STAHL UND EISEN
Z E I T S C H R I F T F Ü R D A S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N
H erau sgegeb en vom V erein deutscher E isenhüttenleute G e le ite t v o n D r.-Ing. D r. mont. E. h. O . P e t e r s e n
unter verantwortlicher Mitarbeit v o n D r. J.W. Reichert und Dr. W . Steinberg für den wirtschaftlichen Teil
H E F T 31 1. A U G U S T 1 9 3 5 5 5 . J A H R G A N G
Bau und Betrieb großer kernloser Induktionsöfen.
Von Dr.-Ing. F r i e d r i c h B a d e n h e u e r in Essen.
[B ericht N r. 294 des Stahlw erksausschusses des Vereins deutscher E isen h ü tten leu te1).]
(Untersuchungen über den E in flu ß der Schrottbeschaffenheit oder des Füllfaktors a u f die Leistungsaufnahme des 750-kg-Ofens.
Oesamtwirkungsgrad des Ofens im Rahm en der Wärmebilanz. Mittlere Stromverbrauchszahlen bei gewöhnlichen Betriebs
schmelzungen. Beschreibung des iOOO-kg-Ofens. Leistungszahlen des Ofens. Stromverbrauch zum Einschmelzen. M etallur
gische Arbeiten im kernlosen Induktionsofen. Desoxydation bei härteren und bei uteicheren Stählen. Schlackenwechsel.
Vorteile des kernlosen Induktionsofens gegenüber anderen Elektrostahlöfen.)
D
ie Fried. K rupp A.-G. in Essen betreibt in ihrem Elektrostahlw erk zwei kernlose Induktionsöfen von 750 und 4000 kg Nennfassung. Beide Oefen weisen in ihrem Erzeugungsplan einen erheblichen Anteil weicher, hochlegierter Stähle auf. D a, wie sich gezeigt hat, die S chrott
verwertung bei diesen Oefen w irtschaftlich in hohem Maße von der Stückigkeit und den magnetischen Eigenschaften des Schrotts abhängt, sei zuerst über Versuche berichtet, die hierüber bei der 750-kg-Ofenanlage durchgeführt wurden.
1. D ie 7 5 0 - k g - O f e n a n la g e .
Der seit dem Jah re 1931 betriebene, von der F irm a Hirsch, Messing- und Kupferwerke, A.-G., gelieferte 750-kg-Ofen h a t einen Generator m it einer Leistung von 300 kW, wobei kurzzeitig eine U eberlastung auf 330 kW zulässig ist. Die Periodenzahl b eträ g t 450 Hertz. Der Generator, in ge
schlossener Ausführung gebaut, ist frem dbelüftet; die Zufuhr der Kühlluft erfolgt durch Betonkanäle. Der V entilator liefert 15 000 m3 Wind je h. Die Leistung des Antriebs
motors ist m it 350 kW bemessen, bei 1500 U/min. Die Kondensatorenanlage leistet 3255 kVA, bei einer Spannung von 2700 V. Die H älfte der Kondensatoren ist fest ange
schlossen, w ährend der Rest über Trennschalter betriebs
mäßig zu- und abschaltbar ist. Zum Schutze der Konden
satoren ist ein Ueberspannungsrelais eingebaut.
Der verwendete Tiegel h at einen lichten Durchmesser von 540 mm, eine N utzhöhe von 625 mm und eine W and
stärke von 80 mm. Um den O feninhalt in H andpfannen abstechen zu können, liegt die Gießschnauze etwa 700 mm über H üttenflur. Das Ofengerüst ru h t in zwei Kippzapfen;
die Kippbewegung erfolgt durch einen Demag-Zug von 3 t Tragfähigkeit.
Bei den Versuchen wurden folgende W erte gemessen oder errechnet: der Strom verbrauch bis zum Einschmelzen, die Einschmelzzeit, ferner die Umformer-, Spulen- und Kondensatorenverluste. Die vom Umformer dem Netz ent
nommene Energie wurde an einem kW h-Zähler abgelesen, ebenso die jeweilige Generatorbelastung in A bständen von 5 min. Die Feststellung der Strom wärm everluste in der
1) V orgetragen auf der Sitzung des U nterausschusses fü r den E lek tro stah lb etrieb am 30. N ovem ber 1934 in Bochum . — Sonder
ab d ru ck e sind vom Verlag Stahleisen m . b. H ., Düsseldorf, P ostschließfach 664, zu beziehen.
106 31.55
Ofenspule und der durch die Tiegelwand austretenden W ärme erfolgte durch Messung der Menge und der Ein- und A ustrittstem peraturen des Kühlwassers.
Die in entsprechender Weise festgestellten Kondensa
torenverluste sind wegen der W ärm eträgheit der Kon
densatoren etwas ungenau. Mit Rücksicht auf die F ä l
schung des Meßergeb
nisses als Folge der über dem Bad schwebenden Gasschwaden wurden die durch Teilstrah- lungspyrometer ermit- teltenB adtem peraturen um 50° erhöht. Die weiteren Verluste, wie
Strahlungsverluste durch die Tiegelöff
nung, Verluste durch W ärmeübergang von den Schrottstücken an die Außenluft, durch abziehende Ofengase und Erw ärm ung des Ofengerüstes durchW ir- belströme, sind meß- technisch kaum erfaß
bar. Diese Verluste wurden daher in einem Restglied zusammen
gefaßt, an dem die Strahlungsverluste den größten A nteil haben.
Abb. 1 zeigt den Einfluß der Größe der Beschickung auf die im Verlaufe des Einschmelzens abgegebene Leistung.
Die F orm der Belastungskurve des G enerators ist dabei für die einzelnen Schmelzungen und die Ofenführung kenn
zeichnend, während für die Beurteilung des erzielten Strom verbrauchs in erster Linie der A nteil der einzelnen Verluste maßgebend ist (vgl. Abb. 1 und Zahlentafel 1). Säm tliche Zahlen beziehen sich nur auf die Einschmelzzeit, die W ir
kungsgrade auf die w ährend dieser Zeit dem N etz en t
nommene Leistung.
821 Fity/fa/rfor:
k IF
350 300 350
Schme/zu/iff I 500kg Fort 0,V*
» M 750kg FiA 0,V7 M 7000k g /¿ A 0,57 _
—/
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Sa
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/ J
\V-v>V , / y / /
30 VO SO
Ze/f in 777/77 W Z TV/rkungsgrad 88SS 0777fbr7Tieri'er/usf
SSSSSi Spu/eT7rer/ust
\WMStra/t/uTigo-u.sonst/geFer/upte
Sch7ne/zu77g:I I
A bbildung 1. E influß der B e
schickung auf die Leistung und A ufteilung der Strom verluste.
822 S tahl un d Eisen. F. Badenheuer: B au und Betrieb großer kernloser Induktionsöfen. 55. Ja h rg . N r. 31.
Z ah len tafel 1. A u f t e i l u n g d e r S t r o m v e r l u s t e .
Einsatz Füll-
faktor Strom verbrauch
bis zum E in
schmelzen k W h /t
Ein- schmelz-
zeit Wir
kungs
grad
TJmformer- verluste
S pulen
verluste
K onden
satoren
verluste
Strahlungs- und sonstige Verluste
G esam t
verluste
S chm el
ze
m in % k W h/t % k W h/t % kW h/t % kW h/t % kW h/t % Nr.
N o rm al an fallen d er J 0,44 660 60 51,5 132,0 20 163,6 24,8 6,9 1,04 17,6 2,66 320,1 48,5 I
0,47 607 85 52,0 121,4 20 138,0 23,0 3,5 0,52 22,1 4,48 292,0 48,0 II
S c h ro tt
0,51 585 100 55,0 117,0 20 131,3 22,4 4,83 0,83 9,87 1,77 263,0 45,0 I I I
G u ter S c h ro tt . . . N o rm al an fallen d er
0,66 587 81 58,0 117,4 20 117,7 20,0 2,7 0,46 9,2 1,54 247,0 42,0 IV
S c h ro tt . . . . 0,58 742 102 45,1 148,4 20 72 23,2 4,6 0,63 82 11,07 407 54,9 V
G u te r S c h ro tt . . . 0,77 660 97 51,5 132 20 161,8 24,5 3,35 0,51 22,85 3.45 320 48,5 VI Zur Kennzeichnung der Schrottbeschaffenheit erwies
sich der Begriff „F üllfaktor“ als zweckmäßig; hierunter ist das Verhältnis des Gewichts der zu Beginn der Schmelze eingesetzten Schrottmenge zum Gewicht des den ganzen Tiegel bis Oberkante Spule vollständig, ohne irgendwelchen Zwischenraum füllenden Blockes angenommen. Der F ü ll
faktor kann die Schrottgüte natürlich nur bis zu einem gewissen Grad kennzeichnen; z. B. werden Späne, die sich wegen ihrer Beschaffenheit leichter entsprechend dem Ver
lauf der K raftlinien einstellen, ungünstigere Ergebnisse liefern als solche, die diesem Bestreben weniger nach- kommen können.
