DE2044570C3

DE2044570C3 - Immersion heaters for molten metal baths, in particular molten metal baths

Info

Publication number: DE2044570C3
Application number: DE19702044570
Authority: DE
Inventors: Otto Dr.-Ing.E.H. 5107 Simmerath Junker
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-09-09
Filing date: 1970-09-09
Publication date: 1979-09-20
Also published as: DE2044570B2; DE2044570A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchheizkörper zur Beheizung von Metallschmelzbädern, insbesondere Leichtmetallbädern, der ein zylindrisches Tauchgefäß aus feuerfestem keramischem Material besitzt, das einen warmedämmenden Deckelverschluß mit einer zentralen oberen öffnung zum Einführen des der Beheizung des Tauchgefäßes dienenden Brenners und eine oder mehrere seitliche öffnungen zum Abführen des Heizgases aus dem Tauchgefäß ohne direkte Berührung mit dem zu beheizenden Metallschmelzbad aufweist, wobei der Brenner samt den Führungen für den Brennstoff und für die Verbrennungsluft in einem 'n das Innere des Tauchgefäßes hineinragenden Führungsrohr aus keramischem Material angeordnet isi.The invention relates to an immersion heater for heating molten metal baths, in particular light metal baths, which has a cylindrical immersion vessel made of refractory ceramic material, which has a heat-insulating lid closure with a central upper opening for inserting the burner which is used to heat the immersion vessel and one or more lateral openings for discharging the fuel gas having to be heated molten metal from the dip tank without direct contact with, said burner including the guides for the fuel and for the combustion air in a 'n the interior of the immersion vessel projecting into the guide tube of ceramic material arranged isi.

Tauchheizkörper zum Beheizen von Metallschmelzbädern sind bereits seit geraumer Zeit bekannt. Man kennt z. B. induktiv wirkende Tauchheizlcörper. Gemäß der deutschen Patentschrift 10 21 519 ist z. B. die mit Luft gekühlte Induktionsspule in einem einwandigen zylindrischen, nach oben offenen, keramischen Topf angeordnet, der zugleich mit der Induktionsspule in das Schmelzbad getaucht wird. Der Induktionskörper samt seinem Topf kann, dem veränderlichen Badspiegel folgend, in senkrechter Richtung beweglich befestigt sein. Es kann auch am Schmelzgefäßdeckel angebracht und mit diesem ausgehoben oder ausgeklappt werden.Immersion heaters for heating molten metal baths have been known for some time. Man knows z. B. inductive immersion heaters. According to the German patent 10 21 519 is z. B. the air-cooled induction coil in a single-walled cylindrical ceramic pot, which is open at the top and which is inserted into the Molten bath is immersed. The induction body with its pot can, the changeable bathroom mirror following, be movably attached in the vertical direction. It can also be attached to the melting vessel lid and can be lifted or unfolded with this.

Die induktiv wirkenden Tauchheizkörper haben jedoch einen verhältnismäßig niedrigen Leistungsfaktor. Darüber hinaus sind der technische Aufwand und die damit verbundenen Kosten verhältnismäßig hoch.However, the inductive immersion heaters have a relatively low power factor. In addition, the technical effort and the associated costs are relatively high.

Es sind auch bereits Tauchheizkörper für Metallschmelzbäder bekannt, die durch einen Brenner beheizt werden. So zeigt die deutsche Offenlegungsschrift 19 37 946 einen solchen Tauchheizkörper, der einen wärmeleitenden feuerfesten Topf mit einer nach oben gerichteten Mündung aufweist.Immersion heaters for molten metal baths that are heated by a burner are also known will. For example, the German patent application 19 37 946 shows such an immersion heater, the one having thermally conductive refractory pot with an upwardly directed mouth.

Der zur Beheizung des Topfes dienende Brenner ist so in die Mündung des Topfes gerichtet, daß die Heizgase nach dem Eintritt in den Topf am oberen Topfrand über die Metalloberfläche hinweg entweichen können. Dadurch muß jedoch der Nachteil einer erhöhten Oxydbildung in der Schmelze in Kauf genommen werden. Von Nachteil ist außerdem, daß der Brenner außerhalb der Schmeizgefäßr.bdeckung in den Düsenraum hineinbrennt, wodurch entweder hohe Abstrahlungsverluste auftreten oder der Wärmeisolationsaufwand besonders hoch ist.The burner used to heat the pot is directed into the mouth of the pot that the After entering the pot, hot gases escape over the metal surface at the top edge of the pot can. However, this has the disadvantage of increased oxide formation in the melt be taken. Another disadvantage is that the burner is outside the melting vessel cover in the The nozzle space burns into it, resulting in either high radiation losses or the need for thermal insulation is particularly high.

