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Elektrischer Widerstandsofen. Vorliegende Erfindung bezweckt Verbesserungen
bei solchen elektrischen Öfen, welche mittels eines in einer Rinne angebrachten
pulverförmigen Widerstandes aus Kohle in i geeigneter Form erhitzt werden. Zweck
der Erfindung ist, den Ofenraum mit geringeren Wärmeverlusten als bisher zu heizen,
eine gleichförmige und milde, nicht zu konzentrierte Erhitzung der Charge zu erreichen
und die Ableitung der Wärme aus der Widerstandsrinne zu erleichtern, um dadurch
die Haltbarkeit der Rinne zu vergrößern und einen auch für Vakuumschmelzung gut
verwendbaren Ofen zu erhalten.
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Die Erfindung besteht im Wesen darin, daß eine mit Widerstandspulver
aus Kohle, Koks, Graphit :o. dgl. gefüllte Rinne in einer Erhöhung des Ofenbodens
angebracht ist, der außen ringsum vom Schmelzraum umgeben ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Ofens gemäß der
Erfindung veranschaulicht, und zwar in Abb. i in einem Vertikalschnitt nach der
Linie Y-K der Abb. 2, während Abb. 2 den Ofen in Ansicht von oben nach Wegnahme
des Ofengewölbes darstellt.
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Der Ofen besteht aus einem Schmelzherd i mit einem abnehmbaren Gewölbe
2. Der Herdboden trägt Erhöhungen 3 mit einer Rinne 5 für einen Widerstand :1 aus
Kohle, Koks, Graphit o. dgl. Die Erhöhungen 3 können aus einem einzigen Stück bestehen.
Es ist zweckmäßig, den Ofen so auszuführen, daß ein zentraler Herd i i entsteht,
der die Schmelzleistung des Ofens vergrößert. Dieser Herd steht mittels Öffnungen
zwischen den Erhöhungen 3 unter der Rinne 5 in Verbindung mit dem die Erhöhung umgebenden
ringförmigen Herdraum 12.
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Zur Entleerung des Ofens dient eine Rinne 13, und zur Chargierung
oder Untersuchung des Ofeninneren während der Schmelzung dienen Öffnungen 14 in
dem Gewölbe. Diese Öffnungen 14 können mittels feuerfester Deckel 15, die
lnit Schauöffnungen versehen sind, und mittels Außendeckeln 16, die mit Fenstern
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entsprechend den Schauöffnungen in den Deckeln 15 versehen sind,
abgeschlossen werden. Die Chargiertür 18 zum Abschließen der Rinne 13 und der Deckel
16 können gasdicht ausgeführt werden, falls der Ofen zum Vakuumschmelzen verwendet
werden soll, und es kann eine Einrichtung vorgesehen werden, durch welche der Gasdruck
im Ofen gegenüber dem atmosphärischen Druck verändert werden kann. Zum gasdichten
Abschluß kann die Fuge i9 zwischen dem Ofenmantel und dem Gewölberahmen mittels
Schweißung ,oder Lötung gasdicht gemacht werden. Man kann auch rings um den Ofen
einen Flansch 2o und rings um das Gewölbe einen entsprechenden Flansch vorsehen,
und die Flanschverbindung z. B. durch Eingießen eines geschmolzenen Metalls, wie
Zink o. dgl., zwischen die Flansche abdichten.
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Um die Einführung einer kalten Charge in den ringförmigen Herdraum
12 zu erleichtern, können ähnliche Öffnungen wie bei der Entleerungsrinne 13 an
geeigneten Stellen am Blechmantel angeordnet werden.
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Der Ofen kann auf Wiegenlager oder Zapfen ruhen, so daß er, falls
erforderlich, ohne Schwierigkeit gekippt werden kann.
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Der elektrische Strom wird dem Widerstand 4. mittels Elektroden 6
zugeführt, die von oben in die Widerstandsmasse eingeführt werden. Die Elektroden
sind von gasdichten, wassergekühlten Kapseln 7 umgeben, an welchen, elektrisch isoliert,
Kontakte 8 mittels einer gasdichten Packung befestigt sind und in welchen ein Regulierungsmechanismus
für' die achsiale Verstellung der Elektroden eingeschlossen ist. Kabelg führen den
Strom den Elektroden 6 und durch diese dem Widerstande zu. Demselben Zwecke dienen
durch den Ofenboden eingeführte Kontakte io, welche zum Anschluß des Widerstandes
an ein Zwei- bzw. Mehrphasensystem dienen können, welches mit oder ohne Verwendung
der Gewölbeelektroden 6 benutzt werden kann.
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Die Energiezufuhr kann durch Änderung der Spannung zwischen den Elektroden,
die in diesem Falle keine achsiale Bewegungsfähigkeit erfordern, reguliert werden.
