Verfahren zur Regelung der Temperatur von beheizten Salzschmelzen,- welchen der elektrische Strom mittels Elektroden zugeführt wird. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Regelung der Temperatur von; beheizten Salzschmelzbädern, denen der elek trische Strom mittels Elektroden zugeführt wird, wobei das Salzbad selbst als Heizwider stand dient. Solche Salzschmelzen dienen zur Vergütung oder auch zum Zementieren von Metallen. Als Bäder werden beispielsweise Chlorid-, Nitrat- oder auch Cyanidbäder ver wendet.
Das das in die Schmelze einzutauchende Gut Zimmertemperatur besitzt, wird die Schmelze beim Eintauchen des Gutes stark abgekühlt. Durch. die auf diese Weise hervor gerufenen starken Temperaturschwankungen der Bäder wird es nötig, nacheinander zu behandelndes Gut gleicher Art verschiedener Behandlungsdauer auszusetzen, um eine gleichmässige Vergütung bezw. ein gleich mässiges Zementieren zu erzielen.
Dies führt insbesondere im Grossbetrieb, vor allem im Fliessbandbetrieb zu Unzuträglichkeiten. Es ist deshalb erwünscht, dass die Temperatur der Schmelze gleichbleibend gehalten wird bezw. die Temperatur der Schmelze leicht und schnell auf die geforderte Höhe gebracht werden kann.
Gemäss der Erfindung wird die Regelung der Temperatur elektrisch beheizter Salz- schmelzbäders denen der Strom mittels ein getauchter Elektroden zugeführt wird, da- durch, vorgenommen, dass die Länge der zwi schen Elektroden unterschiedlichen Potentials in der Salzschmelze verlaufenden Strombahn während des Betriebes des Salzbadofens ge ändert wird. Bei einer Verkürzung der Länge dieser Strombahn wird der durch die Schmelze gegebene Widerstand verringert,
und es er folgt eine stärkere Erhitzung durch den stärker werdenden Strom. Bei einer Vergrösse- rung der Länge der Strombahn wird umge kehrt der Widerstand vergrössert, und das Salzsehmelzbad wird schwächer geheizt. Die Veränderung der Länge der Strombahn kann auf verschiedene Weise erzielt werden.
Vorteilhaft werden in die zwischen Elek troden verlaufende Strombahn Körper mit einem elektrischen Leitvermögen, welches grösser ist als dasjenige der Salzschmelze, vor zugsweise in horizontaler Richtung verschieb bar, eingetaucht. Wenn beispielsweise die Be hälterwand des Ofens aus leitendem Werk stoff besteht und eine Neben- oder Hilfselek trode zu den in der Schmelze eingetauchten Elektroden darstellt, kann der leitende Kör per, der mit den Elektroden oder mit der Behälterwand in keiner leitenden Verbindung steht, zwischen den Elektroden und der Be hälterwand in die Schmelze eingetaucht und zur Regelung der Temperatur der Schmelze in horizontaler Richtung verschoben werden.
Hierbei wird der von den Elektroden zu der Behälterwand gehende Strom durch den lei tenden Körper abgefangen und die Länge der durch die Schmelze gehenden Strombahn ver kürzt, wodurch sich eine stärkere Beheizung ergibt. Je nach dem Abstand des leitenden Körpers von den Elektroden erfolgt somit eine verschieden starke Beheizung der Schmelze. Das tiefere Eintauchen bezw. Hö- herziehen des leitenden Körpers, sowie das horizontale Verschieben in Richtung auf die Wand bezw. von der Wand weg, kann selbst tätig und vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur der Schmelze erfolgen.
Für den Körper werden gut leitende Werkstoffe verwendet, z. B. Nickel, Kupfer, Eisen, Stahl, rein oder plattiert. Die Gestalt der Körper kann an sich beliebig sein. Man wird sie vorteilhaft als Platten oder dergl. ausbilden. Es ist zweckmässig, die Platten keilförmig nach unten zu verjüngen, da von oben nach unten in der Schmelze immer mehr Strom an die Behälterwand übergeht und so mit in der Elektrode gegen Ende hin immer weniger Strom fliesst: Die Platten können an geeigneten Stellen Durchbrechungen auf weisen, damit sie in der Schmelze leicht ver schoben werden können.
