DE100476C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 40: Hüttenwesen.

ISAJAH LEWIS ROBERTS in NIAGARA FALLS. Elektrischer Schmelzofen.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 28. Juli 1897 ab.

Der Gegenstand vorliegender Erfindung gehört zu der Gattung von elektrischen Schmelzöfen, in welchen das Endproduct zwischen den elektrischen Lichtbogen in einem continuirlichen Procefs gewonnen werden soll. Die bisherigen Oefen dieser Art besitzen den Nachtheil, dafs das im Lichtbogen entstehende Product aus dem Bereich der Erzeugungsstelle nicht in der Weise geführt wird, wie es der continuirliche Arbeitsgang erfordert. Der Grund dafür ist in der Art der Zuführung der Rohmaterialien und in derjenigen der Abführung des Endproductes zu suchen. Die bisher gewählten Mittel dieser Zu- und Abführung bestanden darin, dafs das Rohmaterial entweder durch ein drückendes oder schiebendes Organ (Schnecke oder dergl.), welches auf der einen Seite des Lichtbogens wirkte, durch den Lichtbogen hindurchgeschoben und dabei das geschmolzene Product durch das nachgeschobene Rohmaterial aus dem Bereich des Lichtbogens gebracht wurde (horizontale Anordnung der Transportvorrichtung), oder dafs oberhalb des Lichtbogens das Material eingeführt und jenseits des Lichtbogens das fertige Product auf einen beweglichen Kolben oder dergl. fiel, welcher sich durch Selbstregulirung in dem Mafse senken sollte, in welchem das Product entstand oder das Rohmaterial durch die Kraft des Förderorgans nachgedrückt wurde. Der ersteren Transportmethode haftet der Uebelstand an, dafs Stockungen und Verstopfungen in dem Zuführungskanal vorkommen, weil .ein und dieselbe Fördervorrichtung das Rohmaterial zwischen die Lichtbogen zu führen und das fertige Product durch Nachschieben auszustofsen hat. Die andere Art des Transportes besitzt den Uebelstand, dafs die untersten Schichten des geschmolzenen Productes unter einem beträchtlich höheren Gewichtsdruck stehen wie die obersten, so dafs eine homogene Masse nicht gewonnen werden kann. Aufserdem ist diesen Vorrichtungen der Nachtheil gemeinsam, dafs das Endproduct in einer formlosen Masse gewonnen wird, welche in vielen Fällen sich nicht unmittelbar zum Versande eignet, sondern noch irgend einer Umformung bedarf.

Diesen Uebelständen soll durch die vorliegende Erfindung abgeholfen werden. Dieses geschieht dadurch, dafs, die horizontale Förderung des Rohmaterials vorausgesetzt, der Boden des Ofens von einem endlosen Transportbande gebildet wird, welches sich in der ganzen Länge des Ofens von dem geschlossenen Ende nach dem offenen Ende erstreckt und den Ofen in der Breite abschliefst. Das Rohmaterial wird an dem geschlossenen Ende eingeführt und umschliefst die hier gelagerten Elektroden von allen Seiten. Wird nach Bildung des Lichtbogens die Transportvorrichtung nach dem offenen Ende des Ofens zu in Bewegung gesetzt, so wird das auf dem Bande ruhende Rohmaterial in derselben Richtung geführt und nimmt das in demselben eingebettete geschmolzene Product mit, und zwar in einem Bande, dessen Breite von der Stärke und dem Abstande der Kohlenspitze und dessen Länge von der Geschwindigkeit des Transportbandes abhängig ist. Wird die Länge des letzteren so gewählt, dafs das geschmolzene Product bis zu seiner Erstarrung

von dem geförderten Rohmaterial umgeben wird, so kann man das Product in einer homogenen, zusammenhängenden Platte gewinnen, deren Dimensionen von vornherein durch geeignete Bestimmung der genannten Factoren festgesetzt werden können.

Der in der Zeichnung dargestellte Ofen eignet sich insbesondere für die Herstellung von Calciumcarbid, weshalb dessen Rohmaterialien im Folgenden als Ausführungsbeispiel genannt werden.

Der Ofen ist dargestellt in

Fig. ι im senkrechten Querschnitt,

Fig. 2 im senkrechten Längsschnitt,

Fig. 3 im wagerechten Schnitt.

