DE421281C - Verfahren zum Schmelzen von Leichtmetallen, z. B. Aluminium oder Magnesium, oder vonLegierungen von Leichtmetallen, z. B. Elektron, in Induktionsoefen - Google Patents

Description

Beim Schmelzen von Metallen auf elektrischem Wege., ζ. B. in Induktionsöfen mit Schmelzrinnen oder Schmelzkanälen, tritt je nach Konstruktion der Öfen und Gestaltung und Bemessung der Größe der Ofenaggregate, besonders der Schmelzrinnen, der sogenannte Pincheffekt auf. Man hat das Auftreten dieser Erscheinung zum Teil bei gewissen Ofenkonstruktionen ausgenutzt, um Bewegung in das ίο Metallbad zu bringen. Meist aber wird er als unerwünschte Störung des Stromerregers und der Regelmäßigkeit der auftretenden Bewegungen des Schmelzgutes empfunden, und man sucht sein Auftreten neuerdings deshalb auch nach Möglichkeit zu vermeiden oder so weit herabzumindern, daß es unschädlich wird. Dieser Pincheffekt, der in einer Zusammenziehung des stromdurchfiossenen Schmelzgutes besteht, die in engeren Schmelzrinnen bis zur vollständigen Abschnürung des Schmelzgutstranges !gehen kann, tritt um so stärker auf, je höher die Stromdichte im Schmelzgut und je niedriger das spezifische Gewicht des Schmelzgutes ist. Es muß deshalb für elektrische Schmelzöfen, bei denen das Bad und die mit dem Bad horizontal oder vertikal oder geneigt verbundene Schmelzrinne den induzierten, sekundären Stromkreis bildet, in welchem man den Pincheffekt vermeiden oder unterdrücken will, eine Beziehung zwischen der Höhe des Schmeizbades in dem von Schmelzgut angefüllten oder durchflossenen Schmelzräumen zu dem spezifischen Gewicht des Schmelzgutes bestehen oder hergestellt werden, d.h. es ist notwendijg, dem Schmelzbade, das sich bei den betreffenden Ofenkonstruktionen in der Schmelzrinne fortsetzt, eine solche Höhe zu geben, daß der infolge der Schwerkraft des Schmelzgutes in den tieferen und enge- | ren, d. h. in den meist gefährdeten Stellen entstehende statische Druck ausreicht, um den gewünschten Erfolg hinsichtlich des Pincheffektes zu erzielen.

Diese Schwerkraft und die aus ihr herrührende Querschnittsbelastung des Schmelz- j gutes, die abhängig von der Größe des spe- j zifischen Gewichtes des Schmelzgutes ist, wirkt dem Auftreten des Pincheffektes insofern entgegen, als durch sie sofort, wenn der Pincheffekt das Material einschnürt, also einen nicht mit Schmelzgut angefüllten Raum erzeugt oder zu erzeugen im Begriff ist, dafür gesorgt wird, daß von oben her der sich bildende leere Raum wieder ausgefüllt ward, der Pincheffekt so gewissermaßen schon im Entstehen beseitigt wird. Das wird z. Z. bei einer Reihe von Ofenkonstruktionen mit engeren Schmelzrinnen für Schwermetalle, wie Kupfer, Messing und Zink, in ausreichendem Maße erreicht mit Abmessungen, bei denen der betreffende Ofen eine handliche und wirtschaftliche Form und Größe besitzt. «

Wollte man die gleiche Art von Öfen auch zum Schmelzen von Leichtmetallen, wie z. B. Magnesium oder insbesondere Aluminium oder Legierungen davon, Elektron u.dgl., verwenden, so müßte man, um in den geschmolzenen ι Leichtmetallen einen genügend hohen statischen Druck durch Eigengewicht zu erhalten, dem¹ Ofen, und insbesondere der Schmelzrinne Höhenabmessungen von solchem Ausmaß geben, daß ein wirtschaftlicher Betrieb damit nicht mehr möglich ist, weil der Verhältniswert des Einsatzgewichtes zu der ausstrählenden Oberfläche zu ungünstig, und der ! erreichbare Nutzeffekt des Ofens zu weit herabgedrückt wird. Der ganze Ofen würde sich j außerdem in der Höhe so weit ausbauen, daß die Bedienung und Handhabung zu unbequem wird und ein zu großer Raum für den ganzen Ofen beansprucht wird. Als Folge der großen Leitfähigkeit der Leichtmetalle, die z. B. bei Aluminium 2.¹J^SXiZl so groß ist wie bei Messing, würde sich ferner bei einem nach gleichen Rücksichten wie für Messing konstruierten Ofen ergeben, daß nur verhältnismäßig niedrige Stromstärken und damit Energieaufnahmen in Anwendung gebracht werden können und lange Schmelzzeiten entstehen, also auch aus diesem Grunde unwirtschaftliches go Arbeiten.

Um gleich günstige Verhältnisse hinsichtlich Anwendung genügend hoher Stromstärken, der Abmessungen und der Wirtschaftlichkeit des Arbeitens für den Ofen auch für Leichtmetalle zu schaffen, wird gemäß der Erfindung so verfahren und der Öfen so ausgestaltet, daß der Schmelzvorgang sich vollzieht, während das Innere unter einem mäßigen, den Eigenschaften der zu schmelzenden Leichtmetalle oder Leichtmetallegierungen angepaßten Gasdruck, und zwar eines ebenfalls entsprechend gewählten indifferenten Gases, steht, das gleichzeitig auch die Oxydation des erhitzten Schmelzgutes hintanhält.

