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Stochervorrichtung für Elektroden-Reduktionsöfen Beim BetriebvonElektroden-Reduktionsöfen
tauchen die Elektroden im allgemeinen in die feste Beschickung ein. Der Schmelzvorgang
erfolgt hauptsächlich in der Umgebung des unteren Teils der Elektroden. Hier bilden
sich Schmelzkrater, durch welche die Hauptmenge der Beschickung während des Schmelzens
hinabsinkt. Form und Größe der Schmelzkrater sind bei den einzelnen Schmelzverfahren
verschieden und außerdem von der Ofenbelastung, Stellung der Elektroden usw. abhängig.
In der Regel sind die Krater oben eng und weiten sich gegen den Boden hin aus, wie
in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt. Diese Figur veranschaulicht besonders die Verhältnisse
in einem Reduktionsofen für die Erzeugung von Ferrosilizium und anderen Ferrolegierungen.
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Für einen regelmäßigen und wirkungsvolleq,Betrieb eines Ofens ist
es von größter Bedeutung, daß die Beschickung gleichmäßig und sicher in die Schmelzzone
im unteren Teil des Kraters hinabsinkt. Bei manchen Reduktionsprozessen, z. B. bei
der Ferrosiliziumerzeugung, bilden. sich oft Krusten oder Brücken aus zusammengesintertem
Material an oder über dem verengten Teil des Kraters. Die Beschickung schmilzt dann
unter den Brücken. ein, und es entstehen dadurch Hohlräume, in denen sich das Ofengas
sammelt, wobei der Gasdruck allmählich so zunimmt, daß schließlich das Gas die Beschickung
durchbricht und explosionsartig entweicht. Der Ofen bläst. Diese zum Teil gewaltsamen
Eruptionen haben große Verluste an Beschickungsmaterial und Energie zur Folge: gleichzeitig
wird auch. der Ofen mit seiner Ausrüstung großen Beanspruchungen ausgesetzt. Es
ist deshalb erforderlich, die Beschickung durch Stochern oder dergleichen Maßnahmen
zu bearbeiten, um ein gleichmäßiges Hinabsinken in den Schmelzkrater zu erzielen.
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Es ist bekannt, daß ein solches Stochern in geschlossenen Öfen dadurch
ausgeführt werden kann, daß man eine Anzahl von Stochervorrichtungen durch das Ofengewölbe
einführt. Jede Stochervorrichtung kann dann aus einem Stempel bestehen, der mit
Hilfe eines Druckmediums durch einen in einem Zylinder laufenden Kolben vorwärts
getrieben wird.
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Die Stochervorrichtung für elektrische Reduktionsöfen gemäß der Erfindung
besteht im wesentlichen aus einem Hohlzylinder, der im Umkreis der Elektrode parallel
zur Elektrodenachse hin- und herbeweglich ist und den unteren Teil der Eelektrodenfassung
umschließt, aber nicht an ihr anliegt. Mit einer solchen Vorrichtung ist es möglich,
die Beschickung um die Elektroden herumzustochern, indem man die Vorrichtung auf-
und abwärts bewegt. Beim Abwärtsbewegen der Vorrichtung wird sie gegen die der Elektrode
zunächst liegende Beschickung gepreßt, und zwar gerade an der Stelle, an der eine
möglicherweise gebildete Kruste oder Brücke am schwächsten ist. Bei der nachfolgenden
Hubbewegung der Vorrichtung wird neue Beschickung, an der Unterseite der Vorrichtung
entlanggleitend, unter deren unterer Begrenzung herab-rutschen. Diese Beschickung
wird dann beim nächsten Senken der Vorrichtung in den Krater hinabgedrückt. Diese
Vorgänge lassen sich in beliebiger Folge und Häufigkeit wiederholen. Auf diese Weise
erzielt man ein gleichmäßiges Einschmelzen und eine gleichmäßige Gasentwicklung.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Zylinder,
mit dem gestochert wird, und der Elektrode bzw. der Elektrodenfassung eine Abdichtung
vorgesehen. Durch diese wird ein Abströmen des Ofengases zwischen Zylinder und Elektrode
bzw. Elektrodenfassung vermieden. Wenn die Stochervorrichtung mit einer Gasabführungsleitung
versehen ist, kann sie gleichzeitig als Gassammelbehälter dienen. Die Gasabführungsleitung
kann am Zylinder angebracht sein; es ist aber auch möglich, am Oberteil des Zylinders
eine Erweiterung vorzusehen und hieran ein Gasableitungs.rohr anzuordnen. Selbstverständlich
muß dann die Abdichtung sich auch über die Erweiterung erstrecken. Das Gasableitungsrohr,
das vom Zylinder bzw. von der am Oberteil des Zylinders vorgesehenen Erweiterung
ausgeht, kann gegebenenfalls teleskopartig ausgebildet sein.
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Es ist bekannt, daß stationäre zylinderförmige Gassammelbehälter verwendet
werden, die jede Elektrode umgeben und oben gegen die Elektrodenfassung gedichtet
sind. Es ist jedoch nicht bekannt, daß ein Gassammelbehälter
und
eine Stochervorrichtung kombiniert werden können, indem man einen Gassammelbehälter
in vertikaler Richtung beweglich macht.
