DE909611C - Elektroden-Lichtbogenofen - Google Patents

Elektroden-Lichtbogenofen

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DE909611C
DE909611C DEC722D DEC0000722D DE909611C DE 909611 C DE909611 C DE 909611C DE C722 D DEC722 D DE C722D DE C0000722 D DEC0000722 D DE C0000722D DE 909611 C DE909611 C DE 909611C
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DE
Germany
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phase
furnace
electrode
direct current
arc furnace
Prior art date
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Expired
Application number
DEC722D
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English (en)
Inventor
Henri Gaspard Marie Cartoux
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pechiney SA
Original Assignee
Pechiney SA
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27DDETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/52Manufacture of steel in electric furnaces
    • C21C5/5229Manufacture of steel in electric furnaces in a direct current [DC] electric arc furnace
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

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Description

  • Elektroden-Lichtbogenofen Die sogenannten elektrischen Universalöfen lassen sich für verschiedene Herstellungszweige verwenden. Dies wird bei den modernen Öfen dadurch erzielt, daß man verschiedene Ofenwannen unter der gleichen Anordnung von Elektroden und Zinken, die bei jeder beliebigen Art von Herstellung des Gutes unverändert bleibt, ersetzt und austauscht. Diese Öfen aber verfügen nur über eine einzige elektrische Betriebsart, da sie mit ein- oder dreiphasigem Strom gespeist werden. Sie können daher nicht wirtschaftlich und ausnahmslos für alle die verschiedensten elektrothermischen Herstellungsarten (Schmelzen, Raffinieren, Reduzieren) verwendet werden.
  • Der Elektroden-Lichtbogenofen gemäß der Erfindung ermöglicht nun ganz allgemein die Anwendung für alle elektrothermischen Herstellungsarten; zu diesem Zweck fügt man der elektrischen Einrichtung eines Ofens für Speisung mit Dreiphasenstrom eine elektrische Einrichtung für Speisung mit einphasigem oder Gleichstrom mit leitender Ofensohle hinzu. Im Falle der Einrichtung für einphasigen oder Gleichstrom werden die drei Aufhängungszinken der Elektroden, die für gewöhnlich bei dreiphasiger Speisung des Ofens gebraucht werden, mechanisch miteinander verbunden und zugleich so geregelt, daß sie eine einzige Zinke bilden, die eine einzige Elektrode trägt, und daß der gewöhnliche Betrieb des Ofens mit leitender Sohle hergestellt wird.
  • Für die beiden Einrichtungen werden dieselben Stromzuführungen zu den Elektroden, die von den Zinken getragen werden, benutzt.
  • Der Ofen ist von vornherein mit Stromableitungen für die leitende Sohle versehen, die aber nur bei Speisung mit einphasigem oder Gleichstrom gebraucht werden. Der Dreiphasentransformator ist so eingerichtet, daß er alle Schaltungen erlaubt, die dazu bestimmt sind, außer den vom Kommutator gelieferten Spannungen, einen sehr weiten Spannungsbereich zu ergeben.
  • Die Elektroden für die Schmelzerei, die Raffination und die Reduktion können aus Graphit oder amorpher Kohle bestehen oder besser nach Art der Söderbergschen Elektroden gebaut sein, wie sie in Stahlwerken üblich sind. Jedoch soll für Dreiphasenstrom die Söderbergsche Elektrode, wie üblich, mit Platten ausgestattet werden.
  • Die Zeichnungen stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar.
  • Abb. 1, 2 und 3 zeigen einen Ofen, der mit Dreiphasenstrom gespeist wird, zum Schmelzen.
