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DE1508268A1 - Process for heating a metal batch in an immediate arc furnace and an immediate arc furnace to carry out this process - Google Patents

Process for heating a metal batch in an immediate arc furnace and an immediate arc furnace to carry out this process

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Publication number
DE1508268A1
DE1508268A1 DE19661508268 DE1508268A DE1508268A1 DE 1508268 A1 DE1508268 A1 DE 1508268A1 DE 19661508268 DE19661508268 DE 19661508268 DE 1508268 A DE1508268 A DE 1508268A DE 1508268 A1 DE1508268 A1 DE 1508268A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
furnace
gas
burner
flame
air
Prior art date
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Pending
Application number
DE19661508268
Other languages
German (de)
Inventor
Leroy Stewart Orald
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.)
Textron Inc
Original Assignee
Textron Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Textron Inc filed Critical Textron Inc
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • C21C5/5211Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace
    • C21C5/5217Manufacture of steel in electric furnaces in an alternating current [AC] electric arc furnace equipped with burners or devices for injecting gas, i.e. oxygen, or pulverulent materials into the 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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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Description

Dr. Ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KÖLN, Univertitätntraee 31 Dr. Ing.E. BERKENFELD, patent attorney , COLOGNE, Univertitätntraee 31

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xur Elhaab« vom 12. - Mfttxur Elhaab «from 12. - Mftt

Dr.ExplDr.Expl

Verfahren zum Erhitzen einer Metallcharge in einem unmittelbaren Lichtbogenofen und unmittelbarer Lichtbogenofen zur DurchführungMethod of heating a metal batch in an immediate arc furnace and an immediate arc furnace for implementation

dieses Verfahrens. . this procedure. .

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein Gerät zum Erhitzen einer Metallcharge in einem unmittelbaren Lichtbogenofen mit Kohleelektroden, in dem die Charge durch eine zusätzliche GasVerbrennungseinheit ebenso wie durch den elektrischen Lichtbogen erhitzt wird.The present invention relates to a method and an apparatus for heating a metal charge in an immediate electric arc furnace with carbon electrodes, in which the charge is replaced by an additional Gas combustion unit as well as by the electric arc is heated.

Bei der Herstellung von Legierungen und Gußstücken in der Metallindustrie finden die unmittelbaren elektrischen Lichtbogenöfen sehr verbreitete Anwendung. Es erhoben sich jedoch große wirtschaftliche Probleme bei der Verwendung von Elektroöfen zum Schmelzen von Metall, weil die elektrische Schmelzung einer möglichst großen Charge ziem- *, Hch viel Zeit in Anspruch nimmt und zum Aufschmelzen einer kalten Charge sehr viel Strom verbraucht wird. Zu Beginn oder während der Schmelzperiode ist bei Elektroöfen der Strom- und Elektrodenverbrauch überaus hoch und beträgt häufig ein Mehrfaches des während der anschließenden Prischperiode auftretenden Verbrauches. Vom Beginn der Schmelzung der Charge in einem elektrischen Ofen bis zu deren Vollendung tritt im Ofen eine Oxydation in wechselndem Maße auf, so daßIn the manufacture of alloys and castings in the metal industry the direct electric arc furnaces find very widespread use. However, great economic ones arose Problems with the use of electric furnaces for melting metal, because the electric melting of the largest possible batch is quite *, It takes a lot of time and melts a cold Charge a lot of electricity is consumed. At the beginning or during the melting period, electricity and electrodes are consumed in electric furnaces extremely high and is often a multiple of that during the subsequent Prisch period occurring consumption. From the start of melting the batch in an electric furnace to its completion oxidation occurs in the furnace to varying degrees, so that

z. B. bei der Herstellung von Stahl die Phosphor-, Silizium-, Mangan-z. B. in the production of steel the phosphorus, silicon, manganese

■ - ·■ *■ - · ■ *

Kohlenstoff- und anderen vorhandenen Elemente zu Schlacke oder Gasen oxydiert werden. Dieser Oxydationsprozeß bewirkt die "Reinigung" desCarbon and other elements present to form slag or gases are oxidized. This oxidation process causes the "cleaning" of the

'Stahls und führt gleichzeitig zu einem unerwünschten Verlust an koh-'' Steel and at the same time leads to an undesirable loss of carbon

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lenstoff und anderen Legierungselementen. Folglich müssen nach der Aufschinelzung des Stahls und der Beseitigung der Jchl^cko häufig Kohlenstoff- und Legierungselementzugaben in den Ofen gegeben werden, um den Verlust an Kohlenstoff und erv/ünschten Elementen auszugleichen und zu der gewünschten chemischen Zusammensetzung der Schmelze zu kommen. Ein Problem erhebt sich jedoch insofern, als, wenn während des Schmelz- und Frisch- odor Entaschung^Vorganges zuviel Kohlenstoff und andere Elemente aus der Ofencharge ausgebrannt worden sind, große Kohlenstoff- und Legierungselementzugaben zum Ausgleich der Verluste erforderlich sind, was zu einer unerwünschten und vorzeitigen Abkühlung des 'Jchmelzbades führen kann. E.j ist daher äußerst vorteilhaft, die Oxydation des Kohlenstoffes möglichst gering zu halten und zu steuern, so daß die erforderlichen Zugaben nicht groß genug sind, um die Temperatur der geschmolzenen Charge wesentlich zu verändern.fuel and other alloy elements. Consequently, after the Piling up of the steel and the removal of the Jchl ^ cko frequently Carbon and alloy element additions are added to the furnace to make up for the loss of carbon and desired elements and to the desired chemical composition of the Melt to come. A problem arises, however, as if too much during the melting and fresh odor de-ashing ^ process Carbon and other elements from the furnace charge have been burned out, large carbon and alloy element additions to the Compensation of the losses are necessary, which can lead to an undesirable and premature cooling of the 'Jmmelzbad. E.j is therefore extremely advantageous to keep the oxidation of the carbon as low as possible and to control it, so that the necessary additions are not large enough to control the temperature of the molten batch to change significantly.

Die bekannten Versuche zur Lösung des Problems, nämlich des hohen Stromverbrauches während der MetallSchmelzung in einem elektrischen Ofen führten zu verschiedenen Systemen und Verfahren, bei denen bei den herkömmlichen elektrischen öfen zusätzliche Verbrennungseinrichtungen verwendet werden. Typisch für diese bekannten Versuche ist die Anordnung aufwendiger und unwirksamer Verbrennungseinrichtungen, die in ganz besonderer geometrischer Anordnung um den inneren Hohlraum des elektrischen Ofens angeordnet v/erden, urn zur Unterstützung der Ofenelektroden während des 3chmelzvorganges zusätzliche Wärme zu erzeugen.The known attempts to solve the problem, namely the high power consumption during metal melting in an electrical Furnaces have resulted in various systems and processes in which the conventional electric furnaces have additional incinerators be used. Typical of these known experiments is the arrangement of complex and ineffective combustion devices, which are arranged in a very special geometric arrangement around the inner cavity of the electric furnace in order to provide support the furnace electrodes add additional heat during the melting process produce.

