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Vorrichtung zum Blankglühen von Metallen.
Für das Blankglühen von metallischen Werkstücken, wie Drähte, Bleche u. dgl., sind bereits Vorrichtungen benutzt worden, die aus einem Erhitzungsraum, in dem das Gut für eine gegebene Zeit auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, und einem Kühlraum bestehen, in dem das behandelte Gut abkühlt. Erhitzungsraum und Kühlraum sind meistens mit inerten Gasen gefüllt, die die Oberfläche des Gutes gegen Anlaufen u. dgl. schützen. In der Regel ist der Kühlraum mit dem Erhitzungsraum fest verbunden. Es ist auch bekannt, den Erhitzungsraum über dem Kühlraum anzuordnen, so dass dabei das Gut von unten in den Erhitzungsraum eingeführt und nach vollendetem Blankglühen aus dem Erhitzungsraum in den Kühlraum hinabgelassen wird.
Diese Einrichtung hat zwar den Vorteil einer grösseren Raumersparnis, doch ist sie, wie alle Glühanlagen, bei denen der Kühlraum mit dem Glüh- raum fest verbunden ist, nicht geeignet, die Glühzeit unabhängig von der Kühlzeit zu machen.
Auch kann man damit nicht die Glühung oder die Kühlung oder beide Operationen an beliebigen voneinander völlig getrennten Orten vornehmen. Diese Möglichkeit ergibt sich vielmehr nur bei dem gleichfalls bekannten Vorschlag, nach dem der Kühlraum relativ zum Erhitzungraum beweglich ausgebildet ist. Derartige Vorrichtungen arbeiteten in der Weise, dass das zu behandelnde Gut auf einem geeigneten Glühgestell in den Kühlraum eingebracht wurde.
Dieser wurde darauf über den Erhitzungsraum gestellt und das Glühgestell in den Erhitzungraum hinabgelassen. Eine am Glühgestell über dem Gut angebrachte Platte diente dabei zum Abschluss des Glühofens gegen den Kühlraum, der während der Glühdauer über dem Erhitzungraum stehen bleiben musste. Diese bekannte Blankglühvorrichtung hat indessen noch wesentliche Nachteile. Zunächst wird der über dem Erhitzungsraum befindliche Kühlraum während der Glühdauer gleichfalls mehr oder weniger stark erhitzt, so dass sich die Kühlperioden ent- sprechend verlängern. Ferner strömen bei der Trennung des Kühlraumes vom Glühofen die Schutzgas bzw.
Dämpfe infolge ihres durch die hohe Erhitzung geringen spezifischen Gewichtes schnell aus dem Ofen aus, so dass grosse Mengen an inertem Schutzgas erforderlich sind, selbst wenn Organe vorgesehen sind, mit denen der Glühofen oben abgeschlossen werden kann, bevor der darübergestellte Kühlraum mit dem Glühgut entfernt wird. Noch schwerwiegender ist der Nachteil, dass der Glühofen infolge des darüberbefindlichen Kühlraumes während der Glühdauer schlecht zugänglich ist und dass deshalb das Glühgut während des Glühens nicht oder nur schlecht beobachtet werden kann. Schliesslich wird das Giühgut während des Glühens sowie während des Überführens vom Glühraum in den Kühlraum nicht sorgfältig genug gegen oxydierende Einflüsse geschützt, die durch den Zutritt selbst geringer Mengen Luft zum Glühgut auftreten können.
Insbesondere beim Glühen von Metallen, wie Kupfer und Kupferlegierungen, die gegen derartige Einflüsse besonders empfindlich sind, können daher bei Benutzung dieser bekannten Vorrichtungen leicht Anlauffarben entstehen, die das Glühgut empfindlich schädigen. Im übrigen sind auch die für den Abschluss des Glühraumes gegen den Kühlraum und der Beschickungsöffnungen beider Räume gegen die Atmosphäre notwendigen Organe, trotzdem sie schon teilweise am Glühgutträger angeordnet sind, ziemlich umständlich und umfangreich.
