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Elektrischer Ofen zum Herstellen von hochwertigem Gußeisen durch Reduktion
von Erzen Es sind Schatikelöfen mit Lichtbogenheizung bekannt, die zwecks Gleichhaltung
des Abstandes zwischen Hängeelektrode.und Schi-nelzba,dspiegel in Kammern unterteilt
sind. Eine gleichzeitige Flamitigasbeheizung findet aber bei der bekannten Anordnung
ebensowenig statt, wie eine Verbindung der einzelnen Kammern des Ofens bzw. ihrer
Atmosphären vorhanden ist.
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Ferner waren auch schon reine Flammöfen init unterteiltern Herdraum
bekannt, bei denen aber durch die Unterteilung eine verschiedenartige Zustellung
ermöglicht werden sollte. Die 'Verbindung der einzelnen Herdräume erfolgt durch
winklige Kanäle, die beim Durchfließen der Schmelze leicht Betriebsstörungen veranlassen
können. An eine gleichzeitige Verwendung von Lichtboggenheizung ist außerdem nicht
gedacht.
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Nuch die gleichzeitige Verwendung von 1, lanim- und Lichtbogenheizun-
ist bei inetallur,gischen Üfen bereits vorgeschlagen worden, wobei allerdings die
Beschickung im I Flaniniofenteil durchgeffilirt wird, während der Lichtbogenteil
hauptsächlich der Verrin-",vrtiii(r der Schlackenviskosität kurz vor deren Atistrag
aus dein Ofen dient. Eine Vervollkoliiiiiiitim, der Reduktion des H-rzes erfolgt
auch noch.iti divsein elektrischen Teil (ler von dein iiii Gcgenstrorn zur Wärine
geführten Gut zuletzt erreicht wird. Der bekannte Uien ermö-licht nachteili-erweise
kein kräftizes anfängliches E'rhitzen des Gutes. l#'ine Feinung ist bei ihn, zufolge
der zuletzt angewendeten, vorzugsweise aus Kohlenstoff bestehenden Elektroden ausgeschlossen,
und er gestattet keine verschiedenartige Verfahrensführung in den beiden Ofenkammern,
da. bei ihm die Verbindungsöffnungen für den gasförmigen und flüssigen Herdinhalt
zusammenhängen, also die L 7nterteilung in Kammern nicht scharf genug durchgeführt
ist. des Ouerschnittes Er weist vielmehr von oben nur eine auf, Einschnürung so
(laß Ofenatmosphäre und Schinelze durch die gleiche Üffnung von dem einen in das
andere Ofenabteil gelangen.
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Der bekannte Ofen muß zufolge seiner Bauart mit einer einzigen Schlackenart
ausel kommen und kann nachteiligerweise die besonders hohen Temperaturen des Lichtbogenofens
nicht an derjenigen Stelle ausnutzen. an der die grundlegende erste Wärmeeinwirkung
auf das Beschickungsgut erfolgt. Wesentlich ist ferner, daß der bekannte Ofen eines
von außen zugeführten Heizgases bedarf, wodurch noch eine Düsenvorrichtung für die
Gaszufuhr notwendig wird.
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Alle die vorstehend Zekeiinzeichneten Nachteile der bekannten
. )fen werden erfindungsgemäß vermieden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung
ist ein Elektroofen zur Erzeu-un- liocli#,N-erti,#eii Gulleisens iiiit # LI II niedrigem
Schwefel- und Phosphorgehalt durch Reduktion von Erzen. Bei dein thermischen Vorgang
werden in üblicher Weise Eisenerze oder andere eiseiio-xvd- und -#chwefelreiche
Rohstofie, in
staubförmigem Zustand sowie Kohlensorten mit niedrigem
Heizwert und hohem Prozentsatz an Asche, ebenfalls in staubförmigem Züstand oder
in kleinen Körnern, verwendet.
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Der Ofen nach der Erfindung ist im Innern mittels einer Zwischenwand
aus feuerbeständigem Baustoff in zwei Hälften oder Kammern unterteilt. Die eine
Ofenhälfte ist als Reduktionsofen ausgebildet, in welchem das Gemisch aus Eisenerzstaub,
pulverisierter Kohle von niedrigem Heizwert und Flußmitteln in an sich bekannter
Weise mittels des elektrischen Stromes reduziert und geschmolzen wird. Zur Stromzuführung
dienen gleichfalls an sich bekannte selbsteinstellbare Elektroden, welche durch
die Ofendecke in das Ofeninnere gelangen.