Die Regulierung kann auch dadurch erreicht werden,
daß man den Abstand
zwischen der EI ektrodenspitze und dem Widerstand in bekannter Weise vergrößert
oder vermindert. Dies kann -automatisch oder mit Hand erfolgen. Die Wärme wird in
diesem Falle auch von dem Lichtbogen unter jeder Elektrode erzeugt, jedoch ist hierfür
Voraussetzung, daß die Natur der Charge die mehr konzentrierte Wärmeerzeugung mittels
Lichtbogen nicht verbietet.
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Durch die Anordnung des Widerstandes in Abstand von der Ofenwand wird
der thermische Wirkungsgrad vergrößert und @V ärmeverluste durch die Ofenwand hindurch
vermieden, indem die Wärmeenergie in dem Raume 12 nutzbar gemacht ist.
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Dadurch, daß die Ableitung der in dem Widerstande erzeugten Wärme
nicht gehindert ist, ist es möglich, in der Widerstandsrinne mit höherer Temperatur
als bisher zu arbeiten, ohne dieselbe zu beschädigen und die Widerstandsrinne auch
kleiner zu machen.
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Die Verwendung eines ringförmigen Widerstandes hat gegenüber einem
örtlich angebrachten Widerstand den Vorteil, daß die Charge von einer im Ofenraum
zentral gelegenen, nach allen Seiten wärmeausstrahlenden Widerstandsrinne mit gleichförmiger't'emperatur
und in unmittelbarer Nähe der Oberfläche der Charge erhitzt wird, wodurch der durch
die Rinne geschickte Strom mit der Charge induktiv verkettet ist, und es ist der
Nachteil vermieden, daß man nur einen kleinen Widerstand zwischen den Elektroden,
deren Spitzen relativ nahe aneinander sind, erzielen kann, und daß die Wärmeerzeugung
hauptsächlich mittels Lichtbogen erfolgt, was eine starke Konzentration der Wärme
verursacht, die leicht zu einer lokalen schädlichen Überhitzung einer dafür empfindlichen
Charge aus gewissen Metallen und Legierungen Arilaß geben kann.
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Ein Ofen gemäß vorliegender Erfindung ist von besonderem Wert, wenn
es notwendig ist, mit einer mittelhohen Temperatur von z. B. etwa 750' C
zuarbeiten, welche zum. Schmelzen z. B. von Aluminium und gewissen Legierungen u.
dgl. erforderlich ist, da, es in der Regel schwierig ist, mit in einem Ofenraum
frei brennenden Lichtbogen zu arbeiten, wenn die Temperatur einen gewissen Wert
nicht übersteigen darf. Es ist auch leichter, die Energiezufuhr durch eine Spannungsregulierung
als durch Änderung der Lichtbogenlänge zu regeln. Ein Ofen gemäß der Erfindung ist
daher für dieArbeit inVakuum besser geeignet als ein gewöhnlicher Lichtbogenofen,
besonders wenn es notwendig ist, mit einer niedrigen Temperatur zu arbeiten.
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Für das Arbeiten im Vakuum ist es zweckmäßig, die Chargierung mit
flüssigem Metall auszuführen, die in einem Ofen gewöhnlicher Type fertiggeschmolzen
ist und nur eine abschließende Entgasung im Vakuum erfordert. Die Produktionsfähigkeit
des Vakuumofens wird hierdurch wesentlich gesteigert, so daß zur Erreichung einer
gewissen Produktion eine viel kleinere Anzahl Öfen erforderlich ist.
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Bei Evakuierung einer flüssigen Charge ist es nicht notwendig, mehr
als eine Öffnung in dem Ofen zu verwenden, wodurch die Konstruktion und das Problem
einer guten Dichtung vereinfacht werden.
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Der Widerstand kann nicht nur ringförmig, sondern auch von jeder anderen
geeigneten Form sein. In einem länglichen Ofenraum kann der Widerstand rechteckig
oder elliptisch sein.
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Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist für Einphasen-
oder Gleichstrom bestimmt. Dreiphasen- oder Zweiphasenstrom. kann verwendet werden,
falls eine genügende Anzahl Elektroden in dem Ofenraum angeordnet werden.-Zweckmäßig
ist für alle Stromarten die Verwendung der Bodenkontakte, durchwelche die Energie
in die Widerstandsrinne durch den Ofenboden zugeführt wird, wodurch elektrodynamische
Einwirkungen auf das Schmelzbad durch den Strom in der Rinne und in den Zuleitungen
i o hervorgerufen werden können, durch welche das Bad in Bewegung gesetzt werden
kann, ohne daß es einer Kippung oder Drehung des Ofens bedarf.