Bei den Schmelzungen I bis III, m it einem E insatz
gewicht von 500, 750 und 1000 kg, wurde darauf geachtet, daß nach Stückigkeit und Packung möglichst gleichwertiger Schrott vorlag. Die etwa gleich große Leistungsabgabe des Generators zu Beginn der Schmelzen zeigt, daß sich t a t sächlich elektrisch ziemlich gleichwertige Bedingungen ein
stellten. Kennzeichnend für die einzelnen Schmelzen ist der Anstieg der Leistungskurven nach der Badverflüssigung.
Wie Abb. 1 erkennen läßt, waren sämtliche Schmelzen nach 45 min so weit flüssig, daß ein ständiges Nachbeschicken stattfinden konnte.
D a bei Schmelze I das Bad wegen des geringen E insatz
gewichtes nur bis zur halben Tiegelhöhe reichte, verlief ein großer Teil der K raftlinien durch die Luft. Als Folge hiervon wurde nicht einmal die zu Beginn der Schmelze vorhandene Leistungsaufnahme erreicht. Bei Schmelze I I stieg die Leistungsaufnahme nach 45 min infolge des ständigen N ach
beschickens stetig, an, so daß eine große Leistungsaufnahme erreicht wurde. N ach vollständiger Badverflüssigung — nach etwa 80 min — erfolgte die Zugabe einiger Zuschläge, die in weiteren 5 min verflüssigt wurden. Noch günstiger liegt der Leistungsanstieg der 1000 kg schweren Schmelze III, bei der sich wegen des Nachsetzens größerer Schrottmengen verhältnism äßig lange Zeit günstige elektrische V erhältnisse einstellten. Die gesamten Einschmelzzeiten betragen gemäß Abb. 1 60, 85 und 100 min, was einer Schmelzleistung von 500, 530 und 600 kg/h entspricht.
Die Höhe der w ährend des Einschmelzens im Durch
schnitt vorhandenen Leistungsaufnahme bestim m t im wesentlichen den Gesamtwirkungsgrad, der in den W ärm e
bilanzen (Zahlentafel 1, vgl. Abb. 1) von 51,5 über 52 auf 55 % steigt. Die Umformerverluste bleiben bei allen drei Schmelzungen m it 20 % gleich, w ährend bei den Spulen
verlusten ein Absinken von 24,8 über 23 auf 22,4 % fest
zustellen ist. Der weitere noch aufgeführte Bilanzposten um faßt die Restverluste, die, wie gesagt, im wesentlichen als Strahlungsverluste aufzufassen sind. Ihre Größe hängt nicht unwesentlich von der Dicke der vorhandenen Schlacken
decke ab. Bei Schmelze I I sind diese Verluste verhältnis
mäßig groß. Der ungünstigere W irkungsgrad der Schmelze II gegenüber I I I ist zum Teil auf den verhältnism äßig hohen Anteil der Strahlungsverluste zurückzuführen.
Die W irkung der Schrottbeschaffenheit auf den Verlauf der Einschmelzkurve und den W irkungsgrad zeigt Abb. 2 (vgl. auch Zahlentafel 1). Der E insatz der Schmelze I I be
stand aus normal anfallendem, normal gepacktem Schrott (Füllfaktor 0,47), während die Vergleichsschmelze IV mit gutem, sorgfältig gepacktem S chrott (Füllfaktor 0,66) her
gestellt wurde. Wie bei den Schmelzen I bis III, kam auch hier weicher, hochlegierter S chrott zur Verwendung. Wenn auch ein Teil der ein
gesetzten Abfälle der Schmelze IV etwas sperrig war, wie die zu Beginn der Schmelze verhältnism äßig nied
rige Leistungsabgabe des Generators erken
nen läßt, so setzte doch der Leistungsanstieg nach erfolgter Badver
flüssigung (nach etwa 38 min) recht früh ein.
Der Abfall der Gene
ratorleistung kurz vor beendetem Einschmel
zen ist auf die Bildung einer Brücke, u nter der das Bad überhitzt wur
de, zurückzuführen, wo
bei sich die Leistungs
aufnahme gleichzeitig verm inderte. Der W ir
kung des günstigeren Einsatzes ist ein Teil
der Steigerung des W irkungsgrades von 52 auf 58% , be
dingt durch den Abfall der Spulenverluste von 23 auf 20 %, zuzuschreiben; im weiteren auch den um 3 % verminderten Strahlungsverlusten durch günstigere Abdeckung des Bades bei Schmelze IV.
Die W irkung der Schrottbeschaffenheit, und zwar für m ittellegierten Stahlguß, zeigt nochmals Abb. 3 bei zwei Schmelzen m it einem F üllfaktor von 0,58 und 0,77. Auch hier ist eine geringe Aenderung der Spulenverluste festzu
stellen. Die Verbesserung des W irkungsgrades beruht aber auch hier zum Teil auf einer Verminderung der Strahlungs
verluste, die bei der nur durch eine dünne Schlackendecke geschützten Schmelze V recht hoch liegen. E in Vergleich der Leistungskurven nach Abb. 2 und 3 lehrt, daß ihre Aus
bildung durch die magnetischen Eigenschaften des Schrotts stark beeinflußt wird. Wegen der größeren Perm eabilität des Einsatzes der Schmelzen nach Abb. 3 zeigen die Leistungs
kurven einen ausgeprägten Sattel.
Die Versuche, von denen hier nur einige Beispiele gezeigt werden, lassen erkennen, daß die Schrottbeschaffenheit und die magnetischen Eigenschaften des Schrotts einen
w o
350 300 350
Fü//fafrfop:
300,
Sc|| ' /zurt g E 756 JF 756ikg y 2 A kg /2A 9,¥7 7,56
Jt
1
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K.s-/ v ✓
0 30 ¥0 50
Ze/f/nm /o '%%%. IVfr/rungsgrat/
'5550, U m form errer/ust
.W S Spu/enrer/us!
SS
& 5 0
|
*|\30 f , „
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n
Schm elzung: F JF
A bbildung 2. Einfluß der Schrott
beschaffenbeit auf Einschm elz
kurve u n d W irkungsgrad.
1. A ugust 1935. F. Badenheuer: B au und Betrieb großer kernloser Induktionsöfen. S tah l un d Eisen. 823 starken Einfluß auf den Verlauf der Leistungskurven und
dam it auf die W irtschaftlichkeit auszuüben vermögen. In etwa findet sich dieser Einfluß auch bei den M ittelwerten üblicher Betriebsschmelzen wieder, die in Zahlentafel 2 an
gegebenen Strom verbrauchszahlen beziehen sich dabei auf die Gesamtschmelzungsdauer. Die weichen, hochlegierten Z ahlentafel 2. G e s a m t s t r o m v e r b r a u c h b e i n o r m a l e n
B e t r i e b s s c h m e l z e n .
D urchschnittsw erte des Strom verbrauchs
W erkstoff bei kaltem bei warmem
Tiegel T iegel
kW h/t k W h /t
S tah lg u ß . . . . 823 717
V 2 A ... 792 696
Schmelzen liegen im Strom verbrauch gegenüber den Schmelzen für Stahlguß tro tz des ungünstigeren Füllfaktors
nach Zahlentafel 2 SchmelzungFT 750kg Stahlformgußf/egierU , ...
" f 750kg " ’> t ” ) hoher.
um 4 bzw. 3 0/ /o
W 60 60
Z eit/n min '////, W irkungsgrad WZ, Umformerrer/ust WS- Spulenrer/ust
III Slrahlungs u. sonstige Fertuste 50
b »
l :
* P3
1 1
i 1 |
F]n Schmelzung: S F
Abbildung 3. E influß der S ch ro ttb e
schaffenheit auf W irkungsgrad u n d Leistungskurven bei E rzeugung von
m ittellegiertem St ahlgu ß .
N atürlich beein
flußt auch die Dauer der E insatzzeit die Gesamtleistung er
heblich, so daß die im S chrifttum ver- zeichneten Lei
stungsangaben, bei denen fast überall nähere Angaben über die Einsatzbe
schaffenheit fehlen, kaum vergleichbar sind. Der Größe nach liegen die W erte nach Zahlen
tafel 2 in guter Uebereinstimmung m it denen der Bo- chum er Anlage2), für die bei 500 und 1000 kg E insatz ein Strom verbrauch von 800 und 850 k W h /t angegeben wurde.
m it einer Gesamtleistung von rd. 16 300 kVA zur Lieferung des benötigten Blindstromes. Die Spannung der Konden
satoren, von denen 50 % fest angeschlossen sind, beträgt rd. 2700 V. Der Rest ist in acht Gruppen über Trennschalter betriebsm äßig zu- und abschaltbar. Dabei ist der Trenn
schalter jeder Kondensatorengruppe m it einem H ilfskontakt
2. D ie 4 0 0 0 - k g -A n la g e .
Ehe die Leistungszahlen des 4000-kg-Ofens behandelt werden, sei eine kurze Beschreibung der Ofenanlage voraus
geschickt3).
Der Umform erm otor h a t eine Dauerleistung von 1600 kW, bei 1500 U /m in. Die Maschine ist m it einem E inphasen
generator u n m ittelbar gekuppelt, der eine Dauerleistung von 1400 kW bei cos • 9 = 1, 600 H ertz, 2700 V Spannung hat. Motor und Generator sind vollkommen geschlossen und frem dbelüftet ausgeführt. Nach Angaben der AEG.
hat das Umformeraggregat einen W irkungsgrad von 86,5 % oder nach Abzug der Verluste im Nebenschlußregler von 83 % .
