DE897304C - Elektromagnetisches Ruehrverfahren und Elektroofen mit Ruehreinrichtung fuer das Verfahren - Google Patents

Description

• Elektromagnetisches Rührverfahren und. Elektroofen mit Rühreinrichtung für das Verfahren Zur Erreichung einer Rührwirkung hat man Lichtbogenöfen mit drehstromgespeisten Induktio nsspulenanordnungen ausgestattet, die über lamellierte Kerne und drei um t2"o° versetzte, mit Netzfrequenz gespeiste Spulen im Schmelzbad eine umlaufende magnetische Druckwelle induzieren, welche eine zum Badmittelpunkt gerichtete Umwälzung des Schmelzgutes ergeben, um die gewünschte metallurgische Reduktion zu beschleunigen.
• Der Nachteil der Anordnung besteht darin, daß der magnetische Kraftfluß, welcher .die Druckwelle hervorruft, jeweils als Sehne zwischen den um r2o° versetzten Polen das Schmelzbad nur teilweise durchsetzt und daß daher nicht unbedeutende Energien benötigt werden, um eine kräftige Rührwirkung zu erzielen. Durch den tangentialen Verlauf des magnetischen. Kraftflusses ergibt sich naturgemäß, daß die Badströmung an der Ofenausmauerung am stärksten ist und im Laufe der Zeit zur A4btragung führt, so daß Durchbrüche des Schmelzgutes zur Ofenwandung eintreten können.
• Weiter sind, verschiedene Rührspulensysteme bekannt, die unter der Ofenwandung in ein- undzweiphasiger Anordnung angebaut sind und, mit Wechselstrom niedriger Frequenz gespeist, eine Orientierung der Strömungsrichtung des Schmelzgutes ergeben. Zweck solcher Anordnungen ist, daß die an der Oberfläche des Schmelzgutes befindliche Schlacke in der Nähe des Schlackenloches konzentrie-rt wird bzw. von der gegenüberliegenden Ausgußöffnung Verunreinigungen durch die Schlacke beim Abstich ferngehalten werden. Mit dieser Anordnung, die, ebenfalls unter dem Begriff Rührspule bekannt ist, läßt sich eine intensive konzentrierte Durchrührung des Schmelzgutes nicht erzielen.
• Ähnlich gerichtete Strömungen der Badoberfläche lassen sich durch mehrere unter dem Ofenboden rotierende Elektromagnete erzielen, die gegebenenfalls mit ihren einzelnen Armen zahnradartig ineinandergreifen.
• Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß sich ein wirtschaftlicher Betrieb elektrischer Lichtbogen- oder Reduktionsöfen und die störungsfreie Durchführung der gewünschten metallurgischenReaktion durch eine bestimmte Aufeinanderfolge verschiedener induktiver Beeinflussungen des Bades erzielen läßt und d'aß man diese verschiedenen Be, einfiussungen mit derselben Einrichtung durchführen kann. Gemäß der Erfindung wird beim Schmelzen bzw. Reduzieren durch- Erzeugung von: magnetischen Druckwellen am gesamten Badumfang eine etwa radial verlaufende bzw. in der Ofenmitte etwa senkrecht gerichtete Badbewegung hervorgerufen, während im zweiten Abschnitt, also beim Abschlacken oder vor dem Ausgießen, eine von der Ausgußöffnung fort gerichtete Bewegung der Badoberfläche durch Bildung der magnetischen Druckwellen in der Nähe der Ausgußöffnung erzeugt wird. -Die Bildung der magnetischen. Druckwellen geschieht auf induktivem Wege, wobei gemäß der weiteren Erfindung wandernde Induktionsmaxima amBadumfang mit entsprechenden wandernden magnetischen Druckwellen durch umlaufende oder hin und her wandernde Erregung gebildet werden. Das kann dadurch geschehen, daß entsprechende Erreger (Spulen, Polschuhe od. dgl.) mechanisch im Kreise geführt werden, oder es können über den. Umfang des-Wannenbodens verteilte Erregereinrichtungen (Spulen) nacheinander geschaltet werden. Der magnetische Druck ergibt eine örtliche Erhöhung der Badoberfläche, der eine entsprechende Vertiefung an der Badmitte oder an der gegenüberliegenden Seite entspricht, so, daß eine Bewegung .des Schmelzflusses zustande kommt, welche im allgemeinen an den Rändern der Wanne nach oben gerichtet ist, sich dann nach der Mitte wendet und an dieser oder an der gegenüberliegenden Seite wieder absteigt; so daß die Umwälzbewegung in erster Linie in senkrechter Ebene vor sich geht. Damit wird einesteils die Ausmauerung weitgehend geschont, andererseits wird während der Schmelz- oder Reduktionsperiode .das Bad innig durchmischt, so daß die gewünschte metallurgische Umwandlung sehr vollständig vor sich geht. Beim Entschlacken, also im zweitem Abschnitt des Rührvorganges, wird die Schlacke von der Ausgußöffnung zum Schlackenabzug hingetrieben, so .daß mechanische Einrichtungen nicht erforderlich sind.
