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Dreiphasenelektrodenofen zut Herstellung von Caliumcarbid, Legierungen
oder anderen elektrothermich erschmolzenen Erzeugnissen Die nortmalen Elektrodengroßdfen
zut Herstellung von Calciumcarbid, Legierungen und anderen chemischen Erzeugnissen
sind bekannterweise eine Vereinigung von Lichtbogen-und Widerstandsöifen, gleichgültig
ob es sich um Ein- oder Mehrphasendfen handelt. Erfahrungsgemäß ist dabei die Ofenausbeute
um so günstiger, je mehr der Ofen als Widerstandsofen arbeitet. Gleichzeitig wirkt
auf die Ofenausbeute und auch auf die Qualität des ershtmolzenen Materials stark
beefussend die Eintauchtiefe der Elektroden in die Mischung, wie man in der Praxis
kurz sagt, die Elek trodenstellung. Es ist ohne weiteres einleuchtend, daß bei hohcr
Elektrodenstellung, d. h. also bei geringer Eintauchtiefe der Elektroden die Strahlungs-
und dazu auch die Verdampfungsverluste höher sind als bel einer ausreichend tiefen
Elektrodenstellung. Wie sich eine hobe Elektrodenstellung auf das Schmelzerzeugnis
auswirkt, zeigt sich z. B. besonders deutlich bei der Calciumcarbidherstellung.
Bei hochstehenden Elektroden wird in der Regela ein in der Güte stark schwankendes,
niedriglitriges, d. h. schlechteres Carbid erzeugt, meist auch noch auf Kosten der
Ofenausbeute. Grundsätzlich ist man in der Praxis bestrebt, im Interesse eines guten
Leistungsfaktors des Ofens (cos @) mit möglchst hoher Spannung zu arbeiten, wie
sie die Ofenarbeit eben noch zuläßt. Beide Faktoren sind aber miteinander in Einklang
zu bringen. Dabei gilt: je höher die Spannung ist, um so höher stehen die Elektroden
im Ofen. In der Regel habeas daher die Elektroden die Neigung, hochzustehen. Bei
normalemn, gutem Ofengang stehen die Elektroden nach dem. Abstich, wenn also die
sehr gut stromleitende Schmelze abgestochen worden ist, angemessen tief im Ofen,
um dann bis zum nächsten Abstich wieder zu steigen in dem Mage, wie sieh die Schmelze
ansammelt. Der Ofen arbeitet eben direkt nach dem Abstich, wenn kein Bad mehr vorhanden
ist, vornehmlich als Widerstandsofen, um mit steigender
Bildung
von Schmelze mehr und mehr zu einem Lichtbogenwiderstandsofen zu werden. Besonders
bei Legierungsdfen, die eine besonders gut leitende Schmelze habeas, ist mit steigender
Annähertung an die Abstichzeit das sogenannte Tönen des Lichtbogens mehr und mehr
vernelimbar. Nur allzu häufig gehen die Elektroden nach dem Abstich nicht wieder
in den Ofen hinein und stehen hoch, vieil die Schmelze nicht voll abgelaufen ist
und die Elektroden grundsätzlich schwerer wieder in den Ofen hineinzubringen sind
als sie herausgehen, was sofort zu Unregelmäßgkeiten im Ofenbetrieb und damit zu
schlechterer Ausbeute führt. Dies ist im Elektroofenbetrieb außerordentlich wichtig,
denn je gleichmäßiger ein Ofen arbeitet, um so günstiger ist die Energieausbeute.
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Normalerweise habeas fast aile bicher üblichen Arten von Elektrogroßödfen
eine ebene Ofensohle. In einzelnen Fällen hat man die Ofensohle mit Aussparungen,
z. B. bei Carbidöfen, versehen, in denen sich das nebenher gebildete Siliciumeisen
absetzen soll, das dann gesondert abgestochen wird. Bei Gleichstromelektrodenöfen
hat man schon eineabgeschrägte Ofensohle vorgeschlagen. Mit derartigen und ähnlichen
Konstruktionen, wie Brücken auf der Ofensohle, die eine Aussaigerung bzw. Trennung
nach demn spezifischen Gewicht verschiedener Schmelzen bewirken sollen, hat die
Erfindung nichts gemeinsam. Bekannt ist, daß bei jedem Dreiphasenofen, ob es sich
nun um einen runden, ovalen, dreiseitigen oder viereckigen Ofen handelt, ob Rund-
oder Vierkantelektroden, kontinuierliche Oder diskontinuierliche Elektroden verwendet
werden, die Erscheinung der sogenannten toten oder auch schwachen Phase mehr oder
weniger in Erscheinung tritt; so z. B. Wotschke, »Grundlagen des elektrischen Schmelzofens«,
1933, Seite 136 bis 155. Diese tote Phase hat gegenüber den beiden anderen Phasen
eine weit schlechtere Energieausbeute, d. h. sie produziert je Energieeinheit wesentlich
weniger als die anderen beiden Phasen und belastet die Ge samtofenausbeuteim ungünstigen
Sinne. Auch auf diese Erscheinung hat diese Erfindung Rücksicht genommen und sich
diese nutzbar gemacht.
