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Anordnung zum magnetischen Verblasen von Lichtbögen an Metallelektroden
in elektrischen Öfen Bei der Verwendung von Metallelektroden in Lichtbogenöfen ist
es, um ein Schmelzen der Elektrode unter dem Einfluß der im Brennfleck entwickelten
Temperaturen zu vermeiden, erforderlich, den Brennfleck auf der Elektrode wandern
zu lassen. Diese Bewegung des Brennflecks kann du--ch Verblasen mittels eines Gasstromes,
dure:i mechanische Bewegung, z. B. Drehung der Elektrode, oder aber durch Erzeugung
eines magnetischen Feldes, das durch Gleich- oder Wechselstrom erregt werden kann,
erfolgen. Bei letzterem Verfahren bedingt jedoch die Erzeugung dieses Feldes durch
abseits von der Elektrode angeordnete Mittel (Elektromagneten), insbesondere bei
geschlossenen elektrischen Öfen, eine entsprechende Ausbildung des Ofenraumes, die
meist auch die Ausnutzung des letzteren ungünstig beeinflußt oder; beispielsweise
bei Anordnung der erregenden Spule außerhalb des Ofenmantels, eine ausreichende
Wärmeisolierung des letzteren erschwert.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum magnetischen Verblasen
von Lichtbögen an Metallelektroden in elektrischen Ofen, bei der erfindungsgemäß
zwei haarnadelförmig ausgebildete und mit den Umbiegestellen einander gegenüberstehende
Elektroden vorgesehen sind, die von dem den Lichtbogen - erzeugenden hochgespannten
Betriebsstrom durchflossen werden und bei der zwei weitere Stromquellen für hohe
Stromstärke und kleine Spannung vorgesehen sind, die jede für sich an eine der beiden
Elektroden angeschlossen sind, derart, daß durch sie ein nur die zugeordnete Elektrode
durchfließender Ringstrom erzeugt wird, der dem Betriebsstrom überlagert ist und
als Erreger für das Blasfeld dient.
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Bei dieser Anordnung, bei der die felderregenden Mittel mit der Elektrode
eine organische Einheit darstellen, ist man in der Ausbildung des Ofenraumes völlig
frei. Man kann z. B. bei Schachtöfen den Mantel mit beliebig starken Wärmeschutzschichten
versehen oder die wärmetechnisch besonders günstigen Trommelöfen mit Metallelektroden
ausrüsten, was bisher nicht als möglich erschien. Auch Gasreaktionsöfen nehmen eine
besonders einfache Form an, da bei der Führung des Gasstromes keine Rücksicht mehr
auf die Anordnung der Mittel zur elektromagnetischen Bewegung des Brennflecks genommen
werden muß, die Ausbildung :des Reaktionsraumes vielmehr ausschließlich im Hinblick
auf möglichst günstige Strömungsverhältnisse im Gasraum erfolgen kann.
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Der zusätzliche Ringstrom. von großer Stärke und kleiner Spannung
kann durch eine zwischen,den freien Enden der Elektrode angeordnete Gleich- oder
Wechselstromquelle erzeugt werden, so daß also die Kraftlinien
des
entstehenden Feldes die Elektrode sehr eng umschließen. Dabei bleibt auch an der
Ansatzstelle des Lichtbogens eine: die Elektrode eng umschließende Gestalt des Magnet=,
feldes im wesentlichen gewährt. Durch@;lt@ 'Verwendung von Haarnadelelektroden @i
Verbindung mit einer zweckentsprechenden Anordnung der felderregenden Mittel wird'
eine stete Wanderung der sehr heißen Ansatzstelle des Lichtbogens auf den Elektroden
erreicht und damit im Zusammenhang eine örtliche Überhitzung der Metallelektroden
vermieden. , Die Anordnung gemäß Erfindung wird durch die schematische Abbildung
beispielsweise veranschaulicht. B bzw. C stellen die Zu- bzw. Ableitungen für denidenLichtbogen
L zwischen den haarnadelförmig ausgebildeten Eletroden El und E2 erzeugenden Betriebsstrom
dar, dessen Strombahn also. von B über L nach C verläuft. In .den Leitungsringen
DI, El, Ei und D2, E2, F2 werden zusätzliche Erregerströine von großer Stärke und
sehr niedriger Spannung durch beliebige, zweckmäßig an der Einführungsstelle der
Elektroden in den Ofen (zwischen D1 und F1 sowie D2 und F2) angeordnete Gleich-
oder Wechselstromquellen O1 bzw. 02 für hohe Stromstärke und kleine Spannungen (im
Falle von Gleichstrom beispielsweise auch durch ein Thermoeleinent) erzeugt, welche
die Entstehung von die Elektrode eng umschließenden Magnetfeldern bewirken.
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Gegebenenfalls kann man zur Erzeugung des Blasfeldes auch in den Elektroden
selbst eine entsprechende Anzahl gegeneinander isolierter, von :dem Erregerstrom
durchflossenen Drahtwindungen anordnen, deren Verlauf der Form der Elektroden folgt.
Werden für den Betriebs- und für den Erregerstrom verschiedene Stromarten verwendet,
d. h. entweder Gleich- bzw. Wechselstrom oder umgekehrt, so reißt der Lichtbogen
nicht ab, sondern wandert auf :den Elektroden hin und her; die Sonne verteilt sichalso
symmetrisch auf beide Seiten der Elektroden. Arbeitet man jedoch entweder mit Gleichstrom
allein oder mit Wechselstrom allein so nimmt der Lichtbogen .die Form einer stationären
halbkreisförmigen Scheibe an: Die Erzeugung des felderregenden Stroms kann in diesem
Falle auf besonders einfache Weise in einem vom Betriebsstrom erregten Transformator
erfolgen; bei Verwendung von Wechselstrom ergibt sich hierbei ohne weitere Hilfsmittel
auch -die richtige Phasenlage zwischen Betriebsstrom und felderregendem Strom.
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Will man beircn Arbeiten mit Wechselstrom allein ein Abreißen des
Lichtbogens vermeiden, so gelingt dies dadurch, .daß man für den Betriebsstrom und
den felderregenden -Strom Wechselströme verschiedener Frequenz t@rwendet mit,der
Maßgabe,. @daß beide Freüzienzen in einem ganzzahlgen Verhältnis stehen und gemeinsame
Nullpunkte besitzen.
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Wenn es sich um .die Erhitzung von- festen oder flüssigen Körpern
handelt, .die sich auf der Sohle des Ofens befinden, so kann man bei horizontaler
Anordnung der Elektroden und bei Verwendung von Gleichstrom allein oder von Wechselstrom
allein den Lichtbogenhalbkreis nach unten richten und das Gut so unmittelbar von
ihm bestreichen lassen, wobei gleichzeitig die Ofendecke geschont wird. Handelt
es sich beim Schmelzgut um einen metallischen Leiter; so zündet .der Lichtbogen
bei -dieser Arbeitsweise nicht nur zwischen den beiden Elektroden, sondern er springt
auch von ,der einen Elektrode auf den metallischen Leiter über und von diesem zur
anderen Elektrode zurück, wodurch eine besonders gute Energieausnutzung gewährleistet
wird.