DE2601586A1

DE2601586A1 - Aluminiumschmelzofen und -verfahren

Info

Publication number: DE2601586A1
Application number: DE19762601586
Authority: DE
Inventors: Gordon Forbes Kennedy; Carl Wernli Dudley Schaefer; Richard Lee Schaefer
Original assignee: Schaefer Frank W Inc
Current assignee: Schaefer Frank W Inc
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1976-01-16
Publication date: 1976-07-22
Also published as: US3996412A; GB1539412A; JPS5196716A; CA1068486A; JPS5628978B2

Description

PATENTANWÄLTE

Dr.phil.G.B.HAGEN Dipl.-Phys. W. KALKOFF

SOOO MÜNCHEN 71 (Solin)

Franz-Hals-Straße 21
Tel. (0 89) 7962 13/79 5-1 31

SPW 3563 München, 11. Januar 1976

sch

Frank W. Schaefer, Ine, 38 South Beckel Street Oayton, Ohio 45403 (V.St.A.)

Aluminiumschmelzofen und -verfahren

Priorität: 17. Jan. 1975; V.St.A.; Fr. 541

Die Erfindung "bezieht sich auf Hüttenöfen zum Schmelzen von _ Aluminium, insbesondere solche, bei denen die Schmelzwärme durch elektrische Siliciumcarbid-Widerstandsheizelemente erzeugt wird, die so angeordnet sind, daß sie Aluminium aus seiner Festkörperphase durch Bestrahlen mit elektromagnetischer Strahlung schmelzen.

Es ist bekannt, beim Schmelzen von Metallen in Schmelzöfen elektrische Widerstandsheizelemente zu verwenden. Aluminium ist besonders schwer durch die direkte Nutzung der von Wider-

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Bayerische Vercinsbank München 823 ΙΟί Postscheck 54782-809

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Standsheizelementen erzeugten elektromagnetischen Energie zu schmelzen, da es diese Strahlung nur schwach absorbiert. Es ist daher bei der Verwendung von elektrischen Widerstandsheiselementen bisher üblich, diese hauptsächlich dazu zu verwenden, die Ofenatmosphäre zu erwärmen, und dann die Wärmeenergie dem zu schmelzenden Aluminium durch Zwangluftumlauf od. dgl. zuzuführen. Die US-PS 3 700 224 zeigt die Verwendung von elektrischen Widerstandsheizelementen in einem Aluminiumschmelzofen mit Zwangluftumlauf. Die US-PS 3 688 007 zeigt die Verwendung elektrischer Widerstandsheizelemente, die in einem eintauchbaren Wärmetauschermedium angeordnet sind. Dabei wird Wärmeleitung im Gegensatz zu direkter elektromagnetischer Bestrahlung genutzt. Bisher wird es allgemein als nicht praktikabel angesehen, zum Schmelzen von Aluminium durch direkte Bestrahlung des Metalls Widerstandsheizelemente, z. B. Siliciumcarbidelemente, zu verwenden.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Aluminiumschmelzofens und -Verfahrens unter Verwendung elektrischer Widerstandsheizelemente ohne die bisher dabei auftretenden Nachteile.

Der Aluminiumschmelzofen nach der Erfindung hat eine Heizkammer, die normalerweise bis zu einer bestimmten Höhe mit Aluminiumschmelze gefüllt ist. Das Schmelzbad in der Heizkammer hat durch eine in das Schmelzbad eintauchende Öffnung kontinuierlich Zugang zu einem Beschickungs- und Schmelzraum, Ferner hat das Schmelzbad in der Heizkammer durch eine zweite in das Bad eintauchende Öffnung kontinuierlich Zugang zu einem Heißeinsatzraum, aus dem periodisch Aluminiumschmelze entnommen wird. In einem Dauerverfahren wird der Beschickungsraum periodisch mit ungeschmolzenem Aluminium beschickt, das

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im BescMckungsraum durch den Kontakt mit der darin "befindlichen Aluminiumschmelze geschmolzen wird. Von Widerstandsheizelementen, die Silieiumcarbidelemente sein können und in der Heizkammer angeordnet sind, ausgehende Strah- · lungsenergie bestrahlt kontinuierlich die sich auf natürliche Weise auf der Oberfläche des Schmelzbads in der Heizkammer bildende Aluminiumoxidschicht oder -haut. Die Aluminiumoxidschicht dient als Wärmeübertragungsmittel, in dem von den Siliciumcarbidelementen ausgehende Stralilungsenergie absorbiert und aus dem die Energie durch Wärmeleitung zu dem Aluminiumschmelzbad übertragen wird. Durch Wanderung von Wärmeenergie aus der in der Heizkammer befindlichen Schmelze in den Beschickungsraum wird eine kontinuierliche Wärmezufuhr in den Beschiekungsraum zum Schmelzen des periodisch in diesen eingegebenen Aluminiums erreicht. Somit dient der Beschiekungsraum als Schmelzkammer.

