Elektrischer Lichtbogenofen. Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtbogenofen mit einer oder mehreren Elek- trodengruppen aus je drei Elektroden und besteht darin, dass von diesen Elektroden zwei von der gleichen Seite in den Ofen eingeführt sind, während die dritte zu deren Ebene im Winkel angeordnet ist.
Ein solcher Ofen ist für beliebig grosse Chargen ausführ bar und als Roheisenmischer, zur Raffinierung von flüssigen Stahlchargen, zum Schmelzen von nicht leitender) Stoffen und dergleichen geeignet. Dadurch, dass zwei Elektroden der Elektrodeugruppe von der gleichen Seite in den Ofen eingeführt sind, ist der Ofen besser zugänglich als die bekannten, mit Seiten elektroden versehenen Ofen.
Ein schwing barer Ofen, bezw. ein Drehofen für Mehr- phasenstro)n, der gemU der Erfindung aus gebildet ist, hat den Vorteil, dass er ohne Schlüpfkontakte ausgeführt werden kann, welche bei den bekannten Drehöfen. erforder lich sind, um eine ununterbrochene Strom zufuhr zu ermöglichen.
In der Zeichnung sind mehrere Ausfüh rungsbeispiele eines Ofens gemäss der Erfin dung gezeigt, Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungs form des Ofens in zwei aufeinander senk rechten Schnitten nach x-x und y-y. Bei dieser Ausführungsform sind in den Schmelz raum eines um eine horizontale Achse (welche in Fig. 1 senkrecht zur Papierebene verläuft) drehbaren Ofens durch eine Ofenstirnwand zwei Elektroden ungefähr parallel zueinander eingeführt, und durch die Ofendeeke, bezw. von oben ist durch den Ofenmantel eine dritte Elektrode in der Mitte zwiscben den beiden erstgenannten Elektroden eingeführt,
so dass diese im Wesen symmetrisch zur dritten liegen. Die drei Elektroden liegen sonach. in der normalen Schmelzstellung des Ofens in drei zueinander parallelen Vertikalebenen. Zwecks Entleerung über die Schnauze kann der Ofen um eine gegen die erstgenannte Achse winkel rechte Achse drehbar sein, wodurch auch die Schlacke schnell und bequem entfernt werden kann.
In Fig. 3 und 4 ist in zwei aufeinander senkrechten Schnitten näch z-z und<I>v- v</I> eine andere Au,führttrtg,forrn des Ofens ge zeigt, welche sich von der Ausführung-form gemäss Fig. 1 und 2 dadurch unter,cheidet, dalä die paarweise eingeführten Elektroden von oben senkrecht in den Schmelzraum ein geführt sind, während die dritte Elektrode in schwach schräger oder horizontaler Stel lung von der Seite durch eine Wand in sol cher Weise eingeführt ist,
dass> die beiden andern, wie in Fig. 1, eine symmetrische Lage zu ihr einnehmen.
Diese beiden Ofentypen können mit hori zontal oder vertikal zylindrischen Mänteln und, falls erwün,-cht, zum Beispiel auch in rechteckiger Form ausgeführt werden.
In Fig. 5 und 6 ist eine Ausführungs form des Ofens mit mehreren Elektroden gruppen in zwei aufeinander senkrechten Schnitten nach xx-xx und yy-yy veran schaulicht. Die Elektrodenanordnung ist hier dieselbe wie in Fig. 1 und 2, obwohl man zum Beispiel auch die in Fig. 3 und 4 ge zeigte Elektrodenanordnung verwenden kann.
Die Elektrodenanordnung nach Fig. 3 und 4 ist dann vorzuziehen, wenn der Ofen über einen gewissen Winkel nach links in Fig. 5 um seine Achse verschwenkt werden soll. Die Anzahl der Elektrodengruppen ist selbst verständlich beliebig und ist unter andern abhängig von der GröfJe des Ofens.
