DE633000C

DE633000C - Combined flame and induction furnace for refining ferrous melts

Info

Publication number: DE633000C
Application number: DES112702D
Authority: DE
Original assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens and Halske AG; Siemens AG
Priority date: 1934-01-31
Filing date: 1934-01-31
Publication date: 1936-07-17

Description

Vereinigter Flamm- und Induktionsofen zum Frischen eisenhaltiger Schmelzen Die bekannten Wärmequellen, wie Flammgase, durch elektrischen Strom erzeugte Joulesche Wärme, Lichtbögen und induktiv erzielte Wirbelströme, besitzen jede für sich gewisse Vorteile, die naturgemäß auch von entsprechenden besonderen Nachteilen begleitet sind. Man hat daher bereits versucht, einzelne von ihnen miteinander zu vereinigen, um so der erwähnten Nachteile Herr zu werden. So ist z. B. bereits beschrieben worden, wie man zweckmäßig Lichtbogen, und Induktionsheizung vereinigt oder wie die Flammgaserhitzung durch zusätzlich angewandte Widerstände vergleichmäßigt und leichter regelbar gestaltet werden kann.Combined flame and induction furnace for refining ferrous melts The well-known heat sources, such as flame gases, Joules generated by electric current Heat, arcs and inductively generated eddy currents each have certain things in their own right Advantages, which of course are accompanied by corresponding special disadvantages are. Attempts have therefore already been made to unite some of them with one another, in order to master the disadvantages mentioned. So is z. B. has already been described, how to conveniently combine arc and induction heating or how flame gas heating made more uniform and easier to regulate by additionally applied resistors can be.

Weiterhin hat man auch schon Öfen vorgeschlagen, die mittels induktiver Heizung arbeiten und zusätzlich die Wärme benutzen, die durch die chemische Reaktion zwischen der Schmelze und gewissen eingeblasenen Gasen entsteht. Die induktive Beheizung erfolgte mittels geschlossener Eisenjoche, die die üblichen Nachteile dieser Einrichtungen aufwiesen. Zudem handelte es sich bei diesen Vorschlägen nicht eigentlich um Flammgasöfen, deren besondere Eigenschaft darin besteht, die Reaktionswärme zwischen den einzelnen Bestandteilen eines zugeführten Gases auszunutzen. Bei den eigentlichen Flammöfen ist naturgemäß die Wärmeausbeute wesentlich größer.Furthermore, one has already proposed furnaces that use inductive Heating work and additionally use the heat generated by the chemical reaction between the melt and certain blown gases. The inductive heating took place by means of closed iron yokes, which have the usual disadvantages of these facilities exhibited. In addition, these proposals were not actually flame gas stoves, whose special property is the heat of reaction between the individual To utilize components of a supplied gas. With the actual flame ovens the heat yield is naturally much greater.

Bei mehrstufigen Verfahren zur Stahlgewinnung war schließlich auch schon bekanntgeworden, Einsätze im gleichen Ofen nacheinander mit verschiedenen Heizquellen zu betreiben. In der letzten Arbeitsstufe des Verfahrens hatte man bei den älteren Vorschlägen auch schon neben anderen elektrischen Heizquellen induktive Heizung in Aussicht genommen, die gelegentlich auch gleichzeitig mit der Flammgasbeheizung zur Anwendung gelangte. Da es sich aber auch nur um eine induktive Heizung mit Hilfe geschlossener Eisenjoche handelt, fallen die vorerwähnten Nachteile dieser an sich bekannten Betriebsweise auch für diese Öfen störend ins Gewicht, so daß mit ihnen ebenfalls noch keine vollständige Lösung der Heizungsfrage erreicht ist.After all, there was also a multi-stage process for steelmaking already known, inserts in the same oven one after the other with different To operate heat sources. In the final stage of the process, one had at the older proposals are also inductive in addition to other electrical heating sources Heating envisaged, which occasionally also simultaneously with the flame gas heating came into use. But since it is only an inductive heating with the help closed iron yokes, the aforementioned disadvantages of this fall per se known mode of operation also disturbing the weight of these ovens, so that with them The heating issue has not yet been fully resolved either.

Diese ist erst durch die erfindungsgemäße Vereinigung eines Siemens-Martin-Ofens mit einem Induktionsofen mit offenem Eisenjoch gewährleistet.This is only due to the combination of a Siemens-Martin furnace according to the invention guaranteed with an induction furnace with an open iron yoke.