Die Erfindung vermeidet alle diese Nachteile. Sie bezieht sich ebenfalls auf eine Vorrichtung zum Blankglühen von Blechen. Drähten u. dgl. in einer Atmosphäre von inerten,
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z. B. brennbaren Gasen, bei der unter dem Erhitzungsraum ein Kühlraum angeordnet ist, und besteht darin, dass Erhitzungs-und Kühlraum gegeneinander beweglich angeordnet sind und nach Übereinanderstellen der beiderseitigen Arbeitsöffnungen die des Erhitzungsraumes durch einen Rand an der Öffnung des Kühlraumes ringsum nach aussen abgeschlossen wird.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt In Fig. 1 bedeutet 1 den Ofen. Durch die Stopfbüchse 2 des Ofens 1 geht eine in der Längsrichtung verschiebbare Stange 3, an der das Glühgut aufgehängt werden kann. An dem oberen Teil des Ofens befindet sich die Eintrittsöffnung 4 für die Schutzgase. Der Verschluss des Ofens ist in Form eines Schiebers 5 ausgebildet, der in einer entsprechenden Aussparung an seiner Unterseite den Deckel 6 des Kühlgefässes 7 aufnehmen kann. Der Schieber befindet sich in einem Gehäuse 8 und kann durch eine nach Möglichkeit gasdicht geführte Stange 9 betätigt werden. Das Kühlgefäss 7 ist auf einem Wagen 10 fahrbar angeordnet.
Unter dem
Ofen 1 befindet sich die Vorrichtung 11, mittels der der Wagen mit dem Kühlgefäss gehoben und gesenkt werden kann. Das Kühlgefäss kann an eine Schutzgasleitung 12 angeschlossen werden und hat, falls ein brennbares Schutzgas verwendet wird, eine Öffnung 13, durch die eine Kontrollflamme 14 herausbrennen kann. Ferner können am Kühlgefäss noch Klammern 15 zum Aufschrauben des Deckels 6 angeordnet sein. Das Glühgut 16 ruht auf einer Vor- richtung 17, die mit einer automatisch wirkenden Kupplung 18 mit der Stange 3 verbunden und von dieser gelöst werden kann. Für die Messung und Beobachtung der Temperaturen im
Glühraum ist die Öffnung 19 in der Ofenwandung vorgesehen. Das Kühlgefäss 7 wird zweck- mässig noch mit einer Explosionssicherung 20 ausgestattet.
Der Betrieb des Ofens und der Kühlvorrichtung gestaltet sich nun folgendermassen :
Das Beschicken des Ofens mit dem Glühgut kann auf beliebigem Wege erfolgen. Da die Beschickungsöffnung am unteren Ende des Ofens angeordnet ist, so macht es dabei nichts aus, wenn der heisse, mit brennbarem Gas gefüllte Ofen für kurze Zeit offen steht. Wesentliche
Mengen von Schutzgas können dabei nicht entweichen, auch sind Explosionen nicht zu be- fürchten, denn das Schutzgas ist leichter als die den Ofen umgebende Luft, so dass eine
Mischung von Luft und Schutzgas nur in sehr geringem Masse eintritt.
Während des Glühens wird Schutzgas durch die Öffnung 4 in dem Masse in den Ofen eingeleitet, dass es entweder durch Undichtigkeiten in dem unteren Verschluss des Ofens bzw. durch eine kleine Öffnung, die für diesen Zweck vorgesehen ist, aus dem Ofenmautel herausbrennt. Es wird auf diese
Weise eine Gewähr dafür geschaffen, dass der Ofen stets mit Schutzgas gefüllt ist. Ist der
Glühvorgang beendet, so wird das Kühlgefäss 7 mit aufgelegtem Deckel 6 mittels Hebevor- richtung 11 an den Ofen derart ausgedrückt, dass sich der Deckel 6 in die erwähnte Aus- sparung des Schiebers 5 einsetzt.