Es ist auch möglich, mehrere Elektrodengruppen in einem solchen Ofen in derartiger Weise an zuordnen, dar schräg oder horizontal angc- ordnete Elektroden von entgegengesetzten Seiten paarweise eingeführt werden und mit entsprechenden; von oben eingeführten Elek troden zusammenwirken. In derselben Weisse ist es auch möglich, eine Mehrzahl von Elektrodengruppen vors der in Fig. 3 und 4 gezeigten Art in einem länglichen Ofen an zubringen, der bei. der Entleerung um eine gegen dessen Längsrichtung winkelrechte Achse gekippt wird.
In Fig. 1 und 2 ruht der Ofenmantel 1 mit Rollbahnen ? auf Rollen 3, so daf) er nur seine Achse verdreht werden, bezw. eine Schwingbewegung ausführen kann.
Ein Motor d: ist mittelst Zahnräder 5 und 6 oder in anderer Weise mit der Rolle 3 in Antriebs verbindung gesetzt, um die Drehbewegung des Ofens Lrui seine horizontale Achse zu erreichen. Überdies kann der Ofen auch um eine gegen die Zeichnungsebene in Fig.2 senkrechte Achse 7 (Fig. 1) dreh- bezw. kipp bar sein;
welche durch die Berührungspunkte der vordern Rollenbahn mit den Rollen hin durchgeht, aber auch nahe der Entleerungs öffnung hindurchgehen kann. Diese Anlleb- bewegung wird zum Beispiel mittelst eines Druckzl-lirrd(-rs 811ervorger@ufen, dessen Kolben stange an den Ofen an einem Zapfen 9 an greift, der an der hintern Stirnwand befestigt ist. Um den Ofen durch die Öffnung 10 zu entleeren, ist es notwendig, den Boden in geeigneter Weise auszuführen, wie in der Zeichnung durch die gestrichelte Linie 11 gezeigt ist.
Bei Ofen dieser Art, die zurr Schmelzen von Messing, Aluminium, Roheisen oder der gleichen verwendet werden, ist es nicht rjot- wendig, den Ofen durch die Offnung 10 zu entleeren, sondern es kann ein Zapfloch 12 in der vordern Stirnwand oder eventuell im zylindrischen Ofenmantel vorgesehen sein, wie mit gestrichelten Linien bei 13 gezeigt ist.
Die )NTärme wird mittelst der zwei seit lich eingeführten Elektroden 14 und der von oben eingeführten Elektrode 15 erzeugt, welche mit ihren Spitzen zusammengeführt sind. Alle drei Elektroden sind in gewöhnlicher \'eise in achsialer Richtung beweglich. Die Elek troden 14 können um vertikale Achsen 16 und um horizontale Achsen 18 drehbar ge lagert sein.
Durch eine Drehung um die horizontale Aclrse 18 kann Kontakt zwischen den Spitzen und der Charge 19 hergestellt und der Lichtbogen an die Charge gebunden, bezw. mit ihr verkettet werden, d. h. das Schmelzgut die Leitung des Stromes zwischen den Elektroden übernehmen und durch Dre hung um die Achse 16 können die Spitzen der Elektroden gegen- oder voneinander be wegt werden. Auch die Elektrode 15 kann in einander kreuzenden Ebenen einstellbar gemacht werden.
Die Elektroden können aber auch senkrecht zu ihrer Längsachse nach verschiedenen Richtungen verschiebbar ge lagert sein, so dass die Länge des Licht- Bogens auch durch Verschiebung geregelt werden kann.
Durch das Zusammenwirken der durch die Elektroden fliessenden Ströme erhält der Lichtbogen 20 an den Spitzen eine starke Verbreiterung und wird gleichzeitig nach vorn und nach abwärts gegen die Charge gerichtet. Die Anordnung ermöglicht; die Wärme über die ganze Charge zu verteilen und die Charge durch Schwingen des Ofens nach rechts und links durchzumischen, so dass die' Charge wechselweise die Grenzlagen 21 und 22 in Fig. 1 relativ zu den Elektroden einnimmt, wobei das Abstichloch 12 bezw. 13 geschlos sen gehalten wird.