Der sog. Siemens-Martin-Ofen dient bekanntlich in der Hauptsache zum Frischen des aus dem Hochofen gewonnenen Roheisens und ist durch Flammgase beheizt, die über den Spiegel des in einem wannenförmigen Herde befindlichen Einsatzes hinwegstreichen. Diese Flammgase führen kohlenstoffhaltige Anteile mit sich, die das Enderzeugnis in ungünstigem Sinne beeinflussen, so daß der gewonnene Stahl noch vergleichsweise erhebliche Verunreinigungsmengen enthält. Diese Verunreinigungsmengen sind etwa die folgenden: 0,1 bis i % C, 0,3 bis i,5o/o Mai, bis o,q.o/o Si und Spuren von S und P.As is well known, the so-called Siemens-Martin furnace is mainly used for Refining the pig iron obtained from the blast furnace and is heated by flame gases, wipe over the mirror of the insert located in a tub-shaped stove. These flame gases carry carbon-containing components with them, which make up the end product affect in an unfavorable sense, so that the steel obtained is still comparatively Contains significant amounts of contamination. These contamination levels are approximate the following: 0.1 to i% C, 0.3 to i, 5o / o May, to o, q.o / o Si and traces of S and P.

Für hochwertige Stähle war man daher bisher auf die Induktionsöfen, insbesondere die mit Niederfrequenz und dadurch verursachter kräftiger Badbewegung betriebenen Ofenbauarten, angewiesen, die in jüngster Zeit ihre bauliche Durchbildung in Form von schalenförmigen Zustellungen mit symmetrisch angeordneten---Tellerspulen -gefunden habena,;.i Diese Öfen wurden mit Tellerspulen he' trieben, deren Streuverluste durch ofle Eisenjoche verringert werden konnten, üx, man war auch bereits zu der Erkenntnis ge= langt, daß man gewisse Vorteile erzielen kann, wenn man die Wirkung der Eisenpole selbst ausnutzt, indem man die dann zweckmäßig angewandten Zylinderspulen vom Einsatz entfernte, was auch die Sicherheit gegen Explosionsgefahr im Falle eines Durchbruchs des Ofeneinsatzes durch das feuerfeste Futter erhöhte.For high-quality steels, induction furnaces were therefore especially those with low frequency and the resulting vigorous bath movement operated furnace types, which in recent times their structural Formation in the form of bowl-shaped infeeds with symmetrically arranged --- plate coils -have found a,;. i These ovens were driven with plate coils, their wastage could be reduced by ofle iron yokes, üx, one was also already to that It is realized that one can achieve certain advantages if one has the effect exploits the iron pole itself by using the cylinder coils which are then expediently applied removed from use, which also increases safety against the risk of explosion in the event of a Breakthrough of the furnace insert through the refractory lining increased.

Diese Öfen erzeugten bekanntlich einen ausgezeichnet reinen Werkstoff, dessen Verunreinigungsmengen sich unterhalb o,o1 o/0 C und o,oi % Mn bewegen, während die übrigen beim Siemens-Martin-Ofen-Erzeugnis erwähnten Fremdstoffe überhaupt fortfielen.It is well known that these furnaces produced an extremely pure material, whose impurity levels are below o, o1 o / 0 C and o, oi% Mn, while the other foreign substances mentioned in the Siemens-Martin furnace product no longer existed.

Nachteilig war jedoch gegenüber den Siemens-Martin-Öfen die geringe Einsatz-' menge, die bei der begrenzten Vergrößerungsmöglichkeit der schalenförmigen Einsätze nur einen Bruchteil der Menge einer Siemens-Martin-Ofen-Charge ausmachen konnte. Deshalb mußten auch noch die bekannten Verfahren der Nachbehandlung des im Herdofen hergestellten Erzeugnisses im Induktionsofen zu wirtschaftlichen Ergebnissen führen, die noch verbessert werden können, da sich aus dem Zusammenwirken dieser beiden Vorrichtungen so verschiedenen Fassungsvermögens zwangsläufig ein unterbrochener Betrieb ergab.However, the disadvantage compared to the Siemens-Martin ovens was the low level Use 'amount that with the limited possibility of enlargement of the bowl-shaped Inserts only make up a fraction of the quantity of a Siemens-Martin furnace batch could. Therefore, the known methods of post-treatment of the Product manufactured in the hearth furnace to economic results in the induction furnace lead that can still be improved, as result from the interaction of these two devices with such different capacities inevitably an interrupted one Operation revealed.