Die V entilatorleistung b eträ g t 750 m3 gefilterte L uft je min. Die Speisung des Ofens erfolgt über einen H och
frequenzölschalter. Wie aus dem Schaltbild in Äbh. 4 her
vorgeht, liegt parallel zur Spule die K ondensatorenbatterie 2) Vgl. F . P ö l z g u t e r : S ta h l u. E isen 51 (1931) S. 517.
3) A E G -M itt. 30 (1934) S. 33/36.
A bbildung 4.
S chaltbild des kernlosen 4-t-Induktionsofens.
versehen, der über einen Hilfsschütz vor dem Zu- und Ab
schalten die Erregung des/Generators schwächt, um schlag
artige Beanspruchungen der Kondensatoren zu vermeiden.
Zwecks F ernhaltung unzulässig hoher Spannungen von den K ondensatoren ist ein Ueberspannungsrelais eingebaut, das beim Ansprechen die Erregung des Generators schwächt.
Sie lassen sich erst wieder einschalten, nachdem der Neben
schlußregler zurückgeregelt ist.
Die Bedienung und Ueberwachung erfolgt von einer vierfeldrigenSchalt- tafel aus, die in der Nähe des Ofens auf
gestellt ist. Sie trä g t den Zähler für den Umformer und An
triebsm otor, den Spannungs- und Stromzeiger für den Generator und die Erregermaschine, den Leistungszeiger für den Generator und die Stromzeiger für die Oefen und Kondensatoren. Die
Betätigungshebel für die K ondensatorentrennschalter, die H andräder für die Nebenschlußreglermaschinen, der W in
dungsum schalter und der G eneratorölschalter sind gleich
falls auf der Schalttafel angebracht.
Die Tiegelabmessungen zeigt Abb. 5. Von der Möglich
keit, ein für 4 t festen E insatz vorgesehenes Gefäß gegen ein solches für 7 bis 8 t flüssigen E insatz auszutauschen, ist bisher noch kein Gebrauch gem acht worden.
A bbildung 5.
Tiegel des kernlosen 4-t-Induktionsofens.
824 S tah l u n d Eisen. F. Badenheuer: B au und Betrieb großer kernloser Induktionsöfen. 55. Ja h rg . N r. 31.
Die G esamtheit der baulichen Anlagen w ar zum Teil durch die vorhandenen Platzverhältnisse gegeben. Vor allem w ar es wünschenswert, die Maschinen und Konden
satoren im Keller des Nachbarfeldes unterzubringen, um die Schrottzufuhr zu vereinfachen. Deswegen wurde auch die Oberkante der Oefen in gleicher Höhe m it dem H üttenflur gelegt. Die Bedienung der Oefen, besonders die H and
habung schwerer Schrottstücke, konnte so wesentlich er
leichtert werden. Die Zweilenkeraufhängung einschließlich der K ippvorrichtung h a t sich bew ährt. Sämtliche maschi
nellen Teile sind dam it der Einw irkung von Funken und Schlackenspritzern, besonders während des Abstechens, entzogen.
Z ah len tafel 3. E i n s c h m e l z s t r o m v e r b r a u c h u n d Z e i t
d a u e r d e s 4 0 0 0- k g - O f e n s .
I
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S: '70 20 00 00 SO 07s 20 00 00 50 00
Ein se tz ze it in m in bisij
2 2 i Oi
O e i Finschm e/zzeif in fo Abbildung 6 a u n d 6 b. Zeitaufw and für das E insetzen
u n d Einschm elzen beim 4-t-Ofen.
Der Ofen kam im August 1933 in Betrieb und arbeitet seit Anfang des Jahres 1934 auf zwei, größtenteils auf drei Schichten, wobei Störungen nicht aufgetreten sind. D am it h a t der Ofen seine volle betriebliche Eignung erwiesen.
Den Zeitaufwand für das Einsetzen zeigt A l l . 6 a. Im M ittel betragen die Einsetzzeiten etwa 35 min. Dieser verhältnis
mäßig hohe W ert erklärt sich dadurch, daß der Ofen im wesentlichen sperrigen S chrott verarbeiten muß. Dement
sprechend liegt auch die Einschmelzzeit ( A l l . 6 l) m it etwa l3/ 4 bis 2 y2 h verhältnism äßig hoch. Beide W erte wirken sich stark auf den Einschmelzstromverbrauch aus, der nach A ll. 7 bei 600 bis 700 k W h /t liegt.
20
t. 20
| 7*
r
Ii *
W erkstoff Einsatz
kg Füll
faktor
Strom ver
brauch k W h /t
Schmelz
dauer m in
Bemerkungen
V 2 A 4000 0,79 530 87
V 2 A 4144 0,72 547 82
V 2 A 4000 0,73 530 100
V 2 A 4000 0,85 462 77
V 2 A 4000 0,495 534 105
S ta h l 0,70 C 4200 0,835 558 82 S ta h l 0,70 C 4200 0,86 579 88
S ta h l 0,45 C 4000 0,826 587,5 95 Tiegel k a lt S ta h l 0,45 C 4000 0,805 552,5 89
S ta h l 0,45 C 4100 0,89 551 90 Tiegel k a lt S ta h l 0,45 C 4000 0,87 555 83 Tiegel k alt S ta h l 0,45 C 4500 0,89 624 106
S ta h l 0,45 C 4000 0,77 587,5 92 Tiegel k a lt S ta h l 0,45 C 4000 0,805 565 90 Tiegel k a lt
“ m n OSO 075 SOO 525 550 575 OOO 025 650 675 700 725 750 b is 075 SOO 526 550 575 600 625 050 675 700 725 750 775
ktV h/i Einsatz
Abbildung 7. E inschm elz-Strom verbrauch des 4-t-Ofens.
Der Einschmelzstromverbrauch läßt demnach auf den ersten Blick kaum eine Ueberlegenheit gegenüber den W erten des 750-kg-Ofens erkennen. Daß aber tatsächlich m it einer Senkung des Strom verbrauchs von 5 bis 10 % gegenüber dem 750-kg-Ofen gerechnet werden kann, zeigen
die ausgezeichneten W erte nach Zahlentafel 3. Die hier genannten, auf die Einschmelzzeiten bezogenen Zahlen für
weichen, hochlegierten Stahl sowie Kohlenstoffstahl ver
schiedener H ärte müssen als besonders günstig angesehen
werden und zeigen noch einmal, wie einschneidend die W irt
schaftlichkeit des Betriebes durch die Schrottbeschaffenheit beeinflußt wird. Eine geeignete Vorbehandlung des Schrotts durch Zerkleinern und Paketieren kann u n te r diesen Um
ständen die W irtschaftlichkeit in vielen Fällen verbessern;
ihr Umfang muß aber für jeden einzelnen F all abgegrenzt werden.
Im nachfolgenden soll noch kurz auf die metall
urgische Arbeitsweise der Oefen eingegangen werden. Im Schrifttum sind zahlreiche Angaben über die Erzeugung und die Eigenschaften des auf saurem Herde im kernlosen Induktionsofen erzeugten Stahles vorhanden.
Soweit es sich um die H erstellung härterer Stähle handelt, verlaufen die Desoxydationsvorgänge weitgehend unter den im sauren Siemens-Martin-Ofen vorliegenden Bedingun
gen4)5). Der Desoxydationsvorgang kann dabei im wesent
lichen dahin gekennzeichnet werden, daß die selbsttätige Desoxydation überwiegend u n ter Einw irkung der Ofenbau
stoffe erfolgt. Solange die an Kieselsäure ungesättigte Schlacke m it dem Metall in Berührung steht, sucht sich der Herd aufzulösen, was teils durch unm ittelbare Einwirkung der Schlacke, teils auch durch Einw irkung des Metalls auf den H erd erfolgen kann. Das im Metall gelöste Eisenoxydul wird dabei von der Kieselsäure des Herdes aufgenommen, und wegen des Uebergangs von Eisenoxydul aus dem Metall in die Schlackenphase kann nunm ehr die Reduktion von Kieselsäure F ortsch ritte machen: die Abwanderung des Eisenoxyduls aus dem Metall wird von der gleichzeitigen Zunahme des Siliziumgehaltes angezeigt. Ueber die Be
deutung der „selbsttätigen D esoxydation“ und ihre Be
ziehung zur Schlackenreinheit, wobei besonders an Werk
zeugstähle gedacht ist, ist im S chrifttum verschiedentlich b eric h tet4) worden.
Die Bedingungen für die H erstellung weicher Stähle liegen nicht so günstig, besonders, was die Schlackenreinheit ang eh t6). Die Desoxydation weicher Stähle muß im wesent
lichen auf dem Wege der Diffusion erfolgen7)6). Hier bietet der kernlose Induktionsofen den Vorteil, daß es betrieblich keine Schwierigkeiten m acht, die reaktionsträgen Schlacken gegen reaktionsfähige auszutauschen. Durch Bildung neuer Schlacken ist m an in der Lage, dem M etall Eisenoxydul bis zur Einstellung des Verteilungsgleichgewichtes zu entziehen.