Aus der Verwendung der bisher bekannten zusätzlichen Heizeinrichtungen ergab sich jedoch ein grpßes Problem durch die erhöhte Oxydation ddes Kohlenstoffs und anderer Legierungseleniente, weil infolge derFrom the use of the previously known additional heating devices However, a major problem has arisen from the increased oxidation of carbon and other alloy elements because of the

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unvollständigen Verbrennung des Kohlenwasserstoffbrennstoffes und der Luft in der in den Bereich des Metalles eintretenden Flamme Sauerstoff enthalten war, der die Oxydation indirekt verstärkte. Diese verstärkte Oxydation des Kohlenstoffs und anderer iilemente führte · dazu, daß zum Ausgleich große Mengen teurer Zusätze in die Metallschmelze gegeben v/erden mußten, wobei diese Mengen so groß waren, daß sie abkühlend auf das Metallschmelzbad wirkten.incomplete combustion of the hydrocarbon fuel and the air in the flame entering the area of the metal contained oxygen, which indirectly intensified the oxidation. These increased oxidation of carbon and other elements to the fact that to compensate for large amounts of expensive additives in the molten metal given v / ground, these amounts being so great that they had a cooling effect on the molten metal bath.

Neuere Versuche zur Vermeidung eines zu großen .Sauerstoffgehaltes in diesen zusätzlichen Flammen führten zu verschiedenen teueren und komplizierten Brennerarten, die besondere Vormisch- und Vorverbrennungskammern aufwiesen. Diese Brenner mußten wegen ihrer besonderen Flammenerzeugungseigenschaften derart angeordnet werden, daß die Flamme nicht unmittelbar auf die Charge traf, weil die Charge und die in deren Mitte angeordneten Elektroden besonders leicht durch überschüssigen Sauerstoff beschädigt werden. Das Ergebnis war ein Verfahren, bei dem die Flamme der zusätzlichen Heizvorrichtung nur tangential oder peripher auf die Charge einwirkte, wobei allerdings ein Kompromiß zu Lasten des Wirkungsgrades der von der Flamme zusätzlich erzeugten Wärme geschlossen wurde und sich folglich also ein Brennstoffverbrauch ergab, der größer war als in dem Falle, wo die Flamme unmittelbar auf die Mitte der Charge gerichtet werden kann.Recent attempts to avoid too high an oxygen content in these additional flames resulted in various expensive and complicated types of burners, the special premix and pre-combustion chambers exhibited. Because of their special flame generating properties, these burners had to be arranged in such a way that the The flame did not hit the charge directly because the charge and the electrodes arranged in its center passed through particularly easily excess oxygen can be damaged. The result was a process in which the flame was the additional heater only acted tangentially or peripherally on the charge, although a compromise at the expense of the efficiency of the flame in addition generated heat was closed and consequently resulted in a fuel consumption that was greater than in the case where the flame can be aimed directly at the center of the batch.

Der elektrische Ofen und die zusätzliche Verbrennungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung wurden so gestaltet, daß die unerwünschte Oxydation des Kohlenstoffes und anderer Legierungselemente des Metalls möglichst gering wird, während zugleich die Möglichkeit besteht, die Flamme unmittelbar auf den Mittelteil der Charge einwirken zu lassen. Durch die neue Anordnung erreicht man also, daß dieThe electric furnace and the additional combustion unit according to of the present invention were designed so that the undesirable oxidation of carbon and other alloying elements of the Metal is as small as possible, while at the same time there is the possibility of the flame acting directly on the middle part of the batch allow. The new arrangement means that the

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Schmelze nicht mehr durch große und teuere Ausgleichszugaben an Kohlenstoff und Legierungs.elernenten abgekühlt wird und die .Elektroden des elektrischen Ofens nicht mehr beschädigt v/erden.Do not melt any more by large and expensive compensatory additions of carbon and alloy elements is cooled and the electrodes of the electric furnace no longer damaged.

Allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines elektrischen Ofens und einer zusätzlichen Verbrennungseinheit zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit bei der Erzeugung von Metall und Metallegierungen.The general object of the present invention is to provide one electric furnace and an additional combustion unit to improve the economy in the production of metal and metal alloys.

Ferner soll die Erfindung einen unmittelbaren Lichtbogenofen schaffen, der eine einfache und abnehmbare Verbrennungseinheit aufweist, die mechanisch am Ofen befestigt wird, wenn die Schmelzkapazität des elektrischen Ofens erhöht werden soll.Furthermore, the invention is intended to provide an immediate electric arc furnace, which has a simple and removable combustion unit, which is mechanically attached to the furnace when the melting capacity of the electric furnace is to be increased.

Im einzelnen soll die Erfindung einen unmittelbaren Lichtbogenofen und ein Hllfsgasverbrennungssystem schaffen, bei dem die unerwünschte Oxydation der Metallcharge äußerst gering ist und eine Beschädigung der Elektroden vermieden wird, während die Flamme unmittelbar auf die Metallcharge gerichtet wird.In particular, the invention is intended to provide an instantaneous arc furnace and to provide an auxiliary gas incineration system in which undesirable oxidation of the metal charge is extremely low and damage of the electrodes is avoided while the flame is directed directly at the metal charge.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die vom Lichtbogen verbrauchte Menge an elektrischer Energie durch Einregulierung des Elektrodenhitzeausganges innerhalb bestimmter Grenzen gehalten und eine intensive Flamme von der Gasverbrennungs-The method according to the invention is characterized in that the amount of electrical energy consumed by the arc is carried out by Adjustment of the electrode heat output kept within certain limits and an intense flame from the gas combustion

einheit unmittelbar auf die Charge gerichtet wird, um eine sehr viel größere Erhitzung der Charge als durch den Lichtbogen zu erreichen.unit is aimed directly at the batch to a great extent greater heating of the charge than can be achieved with the electric arc.

Ein unmittelbarer Lichtbogenofen gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer der Verbrennungseinheit eine Abgabeseite für eine offene Flamme hat und daß der Brenner lös-A direct arc furnace according to the invention is characterized in that the combustion chamber of the combustion unit has an open flame discharge side and that the burner detaches

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bar auf einer Wandseite des Ofens befestigt ist, wobei der Ofen- im Inneren im wesentlichen zylindrische Gestalt hat und die Flamme derart gerichtet ist, daß sie unmittelbar auf die Metallcharge und radial auf die Elektroden trifft.bar is attached to a wall side of the furnace, the furnace im Inside has a substantially cylindrical shape and the flame is directed such that it is directly on the metal charge and radially hits the electrodes.

Die Grundlage der vorliegenden Kombination ist das Ergebnis der Verbrennung von Luft und einem Naturgas, wie es marktmäßig an industrielle Verbraucher geliefert wird, in einem Ofen mit offener Vorderseite, wobei der Brenner während der Verbrennung große Mengen tragen Stickstoffes erzeugt und zugleich mit der Flamme diesen tragen Stickstoff an die Charge und die Elektroden führt, so daß weder das Metall noch die Elektroden im Ofen eine wesentlich über dem Normalen liegende Oxydation erfahren. Tatsächlich v/erden die Charge und die Elektroden dauernd mit einer trägen oder inerten Umhüllung versehen, die auch durch den Ofen streicht und durch die Entlüftungsöffnungen, die Elektrodenöffnungen und die Abstichöffnung abzieht, während der Brenner die Flamme unmittelbar auf die Charge richtet, um so den Gehalt des Brennstoffes an Wärmeeinheiten maximal auszunützen. Diese , Ergebnisse werden durch die Erfindung erzielt, ohne daß der Brenner eine spezielle geometrische Anordnung haben muß oder die herkömmlichen elektrischen öfen eine größere Abwandlung erfahren müssen und ohne daß Brenner mit einer speziellen Vorverbrennungskammer oder entsprechende Brennstoffe erforderlich wären.The basis of the present combination is the result of combustion of air and a natural gas such as is commercially available to industrial consumers in an open-front oven, the burner carrying large quantities during combustion Generates nitrogen and at the same time with the flame these carry nitrogen to the charge and leads to the electrodes, so that neither Metal nor the electrodes in the furnace are a lot above normal experience lying oxidation. In fact, the charge and the electrodes are permanently provided with an inert or inert covering, which also strokes through the furnace and withdraws through the ventilation openings, the electrode openings and the tapping opening, during the The burner directs the flame directly onto the batch in order to utilize the maximum amount of thermal units in the fuel. These Results are achieved by the invention without the burner having to have a special geometrical arrangement or the conventional ones electric ovens have to undergo a major modification and without the need for a burner with a special pre-combustion chamber or appropriate fuels would be required.