Das Schmelzbad in der Heizkammer hat ferner durch eine in das Bad eintauchende Öffnung kontinuierlich Zugang zu einem Heißeinsatzraum, aus dem periodisch Aluminiumcchmelze entnommen wird. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Beschiekungsraum, die Heizkammer und der Heißeinsatzraum in einer Linie angeordnet, so daß an einem Ende des Schmelzofens in den Beschiekungsraum eingebrachtes ungeschmolzenes Aluminium geschmolzen wird und die Aluminiumschmelze durch die Heizkammer zum Heißeinsatzraum fließt, aus dem sie nach Bedarf entnommen wird.

Der Ofen kann dadurch in Betrieb genommen v/erden, daß vorgeschmolzenes Aluminium aus einem anderen Schmelzofen oder einem Warmhalteofen in den Beschiekungsraum eingebracht wird. Alternativ kann ungeschmolzenes Aluminium in der Heizkammer angeordnet und dort geschmolzen werden,, ohne daß ein bereits vorhandener Vorrat an Aluminiumschmelze in Anspruch genommen wird. 609830/0821

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Die Erfindung gibt also einen elektrisch, betreibbaren Aluminiums ciime Iz ο fen an mit einem Behälter zur Aufnahme von Aluminiumschmelze und einem Abdeck- und oberen Wandaufbau, der zusammen mit Seitenwänden des Behälters eine Heizkammer über dem Schmelzbad definiert. Mahrere nichtabgeschirmte Widerstandsheizelemente sind von diesem Aufbau über dem Schmelzbad gehalten. Das Schmelzbad hat durch eine in es eintauchende Öffnung Zugang zu einem Beschickungsraum, der periodisch mit ungeschmolzenem Aluminium beschickt wird, ohne daß die Gefahr besteht, daß Aluminiumschmelze auf die Widerstandsheizelemente spritzt. Aus der Heizkammer durch die im Behälter befindliche Schmelze geleitete Wärme wird dazu genutzt, das in den Beschickungsraum eingebrachte Aluminium zu schmelzen. Die Aluminiumschmelze im Beschickungsraum fließt durch die Heizkammer und durch eine in das Bad eintauchende Öffnung zu einem Heißeinsatzraum, aus dem mittels irgendeiner bekannten Technik Aluminiumschmelze entnommen wird. Die Heizkammer ist so angeordnet, daß auf der Oberfläche des in ihr befindlichen Schmelzbads eine Oxidschicht unzerstört gehalten wird, die eine wirksame Übertragung der von den Widerstandsheizelementen empfangenen Strahlungsenergie auf die Aluminiumschmelze durchführt. Der Abdeck- und obere Wandaufbau liegt so auf Ofenwänden auf, daß- ein vertikales Anwachsen der Ofenwände möglich ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Aluminiumschmelzofen nach der Erfindung vor der Beschickung mit Aluminium;

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Pig. 2 einen Längsschnitt durch den Schmelzofen auf einer anderen Vertikalebene, nachdem sich im Schmelzofen Aluminiumschmelze angesammelt hat;

Pig, 3 einen Schnitt 3-3 nach Pig, 1;

Pig, 4 einen der Pig, 3 ähnlichen Schnitt einer anderen Ausführungsform;

Pig, 5 einen Detailschnitt 5-5 nach Pig«, 4; "und

Fig, 6 eine Ansicht einer Schmelzofentür in Richtung 6-6 nach Pig, 1„

Der Schmelzofen nach der Erfindung hat einen Behälter 10 zur Aufnahme von Aluminiumschnielze und eine auf den Seitenwänden des Behälters 10 gesicherte Abdeckungs- und obere Seitenwandkonstruktion 12, Der Behälter besteht aus einer aufbaumäßig verstärkten Stahlverkleidung 14, die eine Auskleidung 16 aus einem isolierenden Peuerfestbetonerzeugnis aufweist. Alternativ kann die Auskleidung 16 aus einer hochwarmfesten Blockisolierung bestehen. Die Auskleidung 16 ist mit einer nichtnetzenden hochtonerdehaltigen Warmflächenverkleidung verkleidet.