  • Abb. i ist eine Ansicht des Ofens in senkrechtem Schnitt, Abb. 2 ein Grundriß und Abb. 3 ein senkrechter Schnitt rechtwinklig zu dem der Abb. i ; Abb.4 und 5 sind Ansichten entsprechend denen der Abb. i und 2 und zeigen den Ofen mit Dreiphaseneinrichtung zur Reduktion; Abb. 6, 7 und 8 sind Ansichten, die in derselben Reihenfolge den Abb. 1, 2 und 3 entsprechen und einen mit Einphasenstrom betriebenen Ofen mit leitender Sohle für Reduktion oder Schmelzung zeigen; Abb. g und io zeigen eine Seitenansicht und einen Grundriß einer Vorrichtung zur mechanischen Verbindung der waagerechten Zinkenarme für den Betrieb des Ofens mit Einphasenstrom; Abb. ii ist teilweise eine Seitenansicht, teilweise ein Grundriß, und Abb. 12 ist ein Grundriß des Kranzes zum Aufhängen der Söderberg-Elektrode bei Betrieb mit Einphasenstrom; Abb. 13 zeigt im Grundriß die Stromzuleitungen zur Elektrode und die Stromzuleitungen zur Sohle bei einem Betrieb des Ofens mit Einphasenstrom und mit leitender Sohle; Abb. 14 ist eine Ansicht des Ofens in senkrechtem Schnitt und Abb. 15 eine Einzelansicht in vergrößertem Maßstabe, von der Seite gesehen zu Abb. 1q..
  • Der in den Zeichnungen dargestellte Elektrodenofen ist ein Ofen mit beweglicher, auf einem Wagen b angebrachter Wanne a. Bei Öfen mittlerer Leistung von etwa 2ooo kW empfiehlt es sich, den Wagen wegzulassen und einfach an den Wannen Henkel vorzusehen, um sie auf der Drehbrücke zu bedienen.
  • Die drei Zinken c, die je mit einem waagerechten Arm cl versehen sind, der eine der drei Elektroden d trägt, sind jede mit einem hydraulischen Antriebsmechanismus c2 ausgestattet zur unabhängigen Regelung der Höheneinstellung der einzelnen Elektroden d, wenn es sich um einen Betrieb mit Dreiphasenstrom handelt (Abb. i bis 5). Die Leitungen, die den Elektroden d den Strom zuführen, sind mit e bezeichnet. Der Ofen ist mit einem Rauchfang f mit Öffnungen f l versehen, der durch umlaufendes Wasser in den Rohren f 2 gekühlt wird, wodurch jegliches Werfen des Bleches verhindert wird. Dieser Rauchfang kippt mit dem Ofen, ohne daß an der Einrichtung etwas geändert zu werden braucht, dank der Vorrichtung f3, die aus einer mit Asbesttuch überzogenen Schnecke aus Spezialstahl besteht und gestattet, den Kippbewegungen der Ofenwanne a zu folgen. Diese Vorrichtung ermöglicht es, Staub aufzufangen oder den Rauch zu waschen.
  • Zur Speisung des Ofens mit Einphasen- oder Gleichstrom verbindet man mechanisch (s. Abb. g und 1o) die drei Zinken c miteinander, so daß sie eine Einheit bilden. Zu diesem Zweck sind Schienen m angebracht, eine über und eine unter den waagerechten Armen e1 der Zinken c, und diese Schienen werden an den waagerechten Armen mit starken Bolzen in' angeschraubt.
  • Die Stromleitungen e1, e2, e3, e4, e3, es, die vorzugsweise die Form von Röhren haben, um zugleich dem Zuleiten von Kühlwasser dienen zu können, sind zu zweit parallel und über je einen Arm cl angeordnet und parallel geschaltet. Die Leitungen endigen an den Platten g, die den Strom der einzigen Elektrode D zuführen. Wie in Abb. 6 bis 8 dargestellt ist, sind sechs Verteilungsplatten rings um die Elektrode vorhanden. Da drei Zinken vorhanden sind, so dienen die beiden rohrförmigen Leiter (e1, e2, e3, e4, e5, e') einer Zinke gleichzeitig für den Eintritt und den Austritt des elektrischen Stromes und des Kühlwassers. Auch könnte eine andere Zahl dieser Platten entsprechend einem Vielfachen von drei vorgesehen sein; wenn es neun Platten wären, so wäre vorzuziehen, drei rohrförmige Stromzuleitungen anzuordnen, damit jedes Rohr einer Kontaktplatte der Einphaseneinrichtung mit Söderbergscher Elektrode entspreche.