Die'Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles und mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen vielter beschrieben.The invention is explained below using an exemplary embodiment and much more widely described with reference to the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch einen herkömmlichen unmittelbaren Lichtbogenofen, an dem die transportable Verbrennungseinheit befestigt ist. Fig. 1 shows a vertical section through a conventional direct Arc furnace to which the transportable combustion unit is attached.

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Pig. 2 zeigt in größerem Maßstab eine jtirnansicht dor transportablen Verbrennungseinheit gemäß der Erfindung, v/obei ein Teil der Brennereinrichtung um der besseren Darstellung '..'!Ilen weggebrochen ist.Pig. 2 shows, on a larger scale, a front view of the transportable Combustion unit according to the invention, with a part of the burner device for better illustration '..'! has broken away.

Pig. j5 zeigt eine Draufsicht auf den in Fig. 1 dargestellten Ofen.Pig. j5 shows a plan view of the furnace shown in FIG.

Pig. 4 zeigt einen senkrechten Querschnitt durch den Ofen nach der Linie 4 - 4 in Pig. jj.Pig. FIG. 4 shows a vertical cross section through the furnace according to FIG Line 4 - 4 in Pig. yy.

Pig. 5 zeigt in einer Seitenansicht die erfindungsger/iäße Kombination einer Verbrennungseinheit und eines elektrischen Ofens, wobei beide Elemente in ausgezogenen Linien getrennt voneinander dargestellt sind, während die Darstellung in strichpunktierten Linien die Verbrennungseinheit an Ofen befestigt darstellt.Pig. 5 shows the combination according to the invention in a side view a combustion unit and an electric furnace, wherein both elements are shown separately from one another in solid lines, while the representation in dash-dotted lines Lines depicting the combustion unit attached to the furnace.

Pig. 6 zeigt eine detaillierte Draufsicht auf die Verbrennungseinheit teilweise im Querschnitt, um das Verbrennungssystein arn Ofen befestigt und in Betriebsstellung zu zeigen.Pig. Figure 6 shows a detailed plan view of the combustion unit partly in cross-section to arn the combustion system Furnace attached and to show in operating position.

Pig. 7 zeigt in einer Seitenansicht diejenige Seite der Verbrennungseinheit, die am Ofen befestigt wird. Pig. Figure 7 shows in a side view that side of the combustion unit which is attached to the furnace.

Beispielsweise aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß der elektrische Ofen eine im wesentlichen zylindrische Metallschale 12 mit einer feuerfesten Steinauskleidung 14 aufweist, die einen inneren, im wesentlichen zylindrischen Hohlraun 16 bildet, der eine entweder saure oder baäsche 3odenauskleidung oder Herdfläche Io hat. J,±ne mit einer feuerfesten Ausleidung versehene Beschickungstüre 20 ist an einer Seite der Schale 12 vorgesehen und ein Abstichloch und eine AuslaufrinneFor example, from Fig. 1 it can be seen that the electric furnace has a substantially cylindrical metal shell 12 with a refractory brick lining 14 which defines an inner, substantially cylindrical cavity 16 which has an either acidic or basic lining or hearth surface Io. J, ± ne loading door 20 provided with a refractory lining is provided on one side of the shell 12 and a tap hole and a discharge channel

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2?. .sind in herkömmlicher './eise gegenüber der Doschickungstüre 20 um 90 in Ui.ifangsrichtung versetzt angeordnet. In der Wand der Schale 12 kann man nach lie darf oder Zweckmäßigkeit (nicht dargestellte) ge eignete ISntlüftungsdüsen vorsehen, um die Gasableitung aus dem Ofen 7λχ erleichtern. 2 ?. Are arranged in a conventional manner offset from the dosing door 20 by 90 in the circumferential direction. In the wall of the shell 12 you can after lie may or expediency (not shown) provide ge suitable ventilation nozzles to facilitate the gas discharge from the furnace 7λχ.

Ein etwa doniartit? gestaltetes Dach 2h ist abnehmbar auf dem Ofen montiert und weist drei Öffnungen 26 auf. In jeder der Öffnungen 26 ist eine längliche Graphit- oder Kohlenstoffelektrode 2o vorgesehen und außerdem sind herkömmliche Klammern ^O auf Tragarmen J>2 angeordnet, die von einem neben dem Ofen angeordneten Mast y\ wegragen, so daß der Hast durch geeignete mechanische Einrichtungen zum Anheben oder Absenken der Elektroden gegenüber der Metallcharge auf der Herdfläche 18 angehoben oder abgesenkt werden kann. Die Arme 32 tragen Stromzuleitungskabel 36, welche die Elektroden 28 zur gesteuerten Zufuhr elektrischer Energie in den Ofen mit (nicht dargestellten) Transformatoren verbinden. Zum Abnehmen des Daches 24 vom Ofen können in bekannter Weise geeignete Hubvorrichtungen oder andere mechanische Einrichtungen vorgesehen sein, so daß man den Ofen von oben beschicken kann; nach Belieben kann man den Ofen auch durch die Tür 20 beschicken. Nach der Beschickung des Ofens und nach Abschluß des Schmelz- und Frischvorganges kann der Ofen nach vorne in Richtung des Abstichloches und der Rinne 22 gekippt werden, um das Metall aus dem Ofen abzuziehen. Geeignete mechanische Schwenkmechanismen zum Kippen des Ofens sind in Fachkreisen bekannt und folglich in den Zeichnungen nicht dargestellt.A doniartit? The shaped roof 2h is detachably mounted on the furnace and has three openings 26. In each of the openings 26 is provided an elongate graphite or carbon electrode 2o and also conventional staples ^ O on support arms J> 2 are arranged, the y by an element located next to the furnace mast \ protrude, so that the rush by suitable mechanical means for raising or lowering the electrodes relative to the metal charge on the hearth surface 18 can be raised or lowered. The arms 32 carry power supply cables 36 which connect the electrodes 28 to transformers (not shown) for the controlled supply of electrical energy to the furnace. To remove the roof 24 from the furnace, suitable lifting devices or other mechanical devices can be provided in a known manner, so that the furnace can be loaded from above; If desired, the furnace can also be loaded through door 20. After the furnace has been charged and after the melting and refining process has been completed, the furnace can be tilted forward in the direction of the tapping hole and the channel 22 in order to pull the metal out of the furnace. Suitable mechanical pivoting mechanisms for tilting the oven are known to those skilled in the art and consequently are not shown in the drawings.

