DE2706811B2 - Elektrischer Widerstandsofen - Google Patents
Elektrischer WiderstandsofenInfo
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- H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstandsofen zum Schmelzen oder Flüssigerhalten von
Metallen und zm Herstellung von Metallegierungen,
insbesondere von Nichteisen-Metallegierungen, mit Erwärmung des Bades mit Hilfe von eintauchenden
Widerstandsheizelementen ia Forr-· einer Scheidewand.
Heizelemente von bekannten elektrischen Widerstandsöfen bestehen aus einem auf dem Boden des
Ofenraumes aufsitzenden Kontaktstempel (vgl. DE-PS 2 44 171) oder haben, wie im polnischen Patent
Nr. 81 320 beschrieben, die Gestalt einer oder mehrerer Scheidewände, welche vorteilhafterweise parallel zu
den Elektroden im Boden, oder im Boden bei den keramischen Wänden der Schmelzwanne, angebracht
sind. Die Scheidewände bestehen dabei aus einer aus keramischem Material bestehenden einheitlichen Platte.
Diese Scheidewände sind im Boden der Schmelzwanne eingesetzt, wobei ihr Oberteil über oder unter das
Niveau des geschmolzenen Metalls reicht, so daß die ganze Oberfläche der Scheidewand — oder der
Scheidewände — unmittelbar mit dem geschmolzenen Metall bzw. mit dem Metallbad in Berührung kommt. In
dem polnischen Patent ist auch ein Widerstandsofen beschrieben, dessen Heizelemente an den im Boden
oder in der Wand der Schmelzwanne des Ofens eingebauten Elektroden anliegen, wobei mindestens
eine Fläche des Heizelementes mit dem geschmolzenen Metall, oder mit dem Metallbad, in Berührung kommt.
Am vorteilhaftesten ist es dabei, wenn der Boden der Schmelzwanne mit einer Scheidewand in Gestalt einer
den Boden, unter welchem die Elektroden angebracht sind, zudeckenden Platte versehen ist.
Bei derartigen öfen, deren Heizelement im Gewölbe
und in den Seitenwänden eingebaut sind, kann der Einsatz, besonders solcher Metalle, wie Zink und
Aluminium, heftig oxidieren, was durch die intensive Erwärmung der Badoberfläche, bei der starken Strahlung der Heizelemente, hervorgerufen wird. Die als
Ergebnis der Badoxydation entstehenden Abbrände erschweren die Erwärmung dieser Bäder, da die
Abbrandschicht nur eine kleine Wärmeleitfähigkeit besitzt Durch die Erwärmung von unten wird dagegen
die Bodenplatte des Ofens schnell abgenutzt, wodurch Leckagen des flüssigen Metalls in die Kanäle für die
Heizleitungen hervorgerufen werden.
Die Lösung nach dem polnischen Patent Nr. 81 320 ermöglicht zwar das Schmelzen von Metallen, insbesondere von Nichteisenmetallen, mit einem guten Koeffizienten hinsichtlich der Ausnützung der elektrischen
Energie bei gleichzeitiger Verlängerung der Betriebsdauer der Schmelzwanne. Im Falle des Austausches
oder der Reparatur eines Heizkörpers entstehen jedoch Schwierigkeiten, welche sich auf die Anzahl, die
Häufigkeit und die Länge der die Ofenleistung beschränkenden Stillstandszeiten negativ auswirken,
wobei wegen der Größe des Elementes, der hohen Temperatur im Ofen und der für die Gesundheit
schädlichen Gase, die Reparaturarbeiten beschwerlich und für die arbeitenden Personen gefährlich sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen elektrischen Widerstandsofen der eingangs beschriebenen Art in bezug auf eine Erhöhung seiner Leistungsfähigkeit weiterzubilden.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht,
daß in dem Ofenraum mindestens ein Heizelement in
der Form eines Gefäßes angebracht tet, in welchem die
Stromzuführung in Gestalt einer Elektrode aus Graphit oder einem anderen geeigneten Material angelegt ist,
wobei in dem Heizelement befindliches geschmolzenes
Metall als Koniaktmittel zwischen Elektrode und
Heizelement dient
Das Heizelement kann dabei als im Ofenraum angeordneter Schmelztiegel ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise kann das Heizelement dabei aus
nitriertem Siliziumkarbid bestehen.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung besteht in der großen Leistungsfähigkeit des Ofens.
