AT315978B - Vakuum-Elektroofen geringer Wärmeträgheit - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft einen Vakuum-Elektroofen geringer Wärmeträgheit, mit Schnellkühlung, zur integralen Durchführung von vollständigen Kreisprozessen (Heizung und Kühlung) thermischer Behandlungen oder verschiedener chemischer Vorgänge unter Vakuum. 



   Zur Durchführung der thermischen Behandlungsprozesse, insbesondere von in oxydierender Atmosphäre bei hohen Temperaturen stark aktiven Leichtmetallen, oder zur Durchführung der Reduktion von Metalloxyden bis zum Metallstaub werden zur Zeit Vakuum-Elektroöfen benutzt. 



   Es sind die bei der Wärmebehandlung unter Vakuum angewandten Elektroöfen bekannt, die als luftdichte
Behälter mit wassergekühlten Tragwänden und einem abnehmbaren Deckel ausgeführt sind, wobei im Inneren des
Arbeitsraumes die Heizelemente eingebaut und zwischen denselben und den wassergekühlten Tragwänden des
Behälters Metallschirme. aus dünnem Blech angeordnet sind, die zwecks Verminderung der
Wärmeausstrahlungsverluste an die Wände benutzt werden. 



   Die Erwärmung des Beschickungsgutes in diesen öfen erfolgt unter Vakuum durch Strahlung von den
Heizelementen her, die metallisch oder aus Graphitstangen oder-geflecht, je nach der Ofentemperatur, sein können. Die Aufrechterhaltung der für das Material und den beabsichtigten Vorgang geeigneten Temperatur wird durch von aussen her gesteuerte selbsttätige Regelung erzielt. 



   Die Kühlung des Beschickungsgutes gemäss einer bestimmten, dem durch die betreffende Behandlung verfolgten Zweck entsprechenden Temperatur-Zeit-Kurve ist durch die Einführung von Inertgas gewährleistet, das die vorher im Beschickungsgut und in den Strahlungsschirmen aufgespeicherte Wärme durch Konvektion übernimmt. 



   Der Nachteil dieser bekannten Öfen liegt darin, dass hinsichtlich der Durchführung der   Enthärtungs- oder  
Härtungswarmbehandlung von Werkstücken aus Legierungen auf Basis von Magnesium, Beryllium oder Titan, die oberhalb bestimmter Temperaturen eine starke Affinität zum Sauerstoff aufweisen, oder im Falle von chemischen Vorgängen, bei denen eine sehr wenig oxydierende Atmosphäre ihrer korrekten Abwicklung schaden könnte, die Möglichkeit der Kühlung des Beschickungsgutes lediglich durch die Einführung eines Inertgases in den Vakuumraum immerhin die Gefahr einer Sauerstoffzufuhr aufweist, da zur Zeit der Sauerstoffgehalt eines hochreinen Inertgases bis auf 2, 6 Teile auf eine Million herabgesetzt werden kann, während im Vakuum bei
10-4 Torr die Sauerstoffkonzentration nur 0, 26 Teile auf eine Million beträgt. 



   Ein anderer Nachteil der bekannten Ofentype besteht darin, dass keine kurzzeitigen Temperaturschwankungen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Vakuumzustandes erreicht werden können, was den guten Isoliereigenschaften und der Wärmeträgheit der im Inneren des Arbeitsraumes des Ofens angeordneten Strahlungsschirme zuzuschreiben ist. 



   Es sind auch zur Durchführung chemischer Prozesse oder der Vakuumwärmebehandlung benutzte öfen bekannt, die aus zwei konzentrischen Behältern bestehen, wobei der Vorgang sich im Innenbehälter unte ; Vakuum abwickelt. Der Aussenbehälter, in welchem je nach der Heizungsart ein mehr oder weniger hohes Vakuum erreicht wird, besitzt aussendruckbeständige Wandungen, die wärmeisoliert oder wassergekühlt sein können. Die Heizelemente sind ausserhalb des   Innenbehälters   angeordnet, und zwischen ihnen und dem Mantel des Aussenbehälters, also innerhalb des letzteren, sind dünne Metallschirme angeordnet, denen die Aufgabe zufällt, die Strahlungswärmeverluste herabzusetzen und den durch den Aussendruck mechanisch belasteten Mantel des Aussenbehälters thermisch zu schützen.

   Diese Öfen, bei denen letzten Endes der Innenbehälter mit dem Beschickungsgut gleichgestellt werden kann, sind als Lösung der vorher beschriebenen Ofenart gleich und weisen dieselben Nachteile auf, wobei sie dazu noch einen komplizierten Aufbau besitzen und die indirekte Heizung des Beschickungsgutes einen geringen Wärmezunahmegradienten verursacht. 