Fig. 4 stellt die Stellung der Elektroden beim Beginn des Processes dar.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform des Apparates im Längsschnitt,

Fig. 6 einen wagerechten Schnitt desselben,

Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie j-j der Fig. 5.

An dem Gefäfs A aus Eisenblech, welches an einem Ende geschlossen und an dem anderen Ende offen ist, ist ein Fülltrichter B (Fig. 2) angebracht. Unter dem Trichter wird vermittelst der Scheibe D das durch Rollen c gestützte, endlose Transportband C in der Richtung der eingezeichneten Pfeile (Fig. 2) vorbeigeführt. Die Ränder des Transportbandes C laufen unter den rechtwinklig abgebogenen Flächen d der Seitenwände (Fig. 1), um den Verlust von Material zu vermeiden. Das Band wird aus Drahtgewebe hergestellt, bei welchem jeder einzelne Draht vor dem Weben mit Asbestfäden überzogen worden ist. Bei dieser Herstellungsweise bleibt das Band für die pulverisirte Kohle und das Oxyd undurchlässig und aufserdem gegen die beträchtliche Hitze widerstandsfähig. Der Rahmen E und die Rollen c werden aus Eisen hergestellt.

Beim Beginn des Processes werden die beiden Kohlenelektroden FF in die aus Fig. 4 ersichtliche Stellung gebracht. Die Elektroden liegen in einstellbaren Stopfbüchsen HH und werden durch Asbestpackung von dem eisernen Behälter A isolirt. Die Packung liegt in einem stellbaren Lager, z. B. als Kugel in dem drehbaren Lager R, welches die schwingende Bewegung der Elektroden gestattet. Die Elektrodenhalter II sind mit Schraubenspindeln JJ versehen, welche die isolirten Handträger j j tragen und in den Muttern K geführt werden. Die Muttern K besitzen Klemmen zur Aufnahme des Leitungsdrahtes. Damit die Elektroden beim Einstellen sich in derselben Horizontalebene bewegen, werden die hinteren Enden auf den festen Platten P geführt, deren kreisbogenförmige Schlitze r als Bahn für die unteren Enden der Muttern K dienen und zu dem Zwecke die Bolzen S aufnehmen.

Nachdem die Elektroden zusammengeführt sind, wird der Behälter A durch den Trichter B mit dem oben erwähnten Gemisch von Kohle und Oxyd gefüllt. Dann wird zuerst ein schwacher Strom durch den Stromkreis, welcher durch die Berührung der beiden Elektroden gebildet wird, geschickt, und die Kohlenspitzen werden ein wenig von einander entfernt, indem die Handräder j und Muttern K einander genähert werden. Der bei dieser Bewegung entstehende Lichtbogen erzeugt sofort Carbid. Darauf wird der Strom verstärkt, und die Elektroden werden weiter von einander entfernt, indem man sie an den Stopfbüchsen H H handhabt. Der Strom wird dabei immer in solchen Zeiträumen verstärkt, dafs sich eine genügend grofse Menge Carbid bilden kann, um den Stromkreis aufrecht zu erhalten. Sind die Elektroden so weit aus einander bewegt, als die sie umgebende Masse es gestattet, dann wird das Rad D angetrieben. Das Transportband C bewegt sich alsdann in der Richtung der Pfeile (Fig. 2), zieht die geschmolzene Carbidmasse allmälig von den Elektroden fort, welche infolge dieser Bewegung sich weiter nach aufsen bewegen, bis sie parallel zu einander liegen. Der Strom wird alsdann weiter verstärkt, und zwar so weit, als die Elektroden es zulassen, ohne übermäfsig erhitzt zu werden, und das Band wird langsam fortbewegt bis zur parallelen Stellung der Elektroden. Ist es erwünscht, so können die Elektroden auch von Anfang an in paralleler Stellung verbleiben, man mufs dann nur deren Enden durch eine Brücke zerbrochener Kohlenstücke verbinden, welche zeitweilig den Leiter bilden, bis eine Brücke von Carbid gebildet ist. Auf diese Weise entsteht eine fortlaufende Platte M von Carbid (Fig. 2 und 3), welche an der Ausgangsslelle nach einem Bogen gekrümmt ist, wenn das Band die geeignete Geschwindigkeit besitzt. Die Geschwindigkeit darf natürlich nur so weit bemessen werden, dafs sie den Strom nicht unterbricht. Die Strommenge nimmt in dem Mafse ab, als die Geschwindigkeit des Bandes zunimmt, weil bei dieser nämlich die Platte von leitendem Carbid dünner, der Bogen länger und daher der Widerstand gröfser wird. Der Strom wächst umgekehrt in dem Verhältnifs, in welchem die Geschwindigkeit des Bandes abnimmt, weil die Carbidplatte dicker und der Bogen kürzer wird.