Diese wird durch die Möglichkeit der optimalen Anordnung der Heizelemente im -Ofenraum und durch
eine Reduzierung der Anzahl und der Zeitdauer der für
erreicht Die Reparaturarbeiten sind dabei leicht,
einfach und gefahrlos durchzuführen.
einfachen Ofenkonstruktion — besonders bei öfen mit
kleinem Rauminhalt — der Möglichkeit die Öfen in Reihenschaltung an das Versorgungsnetz anzuschließen, sowie der Möglichkeit durch die Wahl einer
entsprechenden, im Inneren des Schmelztiegels ange
brachten Versorgungselektrode die Legierungsbestand
teile einzuschmelzen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
beschrieben.
F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ofens im Längsschnitt,
Fig.2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Ofens im Querschnitt,
Fig.4 zeigt ein viertes Ausfuhrungsbeispiel eines
Ofens mit zwei Schmelztiegeln im Längsschnitt.
jeder der dargestellten Ofen besteht aus keramischen Wänden 1, welche zusammen mit einem Boden 2, einen
Ofenraum 3 bzw. die Schmelzwanne bilden. Die Schmelzwanne 3 ist zum Teil mit Metall 4, welches
geschmolzen werden soll, gefüllt. Auf dem Metall 4 sind zwei Heizelemente 5 in Gestalt von teilweise mit Metall
6 gefüllten Gefäßen aufgesiellt. Das sich in den Gefäßen
befindende Metall übt die Funktion einer elektrischen Kontaktbrücke zwischen den im Metall eingetauchten
Elektroden 7 und den Wänden der Heizelemente 5 aus. Die Heizelemente sind aus nitriertem Siliziumkarbid, die
Elektroden dagegen aus Graphit oder Metall hergestellt Den Stromkreis bilden der Reihe nach: die
Elektrode 7, das Metall 6, die Wand des Heizelementes 5, das Metall 4. die Wand des folgenden Heizelementes 5
zusammen mit dem Metall 6 und der in diesem Element angebrachten Elektrode 7.
Ei» erfindungsgemäßer Ofen der oben beschriebenen Art arbeitet folgendermaßen:
Nachdem die Schmelzwanne 3 mit einer Schicht von Metall 4 ausgefüllt wurde, werden auf der Oberfläche
desselben Heizelemente 5 aufgestellt, welche zum Teil mit Metall 6 ausgefüllt werden, welches den richtigen
elektrischen Kontakt zwischen der Elektrode 7 und der Innenfläche der Wände des Heizelementes 5 gewährleisten
solL An die aus dem Ofen hinausragenden Enden der Elektroden 7 wird eins Spannung angelegt, unter
deren Einfluß durch die Wände des Heiz^ementes 5 elektrischer Strom fließt und in derselben Wärme
erzeugt, welche in das Metallbad 4 übertragen wird und dieses zum Schmelzen bringt Nach der Beendigung des
Schmelzprozesses wird der Ofen teilweise entleert, z. B. durch Umkippen, Auspumpen des Metallbades oder
öffnen des sich im Boden befindenden Ablasses.