Eine W iederholung fü h rt zu einer weiteren Verminderung des Eisenoxydulgehaltes, die beliebig fortgesetzt werden
4) Arch. E isenhüttenw es. 8 (1934/35) S. 1/8.
6) H. S c h e n c k : E inführung in die physikalische Chemie der E isenhüttenprozesse, B d. 2 (Berlin: Ju lius Springer 1934).
6) U. a. S tahl u. Eisen 50 (1930) S. 628: E rörterungsbeitrag von E. T ru rn it.
7) M itt. K ais.-W ilh.-Inst. Eisenforschg., Düsseid 9 (1927) S. 319/37.
1. A ugust 1935. F. Badenheuer: B au und Betrieb großer kernloser Induktionsöfen. S tah l u n d Eisen. 825 kann. Man h a t aber, worauf von F. K ö r b e r 8) hingewiesen
wurde, zu beachten, daß sich beim Einschmelzen des Schrotts zunächst eine oxydreiche Schlacke bildet, die m it dem Flüssigkeitsspiegel des Metalls hochsteigt und den gesamten Tiegel infiltriert. W ird nun der Eisenoxydul- gelialt des Metalls verm indert, so besteht anderseits das Be
streben des Tiegels, an das M etall Eisenoxydul abzugeben.
Aehnliche Vorgänge finden sich im basischen E lektro
ofen, in dem bei der Desoxydation durch „weiße Schlacken“
eine R eduktion der Oxyde des Herdes stattfin d et, die be
sonders zum Schluß der Schmelzung bei steigender Tempe
ratur des Herdes sich in unangenehm er Weise bem erkbar machen kann. Grundsätzlich muß, wie H. S ch en ck 6) näher ausführt, bei einer Desoxydation m it Glasschlacke auch der H erd weitestgehend von Oxyden befreit werden, ehe von einem desoxydierten S tahl gesprochen werden kann.
Dieser Vorgang erfordert aber Zeit, deren Dauer sich nach dem Maß der Einschm elzoxydation und der Schrottgüte richtet.
Soweit die Desoxydation auf diesem Wege erfolgt, ist dem Zustand der Tiegelwand Bedeutung beizumessen; es erscheint nicht ausgeschlossen, daß die unterschiedlichen Ergebnisse, die bei der Erzeugung von S tahl im kernlosen Induktionsofen erzielt worden sind, zum Teil auf die N icht
beachtung des metallurgischen Zustandes der Tiegelwand zurückzuführen sind.
Die hier vorliegenden Erfahrungen haben gezeigt, daß die Vornahme eines oder mehrerer Schlackenwechsel, be
sonders bei der H erstellung chromreicher, weicher Stähle, auf die Schlackenreinheit sich günstig auswirkt. Bei der Erzeugung solcher Stähle ist die W irksam keit des Kohlen
stoffs auf Oxyde wesentlich herabgesetzt, sowohl wegen des niedrigen Kohlenstoffgehaltes an sich als auch durch die Bildung stabiler Karbide. Dieses gilt vor allem bei Gegen
wart von Chrom, dessen hohe A ffinität zu Kohlenstoff be
kannt ist und sich z. B. beim Gastiegelschmelzen durch die starke Kohlenstoffaufnahme des Metalls aus der Tiegelwand bemerkbar m acht.
Niedrige Schlackentem peratur und die dam it zusammen
hängende niedrige Lösungsfähigkeit erhöhen die Schwierig
keiten, durch Diffusionsdesoxydation schlackenarmen Stahl zu erzeugen. Steigende Ofengröße erleichtert die Möglich
keit, warme, reaktionsfähige Schlacken zu erhalten. Die Rolle der Badbewegung bei der Abscheidung suspendierter Desoxydationsprodukte ist zum Teil um stritten. Nach Feststellungen, die beim 4000-kg-0fen gem acht worden
8) S tahl u. Eisen 46 (1926) S. 1643.
*
An den vorstehenden sowie den auf der gleichen Sitzung erstatteten B ericht von F r a n z P ö l z g u t e r 9) schloß sich folgende E r ö r t e r u n g an.
B. M a t u s c h k a , T ern itz: W ir blicken je tz t auf eine 5jährige E rfah ru n g m it dem kernlosen In duktionsofen zurück und können sagen, daß dieser Ofen im allgem einen die a n ihn gestellten E rw artu n g en erfüllt h a t.
Die U m form er haben sich als durchaus betriebssicher e r
wiesen. W ir haben in der ganzen Zeit bisher n u r einen kurzen Stillstand g eh ab t, u n d zw ar wegen der Lager, die n ich t ganz zusam m engepaßt haben. Seit dies geregelt w urde, sind keine A nstände m ehr aufgetreten. A n sich ist zu bedenken, daß elek
trische U m form er schon seit langen Ja h re n in V erw endung sind und sich schon bei Niederfrequenzöfen g u t bew ährt haben. Es ist also k aum zu erw arten, daß hier noch U eberraschungen auf- treten werden.
Zu der O fenanordnung m öchte ich sagen, daß die Oefen vor allen Dingen handlich sein sollen. I n den Boden eingebaute Oefen haben sich besonders deshalb bew ährt, weil sie die Beschickung von H a n d aus erleichtern, w as w ichtig ist, w enn schwere u n d
9) S tah l u. Eisen 55 (1935) S. 773/79 (Stahlw .-A ussch. 293).
sind, w irkt sich ein stromloses Abstehen in gleichem Sinne wie die Vornahme von Schlackenwechseln günstig aus.
Demnach wäre die W irkung einer weitgehenden H erab
setzung der Frequenz metallurgisch nicht ohne weiteres als unbedenklich anzusehen.
Der Vorzug des sauren kernlosen Induktionsofens gegen
über dem Niederfrequenzofen wird nicht zum mindesten dam it zu begründen sein, daß die A ufrechterhaltung einer einwandfreien Tiegelbeschaffenheit m it geringen Kosten durchführbar ist, besonders dann, wenn, wie bei der be
handelten 4-t-Anlage, zwei Ofengefäße zur Verfügung stehen.
Die Desoxydationsarbeiten durch Schlackenwechsel lassen sich im kernlosen Induktionsofen im Gegensatz zum Ein-Rinnen-Ofen, etw a nach B au art Frick, wesentlich ein
facher durchführen; auch im Vergleich zum Röchling- Rodenhauser-Ofen dürfte der kernlose Induktionsofen seine Vorzüge haben.
Die Vermeidung jeglicher Kohlenstoff auf nähme während des Schmelzens ist dem kernlosen Induktionsofen m it dem Niederfrequenzofen gemeinsam.
Wie alle im sauren Herd erzeugten Stähle, zeigt der im kernlosen Induktionsofen erschmolzene S tahl eine aus
gezeichnete Vergießbarkeit, was besonders gegenüber dem im basischen Niederfrequenzofen erzeugten Stahl bei der Herstellung höher-, vor allem chromlegierter Stähle zu be
obachten ist.
Gegenüber dem Niederfrequenzofen ist die Möglichkeit, auf zwei oder drei Schichten arbeiten zu können, betrieblich von Vorteil.
Z u s a m m e n f a s s u n g .
Auf Grund von Untersuchungen an einem 750-kg-Ofen wird festgestellt, welchen Einfluß die Schrottbeschaffenheit oder der Füllfaktor auf die Leistungsaufnahme des Ofens ausübt, und der Gesamtwirkungsgrad des Ofens im Rahmen der W ärmebilanz besprochen. W eiter werden m ittlere Stromverbrauchszahlen bei gewöhnlichen Betriebsschmel
zungen im 750-kg-Ofen m itgeteilt. Nach einer kurzen Beschreibung einer Ofenanlage m it einem 4000-kg-0fen wird auf die m it diesem Ofen erzielten Leistungen eingegangen und schließlich auch ein Bild von den metallurgischen Arbeitsweisen gegeben, aus dem hervorgeht, daß sich der kernlose Induktionsofen größerer B auart einen nicht mehr zu entbehrenden P latz in der Edelstahlerzeugung gesichert hat, wobei die Abgrenzung der Arbeitsgebiete gegenüber dem Lichtbogenofen im Hinblick auf die verschiedenen metallurgischen Möglichkeiten beider Stahlerzeugungsver
fahren nur eine Frage der Zweckmäßigkeit ist.
* *
leichte Stücke verw endet w erden; das E insetzen w ird jedenfalls sehr erleichtert, w enn die O berkante des Ofens m it H ü tten flu r abschneidet.
Zur F rage der Spule k a n n m an sagen, daß sich die w asser
gekühlte Spule durchgesetzt h a t. Bei uns h a t sie sich als v o ll
kom m en betriebssicher erwiesen. W ir haben w ohl schon häufiger D urchbrüche gehabt, ab er die gekühlte Spule schafft sofort eine A bkühlung des Stahles. I s t ein D urchbruch eines Tiegels erfolgt, dan n b rich t m an ein F e n ster aus, das m an nachher z u fritte t, was wenig m ehr als 1 h Zeit in A nspruch n im m t. Als v o rteilh aft h a t es sich erwiesen, den Ofen m it einem durchgehenden S ch am o tte
boden zuzustellen, d a hierduch n ichts u n te r den Ofen gelangen kann.
U eber die Zustellungsarten, F ritte n oder Stam pfen, m öchte ich bem erken, daß sich bei uns beide V erfahren b ew äh rt haben.