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Der Dreiphasenelektrodenofen nach der Erfindung ist mit einer von
der lebhaften Außenphase und Mittelphase zur toten Phase mit terrassenmäßigem Übergang
von Phase zu Phase abgeschrägten Ofensohle versehen. Diese Anordnung läßt sich bei
allen Dreiphasenelektrodenöfen, ob sie nun einen rechteckigen, ovalen, runden Oder
dreiseitigen Ofenkörper aufweisen, vorsehen. Der Abstich wird erfindungsgemaß direkt
vor der toten Phase vorgenommen, vor oder seitlich von den anderen beiden Phasen;
je nach der Ofenform sind, wie aus der Zeichnung hervorgeht, für zeitweise Abstiche
Notabstiche vorgesehen. Die Arbeitsweise und der Erfolg der Erfindung beruhen nun
in folgendem: Durch die getroffene Anordnung arbeitet der Ofen an der lebhaften
Außenphase und der Mittelphase die den günstigsten Leistungsfaktor aufweisen, vornehmlich
als Widerstandsofen. Durch die Abschrägung der Ofensohle läuft die gebildete Schmelze
laufend ab zur toten iPhase, wodurch das sonst normale Steigen der Elektroden mit
der Annäherung der Abstichzeit unterbunden wird. Die Elektroden bleiben also immer
tief genug im Ofen stelhen, und die sonst üblichen Unregelmäßigkeiten im Ofenbetrieb,
im Gefolge mit einer schlechteren Energieausbeute und erhdhten Verdampfungsverlusten
werden vermieden. Die tote Phase übernimmt neben ihrer sonst zurücktretenden produktiven
Aufgabe vornehmlich die, das gesammelte Schmelzbad auf der erforderlichen Überhitzungswärme
zu erhalten. Da die tote Phase in der Regel die Neigung hat, tief im Ofen zu stehen,
ist ein durch die Badansammlung unterhalb dieser bedingtes Steigen der Elektrode
ohne Belang, oft für die tote Phase sogar. erwünscht, je nach der Art des Ofens.
Maßgebend für den Ofengang und die Ofenausbeute ist nur, daß die beiden lebhaften
Phasen tief genug im Ofen stehen. Ferner bietet diese Anordnung den Vorteil, daß
infolge Vermeidung der auf oben geschilderte Umstände zurückzuführenden Unregelmäßig
keiten infolge zu hohen Elektrodenstamdes die dadurch verursachte Verlegung der
Heizzone nach oben und ähnliches vermieden wird und dadurch ein sehr gleichmäffiges
Erzeugnis hergestellt und auch die Energieausbeute nicht ungünstig beeinflußt wird.
Da sich die gesamte Schmelze beim vorliegenden Ofen unterhalb der toten Phase ansammelt,
wird zweckmäßigerweise der Ofenkdrper, wie auch in der Skizze angedeutet ist, im
Bereich der toten Phase etwas erweitert. Weiterhin bietet diese Ofenform den Vorteil,
daß die einzelnen Phasen mit im Kohlenstoffgehalt verschiedener Mischung beschiekt
werden können, ohne daß ein ungleichmâBiges Erzeugnis erschmolzen wird. Z. B. kann
man bei der Calciumcarbidherstellung die lebhafte AuBenphase mit kohlenstoffâ.rmerer,
die Mittelphase schon mit etwas kohlenstoffreicherer oder normaler und die tote
Phase mit entsprechend kohlenstoffreicher Mischung beschicken, ohne Unregetmâfgkeiten
im Ofengang befürchten zu müssen. Diese Müglichkeit bietet den Vorteil, daB besonders
die lebhafte AuBenphase, die an den bicher üblichen. Ôfen immer die Neigung hat,
hochzugehen, infolge der durch einen geringeren Kohlenstoffgehalt verringerten-Leitfäihigkeit
der
Rohstoffmischung leichter in den Ofen hineingeht bzw. ihre tiefeElektrodenstellung
beibehält. Entsprechend der verschiedenen Eintauchtiefe der Elektroden im Ofen,
wie dies auch in der in Abb. I einen Grundriß und in Abb. 2 einen Läingsschnitt
eines erfindungsgemäßien Ofens andeutenden Skizze dargestellt ist, kann man die
Phasen, von der lebhaften zur toten Phase abnehmend, schwächer mit Mischung beschütten
und, um den Ofenarbeitern die Arbeit zu erleichtern, auch die Oberkante dles Ofens
abschrägen, wie dies durch die gestrichelte Linie a-a1 in der Skizze angedeutet
ist.