Die Vorteile der erfindungsgemäß vereinigten Benutzung von Flammgas- und Induktionsgasheizung im gleichen Ofenherde liegen demgegenüber in einem ununterbrochenen Arbeitsgang, bei dein ein höchstwertiges Enderzeugnis entsteht, das bisher nur in zwei Arbeitsgängen mit zwei Vorrichtungen erzielt werden konnte. Bei dem Erfindungsgegenstand gehen alsö Zeit- und Raumersparnis mit einer vorteilhaften Ermäßigung des Anschaffungspreises der einen statt bisher zweier Vorrichtungen Hand in Hand, so daß die Gesamtwirtschaftlichkeit beträchtlich gesteigert ist. Darüber hinaus ist gegenüber dem einfachen Arbeiten mit dem an sich bekannten Induktionsofen mit offenem Eisenjoch eine beträchtliche Zeitersparnis zu verzeichnen. Nach Angaben des Schrifttums gelang im sog. kernlosen Ofen, wie der Induktionsofen mit offenem Eisenjoch auch genannt wird, bei basischer Zustellung innerhalb zweier Stunden eine Entkohlung bis auf 1,6 11, C, bei saurer Zustellung in der gleichen Zeit sogar nur bis auf 2,35 % C. Demgegenüber erzielt man in dem erfindungsgemäßen Kombinationsofen in derselben Zeitspanne Kohlenstoffgehalte von 0,03 0Yo C.The advantages of the combined use of flame gas and induction gas heating in the same furnace according to the invention are in contrast to an uninterrupted operation, in which a high-quality end product is created that could previously only be achieved in two operations with two devices. In the subject matter of the invention, time and space savings also go hand in hand with an advantageous reduction in the purchase price of one device instead of the previous two, so that the overall economy is considerably increased. In addition, compared to simply working with the known induction furnace with an open iron yoke, considerable time savings can be recorded. According to the literature, in the so-called coreless furnace, as the induction furnace with an open iron yoke is also called, decarburization to 1.6 11 ° C was achieved within two hours with an alkaline lining, and only down to 2 with an acid lining in the same time , 35% C. In contrast, in the combination furnace according to the invention, carbon contents of 0.03% C. are achieved in the same period of time.

Die bauliche Vereinigung von Flammgas-,l Induktionsofen kann erfindungsgemäß .b spielsweise in der in der Abbildung dar-.estellten Art erfolgen, die die Draufsicht .`eines waagerechten Schnittes des neuen Ofens in verschiedenen Höhenlagen darstellt.The structural combination of flame gas, l induction furnace can according to the invention .b, for example, in the type shown in the figure, the top view .`s a horizontal section of the new furnace at different heights.

In der linken Hälfte der Abbildung ist der Schnitt in Höhe der Pole i geführt, in der rechten in der Höhe der Arbeitstüren 2, die der gegebenenfalls gewünschten mechanischen Beeinflussung des Einsatzes von der Hinterwand a aus dienen. Die Pole i sitzen an senkrechten Ansatzstücken 3 des Waagerecht unter dem Ofenboden verlaufenden Joches .4, welches die zylindrische Induktionsspule 5 trägt. Die Pole sind durch die senkrecht durch die Eisenlamellen führenden, mit diesen in metallischer Berührung stehenden Kühlkästen 6 gekühlt und gegen thermische sowie mechanische Überbeanspruchungen durch Kappen aus hochwertigem keramischem Werkstoff geschützt. Der langgestreckte Siemens-Martin-Ofen-Herd 8 legt die Anordnung zweier derartiger Jochsysteme nahe, die durch Verbindungsstücke 9 elektrisch miteinander gekoppelt werden können. Die Flammgasbeheizung erfolgt in bekannter Weise durch waagerechtes überstreichen des Badspiegels durch die in den Feuerzügen io in üblicher Weise eingeführten erhitzten Gase, die Entleerung des Ofens über den Abstich i i und die Schnauze 12.In the left half of the figure is the section at the level of the poles i led, in the right at the level of the work doors 2, which the possibly desired mechanical influence on the insert from the rear wall a serve. The poles i sit on vertical extensions 3 of the horizontal under the furnace floor extending yoke .4, which carries the cylindrical induction coil 5. The poles are through the perpendicular through the iron lamellas, with these in metallic Contact standing cooling boxes 6 cooled and against thermal and mechanical Overstressing protected by caps made of high quality ceramic material. The elongated Siemens-Martin-Oven-Hearth 8 sets out the arrangement of two such Yoke systems close, which are electrically coupled to one another by connecting pieces 9 can be. The flame gas heating takes place in a known manner by horizontal sweeping over the bath level by the introduced in the fire puffs io in the usual way heated gases, the emptying of the oven via the tapping i i and the nozzle 12.