• Nach der weiteren Erfindung wird die Rührbewegung .durch einen Gleichstrommagneten mit umlaufendem Polrad hervorgebracht, wobei die Intensität des magnetischen Druckes bei dem Wandern über demBad'umfang verändert wird. Das kann entweder durch eine entsprechend veränderliche Erregung des Magneten erfolgen, oder der Boden der Ofenwanne wird teils magnetisch, teils unmagnetisch ausgeführt, so daß an den Stellen aus magnetisch leitendem Baustoff eine verstärkte Induktionswirkung und daher ein Druckmaximum erzielt wird, so. daß sich durch .die unterschiedliche Einwirkung eine kräftige Baddurchwirbelung ergibt.
• Weitere Ausbildungen und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen erläutert. In diesen stellt Abb. i eine Draufsicht auf die schematisch gezeichnete Rührvorrichtung .dar; Abb. 2: zeigt einen Querschnitt durch Ofen und Rührvorrichtung nach A-A; Abb. 3 gibt den Ofen in angekipptem Zustand wieder, und zwar nach B-B, während die Abb. 4 und 5 ein Schema der Badbewe-gung zeigen.
• Unterhalb der Ofenwanne i, die wie üblich mit Ausgußöffnung 2 und Schlackenabzug 3 versehen ist, befindet sich ein zentraler Pol 4, um welchen eine Erregerwicklung 5, gegebenenfalls auch ein Dauermagnet gelegt ist. Um den zentralen Pol kreist, vom Motor 6 über das Schneckengetriebe 7 bewegt, das Polrad 8; an welches die Pole 9 angeschlossen sind. Unterhalb der Wanne i befinden sich die Polschuhe io, welche jeweils unter den mit magnetisch leitfähigen Baustoffen versehenen Teilen i i des Wannenbodens 1a: gelegen sind, der im übrigen aus unmagnetischem Baustoff besteht.
• Während des Reduzierens bzw. Schmelzens arbeitet die Einrichtung folgendermaßen: Durch die Erregung mittels der Spule 5 bzw. des entsprechenden Dauermagneten ist der Amperewindungsdruck gegeben. Wenn das Polrad 8 um den Pol 4 kreist, so gelangen die Pole 9 streckenweise unter die Polschuhe- io und die magnetischen Teile i i der Ofenwanne, wodurch sich ein intensiver Rückschluß durch das Bad mit entsprechend stark= magnetischem Auftrieb für den Schmelzfluß ergibt. Wandern :die Pole weiter, so gelangen sie in den unmagnetischen Bereich des Ofenbodens. Der .magnetische Rückschluß wird geschwächt. Die Badbewegung ändert sich und wird wieder von neuem angeregt, sobald die Pole in den Bereich der Polschuhe bzw. magnetischen Ofenbodenteile gelangen. Insgesamt ergibt sich dadurch eine innige Durchmischung des Bades mit vollständiger verlaufenden Reaktionen als bisher möglich war.
• Ist die Reduktion .durchgeführt, so wird die Wanne in bekannter Weise zum Entschlacken angekippt. Stößt :dabei die Aus-gußöffnung 2 an den Schalter 13, so erfolgt eine Umschaltung der Bewegung des Polrades 8, und zwar derart, daß die beiden Pole q nunmehr nur noch im Bereich der ausgußseitigen Felder i i pendelnd hin und her bewegt werden. An den Grenzen ihrer Pendelbahn stoßen sie gegen die Umkehrschalter 14 und 15, welche die Rückbewegung veranlassen. Dadurch wird eine einseitige Druckwelle in der Nähe der Ausgußöffnung erzielt, welche nach Abb:.5 ein Abdrängen der Schlacke nach der gegenüberliegenden Seite, also zum Schlackenloch 3 hin bewirkt. Der Übergang von der kreisenden zur Schiebebewegung erfolgt also selbsttätig durch Einschalten der Kippbewegungdes Ofens, so, daß, die dem jeweiligen Arbeitsgang entsprechende Rührbewegung ohne Zutun des Bedienungsmannes in richtiger Weise und zur richtigen Zeit eingeschaltet wird.