Die Platte M von Carbid kann daher in beliebiger Breite und Stärke hergestellt werden. Sobald die Platte M an dem Ausgang ankommt (Fig. 2), fällt das unter ihr liegende unzersetzte Gemisch über die Antriebsrolle in irgend einen Behälter und wird durch den Trichter B wieder dem Apparate zugeführt. Das fertige Carbid wird in Stücke zerschlagen

und durch Zangen und dergl. fortgeschafft, während etwa anhaftendes unzersetztes Gemenge wieder in den Trichter aufgegeben wird.

Das in den Trichter geschüttete Material nimmt den durch die Pfeile (Fig. 2) bezeichneten Weg, und da es meistens aus einer frischen und kühlen Mischung besteht, so trägt es dazu bei, die erhitzten Elektroden abzukühlen, ferner den Zutritt von Luft zu verhindern, sie also in jeder Hinsicht zu schützen. Die erwähnte Platte von Carbid erstreckt sich in der Breite von einer Elektrode zur anderen und wird in dieser Form durch die Hitze des Stromes erhalten, welcher seinen Weg da sucht, wo er den geringsten Widerstand zwischen den Elektroden rindet. Die Wärmemenge, welche aus dem Widerstände des Stromes in der entstandenen Carbidmasse herrührt, wird dem Umsetzungsprocefs erhalten, da das die Masse umgebende Gemenge ein schlechter Wärmeleiter ist und daher wenig Wärme durch Ausstrahlung verloren geht. Die ganze Stromenergie wird also dem Schmelz- und Umsetzungsprocefs erhalten. Die bei der Zersetzung der Oxyde entstehenden Gase sammeln sich oben in dem Apparat und entweichen durch das Abzugsrohr JV.

Bei den in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen sind die Elektroden auf der Deckelwandung des Apparates an der Vorderseite des Fülltrichters angebracht und erstrecken sich schräg nach vorwärts. Sie liegen, in der Bewegungsrichtung des Transportbandes betrachtet (Fig. 6), nicht in einer Höhe, sondern sind zu einander versetzt, indem die eine Elektrode dem Trichter näher liegt als die andere. Der Strom wird durch den in der Kappe i eingeklemmten Draht zugeführt, die jedesmalige Stellung der Elektroden wird durch die Stellschraube Q gesichert.

Bei den dargestellten Ausführungsformen ist die Länge des Bandes so bemessen, dafs das geschmolzene Carbid abkühlt, bevor es entfernt wird. In einzelnen Fällen kann es auch erwünscht sein, dafs das Band nur so lang gemacht wird, als es zur Bildung des geschmolzenen Carbids gerade ausreicht, dafs also das Carbid in geschmolzenem Zustande das Band verläfst.

Es ist klar, dafs die vorliegende Erfindung, obgleich besonders anwendbar für die Herstellung von metallischen Carbiden, sich nicht auf die Herstellung dieser Verbindungen allein beschränkt, sondern dafs sie auch für andere metallurgische Operationen benutzt werden kann, z. B. für die Herstellung von Carborundum aus Kieselsäure und Kohle oder für die Reduction von Metalloxyden, welche, obgleich selbst Nichtleiter, in reducirtem Zustande zu Leitern der Elektricifät werden.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Elektrischer Schmelzofen, dadurch gekennzeichnet, dafs die Beschickung auf ein den Boden des Ofens abschliefsendes wagerechtes Förderband oder dergl. fällt und die an dem geschlossenen Ende des Ofens über dem Förderbande liegenden Kohlenspitzen vor Beginn und während des Schmelzens von allen Seilen einhüllt, so dafs die auf dem Förderbande lastende Beschickung das geschmolzene Erzeugnifs, gegebenen Falles bis zu seiner Erstarrung zu einer zusammenhängenden Platte, einhüllt und in diesem Zustande nach dem offenen Ende des Ofens befördert.

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafs die Elektroden wagerecht gegen einander drehbar sind, zum Zwecke, ihren gegenseitigen Abstand je nach der gewünschten Breite der entstehenden Platte verändern zu können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.