Die Eisenjoche ¢ können auch ringförmig um den ganzen Ofen geführt werden, wobei die dargestellte Anordnung der Pole an der Vorderwand b und an der Hinterwand a. ebenso gute Wirkungen liefert wie die an der Boden- und Deckelfläche. Im ersten Fall befinden sich die Spulen ober- oder unterhalb des Ofens, im zweiten vor und hinter den Ofenstirnflächen ci, b. The iron yokes ¢ can also be guided in a ring around the entire furnace, the arrangement of the poles shown on the front wall b and on the rear wall a. delivers just as good effects as those on the bottom and top surfaces. In the first case the coils are above or below the furnace, in the second in front of and behind the furnace end faces ci, b.

Es wäre auch denkbar, das Eisenjoch d. waagerecht um den Ofen bzw. die eine Ofenhälfte verlaufen zu lassen, wobei die Spulen an den schmalen Seitenflächen c, d des Ofens zu liegen kämen, wobei man jedoch auch die Pole an diese Seitenflächen c, d und dann entsprechend die Spulen an die vordere b- und hintere a-Stirnfläche verlegen könnte. Im Falle dieser Ausführungsform würden allerdings die Feuerzüge io zweckmäßig verlegt werden müssen.It would also be conceivable that the Eisenjoch d. horizontally around the stove or to let one half of the oven run, with the coils on the narrow side surfaces c, d of the furnace would come to rest, but the poles would also be on these side surfaces c, d and then correspondingly the coils on the front b and rear a end faces could be embarrassed. In the case of this embodiment, however, the fire trains would io have to be laid appropriately.

Claims

PATENT CLAIMS; i. Combined flame and induction oven for freshening iron-containing melts, characterized in that it comes from an induction furnace with an open iron yoke and a Siemens-Martin furnace.

2. Furnace riaeh claim i, characterized in that iron yokes (4) use the Siemens-Martin furnace surrounded in such a way that their legs carrying the coils (5) horizontally below the The floor or ceiling of the furnace run, while the coil legs of the Iron yokes angle pole pieces (3) perpendicular to the front (b) and rear wall (a) of the furnace are branched off.

3. Furnace according to claim i, characterized in that that the iron yokes (4) surround the Siemens-Martin oven in such a way that their sinks support it The legs run vertically in front of the front (b) and behind the rear wall (a) of the furnace, while from the coil legs of the iron yokes angle pole pieces' (3) horizontally branched off from the floor and ceiling of the furnace.

4. Furnace according to claim i, 2 or 3, characterized in that pole pieces are branched off from an iron yoke extending in a vertical plane around the Siemens-Martin furnace, which are directly in the walls (a, b) or in the floor and the ceiling of the furnace with the coils on the walls (a, b or c, d) .

5. Furnace according to claim i, characterized in that the iron yokes surround the Siemens-Martin furnace in such a way that their coil-carrying legs extend horizontally to the side of the walls (c, d) of the furnace, while of these. Coil legs the angled pole pieces (3) are branched horizontally towards the walls (a, b) of the furnace.

6. Furnace according to claim i, characterized in that the iron yokes surround the Siemens-Martin furnace in such a way that their coil-carrying legs extend horizontally in front of the front (b) and behind the rear wall (a) of the furnace, while these coil legs the angle pole pieces (3) branch off horizontally after the walls (c, d) of the furnace and expediently the flues (io) are laid on the walls (a, b).

7. Furnace according to claim i, 5 or 6, characterized in that pole pieces are branched off from an iron yoke extending in a horizontal plane around the Siemens-Martin furnace, which lead directly into the walls (a, b or c, d) of the furnace , the coils on the walls (c, d or a, b) are arranged. B. Furnace according to one of Claims i to 7, characterized in that caps (7) made of refractory material protect the poles (i) which are sunk into the furnace walls perpendicularly from the angled pole pieces (3) or from the iron yoke itself.