Man kennt auch bereits den mit einem Brenner beheizten Tauchheizkörper, bei denen der Kontakt der Heizgase mit der zu beheizenden Metallschmelze vermieden wird. Einen solchen Tauchheizkörper beschreibt z.B. die deutsche Patentschrift 4 26 510. Das Tauchgefäß ist hier birnenförmig ausgebildet. Der Brenner ragt bis in den oberen Teil des Tauchgefäßes hinein und bildet mit der Tauchgefäßwand einen ringförmigen Spalt, durch den die Heizgase aus dem Tauchgefäß über ein Abzugsrohr entweichen können. Maßnahmen zur Verbesserung des Wärmeüberganges im Tauchgefäß sind nicht vorgesehen.One already knows the immersion heater heated with a burner, in which the contact of the Heating gases with the molten metal to be heated is avoided. Describes such an immersion heater e.g. the German patent specification 4 26 510. The immersion vessel is designed here in the shape of a pear. Of the Burner protrudes into the upper part of the immersion vessel and forms one with the immersion vessel wall annular gap through which the heating gases can escape from the immersion vessel via a flue pipe. Measures to improve the heat transfer in the immersion vessel are not provided.

Nach der US-Patenischrift 10 80 113 ist ein Tauchgefäß zur Beheizung von Elektrolyse-Bädern bekannt, das von einem außerhalb des Gefäßes Defindlichen Brenner beheizbar ist. Die aus dem Brenner austretenden Heizgase werden durch ein Röhr, das bis in die Nähe des Gefäßbodens reicht, in das Tauchgefäß geleitet und von dort über ein weiteres Rohr abgeführt, ohne daß dabei die Heizgase mit der Schmelze in Berührung kommen. Neben der Anordnung des Rohres zur Führung der Heizgase sind bei diesem Tauchheizkörper keine weiteren Maßnahmen zur Erhöhung des Wärmeüberganges im Tauchgefäß getroffen.According to US Pat. No. 10 80 113, there is a dip vessel known for heating electrolysis baths, the burner located outside the vessel is heatable. The hot gases emerging from the burner are passed through a tube that extends up to the vicinity of the The bottom of the vessel is sufficient, passed into the immersion vessel and discharged from there via another pipe without doing so the heating gases come into contact with the melt. In addition to the arrangement of the tube for guiding the With this immersion heater, heating gases are no further measures to increase the heat transfer met in the dip tank.

Die britische Patentschrift 10 46 828 zeißt einenThe British patent specification 10 46 828 zeißt one

Schmelzofen mit mehreren in seinem Innenraum angeordneten Heizrohren, die vom Ofenboden her von Heizgasen durchströmt werden. Durch den Beschikkungsschacht oberhalb des Metalibadspiegels können die Gase entweichen oder abgesaugt werden, wobei sie s gleichzeitig das Beschickungsgut vor Erreichen des Metallbades vorwärmen. Um den Wärmeübergang im Heizrohr zu erhöben, sind die Heizrohre mit stückigem keramischem Material gefüllt.Melting furnace with several in its interior arranged heating pipes through which heating gases flow from the furnace bottom. Through the loading shaft Above the metal bath level the gases can escape or be sucked off, whereby they s at the same time preheat the load before reaching the metal bath. To the heat transfer in the To raise the heating pipe, the heating pipes are filled with lumpy ceramic material.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Tauchheiz- ι υ körper der eingangs genannten Art die Wärmeabgabe des vom Brenner erzeugten Heizgasstromes im Tauchgefäß zu verbessen, und dabei den direkten Kontakt des Heizgasstromes mit der Metallschmelze zu vermeiden.The object of the invention is, in an immersion heater ι υ body of the type mentioned, the heat output to improve the heating gas flow generated by the burner in the immersion vessel, and thereby the direct Avoid contact of the heating gas flow with the molten metal.