Bei Salzbadöfen mit einem Elektroden paar, bei dem gegebenenfalls die Behälter- wand aus nichtleitendem Werkstoff bestehen kann, kann die Regelung der Temperatur durch den zwischen die Elektroden einge schalteten leitenden Körper dadurch erfolgen, dass der leitende Körper, der mit seiner Längsachse parallel zu den Längsachsen der Elektroden gerichtet ist, uni eine zu seiner Längsachse senkrechte Achse geschwenkt wird, so dass die Enden des leitenden Kör pers durch die Schwenkung näher an die Elektroden herankommen und auf diese Weise der Widerstand zwischen den Elektro den verändert wird.
Man kann aber auch zwei getrennte, leitend miteinander verbundene Platten zwischen die Elektroden schalten. Zur Regelung der Temperatur der Schmelze wird die eine dieser Platten der einen, die andere der andern Elektrode näher gerückt oder von ihr weggerückt. Auf diese Weise kann der durch die Salzschmelze zwischen den Elektroden gegebene Widerstand ver ringert oder vergrössert werden.
Eine andere Ausführungsform des Ver fahrens zur Regelung der Temperatur gemäss der Erfindung besteht darin, dass ausser den Hauptelektroden besondere Hilfselektroden, die entweder geerdet oder mit dem Nulleiter des Stromnetzes verbunden werden, in die Schmelze einstellbar, vorzugsweise in hori zontaler Richtung verschiebbar, eingetaucht werden. Durch die beweglichen Hilfselektro den kann der Stromverlauf zwischen den Elektroden beliebig abgelenkt bezw. beein flusst werden.
Die Verstellung der Hilfselektroden kann in beliebiger Weise vorgenommen werden. Man kann die Hilfselektroden gegenüber den Hauptelektroden in horizontaler Richtung oder in vertikaler Richtung oder auch in bei den Richtungen verschieben. Hierbei können die Hilfselektroden je nach den Verhältnissen des Bades einzeln, zu mehreren oder alle zu sammen bewegt werden. Zum Verstellen meh rerer Hilfselektroden werden \diese zweck mässig starr miteinander verbunden, wobei die Verbindung nur ausserhalb der Schmelze geführt wird. Die Verbindung ist in der Regel nicht leitend. In Ausnahmefällen kann die Verbindung auch leitend vorgenommen werden.
Dies richtet sich je nach Anzahl und Anordnung der Hauptelektroden.
Die Ausbildung der Hilfselektroden rich tet sich nach dem Einzelfall und nach der Form der eingetauchten Hauptelektroden. Die Hilfselektroden werden zweckmässig so an angeordnet, dass der Stromfluss von der einen ihrer Breitseiten aus zur Hauptelektrode übergeht. Würde man die Anordnung so tref fen, dass eine Schmalseite der Hilfselektrode beispielsweise einer Breitseite der Hauptelek trode gegenübersteht, so würde der Strom nur an einer sehr schmalen Stelle und an, den ganten austreten, wodurch örtliche Überhit zungen entstehen. Es ist daher zweckmässig, die Haupt- und die Hilfselektroden mit ihren breiten Flächen gegenüberzustellen und auch in Richtung senkrecht zu diesen Flächen ge geneinander zu verschieben.
Vorteilhaft wer den die Hilfselektroden in dem Zwischenraum zweier Hauptelektroden bewegt.
Eine weitere Möglichkeit der Temperatur regelung der Salzschmelze besteht darin, dass jeder Hauptelektrode eine Hilfselektrode zugeordnet wird, die beispielsweise mit dem Nulleiter des Stromnetzes verbunden wird. Zur Veränderung des Widerstandes von der Hauptelektrode zu der Hilfselektrode wird so dann eine Platte aus leitendem Werkstoff in die Schmelze eingetaucht, die gegenüber der Haupt- und der Hilfselektrode; welche vor zugsweise fest angeordnet werden, verschieb bar ist. Auf diese Weise wird der Wider stand der Schmelze zwischen der Haupt- und der Hilfselektrode geändert, wodurch eine mehr oder weniger starke Beheizung des Ba des erfolgt.
Eine andere Art der Temperaturregelung von durch Elektroden beheizten Salzschmel zen erhält man, wenn die Abstände der Elek troden unmittelbar untereinander oder zur leitenden Behälterwand durch Bewegen der Elektroden verändert werden. Zur Änderung dieses Abstandes wird vorzugsweise der Rad behälter relativ zu den feststehenden Elek troden bewegt. Man kann aber auch die ein getauchten Elektroden in der Salzschmelze in ihrer Entfernung zu dem Badbehälter ein stellbar machen.
