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.
Arrangement on electrode melting furnaces, especially salt bath furnaces. The present invention relates to an arrangement of electrode melting furnaces, in particular salt bath furnaces, in which the bath is heated by heating currents that are supplied by the; Go out of electrodes and the bath, e.g. B. a molten salt prevail.
It allows the wear of the electrodes compared to the. previously known versions to reduce considerably and thereby increase the life of these electrodes accordingly.
The arrangement according to the invention is characterized in that parts of the electrodes, the heating currents into the outside of the bath, current is supplied below the bath level, in such a way that these parts do not carry currents directed from top to bottom.
The electrode is expediently designed to be hollow, the power supply line protruding from above into the cavity and being connected to the hollow body below the bath level.
With an electrode configured in this way, not only can its operating hours and thus its service life be increased, but particularly advantageous temperature distributions can also be achieved in the bathroom, exchangeability can also be made easier, and other things can also be done further advantages, for example with regard to heating, can be achieved ..
To explain this in more detail, the known arrangement will first be considered.
Fig. 1 shows a section through a salt bath crucible 1 in which an electrode 2 of the usual design is provided. Such an electrode consists, for example, of a square iron that is suspended from the supply line 3 in the salt bath space 4. The electrode material is subjected to the greatest stress at point 5 because the tension and therefore the surface load is highest there and the transition area between molten salt and air also has a highly corrosive effect.
At the point 5 is therefore in the. known electrodes destroy the material most quickly and thus limit the total useful life of the electrodes. In addition, with this known electrode design, only a small part of the current heat is generated in the lower part of the bath, so that noticeable temperature differences arise between the lower and upper parts of the salt bath, especially in deeper baths. Since the temperature is higher at the top, the balance of the difference by the bath flow is small.
The right side of Fig. 1 shows as an example of an electrode design according to the invention. The electrode consists of two parts, namely the electrode lead 6 and a tubular casing or sleeve 7, which are connected to each other at the lower end at 8, for example by welding, screws, rivets or the like. At the top they are not metallically connected, and all over their Man tel they have a space 9, which can be very narrow because of the low voltage. Fig. 2 shows a section in Rich device A-B.
An essential difference between the two electrode designs is that with the double electrode the current enters the bath at the lower end 10 and the surface load decreases towards the top. It is practically zero on the salt bath surface at 11.
With this design, the highest current load with the highest chemical stress due to the influence of the separating layer between molten salt and air does not coincide, so that the electrode has a longer service life. The electrode also has the advantage that the greatest amount of electricity is generated in the lower part of the bath. The temperature equalization by bath flow takes place easier.
In addition, there is a further advantage that the bath can be kept in operation even after the outer electrode 7 has been destroyed, because the inner part G of the electrode then works exactly like electrodes of previous designs.
The space 9 is expediently filled with agents which prevent the entry of atmospheric oxygen (e.g. ceramic pouring compounds, sintered corundum, powder or the like) or with oxygen-binding agents, for example soot.
At the same time, the filling material can be made in such a way that it gives the electrode sleeve a special hold; For example, pre-casting compounds that adhere well to the walls and strengthen the cohesion can be melted into the space or introduced in some other way. In order to take account of possible different expansion factors, the filler material can be latticed, for example from a consisting of individual bars or strips, be formed,
where the remaining spaces then possibly filled with pulverized intermediate material who can. In some cases, very narrow spaces can also be provided, which can then be filled out, for example, with mica or other very thin, insulating, highly heat-resistant intermediate material.
The sleeve - with the interposition of insulating material, for example, pressed on the electrical power supply or. be pressed or rolled around them, the sleeve and the inner electrode can also be made from one piece, for example pressed, drawn or cast;
The sleeve and inner electrode can also be produced by initially consisting of one piece and then providing bores and milled rings into which the insulating material is then inserted.
Furthermore, longitudinal grooves in the sleeve, respectively. the inner electrode can be provided, in which then - with the interposition of insulating material - correspondingly dovetail-like strips of the inner electrode respectively. engage the sleeve; This also enables a firm cohesion between the inner electrode and the partially insulated sleeve to be achieved.