  • Die Zahl der Leitungen und Platten hängt von der Leistung des Ofens ab und ist nur beispielsweise angegeben.
  • Bei Verwendung einer Söderberg-Elektrode mit Kontaktplatten g wird der Aufhängekranz der Elektrode D (Abb. ii und 12) selber von den waagerechten Armen cl der drei untereinander befestigten Zinken c getragen; die hydraulischen Antriebsmechanismen c2 der Zinken werden bei der Einrichtung für einphasigen oder Gleichstrom durch ein und denselben Verteiler oder Regler gespeist, um die Höhenstellung des einzigen, die Elektrode tragenden Armes zu regeln.
  • Dieser Aufhängekranz la der Elektrode D trägt den Lüfter k1, der reine Luft in die Ummantelung der Elektrode bläst und einen der Auftriebskraft der Gase überlegenen Gegendruck schafft, damit sich kein Staub auf der Söderbergschen Zwinge absetzt.
  • Dieser Kranz la ist mit den waagerechten Armen cl der Zinken vereinigt durch Stützen lag aus Gußstahl, die einerseits an Ansätze 1a3 des Kranzes, andererseits an das isolierte Ende der Arme cl angeschraubt sind.
  • Abb. 13 bis 15 zeigen eine Vorrichtung zum praktischen Aufbau des Ofens mit leitender Sohle, bei dem man, um die elektrischen Verluste und die Zahl der Kabelverbindungen möglichst gering zu halten, in die Kohle der Ofensohle symmetrisch verteilte, teilweise gekühlte Anzapfstellen einkittet.
  • e1, e2, e3, e4, e5, e `' stellen ferner die Leitungen zur Elektrode il, i2, i3, i4, i5, i' die Leitungen zur Sohle und il, j2, j 3 die Anschlußstellen an der Sohle aus Bronze dar. Diese liegen in Verkleidungen k aus Eisenblech, die von der Ofenwanne a getragen werden. Die Verkleidungen sind mit gepulverter Tonerde oder Kieselsäure gefüllt, um jeden Zutritt von Luft zur Sohle zu verhindern. Wie in Abb. 15 dargestellt ist, sind die Leitungen j3, i', die mit dem Sohlenstück j 2 verbunden sind, nahe ihrem unteren Ende zwischen Paaren von Knaggen i l eingespannt, die an der Sohle festsitzen. Die Leiter sind rohrförmig, um zugleich Kühlwasser durchleiten zu können. Die Stromkreise zur Speisung der Sohle, die symmetrisch angeordnet sind, um die Reaktanz zu verringern und den Strom gleichmäßig in der Sohle zu verteilen, werden sorgfältig verlegt und ausgeführt, damit die Spannungsabfälle trotz der Länge der verschiedenen Stromkreise an den Abzapfstellen der Sohle überall gleich sind. Zu diesem Zweck bestimmt man genau die einzelnen Querschnitte und die Längen der Leitungen, die die Sohle mit Strom versehen; man gibt den kürzeren Leitungen einen kleineren Querschnitt als den längeren.
  • Vom Transformator werden die nach der Sohle gehenden Leitungen i von einer Zinke l getragen (Abb, 7), die das Anschließen an die aus Kupfer oder Aluminium bestehenden Stromzuführungsleitungen gestattet. Statt einer Zinke kann man auch mehrere vorsehen.
  • Die Nutzleistung des Ofens hängt ab von den Querschnitten der Elektroden, von den Widerständen der Stromzuleitung zu den Elektroden sowie von der Leistung des gewählten Transformators. Dieser wird, wie üblich, als Fünfsäulentransformator ausgeführt oder in Form von drei Einphasentransformatoren, so daß bei derselben Lichtbogenspannung die Leistung erhalten bleibt, ob die Einrichtung auf Drei- oder Einphasenstrom abgestellt ist. Bei Einphasenstrom geschieht die Speisung mit der Spannung zwischen zwei Phasen; *enn aber diese Anordnung eine Gleichgewichtsstörung im Netz hervorruft, so ist es leicht, das Gleichgewicht im Dreiphasennetz mit Hilfe von Kondensatoren und Resonanzkreisen wiederherzustellen. Dieser Transformator und seine Niederspannungsklemmen müssen darauf eingerichtet sein, einen sehr weiten Spannungsbereich, z. B. 3o bis 25o Volt und mehr, zu geben.