Ein Ausführungsbeispiel gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in F i g. 2 im Querschnitt dargestellt
Der Ofen besteht aus keramischen Wänden 1, welche zusammen mit dem Boden 2 die für das Schmelzen des
Metalles 4 bestimmte Schmelzwanne 3 bilden. Im Inneren der Wanne 3 sind Heizelemente 5 in Gestalt
eines an einem Ende verschlossenen Rohres angebracht, welche aus nitriertem Siliziumkarbid ausgeführt und im
Metall 4 eingetaucht sind. Im Inneren des Heizelementes 5 befindet sich das Metall 6, welches den elektrischen
Kontakt für die Elektrode 7 bildet, deren eines Ende in das Innere des Heizelementes 5 reicht, während das
andere Ende über der Ofendecke befestigt ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen
Ofens besteht gemäß Fig.3 aus keramischen Wänden 1, welche zusammen mit dem
Boden 2 den keramischen Ofenraum 3 bilden. Im Inneren des Ofenraumes 3 ist auf tiner Metallschicht 6
ein Heizelement 5 in der Form eines Gefäßes eingesetzt, welches gleichzeitig die Aufgabe eines Schmelztiegel
für die zum Schmelzen bestimmte Metallcharge 4 erfüllt Die Metallschicht 6 dient zur Verbesserung des
elektrischen Kontaktes zwischen den Wänden 1 und dem Boden 2 des Ofenraumes 3 mit dem Heizelement 5.
Im Metall 4 der Charge ist die Elektrode 7 eingetaucht Die Heizelemente 5 sind aus nitriertem Siliziumkarbid
hergestellt, die Elektroden 7 dagegen aus Graphit oder
ίο Metall, je nach dem Verlauf des metallurgischen
Verfahrens im Ofen. Im Boden 2 des Ofenraums 3 ist ein Graphitformstück 8 eingebaut dessen eines Ende mit
der Ofenkonstruktion verbunden ist, während das andere Ende dagegen in die Metallschicht 6 eingebettet
ist und die Stromzuführung für den Ofen bildet Der Stromkreis des Ofens wird durch die Elektrode 7, das
Metall 4, die Wände und den Boden des Heizelementes 5, die Metallschicht 6 und das Graphitformstück 8
gebildet
Der auf die oben beschriebene Weise hergestellte Ofen arbeitet wie folgt:
Das Heizelement 5 wird mit einer Metallcharge 4 beschickt Die aus den Wänden und dem Boden des
Elementes 5 ausströmende Heizleistung ruf: einen Anstieg der Temperatur hervor und foigedessen einen
Wärmefluß in das Metall 4 der Charge, wie auch in die Wände 1 und den Boden 2 des Ofenraumes 3. Diese
Wärme führt zum Schmelzen des Metalles 4. Falls reines Metall geschmolzen werden soll, wird die Elektrode 7
aus demselben Stoff oder aus Graphit ausgeführt Für die Erzeugung von Legierungen dagegen werden die
Elektroden aus demjenigen Metall hergestellt welches einen Bestandteil der betreffenden Legierung bildet.
In Fig.4 ist eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ofens dargestellt, in dessen Ofenraum
3 zwei Heizelemente 5 in Form eines Schmelztiegels angebracht sind. Den Stromkreis bilden der Reihe
nach folgende Bestandteile: die Elektrode 7, das Metall 4 der sich in einem Element 5 befindenden Charge, die
Wände und der Boden des zweiten Elementes 5, das dieses Element ausfüllende Metall 4 und die in ihm
eingetauchte Elektrode 7.
Der Lade- und Erwärmungsprozeß ist vergleichbar mit demjenigen beim Eintiegelofen, mit dem Unterschied,
daß dieser Prozeß in zwei in Reihenschaltung arbeitenden Tiegelheizelementen 5 stattfindet.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Elektrischer Widerstandsofen zum Schmelzen oder Flüssigerhalten von Metallen und zur Herstellung von Metallegierungen, insbesondere von
Nichteisen-Metallegierungen, mit Erwärmung des Bades mit Hilfe von eintauchenden Widerstandsheteelementen in Form einer Scheidewand, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ofenraum (3) mindestens ein Heizelement (5) in der Form
eines Gefäßes angebracht ist, in welchem die Stromzuführung in Gestalt einer Elektrode (7) aus
Graphit oder einem anderen geeigneten Material angelegt ist, wobei in dem Heizelement (5)
befindliches geschmolzenes Metall (6) als Kontaktmittel zwischen Elektrode (7) und Heizelement (5)
dient.
2. Elektrischer Widerstandsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) als
im Ofencaum (3) angeordneter Schmelztiegel ausgebildet ist.
3. Elektrischer Widerstandsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5)
aus nitriertem Siliziumkarbid besteht
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