Zur Herstellung der Ofenkombination gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Beschickungstür 20 mit einer ringförmigen öffnung 38 versehen, durch die eine tragbare Verbrennungseinheit, die allgemeinFor making the oven combination according to the present invention is the loading door 20 with an annular opening 38 provided, through which a portable combustion unit, generally

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mit 40 bezeichnet ist und einen im wesentlichen zylindrischen Brenner 42 hat, gleichzeitig eine intensive Flamme und einen Strom eines trägen Stickstoffgases unmittelbar auf die Metallcharge auf der Herdfläche 18 leiten. Die transportierbare Verbrennungseinheit 40 ist mechanisch an der Türe befestigt, wobei der zylindrische Brenner 42 in axialer Richtung mit einer offenen Vorderseite 4} und einem ringförmigen Flansch 44 fluchtet, der die erwähnte Bohrung konzentrisch zur öffnung 38 umgibt. Ein Ring 45 aus feuerfestem Werkstoff oder aus nicht rostendem Stahl ist auf dem Flansch 44 zwischen der Tür 20 und dem Flansch 44 vorgesehen, um die Kante der Öffnung 38 vor der Flamme zu schützen und eine Abdichtung zu schaffen und so eine Einwirkung von Luft in den Ofen hinein nahe der Flamme zu verhüten.at 40 and a substantially cylindrical burner 42 has, at the same time, an intense flame and a stream of inert nitrogen gas directly on the metal charge on the stove top 18 direct. The transportable combustion unit 40 is mechanical attached to the door, the cylindrical burner 42 in the axial direction with an open front 4} and an annular Flange 44, which surrounds the mentioned bore concentrically to opening 38, is in alignment. A ring 45 made of refractory material or from Stainless steel is provided on flange 44 between door 20 and flange 44, around the edge of opening 38 in front of the flame to protect and create a seal to prevent air from entering the furnace near the flame.

Mehrere schnellwirkende Keil-Löse-Klammern 39 (cam release clamps) auf der Tür 20 sorgen für eine schnelle mechanische Verriegelung und Entriegelung des Brennergehäuses 42 mit der Tür 20, indem sie mit dem Ringflansch 44 zum Singriff kommen. Die Einheit 40 weist βΐηφ vierrädriges Fahrgestell 47 auf, um auf einer Laufbahn 46 in und außer Eingriff mit der Beschiokungstür 20 bewegt zu werden, so daß die Einheit im Wechsel einmal in die Stellung gebraoht werden kann, in der sie eine zusätzliche Beheizung bewirkt, und zum anderen aus " dieser Stellung heraus, um den Ofen kippen und die Türe 20 zur seitlichen Beschickung öffnen zu können.A plurality of quick-acting cam release clamps 39 on the door 20 ensure rapid mechanical locking and unlocking of the burner housing 42 with the door 20 by engaging with the annular flange 44. The unit 40 has βΐηφ four-wheeled chassis 47, to be moved on a track 46 in and out of engagement with the Beschiokungstür 20 so that the unit can be gebraoht alternately once in the position in which it causes additional heating, and on the other hand out of this position in order to tilt the oven and to be able to open the door 20 for loading from the side.

Zusätzlich zum Brenner 42 weist die transportable Verbrennungseinheit 40 einen Elektromotor 48'und ein Niederdruokgebläse 50 auf, das vom Elektromotor angetrieben wird, um durch einen Luftleitungsarm 52 Luft in den Brenner 42 einzuführen. Der Brenner 42 mit seiner offenen Seite 43 umschließt ein sohalenförmiges Element mit im wesentlichen flachem Boden, das eine einseitig offene perforierte Hülse 54In addition to the burner 42, the transportable combustion unit 40 has an electric motor 48 ′ and a low-pressure fan 50 which is driven by the electric motor in order to introduce air into the burner 42 through an air duct arm 52. The burner 42 with its open side 43 encloses a socket-shaped element with an essentially flat bottom, which is a perforated sleeve 54 open on one side

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hat, die konzentrisch zum schalenförmigen Glied angeordnet und auf deren Boden 5j5 montiert ist. Mehrere Perforationen 55 ermöglichen einen Luftstrom durch die Hülse 54 von der Luftleitung 52 in die mittlere Verbrennungskammer 56 des Brenners 42. Sine Gaszuteitung 58 ist am flachen Boden 55 des schalenförmigen Gliedes 42 koaxial zur Hülse 54 befestigt, so daß Gas mit reguliertem Leitungsdruck unmittelbar in die Kammer 56 eingetrieben werden kann. Unter der Wirkung des vom Niederdruckgebläse 50 in der Leitung 52 und dem Kanal zwischen der äußeren Hülse des Brenners 42 und der perforierten Hülse $4 erzeugten Luftdruckes strömt die Luft radial durch die Perforationen 55 nach innen in Richtung auf den Gasstrom von der Gaszuleitung 58 und mischt sich gleichzeitig mit diesem Gasstrom und brennt in der Kammer 56. Der durch diese Verbrennung erzeugte extreme Druck zusammen mit der Kraft der durch die öffnungen 55 in die Kammer 56 eintretenden Luft treibt die Flamme axial aus der offenen 3eite 4j der Kammer durch die öffnung 58 in der Be3ChickungstUr 20 und unmittelbar auf die Metallcharge auf der Herdfläche l8.which is arranged concentrically to the cup-shaped member and is mounted on the bottom 5j5. A plurality of perforations 55 allow air to flow through the sleeve 54 from the air line 52 into the central combustion chamber 56 of the burner 42. Its gas inlet 58 is attached to the flat bottom 55 of the bowl-shaped member 42 coaxially with the sleeve 54, so that gas at regulated line pressure directly into the Chamber 56 can be driven. Under the action of the air pressure generated by the low pressure fan 50 in the line 52 and the channel between the outer sleeve of the burner 42 and the perforated sleeve $ 4, the air flows radially through the perforations 55 inward towards the gas flow from the gas supply line 58 and mixes Simultaneously with this gas flow and burns in the chamber 56. The extreme pressure generated by this combustion together with the force of the air entering the chamber 56 through the openings 55 drives the flame axially out of the open side 4j of the chamber through the opening 58 in the Loading door 20 and directly onto the metal load on the stove surface 18.

* In der Wand 53 des Brenners 42 ist neben der Gaszuleitung 58 eine Zündkerze 60 zum Zünden des Brenners vorgesehen. Die Zündkerze 60 ist an einen Transformator 62 herkömmlicher Art angeschlossen, der, wenn er eingeschaltet wird, die erforderliche Spannung zum Zünden der Zündkerze und damit des Brenners liefert. Zum Zünden ist in der Wand 55 außerdem eine Zündgasleitung 64 vorgesehen, die infolge ihres verhältnismäßig kleinen Durchmessers eine begrenzte Gaszufuhr zur Zündung liefert und dadurch eine Explosion verhindert, die auftreten könnte, wenn der Gasstrom der Leitung 58 unmittelbar gezündet würde. Sin geeignete>Gasverschlußventil 65 ist in der Zündgas-* In the wall 53 of the burner 42 is next to the gas supply line 58 Spark plug 60 provided for igniting the burner. The spark plug 60 is connected to a transformer 62 of conventional type which, when switched on, it supplies the voltage required to ignite the spark plug and thus the burner. To ignite is in the Wall 55 also provided an ignition gas line 64, which as a result of her The relatively small diameter provides a limited supply of gas for ignition, thereby preventing an explosion from occurring could if the gas flow of the line 58 were ignited immediately. A suitable> gas shut-off valve 65 is in the ignition gas

■ leitung 64 vorgesehen, um den Gasstrom nach Bedarf und Wunsch zur Zündung zu steuern.■ line 64 provided to the gas flow as required and desired Control ignition.