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Die Trennwand, welche die beiden Ofenkammern bildet, ist aus; gutem
feuerbeständigem Baustoff hergestellt. Die Oberkante reicht bis zu etwa zwei Drittel
der Ofenhöhe. Unten am Ofenboden ist in der Trennwand eine weite Offnung vorgesehen,
durch welche der Schmelzfluß aus der ersten in die zweite Kammer gelangen kann.
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Das in der ersten Kammer sich bildende Kolilenoxvd strönit über die
Trennwand hinweg in die zweite Kammer, wo es *wie bei einem gewöhnlichen Flammenofen
über dem dort befindlichen Schmelzfluß verbrennt. Durch diese -Verbrennung des Kohlenoxyds
wird der Schmelzfluß auf einer Temperatur gehalten, die die Feinung des Gußeisens
ohne weiteres ermöglicht.
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Das aus der zweiten Ofenkammer abgestochene Gußeisen wird dann in
üblicher Weise in Formen oder Blöcken gewonnen.
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17, i ne Ausführungsform des Ofens nach der Erfindung ist auf
der beilie-enden Zeichnungezeigt, und zwar stellt Fig i den Ofen im Längsschnitt,
Fig. 2 den Grundriß des Ofens im Schnitt, Fig. 3 einen Querschnitt des Ofens
nach der Ebene C-D der Fig. i und F49- 4 einen Querschnitt des Ofens nach der Ebene
A-B jer Fig. i dar.
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Die Bezifferung der einzelnen Teile ist bei all -en Figuren dieselbe.
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1,# 's bezeichnen die Ziffern i und 2 der Figuren die beiden Hälften
oder Kammern des Ofens, die durch die Trennwand 3 gehildet worden
sind. Diese Trennwand be-#'itzt unten eine Durchgangsöffnung. t' Von den beiden
Hälften ist i der elektrische Sclii-nelzoien, während 2 den Flammenofen darstellt.
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Der Ofen weist, wie gewöhnlich, ein äußeres .\lauerwerlz 4 auf. Das
Mauerwerk ist durch ein Gerippe aus Eisenstreben und -züi,--#,tangen befestigt.
Innen ist der Ofen in üb-
licher Weise mit feuerbeständigein Baustoff ausgekleidet.
Der Ofenboden' wird von ein'er Zustellung 6 aus Graphittriasse gebildet,
die auf zwei wassergekühlten Gußeisenplatten 6" luht. Der Ofen selbst rufit auf
einer Betonunterlage. Die zwischen dr-ri Eisenstreben angeordneten Bleche schließen
das äußere Mauerwerk gasdicht ab. Der Ofen ist auf der ganzen Länge abgedeckt; die
Abdeckung über der zweiten Kammer verläuft schräg nach unten, um die Flammen an
das zu feinende Gußeisen näher heranzubringen und sie zu zwingen, dicht über dem
Gußeisen hinwegzustreichen. Durch die Abdeckung der ersten Ofenhälfte hindurch sind
die s'elbsttäti-, einstellbaren Elektroden7 geführt, die von jeder beliebigen
zweckmäßi1.en Form sein können. Die Elektroden müssen allerdings einen ganz bestimmten
Querschnitt besitzen, da, die Durchführung durch die Ofendecke völli- luftdicht
sein muß.
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Zu diesem Zweck ist die Stelle, an welcher die Elektrode in den Ofen
gelangt, in an sich bekannter Weise durch eine ringförmige Durchführung geschützt,
die für die Kühlung 7weiteili-, ausgebildet ist. Diese beiden Teile bilden zwei
Tröge, die mit einer Kühlflüssigkeit gefüllt sind, in welche der an der Eleilztrode
angebrachte Feuerschirm eintaucht.
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In einer der Wände der ersten Ofenkammer i ist eine Tür
8 vorgesehen, deren Abmessungen so gewählt sind, daß abgebrochene Elektrodenstücke
gegebenenfalls durch sie aus dem Ofen entfernt werden können. Da egen erfolgt die
Einführung der 9 11 staubförmigen Rohstoffe von der Seite ber mittels einer
Beschickungsvorrichtun- 8,
deren Geschwindigkeit eingestellt werden kann.
Eine Tür 9 ist auch in der zweiten Ofenbälfte vorgesehen. Diese mittels eines
Hebels oder einer ähnlichen bekannten Vorrichtung zu öffnende Tür dient zum l-#inführen
der für den Feinungsvor-an- benötigten Stoffe.