Ein solches Rühren des geschmolzenen Bades ist, wie die Erfahrung gezeigt hat,, von grosser Bedeutung beim Schmelzen von Messing mit hohem Zink gehalt, weil der Abbrandverlust durch die bessere Verteilung der Wärme wesentlich begrenzt wird. Dazu kommt, dass durch die Schwingung des Ofens die von der Wand absorbierte Wärme der Charge wieder zu geführt werden kann. Hierdurch wird die Schmelzzeit verkürzt, wodurch die ungefähr konstanten Wärmeleitungsverluste vermindert werden und der Wirkungsgrad des Ofens erhöht wird.
Um der Charge bei der Schwingung einen genügend grossen Raum darzubieten, kann der Ofenraum im Querschnitt ovalförmig aus geführt werden, wie in Fig. 1 der Zeichnung gezeigt ist.
In den Fig. 3 und 4 ruht die Ofenwan dung 23, wie in Fig. 1 und 2 mit Rollen bahnen 24 auf Rollen 25, die mittelst eines Motors 26 und zum Beispiel eines Zahnrades 27 und 28 in Drehung, bezw. in Schwingung versetzt werden können, wodurch der Ofen eine Drehbewegung um eine horizontale Achse erhält. Der Ofen kann überdies um eine Achse 29 kippbar sein, die durch die Be rührungspunkte der vordern Rollenbahn 24 mit den Rollen 2.5 geführt ist.
Diese Kipp bewegung kann wie in den Fig. 1 und 2 mittelst eines Druckzylinders 30 erreicht werden, dessen Kolbenstange den Hinterteil des Ofens mittelst des Zapfens 31 hebt. Die Charge 32 kann entweder durch eine Öffnung 33 im zylindrischen Mantel des Ofens oder durch eine Öffnung 34 in der Vorderwand entleert werden. Das Beschicken erfolgt durch eine Öffnung 35, die auch zur Entleerung des Ofens in bekannter Weise dienen kann.
Die Wärme wird mittelst einer abwärts gerichteten Lichtbogenflamme 36 zwischen den Spitzen dreier Elektroden erzeugt. Von diesen sind zwei Elektroden 37 von oben ungefähr parallel, und die dritte Elektrode 38 ist durch die hintere Stirnwand in schräger oder horizontaler Stellung eingeführt. Die Spitze der Einzelelektrode befindet sich in der Mitte zwischen den erstgenannten Elek troden und kann durch Drehung um zwei zueinander senkrechte Achsen 39 und 40 gegen die oder von der Chargenfläche und gegen oder- von der einen oder der andern der Elektroden 37 geführt werden.
Durch Kippen des Ofens um die Längs= achse kann die Charge in die Grenzlagen, die mit den Linien 41 und 42 in Fig. 3 an gedeutet sind, gebracht werden. Hierdurch werden, wie in Bezug auf Fig. 1 und 2 be schrieben wurde, eine gründliche. Mischung der Charge und eine gleichförmige Erhitzung derselben erreicht.
Die Elektroden 37 können um Achsen 43 drehbar sein, so dass deren Spitzen zu oder von der Elektrode 38 bewegt werden können, zwecks Regulierring der in den Ofen einge führten Stromstärke.
Der Ofenraum kann, wie in Fig. 3 ge zeigt, im Querschnitt oval, aber auch von anderer Form sein.
Durch Anordnung der Elektroden, wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, wird der Elektroden verbrauch vermindert, weil Elektrodenbruch nur bei horizontaler Elektrodenanordnung zu befürchten ist und bei dieser Anordnung nur eine horizontale, bezw. schräge Elektrode 38 erforderlich ist. Dazu kommt noch, dass diese Elektrode bei Zweiphasenstrom oder Ein phasenstrom wesentlich stärker sein kann als die andern Elektroden. Dies ermöglicht die Bildung der Bögen an der obern Seite einer dicken Einzelelektrode.