D as F ritte n h a t den V orteil, daß die W an d im m er g la tt ist, u n d das ist vo rteilh aft fü r die R einheit des Stahles. Schlackenteilchen können sich an der Tiegelw and n ich t so leicht ansetzen. D as F ritte n erfolgt außerdem sehr schnell. N ach 3 h ist d er Ofen w ieder in B etrieb, was sich beim S tam pfen des Tiegels nich t erzielen lä ß t. Z ur Ausbesserung w erden Bleche eingelegt, d ah in ter
826 S tahl u n d Eisen. F. Badenheuer: B au und Betrieb großer kernloser Induktionsöfen. 55. Ja h rg . N r. 31.
F rittm asse gesch ü ttet un d diese bei der nächsten Schmelze ein- g efrittet. Auf diese Weise k an n m an T iegelhaltbarkeiten bis zu 250 Schmelzungen erreichen.
Im Strom verbrauch haben sich unsere E rw artungen ebenfalls b estätig t. Schon bei den kleinen Oefen h a t sich gezeigt, daß der Strom verbrauch dem der Lichtbogenöfen gleicher L eistung e n t
spricht. Bei Oefen gleicher Fassung liegen die S trom verbrauchs
zahlen fü r den kernlosen Induktionsofen niedriger als bei den Lichtbogenöfen.
Zur Betriebsweise ist zu sagen, daß es beim kernlosen In d u k tionsofen h eu te nich t m ehr nötig ist, ausgesuchten E insatz zu verwenden. Blechabfälle usw. können ohne Schwierigkeiten v er
arb eitet werden. Besonders günstig g e staltet sich im kernlosen Induktionsofen das Umschm elzen hochlegierter Abfälle, wobei ein sehr viel geringerer A bbrand erhalten w ird als bei L ichtbogen
öfen. Die Schm elzkosten konnten im Laufe der E ntw icklung durch richtige F ührung wesentlich erniedrigt werden. Jedenfalls liegen die Zahlen niedriger als beim Lichtbogenofen gleicher Fassung.
M etallurgisch h a t der kernlose Induktionsofen bisher dem entsprochen, was w ir von ihm erw artet haben. E r ist ein Tiegel oder Tiegelofen u n d seine Betriebsweise e n tsp rich t d ah er zu allerm eist dem Tiegelverfahren. Als w eiterer V orteil mag noch angesprochen werden, daß eine K ohlenstoffaufnahm e nicht erfolgt, was sich besonders auch bei der H erstellung rostfreier
Stähle als v orteilhaft erwiesen h a t.
Als besonderen Vorteil h a t m an im Anfang die große Schm elz
geschwindigkeit gew ertet. U nsere E rfahrungen gehen dahin, daß m an sich heute wieder bem üht, diese Geschwindigkeit h erab zusetzen, besonders in der Feinungszeit. W ir erreichen das, indem w ir größere E insätze wählen, z. B. in einem 300-kg-Ofen m it dem E insatz bis auf 600 kg heraufgehen; die Leistungszahlen w erden dadurch günstiger u n d außerdem h a t m an dann im all
gemeinen fast die doppelte Zeit für das F einen z u r Verfügung, was je nach der zu erschm elzenden Stahlsorte erw ünscht sein kann.
Zusam m engefaßt können w ir auch auf G rund dessen, was w ir heute gehört haben, feststellen, daß die E ntw icklung des H och
frequenzofens das gehalten h a t, was m an erw arten konnte, un d w ir können n u r hoffen, daß die weitere E ntw icklung im gleichen Maße fortschreitet. Jedenfalls ist der kernlose Induktionsofen heute als vollw ertiges Glied in die Reihe der Schmelzöfen getreten.
N. B r o g l io , R ü n d ero th : H err B adenheuer b edauerte m it Bezug auf die von ihm gefundenen geringen Schlackengehalte des im kernlosen Ofen erzeugten Stahles, daß früher häufiger von zwangsweise höheren Schlackengehalten des im kernlosen Induktionsofen erzeugten Stahles gesprochen w orden wäre. Ic h freue mich, feststellen zu können, daß w ir in R ü n d ero th von A nfang an die Auffassung v e rtra te n , es sei im kernlosen In d u k tionsofen bei richtiger Schm elzführung durchaus möglich, einen höchstw ertigen, schlackenfreien S tah l herzustellen. Diese früher w iederholt angegriffene Auffassung w ird also, wie schon der letzte V ortrag von Bardenheuer u n d B ottenberg un d wie der heutige V ortrag beweist, nunm ehr auch von anderer Seite g eteilt un d scheint sich dam it endgültig durchgerungen zu haben.
Die bei uns gem achten E rfahrungen auf rein m etallurgi
schem G ebiet decken sich im großen un d ganzen fast vollkom m en m it den von H errn M atuschka vorgetragenen, so daß ich es m ir ersparen kann, hierauf im einzelnen noch w eiter einzugehen.
Baulich un d arbeitstechnisch h a t m ir sehr g ut die von H errn Pölzguter besonders erw ähnte S chaltanordnung gefallen, die n u r nach schaltbaren G ruppen steu ert u nd keine feste K onden
satorenstufen m ehr kennt. Besonders vo rteilh aft w ird sich diese A nordnung d o rt erweisen, wo m it gewichtsm äßig u n d analytisch stark veränderlichem E insatz geschmolzen wird. Neuerdings sind bereits Oefen ausgeführt, die sich selb sttätig w ährend der ganzen Schmelzdauer ohne irgendwelche B eeinträchtigung des Schmelz
ganges laufend auf den jeweils erreichbaren besten ofenseitigen W irkungsgrad einstellen. Auch das ist ein beachtlicher Forti- schritt.
W as die Ausbildung des Ofengestelles angeht, so v e rtre te ich die Auffassung, daß neben g rößter H andlichkeit unbehinderte Zugänglichkeit u n d dauernde U eberw achbarkeit der Spule grundsätzlich oberste R ichtlinien für den K o n stru k teu r zu sein haben. M it den außerhalb der Spule liegenden m agnetischen Streufeldern brau ch t m an nich t so ängstlich zu sein, wie m an es heute m ancherorts noch ist. K upferabschirm ungen sind schon deswegen überflüssig, weil sich hier das K upfer im außen Hegenden Streufeld genau so erw ärm t wie jed er andere W erkstoff, den m an im kernlosen Induktionsofen ü b erh au p t schm elzen kann.
Sie bedeuten also ledighch eine V erlagerung der Strom verluste, ohne sie völhg auszuschalten. D arüber hinaus verringern diese Abschirm ungen durch schlechtere ZugängMchkeit un d v e r
stä rk te U nübersichtlichkeit der Spulenanordnung die B etriebs
sicherheit. Von m ir vorgenomm ene Versuche, bei denen F lach
eisenstücke in verschiedener E ntfernung u n d H öhe von der Spule aufgehängt un d über eine große Zahl von Schm elzungen beob
ac h tet w urden, beweisen die R ichtigkeit dieser A nsicht. E s ist von n u r unw esentlichem U nterschied fü r die etw aigen aus den Streufeldern auftretenden Strom verluste, ob m agnetischer oder unm agnetischer W erkstoff fü r den B au des Ofengestelles v e r
w endet wird.
Die wassergekühlte Spule h a t sich auch bei uns endgültig durchgesetzt. W enn zw ar die luftgekühlte Spule infolge geringerer W ärm eabfuhr aus der Tiegelwand auch geringere V erluste in der W ärm ebilanz verursacht, so ist doch zu berücksichtigen, daß gerade die W asserkühlung die H a ltb a rk e it der Tiegel ausschlag
gebend im günstigen Sinne beeinflußt. Die höheren Strom verluste w erden dadurch m ehr als w ieder w ettgem acht, w enn sich das n atü rlich zahlenm äßig auch n ich t im einzelnen nachweisen läß t. Bei der Spulenausführung selbst ist die Verdrillung elek
trisch günstig. Ic h bin kein F reu n d davon, die Spulen so auszu
führen, daß m an durch V orschaltung eines K upferbandes vor das Spulenkupfer die elektrischen V erluste verringert. Bei Versuchs
öfen mag das angehen, im rau h en D auerbetrieb ergeben sich sp äter aber beim Ausbrechen des Tiegels nich t unerhebüche Schwierigkeiten.
Die Strahlungsverluste aus dem Tiegel beim Schmelzen ohne aufgesetzten Deckel h alte ich doch fü r größer, als sie H e rr Pölz
g u ter annim m t. Ic h habe jedenfalls gefunden, daß die S trah
lungsverluste nich t unerhebUch ansteigen, sobald m an vom ge
schlossenen zum offenen Schmelzen übergeht. F ü r den normalen B etrieb bin ich von dem ursprüngH ch gew öhnten sehr schweren gew ölbten Deckel abgekom m en. Ic h decke heute m einen Ofen m it einem ganz leicht zu handhabenden Flachdeckel ab.