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Man erkennt, daß der soeben.beschriebene Brenner insofern etuas anders arbeitet als die Luft-Gas-Brenner, die bisher im Zusammenhang mit elektrischen öfen verwendet wurden, als keine Mischung vor dem Eintritt des Gases und der Luft in die an ihrer Vorderseite offene Verbrennungskammer selbst auftritt. Außerdem ist keine herkömmliche Düse vorgesehen, um die Vorwärtsströmung der Flamme und des Stickstoffes zu begrenzen und einzuengen, und infolgedessen wirft der Brenner eine verhältnismäßig breite Flamme und einen breiten Stickstoff strom unmittelbar gegen die Metallcharge; auf diese V/eise ergibt sich eine verhältnismäßig gleichförmige und wirksame Erhitzung der Charge, die sich innerhalb eines Schutzmantels aus trägem Gas befindet, wobei dieses Gas kontinuierlich über die Oberfläche der Charge streicht und dann durch die Slektrodenöffnungen, das Abstichloch und die ßntlüftungsöffnungen ausströmt und vor sich die statische Luft innerhalb der Ofenschale hertreibt.One recognizes that the burner just described is somewhat different in this respect works as the air-gas burners that have heretofore been used in connection with electric ovens, as no mixture before Entry of the gas and air into the combustion chamber itself, which is open at its front, occurs. Besides, it's not a conventional one Nozzle provided to prevent the forward flow of the flame and nitrogen to confine and constrict, and as a result the burner throws a comparatively wide flame and a wide nitrogen current directly against the metal charge; in this way there is a relatively uniform and effective heating of the charge, which is located within a protective jacket of inert gas, this gas continuously passing over the surface of the Charge strokes and then through the slectrode openings, the tap hole and the air vents flows out and the static air within the furnace shell is driven in front of it.

Die Gaszufuhrleitung 58 ist an ihrem Einlaßende an einen Gaszufuhrschlauch 66 angeschlossen, so daß die Verbrennungseinheit 40 entlang der Laufbahn 46 in und außer Eingriff mit dem Ofen bewegt v/erden kann. In der Gaszuleitung 58 sind hintereinander der Einlaß der Zünd-The gas supply line 58 is connected at its inlet end to a gas supply hose 66 so that the combustion unit 40 can be moved along the track 46 into and out of engagement with the furnace. In the gas supply line 58 the inlet of the ignition

gasleitung 64, ein Gasabschlußventil 67, das ein herkömmliches Drehventil ist, und eine das Luft-Gas-Verhältnis regulierende Membran 68 montiert, die durch die Leitung 52 an die Luftzufuhr angeschlossen ist, so daß das Luft-Gas-Verhältnis gesteuert und konstant gehalten werden kann. In herkömmlicher Weise sind weitere Ventile vorgesehen, etwa eine Drossel 69 in der Luftleitung 52 zur Steuerung der Luftzufuhr mit der Hand und ein Gasventil 71 am Ende der Leitung 58, um die Gasströmungsgeschwindigkeit abschließend zu regulieren.gas line 64, a gas shut-off valve 67, which is a conventional rotary valve and an air-gas ratio regulating membrane 68 is mounted, which is connected by line 52 to the air supply so that the air-gas ratio can be controlled and kept constant. Conventionally, further valves are provided, about a throttle 69 in the air line 52 for controlling the air supply by hand and a gas valve 71 at the end of the line 58 to finally regulate the gas flow rate.

Die Gaszue3rfcleitung 70, an die das andere Ende des Gaszuleitungs-The gas supply line 70, to which the other end of the gas supply line

909845/0262 COPY . 10 -909845/0262 COPY. 10 -

Schlauches 66 angeschlossen ist, weist einen Membranregulator 72 auf, der saisonbedingten Änderungen des Gasdruckes von der Gasquelle her Rechnung trägt. In der Gaszuleitung 70 ist außerdem ein Sicherheitsverschlußventil 7^ vorgesehen, das mit einem druckempfindlichen Schalter 75 gekoppelt ist, um für einen automatischen Verschlug zu sorgen, wenn der Schlauch 66 beschädigt oder zertrennt " ! werden sollte. Zum Ablesen des Leitungsdruckes können geeignete Meßgeräte vorgesehen sein, die schematisch bei 76 dargestellt sind.Hose 66 is connected, has a membrane regulator 72, which takes into account seasonal changes in gas pressure from the gas source. In the gas supply line 70 further comprises a safety closure valve 7 ^ is provided which is coupled to a pressure-sensitive switch 75, to provide an automatic verschlug if the hose is damaged 66 or diced "! Should be. To read the line pressure appropriate measuring devices can be provided shown schematically at 76.

Beim Steuersystem kommen nach Belieben verschiedene Abwandlungen in Betracht und man kann halbautomatische Steuerungen verwenden, die mit Bedarfmeßgeräten gekoppelt sind, die den Stromverbrauch der Elektroden des elektrischen Ofens aufzeichnen, so daß bei Erreichen eires bestimmten Stromverbrauches eine automatische Schaltung automatisch ein Alarmzeichen gibt, damit die Bedienungsleute auf zusätzliche Feuerung oder Zündung des Gasbrenners schalten und die Stromzufuhr zu den Elektroden abschalten oder verringern. Diese Anordnung ist sehr wirksam, ivenn der Strom auf Antrag während bestimmter Zeitspannen zu unterschiedlichen Tarifen verkauft wird, wie dies bei vielen Stromlieferanten in Industrierevieren üblich ist;Various modifications can be made to the control system at will Consider and one can use semi-automatic controls coupled with demand meters that measure the power consumption of the electrodes record of the electric furnace, so that when a certain power consumption is reached, an automatic circuit automatically gives an alarm signal so that the operators switch to additional firing or ignition of the gas burner and the power supply to switch off or decrease the electrodes. This arrangement is very effective when the electricity is on demand for certain periods of time is sold at different tariffs, as is the case with many electricity suppliers in industrial areas;

Eine geeignete Art der Verwendung der zusätzlichen Verbrennungseinheit in Verbindung mit einer besonderen Hitze des Ofens besteht darin, die zusätzliche Verbrennungseinheit solange zu benutzen, bis der ; Schrott zu 80 % bis 90 % geschmolzen ist, woraufhin die zusätzliche Verbrennungseinheit abgeschaltet wird. Wenn man die zusätzliche Ein- , heit auf diese Weise einsetzt, ist der am meisten Kosten verursachende hohe Anschlußwert des elektrischen Ofens selten erforderlich, da der Frischvorgang und die letzte Schmelzstufe, im Vergleich zum Beginn des Schmelzvorganges sehr wenig Strom verbraucht.A suitable way of using the additional combustion unit in connection with a particular heat of the furnace is to use the additional combustion unit until the ; 80% to 90 % of the scrap has melted, after which the additional combustion unit is switched off. If the additional unit is used in this way, the most costly high connected load of the electric furnace is seldom required, since the refining process and the final melting stage consume very little electricity compared to the beginning of the melting process.

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*"Y 11* " Y 11

Das Prinzip der Verwendung einer mechanisch befestigten, tragbaren Verbrennungseinheit, um eine Flamme unmittelbar auf eine Metallcharge in der Herdfläche eines elektrischen Ofens aufzubringen, wurde bisher für undurchführbar gehalten, weil dabei eine untrgagbare Oxydation und Ausbrennung des Kohlenstoffes und anderer notwendiger Leglerungselemente und außerdem eine Beschädigung und vorzeitige Verbrennung der Elektroden auftritt. Die hier beschriebene spezielle Anordnung, bei der eine mit einer offenen Vorderseite versehene, das richtige Luft-Gas-Verhältnis aufnehmende Verbrennungskammer unmittelbar auf die Metallcharge gerichtet wird, kann nur dann verwendet werden, wenn diese unerwünschte Oxydation vermieden oder auf ein Minimum herabgedrückt werden kann.The principle of using a mechanically attached, portable Combustion unit to apply a flame directly to a metal charge in the hearth surface of an electric furnace hitherto considered impracticable because it entails an unsustainable oxidation and burnout of the carbon and other necessary alloys and further damage and premature burning of the electrodes occurs. The special one described here Arrangement in which an open front, the The combustion chamber with the correct air-gas ratio is aimed directly at the metal charge, can only be used if this undesirable oxidation can be avoided or minimized.