Der Behälter 10 hat eine an seinem einen Ende, vorgesehene schräg verlaufende Wand 20, Wie noch erläutert wird, bildet diese Wand 20 eine Wand des Beschickungsraums 21, der mit Pestaluminium beschickt wird. Die schräg verlaufende Wand erlaubt ferner ein Ausräumen von Krätze, die aus der Aluminiumschmelze im Schmelzofen abgesondert wird, aus dem Schmelzofen,

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Ferner hat der Behälter 10 an dem der schräg verlaufenden Wand 20 gegenüberliegenden Ende eine hochkantige Wand 22. Diese bildet einen Teil eines Heißeinsatzraums 23, aus dem Aluminiumschmelze durch Schöpfen, Gießen, Abstechen, Pumpen od. dgl, entnehmbar ist. Der Beschickungsraum und der Heißeinsatzraum haben einen gemeinsamen Boden 24, der unter einer noch zu erläuternden Heizkammer 26 verläuft. Der Boden 24 ist durch einen Krätzedamm 28 unterbrochen, der verhindert, daß aus der Aluminiumschmelze unter der Heizkammer abgeschiedene Kratze in den Heißeinsatzraum gelangt.

Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß der Behälter 10 vertikal verlaufende und im wesentlichen ebene innere Seitenwände 30 hat, die sich in Längsrichtung zwischen dem Beschickungsund dem Heißeinsatzraum erstrecken. Die Seitenwände im Bereich zwischen dem Heißeinsatz- und dem Beschickungsraum erstrecken sich nach oben über den Schmelzpegel sowohl des Beschickungs- als auch des Heißeinsatzraums. An den Außenflächen der Wände 30 sind in Längsrichtung sich erstreckende U-Eisen 36, die sich nach unten öffnen, angeordnet. In Abständen entlang jedem U-Eisen 36 sind mittig angeordnete hochkantige Führungsstifte 38 vorgesehen.

Der Abdeckungs- und obere Seitenwandaufbau 12 ist in einem verstärkten Stahlmantel 41 montiert. Über der Oberseite des Stahlmantels 41 sind voneinander beabstandete Träger 46, 48, 50 und 51 angeordnet. Im Stahlmantel sind Verankerungsglieder 52 vorgesehen, die mittels geeigneter Befestigungselemente 45, die die Stahlmantelwand durchsetzen, mit den Trägern verankert sind. Die Innenwand des Stahlmantels ist mit einer Auskleidung 40 aus hochwarmfester Blockisolierung oder einem anderen geeigneten Isolierstoff versehen. Die Auskleidung 40 hat eine Warmflächenverkleidung 54, die vorzugsweise aus einem Schamotteerzeugnis besteht»

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Nach Fig. 3 hat der Aufbau 12 eine solche Größe, daß er auf den gegenüberliegenden Seitenwänden 30 des Behälters 10 aufliegt, wobei sich die Seiten des Aufbaus 12 von den Seitenwänden 30 nach oben erstrecken. Wie jedoch aus Fig. 1 ersichtlich ist, hat der Aufbau 12 eine wesentlich geringere Länge als der Behälter 10.

Vor dem Aufsetzen des Aufbaus 12 auf die Seitenwände 30 des Behälters TO sind die oberen Ränder der Seitenwände 30 mit einem Keramikwiderlager 32 bedeckt, das aufgrund des Gewichts des darauf aufgesetzten Ausbaus 12 verdichtet wird. Wie ersichtlich ist, hat das Keramikwiderlager 32 einen Rand, der gering in die Heizkammer 26 vorsteht. Somit ist die Heizkammer ?6 zum Teil durch die Innenwände 30 dee Behälters 10, die Warmflächenverkleidung 54 des Aufbaus 12 und das Keramikwiderlager 32, das den Aufbau 12 vom Behälter 10 trennt, definiert.

Wenn der Aufbau 12 auf dem Behälter 10 montiert ist, liegen in Längsrichtung entlang den Seiten des Aufbaus 12 verlaufende U-Eisen 56 auf den U-Eisen 36 an den Seiten des Behälters auf. Die U-Eisen 56 öffnen sich nach oben (vgl. Fig. 3). Sie sind mittig in Abständen durchbohrt zur Aufnahme der vorher erwähnten Führungsstifte 38. Diese legen den Aufbau 12 auf dem Behälter 10 fest und verbinden die Seiten des Aufbaus, die sich sonst möglicherweise nach längerem Gebrauch des Schmelzofens nach außen biegen würden, fest miteinander.

