangsstoffe können auch dreifach und vierfach
unterteilt angeordnet werden samt der entsprechenden Anzahl von EYzenterstücken,
Scheidewänden, Transportschnecken usw., ohne den wesentlichen Erfindungsgedanken
der selbsttätigen Einzelbeschickung zu stören.