• Da zum Bewegen. der Schlacke an der Badbberfläche lediglich eine mäßige Strömung erforderlich ist, wird die Erregerwicklung 5 zweckmäßig so unterteilt, daß durch Serienschaltung gleichzeitig für die Dauer des Ausgusses das magnetische Feld reduziert wird. Auch diese Serienschaltung kann durch Betätigen des Schalters 13 selbsttätig einsetzen.
• Wird der Ofen nach erfolgtem Abstich wieder in seine normale Lage zurückgekippt, so, wird die elektrische Steuerung durch den Schalter 13 selbsttätig stillgesetzt.
• Der Motor 6 wird zweckmäßig drehzahlregelbar gemacht, damit sich die Rührbewegung dem jeweiligen Ofengang anpassen kann. Auch die Erregung der Spule 5 kann. während der Rührbewegung veränderlich gemacht werden, und zwar entweder willkürlich oder.selbsttätig periodisch.
• Statt ein umlaufendes Polrad 8 zu benutzen, können am Umfang des Wannenbodens mehrere Erregerwicklungen angeordnet sein, die jeweils mit einem zentral- oder gegenüberliegenden Pol in Wechselwirkung treten. Diese Spulen wären dann nacheinander einzuschalten, gegebenenfalls mit verschiedener Erregung, so .daß sich dieselbe Wirkung erzielen läßt wie mit dein Polrad, welches unter dem teils magnetischen, teils urimagnetischen Wannenboden umläuft oder hin und her schwingt.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektromagnetisches Rührverfahren für elektrische Lichtbogen- oder Reduktionsöfen, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schmelzen oder Reduzieren durch Erzeugung von magnetischen, Druckwellen am -gesamten Badumfang eine etwa radial verlaufende- bzw. in der Ofenmitte etwa senkrecht gerichtete Badbewegung hervorgerufen wird, während beim Abschlacken bzw. Ausgießen eine von der Ausgußöfrn.ung fort gerichtete Bewegung der Badoberfläche durch Bildung der magnetischen Druckwellen in. der Nähe der Ausgußöffnung erzeugt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Erzeugung von. wandernden Induktionsmaxima am Badumfang mit entsprechenden. wandernden magnetischen Druckwellen durch umlaufende oder hin und her gehende Erregung.
3. 3. Lichtbogen- oder Induktionsofen für das Verfahren nach Anspruch i und 2, gekennzeichnet durch eine etwa um die Mittelachse der Ofenwanne wahlweise umlaufende oder pendelnde Einrichtung zur Beeinflussung der Badinduktion. q..
4. Ofen nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch selbsttätig arbeitende Endschalter, welche beim Entschlacken die Bewegungsumkehr der pendelnd bzw. schwingend bewegten Einrichtung zur Beeinflussung der Badinduktion bewirken.
5. 5. Ofen nach Anspruch 3, gekennzeichnet ,durch die elektrische oder magnetische Verkopplung der Kippbewegung und der Reduktionsbeeinflussung des Bades, derart, daß mit dem Erreichen der Entschlackungsstellung der Ofenwanne durch entsprechende Schaltung auch die Drehbewegung des elektromagnetischen Erregers abgeschaltet und die schwingende Bewegung eingeschaltet wird.
6. 6. Ofen nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine zentrale Gleichstromerregung, einen umlaufenden magnetischen Rückschluß, insbesondere in Form eines oder mehrerer Polarme, und einer periodisch wirksamen Einrichtung zur Unterbrechung, Abschwächung oder Abschirmung des magnetischen Kraftflusses.
7. 7. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofenboden streckenweise m.agnetisch und streckenweise urimagnetisch ausgebildet ist. B. Ofen nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch oberhalb der umlaufenden Polarme. angeordnete feststehende Polschuhe, welche den Kraftlinienfluß von den Polarmen zum Bad leiten. g. Ofen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polrad mit zwei um etwa ein Drittel des Kreisumfanges gegeneinander versetzten Polarmen versehen ist.