Eine sphnellü Erhitzung kann durch Zurückziehen der Einzel elektrode erreicht werden, wodurch die Bögen an den Spitzen aller drei Elektroden brennen und gegen die Charge abgelenkt werden können.
In Fig. 5 und 6 ruht der Ofenmantel .14 mit Rollenbahnen 45 auf Rollen 46, die mit- telst eines Schneckenrades 47 von Hand ans oder mittelst eines Motors 48, der mittelst Zahnräder 49 mit dem Schneckenrad 47 ge kuppelt ist, in Drehung versetzt werden kann. Im zylindrischen Ofenmantel ist eine Öffnung 50 angebracht, durch welche die Charge 51 entleert werden kann. Durch eine Schwing bewegung des Ofens um eine horizontale Drehachse kann die Mischung der Charge und die Abkühlung der Wand erfolgen, wie früher beschrieben worden ist.
Die Entleerung der Charge kann auch durch Öffnungen 52 in den Stirnwänden des Ofens erfolgen. Durch Drehung des Ofens kann die Chargenoberfläche in die mit der Linie 53 angedeutete Lage zu den Elektroden gebracht werden. Hierdurch wird die Ver wendung von an der Charge gebundenen Bögen, bei welchen das Schmelzgut die Lei tung- des Stromes zwischen den Elektroden übernimmt, z. B. bei Überhitzung einer Schlackendecke, wesentlich erleichtert.
Die Wärme wird mittelst zweier verti kaler Einzelelektroden 54 und schräg oder horizontal angeordneter Elektrodenpaare 55 erzeugt. Die paarweise eingeführten Elektro den sind um . zwei aufeinander senkrecht stehende Achsen 56 und 57 drehbar gelagert, zwecks Einstellung der Spitzen in verschie dene Lagen gegenüber der Spitze der Einzel elektrode 54 und gegenüber der Chargen fläche. Beschicken und Untersuchen der Charge können durch die Öffnungen 5$ in den Stirn wänden des Ofens erfolgen. Sämtliche Elek troden sind in axialer Richtung beweglich) und mit einer Kühlung an den Einführungs stellen im Mauerwerk versehen.
Der Einfachheit halber sind die Strom zuführungskontakte und die Einrichtungen für die axiale Bewegung in sämtlichen Figuren e itti, sgelassen, Bei allen Öfen, bei welchen die Elek troden gemäss der Erfindung angeordnet sind, ist es möglich, sowohl Zweiphasenstrorn z)ls Dreiphasenstrom zr) verwenden. Im ersteren Falle wird die Einzelelektrode an eine für die beiden Phasen gemeinsame Leitung an geschlossen und die paarweise angeordneten Elektroden an je eine der beiden andern Phasenleitungen.
Auch Einphasenstrom oder Gleichstrom kann verwendet werden, wobei die Einzel elektrode volle Stromstarke und die paar weisen je die halbe Stromstärke führen.
Die paarweise angeordneten Elektroden können, anstatt parallel zueinander zu ver laufen, auch unter spitzem Winkel zueinander angeordnet sein.
Falls erwünscht. können noch Bodenkon takte B bei sämtlichen Ausführungsformen angebracht werden, durch, welche insbeson dere bei Zweiphasenstrom der Strom zuge führt werden kann, anstatt durch die Einzel elektrode.
Ein grosser Vorteil der beschriebenen Öfen ist darin gelegen, dar man nach Belieben freibrennende Lichtbögen verwenden oder der Charge die Leitung des Stromes zwischen den Elektroden übertragen kann, wobei der Übergang von der einen Arbeitsweise auf die andere Arbeitsweise durch Drehen des Ofens um einer) gewissen Winkel erfolgen kann, wie vorher beschrieben wurde.
Es ist selbstverständlich, dass die Einzel elektrode auch aus zwei dicht aneinander geführten, vertik.rlen. bezw. horizontalen Elek- trodenstäben bestehen kann.