Es ist vorteilhaft, die Änderung des Ab standes zwischen den eingetauchten Elek troden und der Behälterwand bezw. die Be wegung des Badbehälters selbsttätig in Ab hängigkeit .von der Temperatur der Salz schmelze erfolgen zu -lassen. Beispielsweise kann der Badbehälter auf Rollen gestellt sein.
Das Hin- und Herfahren des Badbehälters kann mechanisch oder elektrisch erfolgen, wobei diese- Bewegung von einem Thermo staten, der die Temperatur der Salzschmelze vorzugsweise an-der Stelle, an der die zu be handelnden Gegenstände eingetaucht werden, misst, gesteuert wird.
Es ist an sich bekannt, Teile einer Mittel- elektrode gegeneinander beweglich und ein stellbar anzuordnen. Eine solche Verstellung erfolgt jedoch lediglich während der Auf heizperiode des Salzbadofens, wobei die Mittelelektrode mechanisch und elektrisch unterteilt ist, d. h. die Mittelelektrode be steht aus zwei Teilen, die während des Auf. heizens als eine positive und eine negative Elektrode fungieren und gegeneinander be wegt werden können.
Nach dem erfolgten Aufschmelzen des Salzes werden die Teile der in der Mitte des Bades eingetauchten Zündelektrode elektrisch parallel geschaltet. Eine Verstellung findet im Betriebszustand nicht statt. Sie ist auch bei der 'bekannten Anordnung ohne Wirkung für die Änderung der Temperatur.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann nicht nur erreicht werden, dass *die Tem peratur sowohl des gesamten Badinhaltes als auch gegebenenfalls nur einzelner Abschnitte des Bades je nach der gewünschten Erhitzung der Schmelze einstellbar ist, sondern es ist auch möglich, den Stromdurchgang und die Erwärmung der Schmelze den Leitungs- koeffizienten der verwendeten Salz- bezw. Salzgemischschmelze in geeigneter Weise an zupassen.
Man kann ferner den Stromfluss in bezug auf die in die Schmelze eingetauchten, zu behandelnden Gegenstände in gewünschter Weise leiten, so dass der für die Gegenstände bestimmte Raum des Bades auch bei einge tauchten Gegenständen vom Stromdurchgang im wesentlichen freigehalten werden kann.
Die Zeichnung veranschaulicht schema tisch mehrere Ausführungsbeispiele des Er findungsgegenstandes.
Die Fig. 1 bis 4 zeigen vier verschiedene Ausführungsformen der Verwendung von eingetauchten. leitenden Körpern zur Rege lung der Temperatur in schematischer Dar stellung, und zwar in Draufsicht auf den Badbehälter und die eingetauchten Elek troden.
Die Fig. 5 bis 8 veranschaulichen ver schiedene Anordnungen und Ausbildungen der Elektroden und Hilfselektroden in sche matischer Darstellung, wobei insbesondere lediglich ein Ausschnitt des Salzbadofens in Draufsicht gezeigt ist.
In den Fig. 9 bis 11 sind Ausführungs beispiele dargestellt, die die Regelung der Temperatur durch unmittelbare Veränderung des Abstandes der eingetauchten Elektroden von der Behälterwand betreffen.
In der Schmelze des Behälters mit der Behälterwand 1 (Fig. 1) befinden sich drei an einem Drehstromnetz angeschlossene Elek troden 2, 3, 4. Die Behälterwand 1 besteht aus leitendem Werkstoff. Der Strom geht bei dieser Anordnung im wesentlichen auf direk tem Wege von den Elektroden zu der lei tenden Behälterwand 1 durch die Schmelze. In diesem Zwischenraum wird ein leitender, in Richtung des Pfeils verschiebbarer Körper 5, z. B. eine Flussstahlplatte, in die Schmelze eingetaucht.
Die Platte 5 nimmt nunmehr die sonst zur Behälterwand 1 führenden Ströme auf, und durch die Verkürzung des Zwischenraumes von den Elektroden zu der Platte 5 wird ein Stärkerwerden des Stromes hervorgerufen, was eine schnellere Beheizung der Schmelze zur Folge hat. Das Verschie ben der Platte 5 kann auf mechanischem oder elektrischem Wege selbsttätig in Abhängig keit von der Temperatur der Schmelze ge schehen.
Wenn konstante Bedingungen der art vorliegen, dass beispielsweise der mittlere Raum des Bades stets stärker erhitzt werden muss als die seitlichen Räume, so kann die Platte 5 zum Beispiel derart gebogen sein, dass sie der Elektrode 3 stets näher ist als den Elektroden 2 und 4, gleichgültig, welche Lage die Platte in dem Zwischenraum zwi schen den Elektroden und der Behälterwand einnimmt.