In der Brenner- und Ofen-Kombination gemäß dem hier dargestellten Beispiel wurde beispielsweise Naturgas verwendet, das von der Firma OHIO FUEL GAS COMPANY in Toledo, Ohio, geliefert wird, wobei dieses Gas eine spezielle Schwere von etwa 0,6} hat und etwa aus 85,5 % Methan, 12,5 % Athen, 0,2 Jg Kohlendioxyd und 3,8 % Stickstoff zusammengesetzt ist und etwa 1047 DTU (British Thermal Units) je Kubikfufl enthält. Folglich benötigt das das gemäß diesem Beispiel etwa 10 Kublkfuß Luft je Kublkfuß Gas zur vollständigen Verbrennung des Brenn-, stoffes. Da der Brenner gemäß der Erfindung einen Membran-Verhältnis-Regulator 68 aufweist, der das in den Brenner eingeführte Luft-Gas-Verhältnls steuert, findet die Verbrennung des erwähnten Gases faßt genau im theoretischen Verhältnis von Luft zu Gas von 10 : 1 statt. Da die Luft in erster Linie eine Mischung aus Stickstoff und Sauerstoff im Verhältnis von etwa 20 % Sauerstoff zu 79 % Stickstoff let, kann man folgende B beispielhafte Gleichungen zur Darstellung der Reaktion beim Verbrennen einer Mischung von Luft und Naturgas, d. h. beispielsweise eines Gases, das etwa 86 $> Methan und 1? % Äthan ent-In the burner and furnace combination according to the example shown here, natural gas was used, for example, which is supplied by the company OHIO FUEL GAS COMPANY in Toledo, Ohio, this gas having a specific gravity of about 0.6} and about 85.5 % methane, 12.5 % Athens, 0.2 Jg carbon dioxide and 3.8 % nitrogen and contains about 1047 DTU (British Thermal Units) per cubic foot. As a result, according to this example, about 10 cubic feet of air per cubic foot of gas are required for complete combustion of the fuel. Since the burner according to the invention has a membrane ratio regulator 68 which controls the air / gas ratio introduced into the burner, the combustion of the gas mentioned takes place precisely in the theoretical ratio of air to gas of 10: 1. Since the air is primarily a mixture of nitrogen and oxygen in a ratio of about 20 % oxygen to 79 % nitrogen, the following B exemplary equations can be used to illustrate the reaction when a mixture of air and natural gas is burned, ie for example a gas that about $ 86> methane and 1? % Ethane

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hält, aufstellen:holds, set up:

1) 2 CH4 / 2 O2 * CO / CO2 / 3H2 / H. 2%1) 2 of CH 4 / O 2 2 * CO / CO 2 / 3H 2/2% H.

2) Q0Wf- / 2 O0 ** CO / CO0 / 2HO /2) Q 0 Wf- / 2 O 0 ** CO / CO 0 / 2H O /

Außer diesen erzeugten Gasen wird als Gas vor allem Stickstoff erzeugt. 3o entsteht z. B. beim Verbrennen von etwa 1415 irr (5O.OOO cu.ft.) Luft mit Naturgas etwa II30 irr (40.000 cu.ft.) Stickstoff. Tatsächlich bestimmt dieses große Stickstoffvolumen die Atmosphäre im Ofen. Daa Volumen und der Druck des durch den Ofen hindurchgehenden trägen Gases be3ieitigt oder reinigt die unerv/ünschten oxydierenden Verbrennungsgase bei ihrer Snt3tehung und erzeugt eine dauernd vorbeiatreichende träge Umhüllung um die Charge und die Elektroden, so daß die Menge d«3 durch Oxydation verursachten Kohlenstoffverlustes auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die in den Ofen bei der Verbrennung eingeleiteten Oase bestehtn in erster Linie au3 tragen oder reinigenden Oasen Insofern, al« z. B. beim Verbrennen von etwa 0,0283 ti? (1 ou.ft.) des oben erwähnten Oases mit 0,283 *? (10 ou.ft) Luft etwa 73 % der insgesamt entstehenden Oase Stickstoff 1st, während der Rest der vorhandenen Gase in erster Linie aus Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd und Wasserstoff besteht. Das Volumen oder die Verhältnisanteile der erzeugten Gase hängt natürlich davon ab, wie vollständig die Reaktion der Gase mit der Luft ist. Bine unvollständige Verbrennung führt zu kleineren Stickstoffmengen und anderen Gasen. Um den maximalen Wirkungsgrad des Systems zu erzielen, ist es daher wesentlich, daß der Brenner so gestaltet wird, dafl er so nahe wie möglich an die theoretische Ausbeute herankommt. Der Brenner 42 gemäß der vorliegenden Erfindung hat sich in dieser Hinsicht als äußerst wirkungsvoll erwiesen und die Erzeugung von Stlokstdff während der Anwendung des Brenners zur zusätzlichen Erhitzung der Charge desIn addition to these generated gases, the main gas that is generated is nitrogen. 3o arises z. B. when burning about 1415 irr (50,000 cu.ft.) air with natural gas about II30 irr (40,000 cu.ft.) nitrogen. In fact, this large volume of nitrogen determines the atmosphere in the furnace. The volume and pressure of the inert gas passing through the furnace eliminates or purifies the unwanted oxidizing combustion gases as they break and creates a continuously passing inert envelope around the charge and the electrodes, so that the amount of carbon loss caused by oxidation is increased is reduced to a minimum. The oasis introduced into the furnace during combustion consists primarily of carrying or purifying oases insofar as B. when burning about 0.0283 ti? (1 ou.ft.) of the above-mentioned oasis with 0.283 *? (10 ou.ft) air for about 73% of the total resulting oasis 1st nitrogen, while the rest of the gases consisting primarily of carbon monoxide and carbon dioxide and hydrogen. The volume or the proportions of the gases produced naturally depend on how complete the reaction of the gases with the air is. Incomplete combustion leads to smaller amounts of nitrogen and other gases. Therefore, in order to achieve the maximum efficiency of the system, it is essential that the burner is designed so that it comes as close as possible to the theoretical yield. The burner 42 according to the present invention has been found to be extremely effective in this regard and the generation of Stlokstdff during use of the burner for additional heating of the batch of des

909846/0282 Ia0 0RIG,NAL . 13 .909846/0282 Ia 0 0RI G, NAL. 13th

elektrischen Ofens kommt der theoretischen Menge bei einen bestimmten Naturgas nahe. Die Zusammensetzung von Naturgas ändert sich natürlich in gewissem Umfang, es steht jedoch fest, daß durch die beschriebene Verwendung der Verbrennungsprodukte des Brenners eine ausreichende Umhüllung aus trägem Gas erzeugt wird, sofern die Stickst off erzeugung bei irgendeinem gegebenen Gas mehr als 50 ;i ier gesamten erzeugten Gasmenge beträgt. Beispiels für derartige Naturgase sind bekannt und diese Gase treten an vielen 3tellen der Welt auf.electric furnace comes the theoretical amount at a given Natural gas close. The composition of natural gas changes naturally to a certain extent, but it is established that by the described use of the combustion products of the burner a sufficient An inert gas envelope is generated provided that the nitrogen generation for any given gas is greater than 50; i ier total amount of gas generated is. Examples of such natural gases are known and these gases occur in many places around the world.