Wird nun der Schieber des Ofens zurückgezogen, so wird auch der Deckel des Kühlgefässes beiseite geschoben, wodurch das Gas aus dem Ofen unge- hindert in das Kühlgefäss eintreten kann, um alsbald durch die Austrittsöffnung 13 in kleiner
Flamme 14 herauszubrennen. Sobald das Kühlgefäss mit Gas gefüllt ist, wird das Glühgut mittels der Aufhängestange 3 in den Kühlraum hinabgelassen. Nachdem die Stange durch die einfach zu betätigende oder automatisch wirkende Auslösungsvorrichtung 18 ausgehängt und wieder hochgezogen ist, wird die Gasleitung 12 an das Kühlgefäss angeschlossen und hierauf der Schieber 5 geschlossen, wobei der Deckel 6 sich wieder auf das Gefäss 7 auflegt. Damit wird dieses nicht nur von dem Ofen getrennt, sondern auch beim Herablassen und Wegbringen auf den Wagen 10 vor Eindringung von Luft in seinen Innenraum geschützt.
Der Deckel ss kann nach dem Beiseiteschieben des Kühlgefässes zwecks grösserer Abdichtung mittels
Klammern 15 festgeschraubt werden. Das Brennen der Kontrollflamme 14 gewährleistet, dass während des Abkühlens das Glühgut sich stets in einer Schutzgasatmosphäre befindet. Der Kühlraum 7 kann natürlich auch schon mit Schutzgas angefüllt werden, bevor er mit dem Ofenraum in Verbindung gebracht wird. Nach Entfernung des Kühlraumes kann der Ofen sofort wieder frisch beschickt werden. Durch Benutzung einer entsprechenden Zahl von Kühlgefässes kann dafür Sorge getragen werden, dass Glüh-und Kühlvorgang sich gegenseitig in keiner
Weise stören.
Erfolgt das Beschicken des Ofens mit Hilfe eines Kühlgefässes, so folgen die einzelnen Operationen ungefähr in umgekehrter Reihenfolge aufeinander, wie vorstehend für die Entleerung beschrieben.
Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der oben erläuterten im wesentlichen nur dadurch, dass der Ofen beweglich und der Kühlraum ortsfest angeordnet ist. Im übrigen ist die Anordnung dieselbe ; es sind daher für die ent- sprechenden Teile der in Fig. 2, 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen der Erfindung dieselben Bezugszeichen gewählt worden wie in Fig. 1.
Im Betriebe wird der transportable Ofen 1 über die Grube 21 gebracht und dann das auf dem Hebetisch 22 befindliche Glühgut von unten aus der Grube in den Ofen hineingeschoben, bis der Hebetisch 22 sich an die
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die mit Gas gefüllte Grube hinabgelassen und der Verschlussschieber ; des Ofens, der, wie vorhin geschildert, den Deckel 6 für die Grube aufnimmt, geschlossen. Hierauf kann der Ofen mittels der Transport- und Hebevorrichtung 24 zur nächsten Grube befördert werden. Auch in diesem Falle kann eine Kontrollflamme 14 für die Sicherung der Füllung des Kühlraumes mit Schutzgas während des Abkühlens des Glühgutes vorgesehen werden.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung wiedergegeben, die sich von der nach Fig. 1 nur durch Vereinfachungen der Verschlüsse für den Ofenraum und den Kühlraum unterscheidet. Diese Verschlüsse werden nämlich durch Platten 25 und 26 an dem Gestell 17 gebildet, das das Glühgut trägt. Dadurch werden die bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 benötigten Schieber 5 und Deckel 6 überflüssig. Eine Dichtung kann aber, falls ein besonders guter Abschluss des Ofens erreicht werden soll, ebenfalls vorgesehen werden. Sie befindet sich dann vorteilhaft in einem unten am Ofen angebrachten zylindrischen Ansatz, in den das Kühlgefäss mit seinem oberen Teil hineinpasst.
Wird nämlich das auf dem Gestell 17
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an die Unterseite eines ringförmigen Zwischenstückes 27. Dieses wird dadurch gegen die die Beschickungsöffnung des Ofens umgebende Wand angepresst und so mittels des Zwischen- stückes 27 und der Platte 85 ein genügend gasdichter Abschluss des Ofenraumes hergestellt.