In the invention, the electrodes can furthermore be designed in such a way that any temperature distribution in the bath can be achieved. If, for example, the electrode is designed as shown in Fig. 3, the maximum current transfer through the salt bath has shifted approximately to the middle of the bath, that is, approximately the same amount of current heat will be generated at 12 and 13, so that the temperature uniformity over the bath level is favorable and at 14 at the point of separation between molten salt and air there is no longer any inadmissible surface load on the electrode.
Instead of letting the sleeve close at 12 according to FIG. 3, it can also enclose the lower part 144 of the electrode feed 6 according to FIG. 4, whereby on the one hand the sleeve can be securely fastened and, with uniform wear of the sleeve material, wear of the inner electrode 6 is completely prevented; With this arrangement it is therefore possible to continuously replace the sleeve and thereby completely restore the electrode. Electrode lead 6 and sleeve 7 can be attached to each other at 144 by Ge thread, or ge welded or otherwise connected.
Fig. 5 shows a similar embodiment as Fig. 1, but with the difference that the space 9 is filled with limited conductive material. By selecting this means 9 in terms of its electrical; Resistance - or possibly when using different means with different resistance over the length of the electrode - it can be achieved that a partial current flows from the inner electrode 6 through the means 9 to the outer electrode 7 and also generates current heat in the upper part of the bath.
You can also design the outer electrode sieve-like or. with openings: provided, so that partially molten salt gets into the space and the means 9 is completely or partially replaced by liquid molten salt if other substances are present.
The previous examples showed preferential electrodes for such baths, which consist of a crucible in which the electrodes are hung, for. B. in niches. Fig. 6 shows one; Section through a crucible in which the solid electrodes 15 form a bottom-up part of the crucible wall built up in the rest of the ceramic mass 16. The (not illustrated) power supply lines have to be thought of in this case below on the electric connected directly to the outside.
Fig. 7 shows another embodiment example with a suspended electrode, but without a tubular outer part. Here 17 is the ceramic crucible and 18, 19 is the electrode, the inner side 18 'of which faces the bath space. 18 thus corresponds approximately to the sleeve 7 in FIG. 1. The current is supplied to this electrode through 19, which is connected to the inner electrode 6 in FIG. 1 corresponds. For the space 20 between 18 and 19, the same applies as above for the inter mediate space. 9 was said. Here, too, the bath can be operated under certain circumstances if the part 18 of the electrode falls away.
You can also lead the lead to the electrode 18 in the dashed direction 21 out of the bath housing if you want to take the implementation of the electrode in the lower part of the masonry.
It should also be mentioned that with the double electrode the heating process is facilitated, under certain circumstances an additional heating device can be completely or partially saved. So can:
For example, in the case of electrodes according to the right part of FIG. 1 or according to FIGS. 3 to 5, the upper sleeve edges (but or below the bath level) - permanently or only connected to one another during the heating process. each connected to one of the inner electrode of the respective sleeve ent opposite polarity who the. The sleeve itself and its inner electrode act, then stood as an ohmic resistance, and the entire electrode assembly then forms a kind of immersion heater through which the melting process is initiated.
In the same way, in the case of the electrode according to FIG. 7, the protruding part 22 from the bath can be applied to voltage during heating or. the corresponding parts of the bath electrodes are connected to one another, for example as a star point.
Another embodiment of the heating device in the case of electrodes according to FIG. 3 results from the fact that the cross section of the inner electrode according to FIG. 8 is kept small at its lower part 23. The ends 24 of several electrodes can then be connected by rails 2'5.
With the correct dimensions of 23 and 25 and with a corresponding adjustment of the associated voltages, these electrodes then act as an ohmic resistance during the heating process, which in the end are practically no longer stressed at all in the operating state of the bath when the crucible is filled with liquid salt because the vast majority of the current flows directly through the salt. As far as they still generate resistance heat, they have the desired result that heat is also generated in the lower part of the bath.
In summary, it should be noted that the electrode according to the invention has advantages in a wide variety of directions; it can also be used for other smelting furnaces in addition to salt bath furnaces, although it is particularly suitable for hardening salt bath furnaces.