Bei der Verwendung einer transportablen Verbrennungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem elektrischen Ofen, der eine Kapazität von sechs Tonnen hat, hat sich beispielsweise erwiesen, daß die 3chmelzzeit für eine kalte Charge derart herabgesetzt wird, daß in einer normalen 3chicht von etv/as weniger als acht Stunden fünf itatt bisher vier 3chmeIzvorgänge durchgeführt v/erden können, wobei ein Oasverbrauch von etwa 140 or (5*000 cu.ft.) pro Stunde gegeben 1st» Die entsprechend· WMrmeerseugunf ImI dieser -Menge Naturgas liegt etwa bei 5 Millionen BTU je Stunde, wobei gleichzeitig etwa die gleiohe WIrraemtnge durch die Elektroden de* elektrischen Ofens bei mittlerem Anachluflwert erzeugt wird* Bei der Betrachtung dieser Angaben muß man berücksichtigen, dafl eine hohe Stromabnahme des elektrischen Ofens im Vergleich zu einer niedrigen oder mittleren 3tromaufnähme sehr teuer i3t, so dafl bei einer möglichst weitgehenden Herabsetzung oder Vermeidung des Betriebs mit hoher Stromaufnahme eine wesentliche Ersparnis beim 3chmelzvorgang erzielt wird. Diese Ersparnis ist natürlich nur möglich, weil.während der al3 Beispiel beschriebenen Verbrennung im Brenner etwa I.I30 Ώ? (40.000 cu.ft.) Stickstoff pro Stunde erzeugt wird und . . gleichzeitig die Flamme unmittelbar auf die Charge gerichtet wirdWhen using a portable combustion unit according to the present invention in combination with an electric furnace, which has a capacity of six tons, it has been shown, for example, that the melting time for a cold charge is reduced to such an extent that in a normal 3 shift of etv / as less than eight hours five itatt previous four 3chmeIzvorgänge performed can ground v /, 1st being given a Oasverbrauch of about 140 or (5 * 000 cu.ft.) per hour »The corresponding · WMrmeerseugunf ImI this - quantity of natural gas is about 5 million BTU per hour, with about the same amount of heat generated by the electrodes of the electric furnace at a medium start-up value , so there is a reduction or avoidance of the operation as far as possible With a high power consumption, a substantial saving is achieved in the 3melting process. This saving is of course only possible because during the combustion in the burner described above, about I.I30 Ώ? (40,000 cu.ft.) nitrogen is generated per hour and. . at the same time the flame is directed directly at the batch

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und die Elektroden arbeiten.and the electrodes are working.

Der wirksame Schutz der Charge und der Elektroden Gegen Oxydation bei diesen extremen Bedingungen uird noch durch die große Querschnitt sflache der Flamme und des 3tick3toffgasstrome3 verbessert, der durch den beschriebenen Brenner mit offener Vorderseite erzeugt wird, da ein wesentlicher Teil der - wenn nicht sogar die ganze Charge bei der Verweftbrennung im wesentlichen gleichmäßig erhitzt und geschützt wird. Die ungeheuren Stickstoffmengen, die während dieses Vorganges in den Ofen eingeführt werden, treiben die statische Luft im Ofen durch die Abstichöffnung, die Entlüftungsöffnungen und die Elektrodenöffnungen aus, so daß der Ofen insbesondere im Bereich der Charge eina nahezu vollkommen aus Stickstoff bestehende Gasfüllung hat.Effective protection of the load and electrodes against oxidation in these extreme conditions it is still due to the large cross-section Improved the area of the flame and the 3tick3toffgasstrome3, which is generated by the burner described with an open front, as a substantial part of - if not the entire batch heated essentially uniformly in the case of Verweftbrennung and is protected. The tremendous amounts of nitrogen used during this Process are introduced into the furnace, drive the static air in the furnace through the tap opening, the ventilation openings and the electrode openings so that the furnace is filled with a gas filling almost entirely of nitrogen, particularly in the area of the charge Has.

Eine merkliche Abnahme der Verbrauchsgeschv/indigkeit der Elektroden ergibt sich daraus, daß diese Elektroden von dem aufsteigenden heißen Stickstoff umgeben werden, während dieser durch die Elektrodenöffnungen ausströmt. Es hat sich erwiesen, daß diese inerte oder träge Atmosphäre für die Zusammensetzung der Charge nicht schädlich ist und iiii Gegenteil tatsächlich die Qualität der im Ofen erzeugten Schmelzen standardisiert. Der Grund hierfür ist die Tatsache, daß Stickstoff im trockenen Zustand gegenüber Eisen vollkommen passiv ist. Es liegt jedoch auf der Hand, daß, wenn der Stickstoffgehalt der Atmosphäre sich in irgendeiner Hinsicht als schädlich für den speziellen Legierungsprozeö erweist, der im Elektroofen mit zusatz-Hoher Verbrennungseinheit durchgeführt wird, der prozentuale Anteil des Stickstoffs im Ofen durch die Anordnung zusätzlicher Entlüftungsöffnungen Im Ofen und durch die Erhöhung des öasanteils beim Verbrennungsgemisch verändert werden kann. Es hat sich Jedooh ge-A noticeable decrease in the rate of consumption of the electrodes results from the fact that these electrodes are surrounded by the rising hot nitrogen as it passes through the electrode openings emanates. It has been found that this inert or inert atmosphere is not detrimental to the composition of the batch and iiii opposite is actually the quality of those produced in the furnace Standardized melting. The reason for this is the fact that nitrogen in the dry state is completely passive to iron is. It is obvious, however, that if the nitrogen content is found to be harmful in any way to the atmosphere special alloying process proves that in the electric furnace with additional high Combustion unit is carried out, the percentage of nitrogen in the furnace by the arrangement of additional vents In the oven and by increasing the proportion of gas in the Combustion mixture can be changed. It turned out to be Jedooh

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zeigt, -laß lurch -lie kontinuierliche Sticks toffuimiiantclung, die durch das Verfahren und das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt i.'ird, bei normalen Met alliier s teilungsverfahren keine nachteiligen V/irkungen auftreten.indicates -leave lurch -lie continuous sticks toffuimiiantclung which by the method and apparatus according to the present invention does not produce any detrimental effects in normal metal dividing processes Effects occur.

Zur Vereinfachung der Beschreibung wurden die Grundlagen der Erfindung anhanl eines einzigen Ausführungsbeispiels erläutert. Jelbstverständlich soll jedoch weder diese dargestellte Aus führung 3 form noch die bei Ihrer Beschreibung verwendete Terminologie zur Abgrenzung der Erfindung dienen, da viele Abwandlungen möglich sind, die selbstverständlich im Rahmen des Erfindungsgedankens liegen. Zur Abgrenzung des Erfindungsgedankens dienen ausschließlich die folgenden Ansprüche.To simplify the description, the principles of the invention have been explained using a single exemplary embodiment. However Jelbstverständlich should neither this from illustrated guide 3 form nor the terminology used in your description to distinguish the invention, are as many variations are possible, of course, within the scope of the inventive concept. The following claims serve exclusively to delimit the concept of the invention.