Nach beendigtem Glühen wird zwecks Überführung des Glühgutes aus dem Ofen in den unter- geschobenen Kühlraum das Kühlgefäss mittels der Hebevorrichtung 11 an das Zwischenstück 27 angepresst ;
der obere Rand des Kühlgefässes ist mit einem Flansch 28 versehen, der so aus- gebildet ist, dass er beim Anpressen des Kühlgefässes an den Ofen den äusseren Rand des
Zwischenstückes umfasst und dass sich das Zwischenstück an seinem ganzen Umfange dicht auf den Rand des Kühlgefässes auflegen kann. Beim Herablassen des Glühgutes in das Kühl- gefäss 7 setzt sich die an ihrem äusseren Umfange konische Deckplatte 26 in eine entsprechend konische Aussparung 29 des Zwischenstückes 27 ein und verschliesst auf diese Weise die
Beschickungsöffnung des Kühlgefässes. Die Stange 3 wird darauf von dem Glühgestell 17 mittels der Auslösevorrichtung 18 gelöst.
Eine Verschraubung der Deckplatte mit dem Kühl- gefäss ist nicht nötig, weil das Gewicht des an der Deckplatte 26 hängenden Glühgutes für genügend dichten Abschluss sorgt. Das KühJgefäss 7 wird zweckmässig bereits vor dem Ein- bringen des Glühgutes mit Schutzgas gefüllt und auch während des Transportes und der Ah- kühlung in Verbindung mit der Gaszuführung 12 gehalten.
Werden zum Ausglühen von Metallen, z. B. in Form von Eisenbändern oder Drähten, billige unreine Schutzgas, z. B. Leuchtgas, Generatorgas u. dgl., verwendet, so dürfen diese nicht unmittelbar mit dem Glühgut in Berührung kommen, da sie auf diesem Verunreinigungen, wie teerige Bestandteile u. dgl., ausscheiden und dadurch die Beschaffenheit des Glühgutes schädlich beeinflussen. Deshalb wird in diesen Fällen das Gut während des Glühens in an sieh bekannter Weise in einem besonderen Topf untergebracht, der es gegen die unmittelbare
Berührung mit den in den Glühofen eingeleiteten unreinen Schutzgasen schützt. Das Schutz- gas dringt aus dem Glühraum durch Schichten feinverteilten Metalles, an denen es gereinigt wird, in den Glühtopf ein.
Die Anwesenheit von Luft im Glühtopf beim Einbringen desselben in den Glühraum hat sich dabei nicht als störend erwiesen. da diese Luft in kurzer Zeit mit dem eindringenden Gas und mit dem am Metall noch haftenden Fett oder 01 verbrennt und dadurch unschädlich gemacht wird.
Das Schutzgas, das in den Ofen eingeleitet wird, gelangt also sorgfältig gereinigt in den
Glühtopf, da es in sehr langsamem Strom aus dem Glühraum durch die Schutzschicht von feinverteiltem Metall hindurchdringt, so dass es'mit diesem in besonders innige Berührung kommt. Die Glühtöpfe bieten zwar in vielen Fällen einen ausreichenden Schutz gegen Oxydation und ähnliche Veränderungen des Glühgutes, sie verteuern aber das Glühen, da sie die Wärme- übertragung auf das Gut sowie die Wärmeabgabe des Gutes während des Kühlens beein- trächtigen.
Durch dünnwandige Ausbildung der Glühtöpfe lässt sich zwar eine bessere Wärme- übertragung erreichen und die Dauer des Glühens und Kühlens abkürzen, indessen hat sich gezeigt, dass bei den bisherigen Glüheinrichtungen dünnwandige Glühtöpfe durch Verzunderung schnell unbrauchbar wurden, selbst wenn sie während des Glühens und Kühlens von nicht- oxydierenden Gasen umspült wurden. Der Verschleiss war in der Regel so gross, dass die
Wirtschaftlichkeit der Anwendung derartiger Glühtöpfe in Frage gestellt wurde.
Dieser Nachteil wird bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass auch während der Überführung vom Glühofen in den Kühlraum um den Glühtopf eine Atmo- sphäre von nichtoxydierenden Gasen aufrechterhalten wird. Gerade während dieser Über- führung ist nämlich der Baustoff der Glühtöpfe am meisten durch oxydierende Einflüsse gefährdet, denn beim Herausnehmen aus dem Glühofen, der ja bekanntlich mit inerten oder reduzierenden Gasen gefüllt ist. ist der Glühtopf noch seir heiss. Gelangt der Glühtopf dabei mit der Luft in Berührung, so tritt augenblicklich eine sein'starke Oxydation ein.