E ine sehr wichtige F rage au ß er der vorstehend angeschnit
ten en u n d ausschlaggebend fü r die w eitere Entw icklung des Ofens bleibt die der Z ustellung u n d ih rer K osten. W ir stam pfen unsere Tiegel, auch fü r den 1200-kg-Ofen, nach wie vor außerhalb des Ofens u n d erreichen d am it ähnliche Zahlen, wie sie hier genannt w urden. D as Stam pfen des Tiegels außerhalb des Ofens h at den Vorteil, daß ich ihn schon einige Tage vor seinem Einsetzen a n trocknen lassen un d dan n die erste Schmelze bereits schneller anfahren kann. E ine T iegelhaltbarkeit von 250 Schmelzen habe ich allerdings in meinem B etrieb noch nich t erreicht. Geflickt wird ebenfalls nicht, d a sich dies dadurch sehr schädHch aus
w irken kann, daß Teile der FHckmasse loskochen u n d dann aller
dings die R einheit des Stahles ungünstig beeinflussen. Bei I n betriebnahm e unseres ersten Ofens v o r nunm ehr fa st sechs Jahren erreichten w ir eine durchschnittH che H a ltb a rk eit von 70 bis 80 Schm elzungen; neuerdings ist der D urch sch n itt auf 35 bis 45 zurückgegangen. Die jeweils erstellten S tahlsorten sind hierbei von ausschlaggebendem Einfluß. D as A rbeiten im Ofen auf Stahl, der in Blöcke vergossen wird, das eine vom Stahlgußschm elzen stark abweichende un d den Tiegel stä rk er angreifende Führung der Schmelze bedingt, v e rstä rk t den therm ischen un d mechani
schen A ngriff auf den Tiegelbaustoff. Ob die auch bei uns im Sinne der A usführungen von H e rrn M atuschka g eänderte Schmelz
weise hier besondere Einflüsse au sü b t, w ird noch untersu ch t.
Tiegeldurchbrüche, die auch bei uns Vorkommen, sind stets auf Fehler in der Zustellung, auf unreinen B austoff, nicht ge
nügende H interstam pfung, Verschiebungen der Spule selbst, m angelnde B eobachtung des Ofens, leichtsinnige Arbeitsweise un d ähnhche U nzuträgH chkeiten m ehr zurückzuführen.
Zur Zeit laufen bei uns Versuche, um in die gesam te Zu
stellungsfrage ein etw as klareres Bild zu bringen. Die Versuche w erden sehr um fangreich sein, da die U ntersuchung der bestim m enden Einflußgrößen, wie B adw irbelung, B adtem peratur, Schm elzgeschwindigkeit, Schlackenführung, Badzusam m en
setzung, m etallurgische Arbeitsweise, Zusam m ensetzung der Zu
stellung, K örnung, Mischung, Stam pfung, A nfeuchtung, T rock
nungsgrad, S interungsart u n d ähnhche Dinge, m ehr Aufwand erfordert, als gem einhin angenom m en wird.
Ich m öchte, ehe ich ihnen diese Versuchsergebnisse vorlegen kann, kurz auf einen m ir le tzth in zugegangenen B ericht ver
weisen, auf den ich dem nächst noch ausführlicher zurückkom m en werde. E s han d elt sich hier um ein ausländisches, bekanntes E delstahlw erk, das m it Tiegeln aus M agnesidonstam pfm asse, wie sie die D ynam idonw erke in M annheim -W aldhof Hefern, an je einem 50 un d 200 kg fassenden kernlosen Induk tio n so fen Ver
suche gem acht hat.
D er erste Probetiegel des 200 kg fassenden Ofens h a tte eine W andstärke von rd. 50 mm. E r w urde u n m ittelb a r nach dem Stam pfen gesintert u n d darau f beschickt, so daß also die Schmelze u n m ittelb ar an das Hochheizen begann. A us V ersuchs^ründen u n d weil in der Schlackenzone eine schnell zunehm ende A us
waschung a u ftra t, w urde der Tiegel nach 34 Schm elzen au s
gebrochen. Das en tsp rich t einer P ro d u k tio n vo n 6500 kg. Es handelte sich dabei um 25 Schmelzen M anganstahl und 9 Schm el
''S ^
1. A ugust 1935. F. Badenheuer: B au und Betrieb großer kernloser Induktionsöfen. S tah l un d Eisen. 827 zen Chrom -N ickel-Stahl. E ine genaue U ntersuchung beim Aus
brechen des Tiegels, wie ich sie früher fü r die genaue Prüfung der W andstärkenabnahm e angegeben habe, ergab folgendes:
Die D urchsinterung der B ruchstücke betrug 10 bis 14 mm und ließ zwei Zonen erkennen. An der Innenseite zeigte sich eine s ta rk glasierte schwarze Zone m it 3 bis 4 mm S tärke. D a
hinter lag eine unglasierte, b rau n er F ärbung, von 6 bis 10 m m ; sie w ar h a rt u n d fest zusam m engesintert. Der Bericht bezeichnet, wie ich es seinerzeit bei U ntersuchung des sauren Tiegels getan habe, diese beiden Zonen als Verschlackungs- u n d F rittzone. Auf die Sinterzone folgte nach außen die vorgesinterte Zone in Form von lose aneinander h aftenden größeren Brocken. D ah in ter lag dann die Stam pfm asse in Pulverform noch so, wie sie beim E in setzen des Tiegels zum H in terstam p fen Verwendung fand.
Der Boden h a tte noch eine S tärke von 30 bis 35 mm. H ier waren drei Zonen erkennbar. N ach innen zunächst eine Schlacken
anreicherung von 3 bis 5 mm in graugrüner F arbe. D er Bericht hält sie für R e stsch lack en , die beim Ausleeren der letzten Schmelze hängen blieben, un d zw ar fü r Mangan- u n d Chromoxyde. D a hinter folgte m it 12 m m S tärke die verschlackte Zone un d zum Schluß m it 15 mm die braune, g esinterte Zone. D aß hier die Durchsinterung stä rk er a u ftritt, ist d a rau f zurückzuführen, daß der Boden länger und stä rk er der Heizw irkung des flüssigen Bades ausgesetzt ist. Die Sinterung w ird also nicht, wie in der Tiegel
wand, durch den W ärm eabfluß in die w assergekühlte Spule beein
trächtigt. Die gleiche Erscheinung wies ich bei der U ntersuchung des sauren Tiegels nach. E rw äh n t sei noch, daß die gesam te Oberfläche des Tiegels zahlreiche kleine Risse aufwies, die nicht tief gingen, sich völlig gefahrlos zeigten u nd öffenbar von der Abschreckwirkung beim Ausgießen der Schmelze u n d W ieder
einsetzen k alten M aterials in den Ofen h errührten.
Der sehr ausführliche B ericht, dessen Einzelheiten hier wiederzugeben ich m ir erspare, beschreibt d an n die Lehren aus diesen U ntersuchungen. Ic h will sie selbst in meinem Betrieb erst noch p raktisch nachprüfen u n d werde dann d arü b er berichten.
Von Belang ist hier noch, daß die F ortsetzung der Versuche beim zweiten Probetiegel eine H a ltb a rk eit von 71 Schmelzen ergab, entsprechend 13,5 t fertigen Stahles. Von diesen 71 Schm el
zen waren 25 Schmelzen H artm an g an stah l, 9 Schmelzen ro s t
freier Stahl, 36 Schmelzen hochlegierter Chrom -Nickel-Stahl, 1 Schmelze h a rte r C hrom stahl.
Eine w eitere V ersuchsreihe e rstreck te sich auf Tiegel fü r den 200-kg-Ofen un d einen 50-kg-Ofen. D er letzte hielt etw a 121 Schmelzen. (F rü h er w urden hier m it anderem B austoff 50 bis 80 Schmelzen im D urchschnitt erreicht). Diese Zahlen sind insofern weniger m aßgeblich, als ein 50-kg-Ofen sich n u r sehr unvollkommen hinsichtlich seiner Zustellung m it größeren E in heiten vergleichen läß t.
Viel lehrreicher sind die Ergebnisse im 200-kg-Ofen. H ier wurden m it einem Tiegel 126 Schmelzen, entsprechend rd. 23 t fertiger Stahl, hergestellt. E s han d elt sich dabei um 37 Schmelzen rostfreier S tahl, 16 Schmelzen Chrom -M angan-Stahl, 27 Schmelzen Manganstahl, 39 Schm elzen hochlegierter Chrom -Nickel-Stahl, 7 Schmelzen verschiedenster Analyse.
Der Tiegel w urde d an n sam t dem Ofengestell ausgebaut.
Untersuchungen ergaben eine D urchsinterung von 40 bis 50 mm.
Das bedeutet, daß der Tiegel tro tz der sehr hohen Schmelzungs
zahl noch kaum etw as von seiner W andstärke verspielt haben konnte.
Der n ächste V ersuchstiegel m achte zwei Reisen. Die erste umfaßte 66 Schmelzen, die zweite 107. Sehr beachtlich ist die Tatsache, daß zwischen beiden V ersuchsreihen der basische Tiegel ohne irgendw elche besonderen V orkehrungen 14 Tage völlig k alt au ß er B etrieb blieb. Die 173 Schmelzen verteilten sich wie fo lg t: 10 Schmelzen lp ro zen tig er M anganstahl, 13 Schm el
zen 2- bis 4prozentiger M anganstahl, 3 Schmelzen Chrom-Mangan- Stahl, 5 Schmelzen H artm a n g an sta h l, 30 Schmelzen rostfreier Stahl, 99 Schmelzen hochlegierter C hrom -N ickel-Stahl, 13 Schm el
zen verschiedenster Analysen.
