DE2706811C3

DE2706811C3 - Elektrischer Widerstandsofen

Info

Publication number: DE2706811C3
Application number: DE2706811A
Authority: DE
Inventors: Felicjan Dr.-Ing. Myslowice Biolik; Piotr Kattowitz Gawlowski; Franciszek Gurgul; Zygmunt Dipl.-Ing. Morys; Stanislaw Dipl.-Ing. Odrobina; Alfons Dipl.-Ing. Myslowice Wieczorek; Zenon Dipl.-Ing. Sosnowiec Wydmanski
Original assignee: BIURO PROJEKTOW PRZEMYSLU METALI NIEZILAZNYCH BIPROMET KATTOWITZ (POLEN)
Current assignee: BIURO PROJEKTOW PRZEMYSLU METALI NIEZILAZNYCH BIPROMET KATTOWITZ (POLEN)
Priority date: 1976-03-01
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1979-10-25
Also published as: DE2706811B2; GB1575448A; US4158743A; JPS5626786B2; FR2343390B1; NO142828B; JPS52105505A; DE2706811A1; CA1078902A; NO770676L; NO142828C; FR2343390A1

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstandsofen zum Schmelzen oder Flüssigerhalten von Metallen und zur Herstellung von Metallegierungen, insbesondere von Nichteisen-Metallegierungen, mit Erwärmung des Bades mit Hilfe von eintauchenden Widerstandsheizelementen in Form einer Scheidewand.

Heizelemente von bekannten elektrischen Widerstandsöfen bestehen aus einem auf dem Boden des Ofenraumes aufsitzenden Kontaktstempel (vgl. DE-F¹S 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 Ausnutzung der elektrischen

ίο 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 ist, 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 Kontaktmittel 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 Reparaturen notwendigen Stillstandszeiten des Ofens erreicht. Die Reparaturarbeiten sind dabei leicht, einfach und gefahrlos durchzuführen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in der 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 angebrachten Versorgungselektrode die Legierungsbestandteile einzuschmelzen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ofens im Längsschnitt,

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ofens im Querschnitt,

Fig.3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Ofens mit einem Schmelztiegel im Aufriß, und

Fig.4 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Ofens mit zwei Schmelztiegeln im Längsschnitt.

Jeder der dargestellten Öfen 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 aufgestellt. 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 Reiht; 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.

Ein 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 eine Spannung angelegt, unter deren Einfluß durch die Wände des Heizelementes 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 Fig.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 J, welche zusammen mit dem Boden 2 den keramischen Ofenraum 3 bilden. Im Inneren des Ofenraumes 3 ist auf einer Metallschicht 6 ein Heizelement 5 in der Form eines Gefäßes eingesetzt, welches gleichzeitig die Aufgabe eines Schmelztiegels 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 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 ruft 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

jo 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

Patentansprüche:

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 Widerstandsheizelementen in Form einer Scheidewand, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ofenraum (3) mindestens ein Heizelement (5) in der Foirm 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 i[5) befindliches geschmolzenes Metall (6) als Kontaktmine! zwischen Elektrode (7) und Heizelement s(5) dient

2. Elektrischer Widerstandsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) aJs im Ofenraum (3) angeordneter Schmelztiegel ausgebildet ist.

3. Elektrischer Widerstandsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (5) aus nitriertem Siliziumkarbid besteht.