In der Fig. 2 ist eine andere Anordnung der Elektroden und des leitenden Körpers dargestellt. Die Elektroden 6, 7, 8 liegen mit ihren Breitseiten parallel zur Schmal wand 1' des Behälters. Der im wesentlichen als Platte ausgebildete leitende Körper 9 ist mit Ansätzen 10, 11, 12 versehen, durch die die Elektroden winkelförmig umfasst werden. Der leitende Körper 9 kann nun sowohl in Richtung des Pfeils 13 oder 14 oder zugleich in beiden Richtungen bewegt werden.
Auf diese Weise hat man es in der Hand, die Schmelze verschieden stark nicht nur in dem Zwischenraum zwischen den Elektroden und der Behälterwand 1, sondern auch in dem Raum zwischen den Elektroden und den An sätzen 10 bis 12 zu erhitzen, was in manchen Fällen von Vorteil sein kann.
Fig. 3 veranschaulicht eine Möglichkeit, die Temperaturregelung des Bades durch Verändern der Stellung des in die Schmelze eingetauchten leitenden Körpers bei einem an Wechselstrom angeschlossenen Elektroden paar vorzunehmen. In den Behälter 15 tau chen die beiden Elektroden 16 und 17 ein. Zwischen den Elektroden befindet sich der leitende Körper 18. Dieser Körper ist dreh bar oder schwenkbar angeordnet, so dass er in die gestrichelte Lage gebracht werden kann.
In der letzteren Lage ist der Wider stand der Schmelze zwischen den Elektroden 16 und 17 erheblich kleiner als bei der in vollen Linien dargestellten Lage, da die En den des leitenden Körpers 18 gegenüber der in voll ausgezogenen Linien dargestellten Lage den Elektroden erheblich näher ge bracht sind. Der Strom braucht also nur den kurzen Weg von den Elektroden zu den Enden des leitenden Körpers durch die Schmelze zu gehen, was eine stärkere Behei- zung der Schmelze zur Folge hat.
Selbstver- ständlich kann der leitende Körper 18 jede Zwischenstellung einnehmen, wodurch die Temperatur der Schmelze leicht geregelt wer den kann. Soweit es tunlich ist, kann ausser dem der Körper 18 noch zusätzlich in der Höhe einstellbar sein. Ausserdem kann er Durchbrechungen beliebiger Art aufweisen oder V-förmig gestaltet sein, so dass die Ver änderung des Widerstandes zwischen den Elektroden auch durch tiefes oder weniger tiefes Eintauchen des leitenden, V-förmigen Körpers geregelt werden kann.
Eine weitere Möglichkeit der Temperatur regelung bei mit Wechselstrom arbeitenden Bädern ist in Fig. 4 dargestellt. Zum leiten den Körper gehören zwei Platten 19, 20; die durch eine Schiene 21 leitend miteinander verbünden sind, wobei die Schiene sich ausser halb der Schmelze befindet. Die Platten 19 und 20 können nun an der Schiene zu den Elektroden. 16 und 17 verschoben werden, wodurch der Weg des Stromes durch die Schmelze abgekürzt wird. Die Bewegung der Platten kann wiederum selbsttätig in Abhän gigkeit von der Temperatur der Schmelze er folgen. Auch können die Platten zusätzlich in der Höhe verstellbar sein.
Die in der Salzschmelze der Wanne nach der Fig. 5 eingetauchten Elektroden 22, 23, 24 sind beispielsweise an ein Dreiphasennetz angeschlossen. Die Hilfselektroden 25 und 26 tauchen ebenfalls in die Schmelze ein. Sie sind beispielsweise ausserhalb der Schmelze durch den Bügel 27 fest verbunden und sind an den Nulleiter des Stromnetzes angeschlos sen. Die Hilfselektroden sind in Pfeilrichtung bewegbar angeordnet, wobei sie in den Raum zwischen zwei Hauptelektroden gebracht wer den können. In dieser Stellung erfolgt die stärkste Beheizung der Schmelze.
Je mehr die Hilfselektroden von den Hauptelektroden entfernt werden, geht die Aufheizung des Bades langsamer vor sich.