Dieser letzte Tiegel soll dan n noch so g u t gewesen sein, daß man die Schmelzreihe noch ruhig h ä tte fortsetzen können; n u r die vollständige D urchsinterung des Bodens v erh in d erte durch die d am it eingetretene erh ö h te W ärm eleitfähigkeit die F o r t
setzung der Versuche, d a sonst das die Spule tragende Holzgestell unter U m ständen in B ran d geraten wäre.
Aus allem ergibt sich das Bild, daß diese Tiegel m it zu nehm ender D urchsinterung sowohl in m etallurgischer als auch in keram ischer u n d m echanischer Beziehung von Schmelze zu Schmelze besser u n d w iderstandsfähiger wurden. M an sieht also, daß uns in dieser R ichtung noch m anches zu tu n bleibt! Doch nicht n u r der keram ischen F rage w ird unser besonderes Augen
m erk geschenkt, auch auf k onstruktivem wie elektrischem Gebiet laufen bei uns zurzeit höchst lehrreiche Versuche, ü ber die ich nach ihrem A bschluß zusam m enfassend berichten werde.
F . K ö r b e r , D üsseldorf: Als im J a h re 1924 nach A bschluß u nserer V orversuche im Eisenforschungsinstitut die erste H och
frequenzeinrichtung fü r das Schmelzen von M etallen aufgestellt wurde, haben wir nich t im entferntesten d aran g edacht, d aß w ir nach n u r 10 Ja h re n vor einem kernlosen Induktionsofen m it 4 t Fassung stehen würden. D am it d ürfte die Entw icklung aber noch keineswegs abgeschlossen sein. Vor allem glauben wir, daß die m etallurgischen M öglichkeiten des kernlosen Induktionsofens bisher noch nicht so ausgenützt w orden sind, wie es fü r die G ü te
steigerung unserer H ochleistungsstähle wünschensw ert wäre.
W ir w erden daher im I n s titu t unsere Bem ühungen um die K la r
stellung der m etallurgischen Besonderheiten des kernlosen I n duktionsofens fortsetzen, besonders w enn wir nach dem Umzug in das neue In s titu t im Besitze einer Anlage sein werden, die eine Schmelzleistung bis zu 300 kg g e sta ttet. Die geplante Aufstellung eines Lichtbogenofens gleicher Fassung, der uns von H errn Pölz
g u ter in dankensw erter Weise zur Verfügung gestellt w orden ist, wird es uns ermöglichen, diese Versuche auf wesentlich v e r
b reiterter G rundlage durchzuführen.
B. M a t u s c h k a : Die von m ir angegebene T iegelhaltbarkeit von 250 Schmelzen ist nicht als einmalige Spitzenleistung au f
zufassen. W ir haben gehört, daß die Schweden ebenfalls eine solche hohe H a ltb ark eit erzielten, un d zw ar dadurch, daß d o rt die Tiegel an jedem Morgen neu ausgeschm iert w urden. W ir machen nach je 30 bis 40 Schmelzungen eine größere F lickarbeit.
D er Ofen kom m t dabei aber nicht außer Betrieb, der Tiegel bleibt w arm un d w ird zu diesem Zwecke n u r ein größeres Blech einge
legt, hinterfüllt u n d an g efrittet; diese Flickarbeiten sind aber V oraussetzung dafür, die obengenannten H altb a rk eiten zu e r
reichen.
M. H a u c k , H agen: Von H errn M atuschka w urde angeführt, daß im kernlosen Induktionsofen ein sehr viel geringerer A bbrand erzielt w ird als im Lichtbogenofen. Ic h gehe wohl nich t fehl, anzunehm en, daß es sich bei dem Induktionsofen u m einen sauren und bei dem Lichtbogenofen um einen basischen Ofen handelt, zwei Oefen also, die wegen ihrer Zustellung nicht ohne weiteres m iteinander verglichen w erden können. D arf ich fragen, ob diese A ngaben des geringeren A bbrandes auch bestehen bleiben, wenn beide Oefen sauer zugestellt sind ?
H . S t a l l m a n n , W etzlar: W enn von A bbrand im sauer zugestellten kernlosen Induktionsofen gesprochen wird, m üssen zum Vergleich auch die Ergebnisse aus einem sauer zugestellten Lichtbogenofen herangezogen werden. Auch in diesem hegen die A bbrandzahlen günstiger als beim basischen Lichtbogenofen.
Das gleiche g ilt auch für die A ngaben über den Strom verbrauch.
F ern er m uß bei Vergleichen in dieser R ichtung berücksichtigt werden, daß beim sauer zugestellten kernlosen Induktionsofen das Fertigm achen des reinen E insatzes wegen nich t solange d a u e rt wie beim basischen Lichtbogenofen. D adurch w ird die Schm el
zungsdauer kürzer un d entsprechend verringern sich die K osten.
Auch hierfür m üßte der sauer zugestellte L ichtbogenofen zum Vergleich herangezogen werden.
F. S o m m e r , Düsseldorf-O berkassel: Ic h k an n die A us
führungen von H errn S tallm ann n u r bestätigen. Beim sauren Lichtbogenofen ist der Strom verbrauch ebenso wie auch der Steinverbrauch geringer als beim basischen.
Ic h m öchte noch anfragen, ob schon auf irgendeinem W erke m it flüssigem E insatz g earb eitet worden ist.
F . T r u r n i t , D üsseldorf-R ath: W ir haben bei R heinm etall w iederholt so g earbeitet, daß im basischen Lichtbogenofen v o r
geschmolzener S tah l zum F ertigm achen in den sauer zugestellten kernlosen Induktionsofen übergeführt w urde. E s sollte dabei die F rage u n tersu ch t werden, ob Schnellarbeitsstahl auf diese Weise verbessert w erden kann. Ebenso w urden noch einige W erkzeug
stähle im basischen Lichtbogenofen erschmolzen, die w ir im sauren Induktionsofen abstehen ließen.
W ährend bei dem so vorbehandelten S chnellarbeitsstahl gegenüber dem S tahl aus dem Lichtbogenofen gleicher Schm elzung eine Leistungssteigerung festgestellt w erden konnte, k o n n te bei d en W erkzeugstählen irgendein Erfolg d urch das A bstehenlassen im sauren Induktionsofen nich t erzielt w erden. D ie B ruchproben w aren vielm ehr schlechter als der aus der gleichen Schm elzung stam m ende basische S tah l aus dem Lichtbogenofen.
Z ur F rag e des Schlackengehaltes des im kernlosen In d u k tionsofen erschmolzenen Stahles sei noch darau f hingewiesen, daß m it einem höheren Schlackengehalt am ehesten gerechnet w erden m uß, w enn es sich um die erste Schm elzung aus einem neu zu gestellten Tiegel han d elt, bei welcher der S tah l n ich t heiß genug gefahren w urde u n d m an zu lange abstehen läß t. W erkzeugstahl aus einem neu zugestellten Tiegel ist auch d urch einen höheren Silizium gehalt gekennzeichnet u n d h a t m it dem im gasgefeuerten Tiegel erschm olzenen W erkzeugstahl einen höheren Schlacken
g ehalt gemein als norm al erschm olzener W erkzeugstahl aus dem basischen Lichtbogenofen.
828 Stahl und Eisen. H. Korschan und E. M aurer: Festigkeitseigenschaften von Baustählen. 55. Ja h rg . N r. 31.
F . S o m m e r: Beim Vergleich von Strom verbrauchszahlen sollte m an eigentlich n u r Oefen gleicher Erzeugung zugrunde legen u n d die Zahlen selbst n u r auf die Zeit bis zum beendeten Einschmelzen beziehen.
O. H e e r h a b e r , D ortm und: Zu der eingangs angeschnit
tenen Frage der Schlackeneinschlüsse scheint es m ir besonders wichtig, im m er darau f hinzuweisen, daß nich t die Schlacken
menge an sich, sondern die A rt der Schlacken un d ihre Verteilung fü r die G üte des Stahles von B edeutung ist. Bei m anchen Stählen wird ein m ehr oder weniger großer G ehalt an Schlackeneinschlüssen sich nach den Verwendungszwecken richten. Schlackenreinheit d e rart sum m arisch behandelt ist kein Maß für die G üte des Elektrostahles.
E . H o lw e g , Düsseldorf-D erendorf: H err M atuschka h a t vorhin erklärt, daß er im s a u r e n kernlosen Induktionsofen neben B austählen, hochhitzeheständigen Stählen usw. auch W erkzeug
stähle herstellt. Ic h m öchte fragen, ob es sich hierbei um u n legierte K ohlenstoff-W erkzeugstähle handelt.
B. M a t u s c h k a : Gerade auch solche unlegierte W erkzeug
stähle stellen wir im kernlosen Induktionsofen her u n d haben dam it sehr gu te Erfahrungen gem acht.
H . S t a l l m a n n : D er kernlose Induktionsofen zeichnet sich besonders durch die auf elektrodynam ischer W irkung be
ruhende Badbewegung aus, wodurch eine entsprechende D urch
wirbelung des S tahlbades bew irkt wird. Diese fehlt beim L ich t
bogenofen ganz u n d m uß durch kräftiges R ühren von H an d be
helfsmäßig ausgeführt werden. E ine Vereinigung beider Ofen
b au arten w ürde eine willkommene Verbesserung bedeuten.