Wenn nun
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auch während des Kühlens reduzierende Gase auf den Glühtopf einwirken, so können diese wohl die gebildeten Oxyde wieder zu Metall reduzieren, nicht aber die durch die Oxydation bedingte Auflockerung des Gefüges wieder rückgängig machen. Dazu kommt noch, dass das durch die Gase während des Kühlens reduzierte Metall sehr empfindlich geworden ist, so dass es auch nach dem völligen Abkühlen durch Luft viel leichter oxydiert wird als der ursprüngliche gesunde Baustoff des Glühtopfes.
Bei der Füllung des Kühlgefässes mit brennbarem Schutzgas kann die im Kühlgefäss befindliche Luft dadurch unschädlich gemacht werden, dass sie mit einem Teil des Kühlgases zur Verbrennung gebracht wird. Hiedurch wird gleichzeitig eine gewisse Anwärmung des Kühlgefässes erzielt, die in vielen Fällen zweckmässig sein kann. Will man diese Erhitzung indessen vermeiden, so-kann man die Luft durch Einleiten von Wasserdampf oder andern nicht mit dem Schutzgas reagierenden gasförmigen Stoffen aus dem Kühlgefäss austreiben, bevor dieses mit Schutzgas gefüllt wird.
Erfolgt das Glühen der Metalle, z. B. Kupfer, in einer Wasserdampfatmosphäre, so kann auch das Abkühlen in einer Wasserdampfatmosphäre ausgeführt werden, allerdings nur bis zu einer Temperatur, bei der einerseits der Wasserdampf noch nicht kondensiert und bei der anderseits Schutzgas, wie Leuchtgas, Wasserstoff u. dgl., keinen ungünstigen Einfluss mehr auf das Glühgut ausüben können. Sobald diese Temperatur erreicht ist, wird der Wasserdampf durch ein Schutzgas ersetzt, z. B. in der Weise, dass man dieses in den Glühbehälter einströmen lässt, wo es den Wasserdampf verdrängt und somit verhindert, dass sich beim weiteren Abkühlen der Dampf auf den geglühten Werkstücken kondensieren kann. In der Atmosphäre
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in Wasserdampf bis nahe an die Kondensationstemperatur desselben herunterzugehen.
Bei der Kühlung hat es sich ferner als zweckmässig erwiesen, nach Überführung des Glühgutes in das Kühlgefäss, einmal mit Rücksicht auf Verbesserung der Gütezahlen des Glüh- gutes (z. B. Kupfer), das andere Mal aus betriebstechnischen und wirtschaftlichen Gründen, nämlich zur Ersparnis von Glühtöpfen und Verbilligung des Glühprozesses, den Abkühlungsvorgang nach Möglichkeit zu beschleunigen. Zu diesem Zweck wird gemäss der Erfindung das Kühlgefäss mit einem Doppelmantel versehen, durch den während der Abkühlungsdauer oder während eines Teiles derselben Kühlwasser hindurchgeleitet wird.
Hiebei muss dafür gesorgt werden, dass während der starken Zusammenziehung der im Kühlgefäss eingeschlossenen Gase bei der beschleunigten Kühlung keine Luft von aussen in das Kühlgefäss gesaugt werden kann. Demgemäss wird das Kühlgefäss mit einem unter einer Taucherglocke befindlichen Gasvolumen in Verbindung gebracht, so dass beliebig viel Gas jederzeit in den Kühlraum gesaugt werden kann.
Die Fig. 4 zeigt ein Beispiel dieser Kühlvorrichtung. 7 ist das Kühlgefäss mit dem Wassermantel 37, dem Deckel 6 und der Haube 30, die in eine am Wassermantel angeordnete Öloder Wassertasse 31 eingesetzt werden kann. 38 ist die Wasserzuführung, 39 die Dampfableitung des Wassermantels, 37 und 40 die Taucherglocke ; 41, 42, 43 sind Absperrvorrichtungen in den Leitungen 4 45, 46 ; 47 ist eine verschliessbare Öffnung in der Haube 30.