Die Seiten des Aufbaus 12 weisen in bestimmten Abständen Löcher 57 zur Aufnahme von Widerstandsheizelementen 58 auf. Nach Fig. 3 erstrecken sich die Widerstandsheizelemente 58 quer durch das Innere des Aufbaus 12 und sind hinreichend lang, so daß sie durch die in gegenüberliegenden Seiten des Aufbaus 12 befindlichen Löcher 57 austreten. Vorzugsweise

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sind die V/iderstandsheizelemente 58 Siliciumcarbidstäbe, die durch an ihren Enden befindliche Leitungsabschnitte stromführend gemacht werden und somit nur in ihren Mittenabschnitten, die sich zwischen den Seitenwänden 30 erstrecken, elektromagnetische Strahlung abgeben. Jedes der Löcher 57, durch die die V/iderstandsheizelemente 58 geführt sind, ist mit einer Keramikbuchse 60 ausgekleidet.

Die sich über die Oberseite des Aufbaus 12 erstreckenden Träger 46 und 50 stehen vom Aufbau 12 seitlich nach außen so vor, daß sie überhängen. Mit den überhängenden Abschnitten der Träger 46 und 50 und sich zu den an gegenüberliegenden Seiten des Aufbaus angeordneten U-Eisen 56 nach unten erstreckend sind die Enden der Widerstandsheiselemente 58 abschirmende gerahmte verlängerte Metallplatten 62 gelenkig angeordnet. Die Metallplatten 62 dienen ferner dazu, Sammelschienen 64 und 66 abzuschirmen. Elektrische Verbinder 68 verbinden die Sammelschienen und die V/iderstandsheizelemente. Da die elektrischen Verbinder 68 außerhalb des Aufbaus 12 angeordnet sind, besteht keine Gefahr, daß sie beschädigt werden, indem sie etwa übermäßiger Wärme ausgesetzt sind.

Unter dem Aufbau 12 liegt ein versenkbarer Bogen 70, der den Raum zwischen den das Innere des Behälters 10 auskleidenden Auskleidungen 16 überspannt. Der Bogen 70 besteht aus dem gleichen Werkstoff wie die Verkleidung 18 und ist damit einstückig befestigt. In den Bogen 70 eingebettet und sich über seine Oberseite erstreckend ist ein hohles Viereck 72 angeordnet, an dem ein U-Stück 73 befestigt ist, das sich quer über die Oberseite des Bogens 70 erstreckt und der Neigung der daran angrenzenden Seite des Aufbaus 12, sich nach außen durchzubiegen, widersteht.

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!•lach Fig. 3 ist der Bogen 70 über dem Boden 24 des Behälters 10 mit Abstand angeordnet und bildet einen Durchgang für die Aluminiumschmelze zum Heißeinsatzi-aum 23. An dem dem Bogen 70 gegenüberliegenden Ende des Aufbaus sind die Seiten des Aufbaus 12 flankierend zwei Stahlträger 88 (nur einer gezeigt) angeordnete Die Stahlträger 88 sind so zur Vertikalen geneigt, daß sie gelling zur Schmelzofenmitte hin verlaufen. Jeder Stahlträger 88 hält ein Keilstück 90 (nur eines gezeigt), und diese wiederum haltern einen Türverteiler 92. In diesem ist eine Seilscheibe 79 drehbar gelagert, über die ein Seil 78 geführt ist. Das Seil 78 ist an einem nicht gezeigten Luftzylinder verankert und trägt eine vertikal angeordnete, und vertikal einstellbare Tür 74 (vgl. Fig. 6), Der obere Teil 75 der Tür 74 hat nach außen vorstehende Schultern 77, die auf den Oberflächen der Seitenwände 30 aufliegen können. Der untere Teil 76 der Tür 74 ist von geringerer Breite, so daß er satt anliegend zwischen die Seitenwände 30 paßt, wodurch der untere Abschnitt 76 in den Beschickungsraum 21 eintritt. Zu diesem Zweck ist mindestens der untere Abschnitt 76 aus einem nichtnetzendem Keramikwerkstoff gebildet, der längerem Eintauchen in die Aluminiumschmelze, die normalerweise im Beschickungsraum vorhanden ist, standhalten kann.

Aufgrund der zur Vertikalen geneigten Stellung der Stahlträger 88 wird die Tür 74 durch die auf sie wirkende Schwerkraft in Richtung auf den Aufbau 12 vorgespannt, und der obere Teil 75 der Tür bewegt sich unmittelbar am Aufbau vorbei (vgl. Fig, 1), wodurch die Tür mit dem Aufbau zum Kleinhalten von Wärmeverlusten aus der Heizkammer zusammenwirkt .