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Ferner sind in den Wänden der beiden Kammern zahlreiche Offn-Lin-en
und 'Schaulöcher vorgesehen, die teils der Luftzufuhr, teils der Überwachum:, der
Betriebs#-or-#"tlllft# dienen. Der Ofen besitzt außerdem im ganzen vier Abstichöffnungen,
und zwar Je zwei für jede der beiden Kammern.
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Die warmen Xerbrennungsgase verlassen den Ofen durch natürlichen Zu-
ain rückwärtigen Ende der zweiten ()feiilz-,iiiiiiier durch den Kanal io.
Die diesen Heiz-asen noch innewohnende Restwärine kann nach
einem der bekannten
Verfahren heiztechnisch ausgenutzt werden. Man kann sie z. 13). in einem
gewöhnlichen Anlaßofen zur Vorw:irmung der später in den Elektroofen einztiführenden
Rohstoffe verwerten. Auch Imnil nian dieA1)-as2 ineinemzwecl-mäl'i-,selirä"li(,#"-iiden
Drehofen
verwerten, in welchem die Rohstoffe in Gegenstrom vorgewärmt werden, bevor sie in
den Elektroofen gelangen. Die F-'rwärmung erfolgt hier dauernd. und regelbar.
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Die erste Ofenhälfte. die man als den Elektroofen bezeichnen kann,
wird mit Einpliasenwechselstrom gespeist, solange es sich um mäßige Leistungen handelt.
Dabei dient eine Deckelelektrode als Stromzuführung und der Ofenboden als Stromableitung.
Zur Speisung des Ofens mit Einphasenwechselstrom können auch zwei Elektroden verwendet
werden. Ofen größerer Leistung werden an Drehstrom angeschlossen. Die zum Anschluß
der Elektroöfen erforderlichen Transformatoren sind nveckmäßig als Stufentransformatoren
ausgebildet.
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Der geschilderte Ofen arbeitet wie folgt: Zunächst wird mit Gas oder
in anderer Weise -enügend vorgewärmt. Hierauf be--innt mittels der Schütte in der
Beschickun-s-I en öffnung der ersten Ofenkammer die Beschikkung des Ofens mit dem
Rolistoff. Dieser Vorgang findet bei eingeschaltetem Strom statt. Sobald sich ein
Überschuß an Schlakken gebildet hat, ##ird der Strom ausgeschaltet. Hierauf werden
die Schlacken mit Ausnahine einer ganz dünnen Schlackenschicht auf dem Schmelzfluß
abgelassen. Dieser Vorgang wird je nach den Abmessungen des 0 fens
drei- oder viermal nacheinander wiederholt. Während dieser Vorgänge geht eine gewisse
Gußeisenmenge unterhalb der Trennwand 3 von der ersten in die zweite Ofenkaninier
über, in welcher durch die Tür 9 der Zusatz an sich bekannter Feinungsmittel,
wie Kalk o. (1g1., erfolgt. -Nach Ablauf einer bestimmten Zeit,
d. li. wenn die Feinungsreaktionen zu Ende sind, ].-ißt man einen Teil (les
Schinelzflusses und die Schlacken aus rier zweiten Ofenkammer ab. Dieser Vorgang
erfolgt gleichzeitig mit oder noch besser kurz nach dein Abstich der Schlacke aus
der ersten Ofenkaminer.
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Das Ufeninnere steht unter dem Einfluß uhier gewissen Saugwirkung.,
die mit Hilfe eine,-; Schiebers aus feuerfestem Baustoff, der iiii 1 * Stichs
io dicht am Elektroofen vorgesehen ist, nach Belieben ,e g re gelt werden kann.
Die Verbrennung in den beiden Ofenkammern muß sehr sorgfältig geregelt werden, um
die inneren Ofenwände in gutem Zustande zu erhalten. Der obengeschilderte Ofen,
der lediglich als ein Ausführungsbeispiel gedacht ist, kann sowohl in seinem Aufbau
als in der Anordnung der Einzelheiten gewisse Änderungen erfahren, ohne daß damit
vom Grundgedanken der Erfindung, der Vornahme des Reduktions- und des 'Schmelzvor,-an,-,es
von gepulvertem Eisenerz oder von gepulvertes Eisen enthaltenden Abfällen mit hohem
Schwefelgehalt sowie der Feinung des so erzeugten Gußeisens in ein und demselben
Ofen, abgewichen wird.