Anordnung an Elektroden-Schmelzöfen, insbesondere Salzbadöfen. Vorliegende Erfindung betrifft eine An ordnung an Elektroden-Schmelzöfen, ins besondere Salzbadöfen, bei denen die Be- heizung des Bades durch Heizströme erfolgt, die von den; Elektroden ausgehen und das Bad, z. B. eine Salzschmelze, durchsetzen.
Sie gestattet, die Abnutzung der Elektroden gegenüber den. bisher bekannten Ausführun gen erheblich zu vermindern und dadurch die Lebensdauer dieser Elektroden entsprechend zu erhöhen.
Die Anordnung gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Teilen der Elektroden, die Heizströme ins Bad aussen den, Strom unterhalb des Badspiegels zuge führt wird, in der Weise, dass diese Teile nicht von oben nach unten gerichtete Ströme führen.
Zweckmässigerweise ist die Elektrode hohl ausgebildet, wobei die Stromzufüh- rungsleitung von oben her in die Höhlung ragt und unterhalb des Badspiegels an den Hohlkörper angeschlossen ist.
Mit einer derartig ausgestalteten Elek trode lässt sich nicht nur ihre Betriebsstun- denzahl und damit ihre Lebensdauer er höhen, sondern es lassen sich auch im Bad besonders vorteilhafte Temperaturverteilun- gen, erzielen, auch kann die Auswechsel barkeit erleichtert werden, und es können auch sonst noch weitere Vorteile beispiels weise hinsichtlich des Anheizens erzielt wer den..
Um dies im einzelnen näher zu erläutern, soll zunächst die bekannte Anordnung be trachtet werden.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Salzbadtiegel 1, in welchem eine Elektrode 2 üblicher Ausführung vorgesehen ist. Eine solche Elektrode besteht zum Beispiel aus einem Vierkanteisen, das an der Zuleitung 3 in den Salzbadraum 4 eingehängt wird. An der Stelle 5 ist das Elektrodenmaterial am stärksten beansprucht, weil dort die Span nung und damit Oberflächenbelastung am höchsten ist und ausserdem die Übergangs fläche zwischen Salzschmelze und Luft einen stark korrodierenden Einfluss ausübt.
An der Stelle 5 wird daher bei den. bekannten Elek troden das Material am schnellsten zerstört und somit die Gesamtbenutzungsdauer der Elektroden begrenzt. Ausserdem wird bei dieser bekannten Elektrodenausführung im untern Teil des Bades nur ein geringer Teil der Stromwärme erzeugt, so dass insbeson dere bei tieferen Bädern merkliche Tempe raturdifferenzen zwischen dem untern und obern Teil des Salzbades entstehen. Da die Temperatur oben höher ist, ist der Ausgleich der Differenz durch die Badströmung klein.
Die rechte Seite der Fig. 1 zeigt als Bei spiel eine Elektrodenausführung gemäss der Erfindung. Die Elektrode besteht aus zwei Teilen, und zwar der Elektrodenzuleitung 6 und einer rohrförmigen Umkleidung oder Hülse 7, die miteinander am untern Ende bei 8 beispielsweise durch Schweissen, Schrauben, Nieten oder dergleichen verbun den sind. Am obern Ende sind sie metallisch nicht verbunden, und an ihrem ganzen Man tel haben sie einen Zwischenraum 9, der wegen der niederen Spannung sehr schmal sein kann. Fig. 2 zeigt einen Schnitt in Rich tung A-B.
Ein -wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Elektrodenausführungen besteht darin, dass bei der Doppelelektrode der Strom am untern Ende 10 in das Bad eintritt und die Oberflächenbelastung nach obenhin ab nimmt. Sie ist praktisch gleich Null an der Salzbadoberfläche bei 11.
Bei dieser Ausfüh rung fällt also die höchste Strombelastung mit der höchsten chemischen Beanspruchung durch den Einfluss der Trennschicht zwi schen Salzschmelze und Luft nicht zusam men, so dass sich eine erhöhte Lebensdauer der Elektrode ergibt. Die Elektrode hat ausserdem den Vorzug, dass im untern Teil des Bades die grösste Stromwärme erzeugt wird. Der Temperaturausgleich durch Bad strömung findet erleichtert statt.
Hinzu kommt als weiterer Vorteil, dass das Bad a a uch noch nach Zerstörung der äussern Elek- trode 7 behelfsweise in Betrieb gehalten wer den kann, weil dann der innere Teil G der Elektrode genau so arbeitet, wie Elektroden bisheriger Ausführung.