Aus noch zu erläuternden Gründen ist der Luftzylinder so ausgelegt, daß er die Tür 74 vertikal zwischen zwei End-

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Stellungen "bewegt, und zwar einer unteren Endstellung, in der der untere Teil 76 der Tür zwar mit Abstand über dem Toden 24 liegt, jedoch teilweise in Aluminiumschmelze eintaucht, und einer oberen Endstellung, in der der untere Teil 76 aus der im Beschickungsraum 21 angesammelten Aluminiumschmelze herausgehoben ist. Die Tür wirkt so mit dem Aufbau 12 zusammen, daß in beiden Stellungen Wärmeverluste kleingehalten werden. In der unteren Endstellung liegen die Schultern 77 auf den Seitenwänden 30 auf, so daß auch die Passung zwischen der Tür und den Seitenwänden des Behälters eine wirksame Wärmedichtung bildet.

Während der Standzeit des Schmelzofens enthält der Behälter 10 normalerweise ein Aüuminiumachmelzevolumen, das den Behälter etwa bis zu einem Pegel 82 (Fig. 2) füllt, der nachfolgend als Schmelzpegel bezeichnet wird. Bei diesem im Schmelzofen verbleibenden Aluminiumschmelzevolumen ist ersichtlich, daß die unteren Abschnitte des Bogens 70 sowie der Tür 74 in Aluminiumschmelze eintauchen.

Wenn sowohl der Bogen 70 als auch die Tür 74 in Aluminiumschmelze eintauchen, ist ersichtlich, daß die Heizkammer aus dem vom Aufbau 12, dem Bogen 70, der Tür 74, den Seitenwänden 30 des Behälters 10 und der Oberfläche der zwischen dem Bogen 70 und der Tür 74 befindlichen Aluminiumschmelze definierten Raum gebildet ist. Tatsächlich wird die im Behälter 10 befindliche Aluminiumschmelze durch den Bogen 70 und die Tür 74 in drei Räume unterteilt, und zwar den Beschickungsraum 21, den Heißeinsatzraum 23 und einen dritten Raum, bestehend aus dem Teil des Behälters 10, der die unter der Heizkammer 26 zwischen dem Bogen 70 und der Tür 74 befindliche Aluminiumschmelze enthält.

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Obwohl aufgrund der losen Passung zwischen den Widerstandsheizelementen 58 und den Buchsen 60 in den löchern 57 Außenluft in die Heizkammer 26 eintreten kann, wird die Möglichkeit eines solchen lufteintritts in die Heizkammer durch die relativ hohe Wärme in der Heizkammer minimiert. Somit ist die Heizkammer 26 in "bezug auf die Atmosphäre im wesentlichen abgeschlossen "bzw. dicht.

Im ITormalbetrieb trägt die Aluminiumschmelze, die schnell mit Sauerstoff reagiert, eine Oxidschicht oder -haut 94 auf ihrer Oberfläche. Im Beschiclcungs- und im Heißeinsatzraum wird diese Oxidschicht periodisch durch Zufuhr -von kaltem Metall zum Beschickungsraum und durch Schöpfen oder anderweitige Entnahme von Aluminiumschmelze aus dem Ileißeinsatzraum gebrochen. In der Heizkammer kann die Oxidschicht jedoch für unbestimmte Zeit mit möglichst geringem Bruch verbleiben.

Beim Betrieb des Ofens bleibt das gesamte in den Besehickungsraum eingegebene ungeschmolzene Aluminium so lange im Beschickungsraum, bis es geschmolzen ist. Da nur Aluminiumschmelze in die Heizkammer unter der eintauchenden Tür 74 fließt, bestellt keine Gefahr, daß unter der Heizkammer befindliche Schmelze auf die Widerstandsheizelemente gespritzt wird. Da ferner die auf der Schmelze unter der Heizkammer befindliche Aliminiumoxidschicht ein wirksames Absorptionsmedium für die hauptsächlich von den Widerstandsheizelementen abgegebene Infrarotstrahlung ist, wird ein optimaler Wärmeenergiefluß von den Widerstandsheizelementen zu der Aluminiumschmelze unterhalten. Bei dem erläuterten Aufbau ist es möglich, in der Atmosphäre unmittelbar über der Oxidschicht ein durch Strahlungswärme erzeugtes Wärmegefälle von bis zu 1482 ⁰C (2700 ⁰F) zu unterhalten. In der Praxis erlaubt es