   Der erfindungsgemässe Elektroofen beseitigt die oben angegebenen Nachteile dadurch, dass die angewandten Strahlungsschirme ausserhalb der Vakuumkammer des Ofens liegen, also ausserhalb der Tragwände, die aus Metall, mit der Verwendungstemperatur entsprechenden mechanischen Eigenschaften ausgeführt sind, wobei die von den Strahlungsschirmen eingenommenen Räume nach aussenhin durch Blechmäntel abgegrenzt sind und diesen Räumen während der dem Behandlungsdiagramm entsprechenden Abkühlung des Beschickungsgutes durch einen Ventilator gelieferte kalte Zuluft zugeführt wird, welche durch Zwangskonvektion den Strahlungsschirmen und den Ofenwänden die Wärme abnimmt, die von dem im Ofen befindlichen Beschickungsgut abgegeben wird, welch letzteres sich um einen Temperaturgradienten abkühlt, der von dessen Gewicht,

   von der zugeführten Abkühlungsluftmenge und von der geometrischen Form des Ofens abhängt. 



   Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung in einem vertikalen Schnitt dargestellten Ausführungsbeispieles eines Elektroofens näher erläutert. 



   Der   erfindungsgemässe   Elektroofen besteht aus einer am Oberteil durch einen abnehmbaren   Deckel--2--   dicht geschlossenen Vakuumkammer --1--. Innerhalb der   Vakuumkammer--l--sind Metallheizelemente   --3-- und eine   Tragstütze--4--mit Platten--5--angeordnet,   auf die Staub des Metalloxydes aufgeladen wird, das zu Metall reduziert werden soll. 



   Der Ofen ist ferner mit einem zentralen, mit Löchern versehenen Rohr--6--ausgestattet, durch das der Arbeitsraum mit reduzierendem Gas oder, im Falle von Wärmebehandlungen, mit Inertgas oder, wenn nötig, mit einem andern Gas zum Kühlen gespeist wird. 

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 Gasmenge zugeführt werden kann. Die Kühlung des Beschickungsgutes und des Ofens wird durch Kaltluftzufuhr mittels eines Ventilators über Anschlüsse --9-- erzielt, wobei diese Luft durch Zwangskonvektion den Vakuumkammerwänden und den   Strahlungsschirmen --7-- die   vorher aufgespeicherte Wärmemenge sowie die von der Beschickung an die Wände durch Strahlung abgegebene Wärme abnimmt. 



   Bei Verwendung des   erfindungsgemässen   Ofens werden folgende Vorteile erzielt :
1. die Möglichkeit der Durchführung der Kühlung des Beschickungsgutes bei hohem
Temperaturgradienten, bei der Wärmebehandlung von gegenüber Sauerstoff stark aktiven Metallen, bei Aufrechterhaltung des   Vakuumzustandes ;  
2.

   Einschränkung des Schleifens, des Polierens und anderer für Werkstücke, deren Kreisprozess sich nicht gänzlich unter Vakuum vollzieht, nach deren   Ausglüh- und   Härtbehandlungen notwendiger
Feinfertigungsarbeitsgänge auf ein Mindestmass ;
3. erhöhte Produktivität des als Beispiel beschriebenen Reduktionsprozesses durch Beseitigung von zusätzlichen Arbeitsgängen und Ausstattungen und durch Kürzung der zum Vollzug eines vollen
Kreisprozesses erforderlichen Zeit ;
4. es kann Inertgas oder Luft zur Beschleunigung der Abkühlung unterhalb von Temperaturen verwendet werden, bei denen der aktive Zustand des Beschickungsgutes gegenüber Sauerstoff die
Qualität des Produktes nicht beeinflusst, was zu Ersparnissen in bezug auf die Kosten der
Reinigungsanlage des benutzten Inertgases führt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Vakuum-Elektroofen geringer Wärmeträgheit, mit Schnellkühlung, zur gänglichen Durchführung von vollständigen Kreisprozessen von Wärmebehandlungen oder verschiedenen chemischen Vorgängen unter Vakuum, EMI2.2 (1) in Räumen liegen, in die über Anschlüsse (9) Kaltluft zugeführt wird, in welcher Weise die indirekte Kühlung des Beschickungsgutes durch Zwangskühlung des Mantels der Vakuumkammer (1) und der verwendeten Strahlungsschirme (7) erzielt wird, wobei diese Räume durch metallische Mäntel (8) aussen, und innen durch die Tragwände der Vakuumkammer (1) des Ofens begrenzt sind.