Zweckmässig wird der Zwischenraum 9 mit Mitteln angefüllt, die den Zutritt von Luftsauerstoff verhindern (z. B. keramische Ausg-ussmassen, Sinterkorund, Pulver oder dergleichen) oder mit sauerstoffbindenden Mitteln, beispielsweise Russ.
Dabei kann das Füllmaterial zugleich so beschaffen sein, dass es der Elektrodenhülse einen besonderen Halt gibt; es können zum Beispiel an den Wandungen gut haftende, den Zusammenhalt festigende Vorgussmassen in den Zwischenraum eingeschmolzen oder in anderer Weise eingebracht werden.. Um even- iuellen verschiedenen AusdehniingsI#oeffi- zienten Rechnung zii tragen, kann das Füll material gitterförmig, zum Beispiel aus ein zelnen Stäben oder Leisten bestehend, ausge bildet sein,
wobei die dann noch bestehenden Zwischenräume unter Umständen mit pul verisiertem Zwischenmaterial ausgefüllt wer den können. Auch können in manchen Fällen sehr enge Zwischenräume vorgesehen sein, die dann beispielsweise mit Glimmer oder sonstigem, ganz dünnem, isolierendem, hoch hitzebeständigem Zwischenmaterial ausge füllt werden können.
Dabei kann die Hülse - unter Zwischenlage von Isoliermaterial beispielsweise auf der Elektrodeuzuleitung aufgepresst bezw. um sie herumgepresst oder herumgewalzt sein, auch kann die Hülse und die innere Elektrode aus einem Sttlck her gestellt, beispielsweise gepresst, gezogen oder gegossen sein;
auch kann die Herstellung von Hülse und innerer Elektrode dadurch erfol gen, dass beide Teile zunächst aus einem Stück bestehen und danach Bohrungen und Einfrästingen vorgesehen werden, in die dann das Isoliermaterial eingelegt wird.
Des weiteren können auch Längsrillen in der Hülse, bezw. der innern Elektrode vorgesehen sein, in die dann - unter Zwischenschaltung von Isoliermaterial - entsprechend etwa schwal- benschwanzartig ausgebildete Leisten der innern Elektrode bezw. der Hülse eingreifen; auch hierdurch kann ein fester Zusammen halt zwischen innerer Elektrode und teil weise isoliert angeordneter Hülse erzielt wer den.
Bei der Erfindung können des weiteren die Elektroden so ausgeführt werden, dass eine beliebige Temperaturverteilung im Bade erreicht werden kann. Wenn beispielsweise die Elektrode gemäss der Darstellung in Fig. 3 ausgeführt wird, hat sich das Maxi mum des Stromüberganges durch das Salz bad etwa bis in die Badmitte verschoben, das heisst es wird bei 12 und bei 13 je etwa ein gleicher Teil Stromwärme erzeugt werden, so dass die Temperaturgleichmässigkeit über die Badhöhe günstig ist und bei 14 an der Trenn stelle zwischen Salzschmelze und Luft keine unzulässige Oberflächenbelastung der Elek trode mehr vorhanden ist.
Anstatt die Hülse gemäss Fig. 3, bei 12 abschliessen zu lassen, kann sie auch gemäss Fig. 4 den untern Teil 144 der Elektrodenzuführung 6 umschliessen, wodurch einerseits die Hülse gut befestigt werden kann und bei gleichmässiger Abnut zung des Hülsenmaterials eine Abnutzung der innern Elektrode 6 vollständig unterbun den ist; es ist also bei dieser Anordnung laufend eine Auswechslung der Hülse und dabei eine vollständige Wiederherstellung der Elektrode möglich. Elektrodenzuführung 6 und Hülse 7 können bei 144 durch Ge winde aneinander befestigt, oder aber ge schweisst oder in anderer Weise verbunden sein.
Fig. 5 zeigt eine ähnliche Ausführung wie Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, dass der Zwischenraum 9 mit beschränkt leit fähigem Werkstoff ausgefüllt ist. Durch Auswahl dieses Mittels 9 hinsichtlich seines elektrischen; Widerstandes - oder eventuell bei Verwendung verschiedener Mittel mit verschiedenem Widerstand über die Elektro- denlänge - lässt sich erreichen, dass ein Teil strom von der innern Elektrode 6 durch das Mittel 9 zur äussern Elektrode 7 strömt und auch im obern Teil des Bades Stromwärme erzeugt.