  • Der beschriebene Ofen gestattet es, indem man von der Dreiphasen- zur Einphaseneinrichtung übergeht, genau dieselben Kabel zur Speisung des Ofens beizubehalten, gleich welche Einrichtung gewählt wird, eine große Einfachheit zu erzielen und die Reaktanzverluste durch Symmetrie und genaue ParalleIschaltung der einzelnen elektrischen Stromkreise auf das geringste Maß zurückzuführen.
  • Außer einem Dreiphasenbetrieb für Schmelzen, Raffinieren und Reduzieren und einem Einphasenbetrieb mit Söderbergschen Elektroden kann der beschriebene Ofen auch mit Einphasenstrom mit Elektroden in Reihenschaltung betrieben werden. In diesem Fall wird die Mittelelektrode nicht eingebaut, und es werden nur zwei Säulen des Transformators benutzt.
  • Die Erfindung ermöglicht es also, alle Herstellungsarten der neuzeitlichen Elektrothermie (Schmelzen, Raffinieren, Reduzieren) in einem einzigen Ofen unter Verwendung von Gleichstrom, einphasigem Wechselstrom mit leitender Sohle oder mit in Reihe geschalteten Elektroden oder von dreiphasigem Wechselstrom mit Elektroden aus Graphit oder. Kohle nach S ö d e rb e rg auszuführen.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektroden-Lichtbogenofen zur Speisung mit Dreiphasen-, Einphasen- oder Gleichstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zur elektrischen Einrichtung des Ofens beim Betrieb mit Dreiphasenstrom eine elektrische Einrichtung zum Speisen mit einphasigem oder Gleichstrom hinzugefügt wird und daß beim Betrieb mit Einphasen- oder Gleichstrom die drei Zinken zum Tragen der Elektroden, die für gewöhnlich beim Betrieb mit Dreiphasenstrom gebraucht werden, mechanisch miteinander verbunden und so geregelt werden, daß sie eine einzige Zinke bilden, die eine einzige Elektrode trägt, und daß der übliche Betrieb des Ofens mit leitender Sohle erreicht wird.
  2. 2. Lichtbogenofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für die beiden Betriebsarten dieselben Stromzuführungsleitungen zu den Elektroden benutzt werden.
  3. 3. Lichtbogenofen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen von vornherein mit Stromabführungsleitungen für die leitende Sohle versehen ist, die aber nur für die Speisung mit einphasigem oder Gleichstrom benutzt werden. q.. Lichtbogenofen nach Anspruch i, bei welchem die Zinken hydraulisch angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antrieb bei Speisung mit Einphasen- oder Gleichstrom von ein und demselben Verteiler oder Regler gespeist wird, um die Stellung des einzigen Elektrodenträgers zu bestimmen.
DEC722D 1942-07-17 1943-06-01 Elektroden-Lichtbogenofen Expired DE909611C (de)

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FR909611X 1942-07-17

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DEC722D Expired DE909611C (de) 1942-07-17 1943-06-01 Elektroden-Lichtbogenofen

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DE (1) DE909611C (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2340674A1 (de) * 1972-08-29 1974-03-07 Nipkti Po Cherna Metalurgia Verfahren und gleichstrom-lichtbogenofen zur herstellung von stahl

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2340674A1 (de) * 1972-08-29 1974-03-07 Nipkti Po Cherna Metalurgia Verfahren und gleichstrom-lichtbogenofen zur herstellung von stahl

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