Bei der Ofenform nach Fig. 6 sind die Hauptelektroden 30, 31, 32 und die Hilfs elektroden 33, 34 so angeordnet, dass immer eine Breitseite einer Hauptelektrode einer Breitseite einer Hilfselektrode gegenüber- steht, das heisst dass die zwei einander gegen überstehenden Breitseiten parallel zueinander sind.
Zu diesem Zweck sind die Hilfselek troden 33, 34 und die mittlere Hauptelektrode 31 im Querschnitt L-förmig ausgebildet, wäh rend die beiden äussern Hauptelektroden 30, 32 beispielsweise stabförmig ausgebildet sind und parallel zu den freien Seiten der Hilfs elektroden 33, 34 angeordnet sind. Die Ver bindung der Hilfselektroden untereinander erfolgt wiederum ausserhalb des Bades. Die Hilfselektroden sind geerdet; sie könnten aber mit dem Nulleiter des Stromnetzes ver bunden sein.
Sie können einzeln in der glei chen Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen oder gemeinsam bewegt werden.
Eine andere Art der Anordnung der Hilfselektroden zeigt die Fig. 7. Die Hilfs elektroden 38, 39, 40 stehen mit ihrer Längs richtung parallel zu der Längsrichtung der Elektroden 35 bis 37. Sie werden innerhalb des Raumes zwischen den Hauptelektroden quer zur Längsrichtung im Pfeilsinn hin und her bewegt, wodurch die Temperatur der Schmelze zwischen je einer Hauptelektrode und der zugehörigen Hilfselektrode geändert werden kann.
In Fig. 8 ist eine Anordnung gezeigt, bei der sowohl die Hauptelektroden 41 bis 43 als auch die Hilfselektroden 44 bis 46, die an den Nulleiter des Stromnetzes angeschlos sen sind, feststehend angeordnet sind. Zur Regelung der Temperatur der Schmelze wer den leitende Körper 47 bis 49 in die Schmelze eingetaucht, wobei je. ein leitender Körper, im Beispiel eine Platte, einer Haupt- und einer Hilfselektrode zugeordnet ist. Die Plat ten 47 bis 49 können gegenüber den fest stehenden Elektroden verschoben werden, wie die eingezeichneten Pfeile- andeuten.
Die Be wegung der Platten kann gemeinsam oder auch einzeln stattfinden, beispielsweise wenn sich im Betrieb des Salzbadofens herausge stellt hat, dass ein Teil der Schmelze stets stärker oder schwächer zu erhitzen ist als ein anderer Teil.
Die Fig. 9 bis 11 veranschaulichen Öfen zur Durchführung von Verfahren, nach wel- eben eine unmittelbare Veränderung des Ab standes zwischen den Hauptelektroden und der Behälterwand stattfindet. Bei diesen Ofen sind mehrere Elektroden der einen Sei tenwand des Behälters näher als den andern Seitenwänden angeordnet. Der Behälter 51 mit der Behälterwand 55 der Fig. 9 ist auf Rollen 52 oder dergleichen verschiebbar an geordnet. In die Salzschmelze tauchen Elek troden 53 ein, die an dem feststehenden Elek- trodenhalter 54 befestigt sind.
Durch Ver schiebung des Behälters 51 in Pfeilrichtung entweder von Hand oder selbsttätig, mecha nisch oder elektrisch, wird der Abstand zwi schen den Elektroden 53 und der Wand 55 des Behälters verändert, wodurch die Tem peratur der Schmelze in einfacher Weise ge regelt werden kann.
In Fig. 10 ist eine der Fig. 9 ähnliche Anordnung veranschaulicht, nur mit dem Unterschied, dass der Elektrodenhalter 56 mit den Elektroden 53 auf Rollen 57 gesetzt ist, während der Badbehälter 58 fest angeordnet ist.
Die Fig. 11 zeigt eine andere Möglichkeit, die Temperatur der Schmelze durch Ver ändern der Länge des Stromlinienweges der Elektroden zu regeln. In die Schmelze des Behälters 59 sind drei Elektroden 60, 61, 62 eingetaucht. Die Elektroden 60 und 62 sind nichtleitend durch einen gemeinsamen Halter 63 miteinander verbunden. Hierbei ist der Halter 63 mit den Elektroden 60, 62 einer seits und die mittlere Elektrode 61 ander seits gegenüber der leitenden Behälterwand 64 beliebig verstellbar, beispielsweise derart, dass die Aussenelektroden 60, 62 in grösserem Abstand von der Wand 64 liegen als die Elektrode 61. Auf diese Weise kann man die Badtemperatur beliebig und leicht einregu lieren.