Es ist schon vorgeschlagen, elektrische

Schmelzöfen für Zink und zinkhaltige Legierungen in der Weise zu betreiben, daß der Ofen während des Schmelzens unter einem hierbei erheblich höheren Gasdruck gehalten wird, welcher Vorschlag praktische Ausführung kaum gefunden hat. Hierbei ist der Zweckgedanke der, den Siedepunkt des , Schmelzgutes stark heraufzusetzen, um die ' Bildung von Zinkdämpfen und die schädlichen ίο Folgen davon zu verhindern; es handelt sich also um eine Maßnahme mit ganz anderem Ziel und Ergebnis wie im vorherigen Falle. ^; Im letzteren Falle, z. B. bei Aluminium, ist das Intervall zwischen Schmelzpunkt (62 5⁰) und Siedepunkt (2300⁰) etwa 1700⁰ und die Gefahr der Bildung von Metalldämpfen gar nicht vorhanden. Es handelt sich deshalb auch nicht um die Anwendung hoher Gasdrücke (4 bis 12 Atm.), sondern um eine ^:

mäßige, in der Regel unter 1 Atm. liegende Pressung; während erstere durch die Ofen- , konstruktion sich nur schwer beherrschen lassen, besonders was Dichthalten der Mantelverbindungen und Verschlüsse betrifft, lassen sie sich bei den niedrigeren Druckhöhen für das Verfahren der Erfindung durchaus meistern.

Um den Ofen auf _ gleiche Größen- und Leistungsverhältnisse zurückzuführen, dabei genügend hohe Stromdichten anwenden zu können, genügt die Belastung des Schmelzbades in ungefähr der angedeuteten Höhe, um , gleichzeitig auch den Pincheffekt zu unterdrücken.

Die beiliegende Zeichnung stellt beispielsweise einen Induktionsofen mit Schmelzrinne dar, der zur Anwendung des vorbeschriebenen Verfahrens geeignet ist. Darin ist mit F der Schmelzraum bezeichnet, an den sich eine :

vertikale Schmelzrinne G anschließt, die in bekannter Weise mit dem Hauptherd für das Schmelzgut verbunden ist. f( ist die feuerfeste ■ Auskleidung des Ofeninnern, das durch einen ι Deckel nach oben hin verschlossen ist. Der i Ofen ist kippbar, hat bei C eine Abstichöff- j nung und bei B die durch eine Tür verschlos- j sene Beschickungsöffnung. H ist das Trans- \ formatoreisen und / die Primärspule. Das Schmelzbad ist punktiert gestrichelt angedeutet. Der Ofen ist allseitig mit einer Ummantelung versehen, deren Verbindungsstellen j gasdicht schließen. Ebenso sind Vorkehrun- : gen getroffen, daß auch die durch Türen zu , verschließenden Öffnungen zum gasdichten ' Schluß gebracht werden können. Durch den ! Deckel oder andere Stelle des Schmelzraumes j hindurch führt ein Einlaßrohr für das indiffe

rente Gas, das im gezeichneten Beispiel der schematisch angedeuteten Stahlflasche L entnommen wird, die ihrerseits mit Manometer 60 und Reduzierventilen versehen ist. Bei A und A¹ sind Dreiweghähne eingeschaltet, die die Verbindung mit dem Druckgasbehälter und dem Ofen herstellen und außerdem in die Stellung gebracht werden können, daß das 65 Gas aus dem Ofen abfließt. Die Hähne sind, wie schematisch angedeutet ist, bei E mit den Verbindungstüren zwangläufig verbunden. Durch Betätigung der Türen erfolgt eine mechanische, selbsttätige Verriegelung, so daß, be- 70 vor die Türen C oder B geöffnet werden, die Hähne A bzw. A¹ geschlossen sind und der Druck durch A bzw. A¹ ins Freie abbläst. Ebenso wird durch eine in Verbindung mit den Hähnen bzw. dem Gestänge E gebrachte 75 Einrichtung bewirkt, daß die Schaltung für den Ofenstrom unterbrochen wird, wenn bzw. bevor A bzw. A¹ in die Ausblasestellung gebracht werden.

Claims (3)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zum Schmelzen von Leichtmetallen, z. B. Aluminium oder Magnesium, oder von Legierungen von Leichtmetallen, z. B. Elektron, in Induktionsöfen, unter Verwendung von unter Druck stehendem indifferenten Gas über dem Schmelzbade, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des flüssigen Metalls, vermehrt um den auf die Badoberfläche einwirkenden Gasdruck, einen Gesamtdruck in dem Schmelzgut des sekundären Stromkreises von solcher Höhe ergibt, daß der Pincheffekt in dem Schmelzgut des sekundären Stromkreises verhindert oder auf ein unschädliches Maß zurückgeführt wird.

2. Induktionsschmelzofen zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofen allseitig von einem überall gasdicht schließenden Mantel umgeben und mit Zuführungsventilen für das Druckgas versehen ist, die zwangläufig mit den Verschlußtüren des Ofens so verbunden sind, daß sie erst geöffnet werden, wenn die Ventile in soleher Stellung sind, daß das Gas aus dem Innern des Ofens ins Freie abgeblasen ist.

3. Induktionsschmelzofen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Zuführungshähnen für das Gas ein Kontaktgeber so gekuppelt ist, daß er die Schaltung für den Ofenstrom unterbricht, bevor die Hähne in Ausblasestellung kommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.