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schon eine Strahlungswärme, die zum Erzeugen eines Wärme-Gefälles im Bereich von 927-1150 ⁰C (1700-2100 ⁰P) ausreicht, "bei einem mit seiner Nennleistung beschickten Schmelzofen den Beschiekungsraum mit ungeschmolzenem Aluminium zu "beschicken und die V/ärmeencrgieleitung unter der Tür 74 von der imter der Heizkammer 26 befindlichen Schmelze zum Schmolzen des in den Beschickungsraum eingegebenen Aluminiums zu nutzen.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Schmelzen des Aluminiums im Beschickungsraum außerhalb der Heizkammer und somit fern von den Widerstandsheizelementen erfolgt. Dies bedeutet, daß jegliche Verschmutzung, z. B. Öle oder Schmierfette, zur Atmosphäre oberhalb des Beschickungsraums verdampft und nicht in die Heizkammer eintritt. Ferner ist zu beachten, daß der eintauchende Bogen und die eintauchende Tür 74 mit den Seitenwänden des Behälters 10 so zusammenwirken, daß die Aluminiumoxidschicht 94 mit nur minimaler Zerstörung erhalten bleibt. Somit ist der einzige in die Heizkammer 26 eintretende Werkstoff die unter der Tür 74 durchfließende Schmelze, und dies beeinflußt nur den Pegel der Oxidschicht 94, zerstört diese jedoch nicht.

Bei diesem Ilormalbetrieb bleibt die Tür 74 in ihrer untersten Stellung, in der die Schultern 77 auf den Wänden 30 aufliegen. Es kann ,-jedoch hin und wieder erwünscht sein, die Tür 74 so anzuheben, daß ihr unterer Teil 76 aus dem Schmelzbad gehoben wird, VjQ daß eine Inspektion und Reinigung der in der Schmelzkammer befindlichen Oxidschicht 94 erfolgen kann. Wenn die Tür 74 gehoben wird, wird die obere Begrenzung ihrer Vertikalbewegung durch den Luftzylinder gesteuert, so daß die Tür nicht so hoch gehoben wird, daß sie die Widerstandsheiz-

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elemente 38 gefährdet. Die Tür 74 kann also über die Schmelzlinie 82 nur so weit gehoben werden, daß zum Reinigen der Heizlcammer Werkzeuge einführbar sind, jedoch nicht so hoch, daß diese Werkzeuge mit den Widerstandsheizelementen 38 in Berührung gelangen und diese beschädigen könnten.

Fach Pig. 2 sind sowohl der Beschickungs» als auch der Heißeinsatzraum normalerweise während Leerlaufzeiten durch Schutzabdeckungen 80 und 81 abgedeckt, die vorzugsweise wärmeisolierend sind, um so das Entweichen von Wärmeenergie aus dem Schmelzofen klein zu halten,, Der Beschickungsraum ist also normalerweise mit seiner Abdeckung 80 versehen, außer wenn ungeochmolzcnea Metall in den Schmelzofen eingegeben oder die Tür 74 für eine Inspektion der Heizkammer gehoben wird. Ebenso verbleibt die Abdeckung 81 auf dem Heiße ins atzraunij, außer wenn Schmelze aus dem Heißeinsatzraum entnommen wird.

Ein besonderer Yorteil der Erfindung besteht darin, daß die in der Heizkammer 26 befindliche Oxidschicht nur sehr gering zunimmt. Es war bisher bei AluminiumschmelzÖfen üblich, ' Kratze und Aluminiumoxid ₉ die sich in der Heizkammer sammeln, häufig, z. B. täglich, zu entfernen; bei dem Schmelzofen nach der Erfindung ist es jedoch möglich, diese Zeitintervalle, in denen die Heizkaimner von Kratze und Oxidschicht befreit werden muß, auf mehr als eine Woche auszudehnen. Dadurch ist der Schmelzofen kontinuierlich über mehrere Wochen hinweg in Betrieb zu halten, und während dieser Zeit braucht die Tür 74 nicht gehoben zu werden, obwohl Aluminiumschmelze aus dem Heißeinsatzraum nach Bedarf entnommen und durch frische Aluminiumchargen in den Beschickungsraum ersetzt wird.

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Vorstehend v/urde angenommen, daß der Behälter 10 bis zur Schmelzlinie 82 mit Schmelzbad gefüllt ist. In manchen Fällen wird dies dadurch erreicht, daß der Schmelzofen mit bereits vorhandener Alumiiiiumschmelze vorgefüllt wird, die in einem zweiten Schmelzofen oder einem Warmhälteofen bereitgehalten wird. Alternativ ist es ein besonderes Merkmal der Erfindung, daß der Heizkamin.er kaltes Metall zugeführt v/erden kann, das über einen längeren Zeitraum der von den Widerstandsheizelementen vorwiegend abgestrahlten Infrarotstrahlung ausgesetzt wird, und nach einiger Zeit erfolgt das unmittelbare Schmelzen des Aluminiums durch die von den Widerstandsheizelementen abgegebene Strahlung. Während dieser Phase wird das Schmelzen in einer ruhigen Umgebungsatmosphäre durchgeführt, da der Bogen 70 und die Tür 74 nicht in Schmelzbad eintauchen. Nach wiederholtem Beschicken des Beschickungsrauuns mit frischer Aluminiumcharge erreicht jedoch nach einiger Zeit das Schmelzbad im Schmelzofen einen Pegel, unter den sowohl der Bogen 70 als auch die Tür 74 tauchen, woraufhin der Schmelzofen für den ITormaTbetriel) bereit ist.