Zweckmäßigerweise w äre die Ausführung so vorzunehm en, daß grundsätzlich der Lichtbogenofen un d seine Arbeitsweise bei
behalten w ürde und nur zusätzlich die w irksam e elektrodynam i
sche Badbew egung des kernlosen Induktionsofens n u tzb a r zu m achen wäre.
R . G r o ß , Berlin-Siem ensstadt: Zu der Anregung des H errn Stallm ann, eine Vereinigung von Lichtbogenofen un d kernlosem Induktionsofen durchzubilden, k an n ich m itteilen, daß diese Aufgabe bereits seit längerer Zeit in Angriff genommen ist. W ir hoffen, Anfang des Jah res 1935 in einem deutschen H üttenw erk eine derartige Anlage in Betrieb setzen zu können.
F . B a d e n h e u e r , Essen: E in D uplexverfahren, basischer Lichtbogenofen/saurer kernloser Induktionsofen, w ird wegen der Höhe der K osten wohl kaum durchführbar sein; die dabei e n t
stehenden W artezeiten spielen neben den Erzeugungskosten auch eine erhebliche Rolle. D as Vorschalten eines Schm elzapparates, wie es beispielsweise bei den V erfahren: Siemens-M artin-Ofen/
E lektroofen oder B irne/E lektroofen erfolgt, kann natürlich auch beim kernlosen Induktionsofen durchgeführt werden, wobei aber bei dem geringen Gewicht des Vorschm elz-Einsatzes ein w irt
schaftlicher Erfolg kaum zu erhoffen ist. Auf einem schwedischen W erk ist m it Erfolg ein Brackeisbergofen einem kernlosen I n duktionsofen vorgeschaltet worden.
Die Zweckm äßigkeit der Anw endung eines bestim m ten E lektrostahlverfahrens kann nicht allein von dem G esichtspunkt der erzielbaren Schlackenreinheit oder einer sonstigen ausge
p rägten E igenschaft der nach einem bestim m ten Schm elzver
fahren erzeugten Stähle erfolgen. Jedes der uns zur Verfügung stehenden Schm elzverfahren h a t fü r bestim m te Erzeugungs
gebiete Vorzüge, so daß eine allgemeingültige Entscheidung zu
gunsten eines bestim m ten Schm elzverfahrens nich t zur E rö rte rung stehen kann.
F. P ö l z g u t e r , B ochum : Zu den A usführungen des H errn M atuschka m öchte ich sagen, daß bei uns das E insetzen m it einem K ra n erfolgt. Die E insetzzeit w ürde d ah er n ich t geringer sein, w enn die O fenoberkante m it H ü tten flu r abschneiden würde.
F ü r das A rbeiten am Ofen selbst, wie Schlackenziehen, P ro b e
schöpfen, Vergießen m ittels H andpfannen, im besonderen aber wegen der allseitigen B eobachtungsm öglichkeit der Spule w ährend des ganzen Schmelzverlaufes, ist es besonders zweckmäßig, die O fenoberkante etw a 750 mm ü b er H ü tten flu r zu legen.
D urch mehrm aliges Flicken der Tiegelzustellung lä ß t sich zweifellos eine erhöhte T iegelhaltbarkeit erzielen. Ob das Flicken oder die öftere E rneuerung der Zustellung p rak tisch er un d w irt
schaftlicher ist, h än g t w ohl von den jeweiligen besonderen A rbeits
bedingungen ab.
W as die Schm elzgeschwindigkeit an lan g t, m öchte ich sagen, daß ich einer H erabsetzung der Einschm elzzeit nich t das W ort reden m öchte. W enn m an in der Feinungszeit oder bei Leerzeiten (Analysenvorprobe, Schm iedeprobe) nich t die ganze G enerator
leistung ausnutzen kann, so m öchte ich auf die neuerlich gefundene M öglichkeit hinweisen, m it einer M aschine gleichzeitig mehrere Oefen zu betreiben, wobei m an den jeweiligen Leistungsüberschuß der Maschine in jed er Schm elzphase ausnutzen kann. Man kann auf diese Weise bei der für E lektroofen allgemein bew ährten Methode bleiben, das elektrische A ggregat niem als zu k n a p p zu bemessen.
D er von H errn Broglio gem achte Hinweis auf die Möglichkeit, durchaus schlackenreinen u n d q u a lita tiv hochw ertigen Stahl zu erzeugen, sei noch unterstrich en . D ie Bochum er E rfahrungen haben gezeigt, daß prak tisch alle E d elstahle im kernlosen I n duktionsofen von derselben G üte erzeugt w erden können wie im Lichtbogenofen, w enn m an den m etallurgischen Eigenheiten dieser O fenart R echnung träg t.
W egen der S pulenausführung m öchte ich nochm als u n te r
streichen, daß sie so einfach u n d übersichtlich wie möglich sein soll. E s h a t sich in Bochum besonders bew äh rt, daß die Spulen
windungen nich t m it dem Ofen selbst v e ran k ert werden.
D ie von H errn Broglio noch besonders angeführten Versuche m it basischer Zustellung h alte ich fü r beachtensw ert, da in vielen W erken, besonders wo m an M an g an h artstah l erzeugt, die basische Zustellung nich t zu um gehen ist u n d daher zweckmäßigerweise alle E rfah ru n g en auf diesem G ebiet zusam m engetragen w erden sollen.
E s bleib t noch übrig, auf die gem achten Hinweise über die saure Z ustellung un d den K ostenvergleich einzugehen. Hierzu sei zunächst bem erkt, daß sich in Bochum gezeigt h a t, daß zwischen dem basisch zugestellten un d dem sauren H ochfrequenz
ofen im A bbrand prak tisch kein U nterschied b e steh t. Auch der S trom verbrauch bleibt ungefähr gleich. D as Vergleichsergebnis m it dem Lichtbogenofen w ürde sich daher, selbst w enn m an den sauer zugestellten Lichtbogenofen berücksichtigt, nicht nennens
w ert ändern.
D er von H errn S tallm ann gem achten A nregung, den Hoch
frequenzofen m it einem L ichtbogen zur Schlackenbeheizung aus
zugestalten, m öchte ich n ich t das W ort reden. D enn selbst wenn es möglich wäre, m it einer solchen V ereinigung die Schlacke dünnflüssiger u nd reaktionsfähiger zu m achen, bleibt immer noch übrig, d aß m an fü r eine solche S chlackenarbeit besser ein w annenförm iges Schmelzgefäß nim m t, wie es heim normalen Lichtbogenofen vorhanden ist. Mir scheint an sich jede Ofen
kopplung, wenigstens in der Edelstahl-M etallurgie, weniger zweckmäßig zu sein, als für die jeweils vorhandenen besonderen E rfordernisse im Einzelfall die zw eckm äßigste O fenart zu wählen.
Einfluß des Verschm iedungsgrades und des V ergütungsquerschnittes auf die Festigkeitseigenschaften von Baustählen.
Von H e in z K o rs c h a n in Essen und E d u a r d M a u re r in Freiberg (Sachsen).
[B ericht N r. 311 des W erkstoffausschusses des Vereins deutscher E isenhüttenleute*).]
(Untersuchungen über Zugfestigkeit, Streckgrenze, Dehnung, Einschnürung, Kerbzähigkeit und Oefüge bei 5- und 65fach verschmieileten, ölvergüteten Stücken von 40 m m [J] aus weichem unlegiertem Stahl, niedriglegiertem Manganstahl, aus
Nickelstahl und Chrom -Nickel-M olybdän-Stahl.)
U
eber die Festigkeitseigenschaften von fünffach ver- schniiedeten 100-t-1) bzw. 45-t-Blöcken2) aus vier verschiedenen Werkstoffen, nämlich einem Kohlenstoff-,*) E r s ta tte t von H . K o r s c h a n auf der 31. Vollsitzung des W erkstoffausschusses am 24. Mai 1935. — Sonderabdrucke sind vom Verlag Stahleisen m. b. H ., Düsseldorf, Postschließfach 664, zu beziehen.
B S tahl u. Eisen 53 (1933) S. 209/15, 243/51 u. 271/81 (W erkstoffaussch. 206).
2) S tahl u. Eisen 54 (1934) S. 1281/89 u. 1309/20 (W erkstoff
aussch. 288).
einem Mangan-, einem Nickel- und einem Chrom-Nickel- Molybdän-Stahl, haben E. M a u r e r, H. K o r s c h a n und H. G u m m e rt berichtet. Bei dem Vergleich der Festigkeits
zahlen beider Versuchsreihen im Verhältnis zueinandei kamen Maurer und Gummert zu dem Ergebnis, daß die mechanischen E i g e n s c h a f t e n d e r V e r s u c h s b lö c k t v o n d e r A u s g a n g s g u ß g rö ß e n i c h t a b h ä n g i g seien;
sie wären vielmehr für die 100-t- und 45-t-Blöcke im Schmie
dezustand nur wenig verschieden und würden durch dit Wärmebehandlung — Luft- und Oelvergütung — einandei