Das wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen erreichtThis is characterized by that in claim 1 Measures achieved

Dadurch, daß das Führungsrohr unter Freifassung eines für den Austritt der Heizgase ausreichenden Luftspaltes unmittelbar oberhalb des Tauchgefäßbo- ■>» dens endei, wird im Hinblick auf den Wärmeübergang eine optimale Führung des Heizgases im Tauchgefäß erreicht. Der gesamte Heizgasstrom wird dadurch bis zum Tauchgefäßboden geleitet, von wo er dann an der Innenwand des Tauchgefäßes vorbei abströmen kann. :~> Dabei wird das Führungsrohr mit aufgeheizt. Es kann die dem Heizgasstrom entnommene Wärmeenergie durch Strahlung an die Tauchgefäßwand weitergeben.The fact that the guide tube under the release of a sufficient for the exit of the heating gases Air gap directly above the immersion vessel ■> » dens endei, is in terms of heat transfer an optimal guidance of the heating gas in the immersion vessel is achieved. The entire heating gas flow is thereby up to directed to the bottom of the immersion vessel, from where it can then flow past the inner wall of the immersion vessel. : ~> The guide tube is heated up at the same time. The thermal energy taken from the heating gas flow can be used passed on to the wall of the immersion vessel by radiation.

Die Abstrahlungsverluste werden dadurch noch wesentlich herabgesetzt, daß der Brenner im Gegensatz jo zum Stande der Technik in Höhe des Schmelzbandes angeordnet ist. Eine hohe Wärmeabgabe der Brennergase an die Tauchgefäßwand wird dadurch erreicht, daß die innere Wandfläche des Tauchgefäßes durch Rippen vergrößert und/oder der Zwischenraum zwischen der r> Tauchgefäßwand und der Fühmngsrohrwandung mit stückigem keramischem Material ausgefüllt sind.The radiation losses are significantly reduced by the fact that the burner in contrast jo is arranged to the state of the art at the level of the melt belt. A high heat emission from the burner gases to the dipping vessel wall is achieved in that the inner wall surface of the dipping vessel by ribs enlarged and / or the space between the immersion vessel wall and the guide tube wall with Lumpy ceramic material are filled.

Diese erfindungsgemäßen Maßnahmen bewirken zusammen ein-" gute Wärmeabgabe des Heizgasstromes an die Wand des Tauchbehälters und vermeiden den in direkten Kontakt des Heizgasstromes mit der Metallschmelze. These measures according to the invention together bring about good heat emission from the heating gas flow on the wall of the immersion tank and avoid direct contact of the heating gas flow with the molten metal.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Zwischenraum zwischen der Tauchgefäßwand und dein Führungsrohr Steine aas keramischem Material wabenförmig übereinandergeschichtetAccording to a further embodiment of the invention, in the space between the immersion vessel wall and your guide tube stones made of ceramic material are layered on top of each other in a honeycomb shape

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, daß im Führungsrohr mit Abstand ein weiteres keramisches Rohr zum Leiten des Heizgases angeordnet ist und daß der Luftspalt bzw. der Kanal zwischen dem Führungsrohr und dem keramischen Rohr zum Führen der erforderlichen Verbrennungsluft dient.Another embodiment of the invention is that in the guide tube with a distance Another ceramic tube is arranged for conducting the heating gas and that the air gap or the channel between the guide tube and the ceramic tube for guiding the required combustion air serves.

Das Tauchgefäß besteht beispielsweise aus Schmelzkorund oder aus Siliziumkarbid. Diese Werkstoffe gewährleisten eine lange Haltbarkeit des Tauchgefäßes.The immersion vessel consists, for example, of fused corundum or silicon carbide. These materials ensure a long shelf life of the immersion vessel.

Als besonders günstig im Hinblick auf eine gute Wärmeabgabe des Heizgasstromes ist dann gegeben, wenn das Tauchgefäß eine schlanke Form besitztParticularly favorable with regard to a good heat emission of the heating gas flow is then given, when the immersion vessel has a slim shape

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Deckelverschluß des Tauchheizgefäßes aus einer Deckelhaube besteht, die eine zentrale Öffnung mit einem Flansch, auf dem der Flansch des in den Tauchgefäßinnenraum ragenden Führungsrohres unter Zwischenschaltung von Isoliermii-ieln ruht und auf dem der Brenner bzw. das Rohr zum Leiten des Heizgases ebenfalls unter Zwischenschaltung von Isoliermitteln befestigt ist, und einen oder mehrere seillich angeordnete Absaugstutzen für die Abgase im Innenrauin des Tauchgefäßes aufweist.An expedient embodiment of the invention is that the lid closure of the immersion heating vessel consists of a cover hood with a central opening with a flange on which the flange of the in the inside of the immersion vessel protruding guide tube with the interposition of Isoliermii-ieln rests and on that of the burner or the pipe for conducting the heating gas, also with the interposition of Isolating means is attached, and one or more roped suction nozzles for the exhaust gases in Having interior roughness of the immersion vessel.

Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutertAn exemplary embodiment of the invention is explained in more detail with the aid of the drawing

Mit 1 ist das Tauchgefäß aus Schmelzkorund oder Siliziumkarbid bezeichnet, das in die Schmelze 2 eines Schmelzbehälters 3 eingetaucht ist. Der Schmelzbehälter 3 ist mit einem Deckel 4 verschlossen, der eine zentrale öffnung zum Einführen des Tauchgefäßes 1 in die Schmelze 2 hat Das Tauchgefäß 1 stützt sich mit seinem ringförmigen Flansch 3 auf dem Deckel 4 ab.With 1, the immersion vessel is made of fused aluminum oxide or Designates silicon carbide, which is immersed in the melt 2 of a melting container 3. The melting pot 3 is closed with a cover 4 which has a central opening for inserting the immersion vessel 1 into the melt 2 has The immersion vessel 1 is supported with its annular flange 3 on the cover 4.

Das Tauchgefäß 1 wiederum ist mit einer Deckelhaube 6 verschlossen, die einen oder mehrere seitliche Absaugstutzen 7 aufweist Durch eine zentrale öffnung der Deckelhaube 6 ragt ein Führungsrohr 8 in das Tauchgefäß, vorzugsweise bis in die Nähe des Taucbgefäßbodens. Auf dem Führungsrohr 8 ruht der Tragrahmen 9 für den Gasbrenner tO. Um einen guten Ausbrand des Verbrennungsgases zu erhalten, ist der ringförmige Raum zwischen dem Führungsrol.r 8 und der Wand des Tauchgefäßes 1 mit Brc:ken 11 aus keramischem Material ausgefüllt.The immersion vessel 1 in turn is closed with a cover 6, which has one or more lateral Has suction nozzle 7 through a central opening of the cover 6, a guide tube 8 protrudes into the Dip vessel, preferably up to the vicinity of the dew vessel bottom. On the guide tube 8 rests Support frame 9 for the gas burner tO. In order to get a good burnout of the combustion gas, is annular space between the guide roller 8 and the wall of the immersion vessel 1 with bridges 11 filled with ceramic material.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Immersion heater for heating molten metal baths, in particular light metal baths, which is a cylindrical immersion vessel made of refractory ceramic material, which has a heat insulating Lid closure with a central upper opening for inserting the heating system Immersion vessel serving burner and one or more side openings for discharging the iu Heating gases from the immersion vessel without direct contact with the molten metal bath to be heated comprises, the burner together with the guides for the fuel and for the combustion air in a ceramic guide tube protruding into the interior of the immersion vessel Material is arranged, characterized by the following features:

a) the guide tube (8) ends leaving one free for the flow of heating gas to exit sufficient air gap directly above the bottom of the immersion vessel;

b) the burner (10) is arranged in the guide tube (8) at the level of the molten bath surface;

c) the inner wall surface of the immersion vessel (1) is enlarged by ribs and / or the space between them between the immersion vessel wall and the guide tube wall with lumpy ceramic Material (11) filled out.

2. immersion heater according to claim I, characterized in that »characterized in that in the space between the immersion vessel wall urd the guide tube (8) stones made of ceramic material honeycomb are stacked on top of each other.

3. Immersion heater according to claim 1, characterized in that in the guide tube (8) with A further ceramic tube is arranged to conduct the heating gas and the air gap or Channel between the guide tube and the ceramic tube for guiding the required -> *> Combustion air is used.

4. immersion heater according to claim 1, characterized in that the immersion vessel (1) from There is fused corundum or silicon carbide.

5. immersion heater according to claim 1, characterized * '> characterized in that the immersion vessel (1) has a slender shape.

6. Immersion heater according to claim 1, characterized in that the cover closure of the immersion heater vessel consists of a cover hood (6), v> the one central opening with a flange on which the flange of the guide tube (8) protruding into the immersion vessel interior with the interposition of insulating means rests and on which the burner (10) or the pipe for conducting the "> 5 heating gas is also attached with the interposition of insulating means, and has one or more laterally arranged suction nozzles (7) for the exhaust gases in the interior of the immersion vessel (1). 6 "