Es ist zu beachten, daß der Aufbau 12 praktisch "schwimmend" ' auf den Seitenwänden des Behälters 10 gelagert ist. Die Führungsstifte 38 verankern also den Aufbau 12 nicht fest mit den Seitenwänden des Behälters 10, und daher kann der Aufbau 12 für P_Leinigungs~, Reparatur- oder Erneuerungszwecke vom Behälter 10 gehoben werden,

Nach Fig. 3 kann das Keramikwiderlager 32 über die Seitenwände 30 des Behälters 10 überstehen. Dadurch ergibt sich ein wesentlicher Torteil: Mit den Seitenwänden 30 in Kontakt gelangendes Aluminiumoxid neigt dazu, sich langsam über diese Seitenwände auszubreiten, aber durch die überstehenden Teile

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des Eeramikwiderlagers 32 wird eine Sperre gebildet, die diese. Tendenz des Aluminiumoxids, sich über die Seitenwände 30 in den Aufbau 12 auszübreiteil, "begrenzt. Dadurch wird die Gefahr, daß die Innenflächen des Aufhaus 12 durch das Aluminiumoxid beschädigt werden, "beseitigt,

Ein spezifischer Vort'eil des "schwimmenden" Aufbaus 12 ergibt.sich aus der-Tatsache, daß mit Aluminium in Berührung gebrachte feuerfeste Stoffe zur Absorption von Aluminium neigen und proportional zu dem absorbierten Aluminium zunehmen oder wachsen. Man kann beobachten, daß beim längeren Betrieb eines Aluminiumschmelzofens der hier betroffenen Art die Seitenwände 30 des Behälters 10 tatsächlich wachsen. Dieses Wachstum ist durch die Zunahme der Vertikalhöhe, bis zu der sich die Seitenwände erstrecken, erkennbar. Der Aufbau 12 wird also aufgrund des Wachsens der Seitenwände 30 gehoben. Dadurch, daß die Widerstandsheizelemente 58 im Aufbau, der selbst nicht wächst, angeordnet sind, v/erden die Widerstandsheizelemente, 'die ziemlich zerbrechlich sind, nicht den durch das Wachsen der Wände 30 sich ergebenden Spannungen und Belastungen ausgesetzt. Da die Widerstandsheizelemente 58 mit den Sammelschienen 64 und 66 nur über biegsame Verbinder verbunden sind, können sie durch das Wachsen der Wände insbesondere ohne Beschädigung der elektrischen Zuleitungen und Verbindungen gehoben werden.

Es ist häufig der Pail, daß die Siliciumcarbid-Widerstandsheizelemente eine wesentlich kürzere Lebensdauer als der Aluminiumschmelzofen haben.

Es ist daher erforderlich, nicht mehr verwendbare Widerstandsheizelemente auszuwechseln. Zu diesem Zweck sind die verlängerten Metallplatten 62 vorzugsweise gelenkig mit

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den überstehenden Trägern 46 und 50 verbunden. Wie Pig. in Strichpunktlinien zeigt, wird dadurch das Entfernen und Auswechseln verbrauchter Widerstaiidsheizelemente erleichtert. Da zwischen den Widerstaiidsheizelementen und dem Aufbau keine feste Verbindung "besteht, ist das Auswechseln der Widorstandsheizclemente leicht ohne längere Unterbrechung des Schmelzofenbetriebs durchführbar.

In den Fig. 4 und 5 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, bei der der vorher erläuterte schwimmende Aufbau nicht erforderlich ist. Gleiche Seile sind mit gleichen Bezugszeichen wie vorher bezeichnet. Teile, die zwar geändert wurden, jedoch die gleichen Funktionen ausüben, wurden mit einem Index "a" bezeichnet. Die Seitenwände 30a des Behälters 10a verlaufen ohne Unterbrechung nach oben und haltern einen einstückig an ihnen befestigten Aufbau 12a. Dabei sind jedoch die im Aufbau 12a zur Aufnahme der Widerstandsheizelemente 58 vorgesehenen Löcher 57a in Vertikalrichtung länglich, also Langlöcher, so daß die Innenwand des mit dem Schmelzbad in Kontakt stehenden Ofenraums in bezug auf die äußeren Teile des Schmelzofens in Vertikalrichtung wachsen kann, ohne daß die Siliciumcarbid-Widerstandsheizelemente beschädigt werden. Durch die Langlöcher 57a können also die feuerfesten Auskleidungen, die die Ofenwände bilden, in Vertikalrichtung mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten wachsen, ohne daß übermäßige Scherkräfte erzeugt werden, die auf die Widerstandsheizelemente wirken wurden. In den Langlöchern 57a und über den Widerstandsheizelementen kann ein nicht gezeigter warmfester keramischer Paserstoff lose angeordnet sein, wodurch Wärmeverluste durch die Langlöcher kleingehalten werden.