Man kann auch die äussere Elek trode siebartig ausgestalten bezw. mit Durch brechungen: versehen, so dass teilweise Salz schmelze in denn Zwischenraum gelangen und das Mittel 9 ganz oder bei Vorhandensein anderer Stoffe teilweise durch flüssige Salz schmelze ersetzt wird.
Die bisherigen Beispiele zeigten vorzugs weise Elektroden für solche Bäder, die aus einem Tiegel bestehen, in den die Elektroden hineingehängt werden, z. B. in Nischen. F ig. 6 zeigt einen; Schnitt durch einen Tiegel, bei dem die massiven Elektroden 15 einen von unten nach oben durchgehenden Teil der im übrigen aus keramischer Masse 16 aufge bauten Tiegelwand bilden. Die (nicht darge stellten) Stromzuführungsleitungen hat man sich in diesem Falle unten an den Elektro den auf deren Aussenseite unmittelbar ange schlossen zu denken.
Fig. 7 zeigt ein anderes Ausführungs beispiel mit eingehängter Elektrode, jedoch ohne rohrförmigen Aussenteil. Hier ist 17 der keramische Tiegel und 18, 19 die Elektrode, die mit ihrer innern Seite 18' dem Badraum zugewendet ist. 18 entspricht also etwa der Hülse 7 der Fig. 1. Die Stromzuführung zu dieser Elektrode erfolgt durch 19, das der innern Elektrode 6 der F'ig. 1 entspricht. Für den Zwischenraum 20 zwischen 18 und 19 gilt das gleiche, wie weiter oben für den Zwi schenraum. 9 gesagt wurde. Auch hier kann das Bad' unter Umständen weiterbetrieben werden, wenn der Teil 18 der Elektrode weg fällt.
Man kann auch die Zuleitung zur Elek trode 18 in der gestrichelten Richtung 21 aus dem Badgehäuse herausführen, wenn man die Durchführung der Elektrode im untern Teil des Mauerwerkes in Kauf nehmen will.
Es sei noch erwähnt, dass bei der Doppel elektrode der Anheizvorgang erleichtert, un ter Umständen eine zusätzliche Anheizvor- riehtung ganz oder zum Teil gespart werden kann. So können:
zum Beispiel bei Elektroden gemäss rechtem Teil der Fig. 1 oder gemäss Fig. 3 bis 5 die obern Hülsenränder (aber oder unterhalb des Badspiegels) -dauernd oder nur während des Anheizvorganges unter einander verbunden bezw. je an einer der Innenelektrode der betreffenden Hülse ent gegengesetzten Polarität angeschlossen wer den. Die Hülse selbst sowie deren Innen elektrode wirken, dann als ohmscher Wider stand, und die gesamte Elektrodenanordnung bildet dann eine Art Tauchsieder, durch den der Schmelzvorgang eingeleitet wird.
In gleicher Weise kann bei der Elektrode ge mäss Fig. 7 der aus dem Bad herausragende Teil 22 während des Anheizens an Spannung gelegt werden bezw. die entsprechendem Teile der Badelektroden miteinander zum Beispiel als Sternpunkt verbunden werden.
Eine weitere Ausgestaltung der Anheiz- vorrichtung bei Elektroden gemäss Fig. 3 er gibt sich dadurch, dass der Querschnitt der innern Elektrode gemäss Fig. 8 an seinem un tern Teil 23 gering gehalten wird. Die En den 24 mehrerer Elektroden können dann durch Schienen 2'5 verbunden werden.
Bei richtiger Abmessung von 23 und 25 und bei entsprechender Abgleichung der zugehörigen Spannungen wirken dann während des An heizens diese Elektroden als Ohmscher Widerstand, die schliesslich im Betriebszu stand des Bades, wenn der Tiegel mit flüs sigem Salz gefüllt ist, praktisch überhaupt nicht mehr beansprucht werden, weil der weitaus grösste Teil des Stromes direkt durch das Salz fliesst. Soweit sie noch Wider standswärme erzeugen., haben sie das er ivünschte Ergebnis, dass auch im untern Teil des Bades Wärme erzeugt wird.
Zusammenfassend ist also zu bemerken, dass die Elektrode gemäss der Erfindung in den verschiedensten Richtungen Vorteile be sitzt; sie kann unter Umständen ausser für Salzbadöfen auch für andere Schmelzöfen Anwendung finden, obwohl sie gerade für Salzbadöfen zum Härten besonders geeignet ist.