Patentansprüche ;Claims;

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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Claims (1)

Dr. Ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KÖLN, Universitättitraße 31Dr. Ing.E. BERKENFELD, patent attorney, COLOGNE, Universitättitraße 31 Anlag« Mt*u»i<J»nAppendix "Mt * u" i <J "n zur Eingab· vom 12. MärZ 11)66 VA+ Nom.d.Anm. T iS X T R O N INC.for input from March 12th 11) 66 VA + nom. T iS X T R O N INC. PATiHT A IJ 3 P R U C H PATiHT A IJ 3 P R U C H J,J, 1. Verfahren zum Erhitzen einer Mütallcharge in einem unmittelbaren Lichtbogenofen, der Kohlenstoffelektroden hat und in dem die Charge durch eine zusätzliche Gasverbrennungseinheit ebenso wie durch den Lichtbogen erhitzt v/ird, dadurch gekennzeichnet, daß iie Menge des insgesamt vom Lichtbogen verbrauchten elektrischen Stromes durch entsprechende üinregulierung des Wärmeausganges der Elektrode innerhalb bestimmter Grenzen gehalten wird und eine intensive Flamme der Gasverbrennungseinheit unmittelbar auf die Charge gerichtet wird, um in diese eine Wärmemenge einzuleiten, die wesentlich größer ist die vom Lichtbogen erzeugte Wärmemenge. 1. A method for heating a metal charge in an immediate electric arc furnace which has carbon electrodes and in which the charge is heated by an additional gas combustion unit as well as by the arc, characterized in that the amount of the total electric current consumed by the arc is regulated by appropriate regulation the heat output of the electrode is kept within certain limits and an intense flame from the gas combustion unit is aimed directly at the charge in order to introduce an amount of heat into it that is significantly greater than the amount of heat generated by the arc. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammgase zu mehr als 50 % aus einem tragen Gas, insbesondere Stickstoff, bestehen. 2. The method according to claim 1, characterized in that more than 50 % of the flame gases consist of a carrying gas, in particular nitrogen. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (42) der Verbrennungseinheit (40) eine Vorderseite (43) seiner Verbrennungskammer (56) zum Austritt einer offenen Flamme hat, wobei diese Vorderseite derart gerichtet ist, daß sie die Flamme radial im wesentlichen in Richtung auf die Elektroden (28) richtet. 5. The method according to claims 1 or 2, characterized in that the burner (42) of the combustion unit (40) has a front side (43) of its combustion chamber (56) for the exit of an open flame, this front side being directed such that it directing the flame radially substantially in the direction of the electrodes (28). 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder J>, dadurch gekenn-4. The method according to claims 1, 2 or J>, characterized thereby 909845/0262 bad ORiGiNAf. _909845/0262 bathroom ORiGiNAf. _ zeichnet, daß durch ein Gebläse (50) Luft in He Verbrennungskammer (56) geblasen wird und gleichzeitig eine gasförmige Kohlen;;a.:-jaerstoffmischung in die 7er brennungs kammer (yo) eingeleitet v:ird, um in dieser eine Mischung zu erzeugen, leren Mischungsverhältnis eine im wesentlichen vollständige Vebrennung gewährleiiet, uni daß dor in der Verbrennungskammer (56) erzeugte Druck einen Überdruck im Ofen erzeugt. s characterized in that (50) air is blown in He combustion chamber (56) by a fan and at the same time a gaseous coals ;; a: -. jaerstoffmischung in the 7 brennungs chamber (yo) introduced v: ird to produce a mixture in this This mixing ratio ensures essentially complete combustion, so that the pressure generated in the combustion chamber (56) creates an overpressure in the furnace. s 5. Unmittelbarer Lichtbogenofen mit einer zusätzlichen Gasverbrennungseinheit zur Durchführung des Verfahrens nach An.3pi.uch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbrennungskammer (5o) des Brenners (42) der Verbrennungseinheit (.40) eine Voriersjite (4;·) zum Austritt einer offenen Flamme aufweist und la.3 ler Brenner (^c.) lösbar auf einer Seitenwand (12) des Ofens befestigt ist, v;obei der Ofen einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum hat und lie Ausrichtung derart ist, daß die Flamme unmittelbar auf die Metallcharge und radial in Richtung auf die iSlektroden (28) gerichtet ist.5. Immediate arc furnace with an additional gas combustion unit for carrying out the method according to An.3pi.uch 1, characterized in that the combustion chamber (5o) of the burner (42) of the combustion unit (.40) has a Voriersjite (4; ·) to the exit of a has an open flame and la.3 ler burner (^ c.) is releasably attached to a side wall (12) of the furnace, v; obei the furnace has a substantially cylindrical interior and is aligned such that the flame is directly on the metal charge and is directed radially in the direction of the electrodes (28). 6. Öfen nach Anspruch 5> gekennzeichnet durch Regulatoren (6d, 69, 71) für das Druckverhältnis und die 3trömung in den gesonderten Luft- und Gasleitungen (52, 58) zum Brenner (42). 6. Furnace according to claim 5> characterized by regulators (6d, 69, 71) for the pressure ratio and the flow in the separate air and gas lines (52, 58) to the burner (42). 7. Ofen nach den Ansprüchen 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine bewegliche Lagerung (47) für die Verbrennungseinheit (40), deren Brenner einen Befestigungsflansch (44) zur Befestigung am Ofen aufweist. 7. Furnace according to claims 5 or 6, characterized by a movable bearing (47) for the combustion unit (40), the burner of which has a fastening flange (44) for fastening to the furnace. 8. Ofen nach den Ansprüchen 5» 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (42) einen elektrischen Funkenzünder (60) und eine Zündgasleitung (64) zur Zündung des Gases aufweist. g^-. QRjQfNÄL 8. Furnace according to claims 5 »6 or 7, characterized in that the burner (42) has an electrical spark igniter (60) and an ignition gas line (64) for igniting the gas. g ^ -. Q R jQf NÄL 909845/Q2B2 r909845 / Q2B2 r >■. U'fen Hi-jii eine;n 3er Ansprüche 3 bi "- Ό, dad arch ζ -kennzeichnet, laß -\r;v 2i'j:i:iar (4Ii) eine- perforierte innere Hülse (54) aufweist, --,oo-.-iJ ;io Luft rul al tun;;: außerhalb ier llül.sc-i und iie Hauptgas ^ innerhalb :\3V Hülse lio£t.> ■. U'fen Hi-jii one; n 3er claims 3 bi "- Ό, dad arch ζ - characterizes, let - \ r; v 2i'j: i: iar (4Ii) has a perforated inner sleeve (54), - -, oo -.- iJ; io air rul al do ;;: outside ier llül.sc-i and iie main gas ^ inside : \ 3V sleeve lio £ t. 10. .Ju^at2-7erbrennun^.r.-.?inhait für Ofen cu-niäfi einein '1er Ansprüche 3 f'i? 9t -3aiurch gekennseichnot, da3 sie einen mit einei.r Flansch versehenen 3renner (4^) aufweist, Ier eine mittige Verbrennungskamwer (30) mit offener Vorlerseite hat, laß eine Liegsarne Gaszufuhrleitung (υυ) in -iiesem Brenner (42) vorgesehen ist, daß ein Nieder-Iruckgebläae (30) zur Zufuhr von Luft ±i rien Brenner (42) vorgesehen ist, daß ferner ein Druckverhältnisregulator (6B) für die Luft- und Gasleitungen (i?2, 5^) vorgesehen ist, daß ferner Regulatoren (69* 71) in diesen Leitungen (52, 58) vorgesehen sind, daß außerdem ein Funkenzünder (60) und eine Zündgasleitung (64) sov/ie eine bewegliche Auflagerung (47) vorgesehen ist.10. .Ju ^ at2-7erbrennun ^ .r .-.? Inhait for oven cu-niäfi einin '1er claims 3 f'i? Due to the fact that it has a burner (4 ^) provided with a flange, it has a central combustion chamber (30) with an open forward side, let a lying gas supply line (υυ) be provided in this burner (42), that a low-pressure fan (30) is provided for the supply of air ± i rien burner (42), that a pressure ratio regulator (6B) for the air and gas lines (i? 2, 5 ^) is also provided, that further regulators ( 69 * 71) are provided in these lines (52, 58) so that a spark igniter (60) and an ignition gas line (64) and a movable support (47) are also provided. BADBATH 909845/0262909845/0262 nono L e e r s e i t eL e r s e i t e
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