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Claims

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1. Aluminiumschmelzofen mit einem einen Boden und Seitenwände aufweisenden Behälter zur Aufnahme des Aluminiumschmelzbads,

gekennzeichnet durch quer durch den Behälter (10) verlaufende Bogen (70, 74) mit einem unteren Teil (76)_p der mit Abstand über dem Boden (24) liegt und in das im Behälter (10) befindliche Schmelzbad eintaucht, wobei die Bogen durch Eintauchen in das Schmelzbad den Behälter (10) in mehrere Räume (25, 21) unterteilen, die durch unter den Bogen (7O₉ 74) fließendes Schmelzbad miteinander verbunden sind; und mit den Seitenwinden (30) und den Bogen (7O₉ 74) zusammenwirkende Teile (54, 32) zur Aufnahme einer Heiskammer (26) oberhalb einco ernten oder Heißeinsatzrauns (23), mit dem die Heizkaciior (26) in Verbindung steht, eines zweiten oder Beschickungarauins (2I)₉ der außerhalb der Heizkammer (26) liegt _g und elektrischer Widerstandsheizelemente (5S)₅ die in der Heizkammer (26) über dem Schmelzpegel (82) im Behälter (10) gehaltort sind und direkt auf die Schmelzbadoborfläche im Heißeinsatsraum (23) ausreichend Wärmeenergie abstrahlen, so daß dem Beschickungsraum (21) zugeführtes ungeschmolzen.es Aluminium im Beschickungsraum (21) durch die Wärmeenergie geschmolzen wird,.die aus dem Heißeinsatzraum (23) durch das unter den Bogen (70, 74) befindliche Schmelzbad in den Beschickungsraum (21) geleitet wird.

2, Aluminiumschmelzverfahren zur Durchführung in einem Aluminiumschmelzofen nach Anspruch 1 mit einem ein Schmelz-:

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"bad enthalt enden Behälter, in dein ein in das Schmelzbad eintauchender Eogen das Schneisbad in einen ersten und einen zweiten Raum, die durch unter dem Bogen fließendes Schmelzbad miteinander verbunden sind, unterteilt, und mit Gehäuseteilen, die eine Kammer umschließen, die oberhalb des ersten Raums in Verbindung mit diesem angeordnet ist,

gekennzeichnet dux*ch Erwärmen des im ersten oder Heißeinsatzraum (23) befindlichen Aluminiums auf eine Schmelztemperatur mittels elektrischer Widerstandsheizelemeiite (58), die direkt auf die Aluminiumoberfläche Wärmeenergie abstrahlen, und Beschicken des Schmelzbads im zweiten oder Beschickungsraum (21) mit ungeschmolzenem Aluminium,

3, Aluminiumschmclzverfahren zur Durchführung in einem Aluminiumschmolzofen nach Anspruch 1 mit einem ein Schmelz· bad enthaltenden Behälter, in dem ein in das Schmelzbad eintauchender Bogen das Schmelzbad in einen ersten und einen zweiten Raum, die durch unter dem Bogen fließendes Schmelzbad miteinander verbunden sind, unterteilt, und mit Gehäuseteilen, die eine Kammer umschließen, die oberhalb des ersten Raums in Verbindung mit diesem angeordnet ist,

gekennzeichnet durch Schmelzen von Aluminium im zweiten oder Beschickungsraum (21) durch Abstrahlen von Wärmeenergie, die von elektrischen Widerstandsheizelementen (58) in der Kammer (26) erzeugt wird, direkt auf die Oberfläche des Schmelzbads im ersten oder Heißeinsatzraum (23), so daß die Wärmeenergie durch das Schmelzbad unter dem Bogen

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(70, 74) zum Beschickungsraum (21) geleitet wird, wobei die von den Widerstandsheizelementeii (58) erzeugte "und zum Beschiclcungsraum (21) geleitete Wärmeenergie zur Kompensation von im Besehickungsx'aum (21) durch. Schmelzen ungeschmolzenen Aluminiums absorbierter Wärme ausreicht.

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