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Sehr zweckmäßig ist es, den Zylinder mit Wasser zu kühlen. Zu diesem
Zweck wird er als Doppelmantel mit den entsprechenden Anschlüssen für die Zu- und
Ableitung des Kühlwassers und gegebenenfalls Leitblechen, welche eine gleichmäßige
Kühlung bewirken sollen, ausgebildet.
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Es ist auch möglich, den Zylinder - sei es, daß er massiv ist, sei
es, daß er einen wasserkühlbaren Doppelmantelkörper darstellt - mit einem isolierenden
Belag an seinem Außenumfang zu versehen.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Zylinders besteht darin, daß dessen
Unterseite ein- oder beiderseitig abgeschrägt ist, so daß der Zylinder beim Stochervorgang
mit einer ringkeilförmigen Unterseite auf das unter ihm befindliche Gut trifft.
Besonders vorteilhaft ist ein Zylinder mit einer zur Elektrode hin gewandten Abschrägung
der Unterseite. Durch eine solche Ausgestaltung wird das Gut gegen die Elektrode
hin getrieben. Auf diese Weise wird eine Gutförderung nicht nur in vertikaler, sondern
in bezug auf die Elektrode auch in radialer Richtung erreicht.
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Die Bewegung der Stochervorrichtung muß den Verhältnissen der verschiedenen
Reduktionsöfen bzw. den mit unterschiedlichen Materialien beschickten Reduktionsöfen
angepaßt werden. Im allgemeinen ist es am günstigsten, wenn die Stocheraorrichtung
auf-und abwärts bewegt wird. Der Hub wird je nach Stückgröße der Beschickung, Art
und Dicke der Kruste und anderen Gegebenheiten eingestellt. In vielen Fällen lassen
sich auch gute Ergebnisse erzielen, wenn man die Stochervorrichtung vibrieren läßt.
Die Bewegungen können kontinuierlich oder intermittierend sein.
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Ein mit der beschriebenen S tocherv orrichtung versehener Reduktionsofen
ist im allgemeinen geschlossen, so daß man den Ofengang nicht beobachten kann. Es
ist aber auch möglich, die Betätigung der Stochervorrichtung in Abhängigkeit von
der Temperatur des angesammelten Gases zu regulieren.
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Bei gutem, gleichmäßigem Ofengang ergibt sich eine gleichmäßige Gasentwicklung,
und das Gas gibt einen großen Teil seiner Wärme an die kältere Beschickung im oberen
Teil des Ofengangs ab und wird dadurch abgekühlt. Sinkt nun die Beschickung nicht
gleichmäßig ab, so bilden sich Gänge und Brücken. Das Gas wird sich unter diesen
ansammeln und - wenn der Druck groß genug geworden ist - das zusammengesinterte
Material mit großer Kraft durchbrechen. Die Wärmeabgabe an die Beschickung wird
wesentlich geringer, und demzufolge werden die Instrumente eine höhere Gastemperatur,
als normalerweise vorliegt, registrieren. Eruptive Gasausstoßungen können - wie
schon oben gesagt - durch rechtzeitiges Stochern vermieden werden. Das Stochern
darf aber auch nicht übertrieben werden, weil dadurch die Beschickung zu stark zusammengepreßt
werden würde. Hierdurch würde eine Verminderung der Porosität und gleichzeitig eine
Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit herbeigeführt werden, wodurch die Elektrode
nach oben verstellt wird. Auch in diesem Falle würde die Gastemperatur steigen.
Die Gastemperatur ist somit ein wichtiges Merkmal der Ofenverhältnisse, und der
Stochervorgang kann nach ihr reguliert werden.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen in den Fig. 1 bis 3 veranschaulicht.
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1 bezeichnet die Ofenwanne; 2 bezeichnet die Elektroden und 3 die
Elektrodenfassung. 4 ist die als Gassammelbehälter ausgestaltete Stochervorrichtung.
Bei der Ausführungsform der Zeichnung ist die Stochervorrichtung zur Kühlung mit
Wasser als doppelmanteliger Zylinder ausgebildet. 5 ist das geschmolzene Metall
und 6 der Schmelzkrater, durch den die Beschickung 7 hinabsinkt. 8 ist ein schräg
angeordnetes Abzugsrohr für das Ofengas. Dieses AIr zugsrohr kann auch senkrecht
angeordnet werden, indem am Zylinder oben eine Erweiterung vorgesehen ist, wie durch
die gestrichelte Linie 9 in Fig. 2 angedeutet. Das Abzugsrohr 10 kann mit einer
tel-eskopartigen Dichtung gegen die Decke der Erweiterung angebracht sein. Das Abzugsrohr
kann auch im Verhältnis zum Gassammelbehälter stationär sein. 11 sind Schienen,
die den Behälter tragen: diese ruhen. auf Hebeböcken 12, die gegebenenfalls mit
Motorantrieb die Behälter auf- und abwärts bewegen können. Der Motor 13 kann gegebenenfalls
mit Instrumenten zum Messen der Temperatur im Ofengas in Verbindung stehen und durch
die Gastemperatur gesteuert werden.