Nach Einführung des geglühten Gutes in den Kühlraum verschliesst sich zunächst das Kühlgefäss durch den Deckel 6 mehr oder weniger selbsttätig beim Schliessen des Absperrschiebers zwischen Glüh-und Kühlraum. Nachdem Kühlraum und Glühraum genügend weit voneinander getrennt worden sind. wird zur besseren Abdichtung des Kühlraumes gegen die Atmosphäre die Haube 30 in die Wassertasse 31 eingesetzt. Vor und während der Überführung des Glühgutes steht das Kühlgefäss 7 unter Dampf, welcher durch die Leitung 46 eintritt. Die zwischen dem inneren Deckel 6 und der Haube 30 befindliche Luft wird dadurch verdrängt, dass man das Hähnchen 47 öffnet, wobei der Dampf durch Undichtigkeiten des inneren Deckels 6 in den Zwischenraum zwischen diesen und der Haube eintritt.
Unter die Taucherglocke 40 wird inzwischen durch das Zuführungsrohr 45 das Schutzgas von einer beliebigen Gasquelle geleitet. Nachdem die Luft aus dem Raum unter der Haube 30 durch Dampf genügend vollkommen verdrängt ist, wird mittels des Hahnes 41 dem unter der Taucherglocke befindlichen Schutzgas der Zutritt zu dem Kühlraum freigegeben. Hierauf lässt man das Kühlwasser durch die Öffnung 38 in den Wassermantel 37 langsam eintreten. Damit der sich zunächst bildende Dampf genügend schnell austreten kann, ist das Auslassrohr 39 möglichst weit gehalten. Die starke Abkühlung kondensiert den Dampf im Innern, u. zw. nur an-den gekühlten Wandungen des Kühlgefässes 7, so dass das Glühgut nicht mit Wasser benetzt wird. Die Wasserkühlung hat eine kräftige Ansaugung von Gas aus dem Behälter 40 zur Folge.
Durch reichliche Bemessung des Gasbehälters wird vermieden, dass Aussenluft in das Kühlgefäss angesaugt wird. Ist die Abkühlung vollzogen, dann wird der Hahn 41 geschlossen und nach Abnahme der Haube 30 und des Deckels C das Glühgut aus dem Kühlgefäss 7 herausgenommen.
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Statt kreisförmiger Querschnitte von Ofenraum und Kühlraum können natürlich auch andere geeignete Querschnittsformen gewählt werden.
Besonders vorteilhaft hat sich die Vorrichtung gemäss der Erfindung für das Blankglühen, z. B. von Drähten oder Blechen, mittels elektrischer Stromwärme erwiesen. Hiebei werden zweckmässig elektrische Widerstände verwendet, die im Ofenraum selbst angeordnet sind. Da der Ofenraum während des Betriebes mit inerten Gasen gefüllt ist, können in diesem Falle als Heizwiderstände hochschmelzende oxydierende Metalle, beispielsweise Eisen, verwendet und höhere Glühtemperaturen gewählt werden. Hiedurch werden die Baukosten des Ofens wesentlich geringer.
Anderseits wird dadurch, dass gemäss der Erfindung Ofenraum und Kühlraum beweglich gegeneinander sind und demgemäss ein kontinuierlicher Betrieb auch bei kleinsten Ofen abmessungen möglich ist, wesentlich an Heizenergie gespart, so dass die Benutzung elektrischer Energie für das Glühen durch Anwendung der vorliegenden Vorrichtung auch wirtschaftlich wird.
Aber auch bei allen andern Beheizungsarten bietet die Glühvorrichtung gemäss der Erfindung grosse Vorteile, die hauptsächlich in ihrem einfachen und übersichtlichen Betrieb und in der hohen Wirtschaftlichkeit begründet sind.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Blankglühen von Metallen in einer Atmosphäre von inerten, z. B. brennbaren Gasen, bei der unter dem Erhitzungsraum ein Kühlraum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass Erhitzungs-und Kühlraum gegeneinander beweglich angeordnet sind und nach Übereinanderstellen der beiderseitigen Arbeitsöffnungen die des Erhitzungsraumes durch einen Rand an der Öffnung des Kühlraumes ringsum nach aussen abgeschlossen wird.