DE518666C

DE518666C - Electric resistance furnace whose heating element is made of tungsten or tungsten alloys or molybdenum or molybdenum alloys

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Publication number: DE518666C
Application number: DEP53076D
Authority: DE
Original assignee: PAUL SCHWARZKOPF DR ING; Metallwerk Plansee GmbH
Current assignee: PAUL SCHWARZKOPF DR ING; Metallwerk Plansee GmbH
Priority date: 1926-06-17
Filing date: 1926-06-17
Publication date: 1931-02-18

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Widerstandsofen, dessen Heizkörper aus Wolfram und Wolframlegierungen oder Molybdän oder Molybdänlegierungen besteht und außen um einen Behälter, z. B. Tiegel, zur Aufnahme des zu erhitzenden Gutes angeordnet ist. Die Erfindung besteht darin, daß die Heizkörper an dem Behälter unmittelbar anliegend angeordnet und nach außen durch Holzkohle oder andere nicht leitende Kohlearten abgedeckt sind, in denen aber keinerlei weitere Heizkörper irgendwelcher Zweckbestimmung eingelagert sind.The invention relates to an electric resistance furnace, the heating element of which consists of Tungsten and tungsten alloys or molybdenum or molybdenum alloys and outside around a container, e.g. B. crucible, arranged for receiving the goods to be heated is. The invention consists in the fact that the radiators are in direct contact with the container arranged and outwardly by charcoal or other non-conductive charcoal are covered, but in which no other radiators for any purpose are stored.

Heizkörper aus Wolfram oder Molybdän sind zur Erzeugung hoher Temperaturen wegen ihres sehr hohen Schmelzpunktes und verhältnismäßig hohen Widerstandes an sich besonders geeignet. Sie können auch in die Form dünnster Bleche (Folien) gebracht werden, die somit eine große, bei Erhitzung Wärme abgebende Fläche aufweisen, trotzdem aber wegen ihrer außerordentlichen Dünne hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Werden solche Folien außen um einen Tiegel angebracht, so können sie das in ihm eingesetzte Gut auf so hohe Temperaturen erhitzen, als dies irgend erforderlich ist und durch das Tiegelmaterial noch zugelassen wird.Tungsten or molybdenum heating elements are used to generate high temperatures especially their very high melting point and relatively high resistance suitable. They can also be made into the form of the thinnest metal sheets (foils) that thus have a large area that emits heat when heated, but nevertheless high because of their extraordinary thinness have electrical resistance. If such foils are attached to the outside of a crucible, so they can heat the goods used in it to as high a temperature as is necessary and through that Crucible material is still permitted.

Sollen derart aber Temperaturen von 1 400 bis ι 6oo° C oder vielleicht noch darüber erzeugt werden, so müssen sich die Heizfolien selbst auf entsprechend höherer Temperatur befinden, bei der sie aber mit dem Sauerstoff der umgebenden Luft flüchtige Verbindungen eingehen. Es ist daher notwendig, diese Heizfolien gegen den Zutritt der Luft zu schützen.Should this be the case, however, temperatures of 1,400 up to ι 600 ° C or maybe even above it the heating foils themselves must be at a correspondingly higher temperature in which, however, they form volatile compounds with the oxygen in the surrounding air enter. It is therefore necessary to protect these heating foils against the ingress of air.

Andererseits gibt es keine Materialien, die auf wirtschaftlichem Wege zu hoch feuerfesten Tiegeln oder sonstigen Behältern verarbeitet werden könnten und dauernd haltbar wären. Vielmehr ist es eine Tatsache, daß solche Tiegel nach wenigen Wochen oder oft Tage zugrunde gehen, wenn sie fortgesetzt hohen Temperaturen ausgesetzt werden. Solche Temperaturen sind aber erforderlich, wenn man beispielsweise Molybdän- oder Wolframerz schmelzen will.On the other hand, there are no materials that are economically too highly refractory Crucibles or other containers could be processed and would be permanently durable. Rather, it is a fact that such crucibles perish after a few weeks or often days if they are continued exposed to high temperatures. Such temperatures are necessary if you want to melt molybdenum or tungsten ore, for example.

Es ist nun bereits vorgeschlagen worden, Wolfram- oder Molybdänheizkörper in einem Hohlraum um einen Schmelzbehälter anzuordnen und diesen Hohlraum außen mit einem Kohlemantel zu umgeben, in diesen letzteren gleichfalls Heizkörper einzulagern, derart, daß zuerst mit diesen Heizkörpern der Kohlemantel so weit erhitzt wird, daß er mit dem anwesenden Sauerstoff der Luft Kohlenoxyd bildet, das nunmehr in den inneren Ringhohlraum diffundiert, in welchem die eigentlichen Wolfram- oder Molybdänheizkörper angeordnet sind, und aus dem hierdurch die sonstIt has now been proposed to have tungsten or molybdenum heating elements in one Cavity to arrange a melting container and this cavity outside with a To surround coal jacket, also to store radiators in this latter, in such a way that first with these radiators the carbon jacket is heated so far that it is with the Oxygen present in the air forms carbon oxide, which now enters the inner ring cavity diffused, in which the actual tungsten or molybdenum heater is arranged are, and from this the otherwise

anwesende Luft verdrängt werden soll. Abgesehen davon, daß die Wirkung dieses älteren Vorschlages fragwürdig ist, da nämlich das Kohlenoxyd nur langsam in den Ringhohlraum diffundiert und dort wohl kaum jemals die anwesende Luft vollständig vertreiben kann, ferner aber bei jedem Erkalten des Ofens wiederum Luft von außen in den Ringhohlraum eingesaugt wird und schließlich die^- ser Hohlraum auf die Dauer nur schwer gegen die Außenluft abzudichten ist, macht die Reparatur des Ofens große Schwierigkeiten. Denn es ist ausgeschlossen, daß in einem wirtschaftlichen Betrieb das beheizte Behälterrohr längere Zeit hält, und eine notwendig werdende Erneuerung des Behälterrohres macht eine umständliche und schwierige Reparaturarbeit erforderlich. Dies gilt auch dann, wenn eine Sonderheizung des äußeren Kohlemantels ao weggelassen und der Heizkörper in einen Isolierkörper eingebaut würde, der wiederum aus hoch feuerfestem Material bestehen müßte, das alsbald rissig wird und der Luft den Zutritt erlaubt, dessen Erneuerung aber wiederum einen besonderen Kostenaufwand erforderlich macht.present air is to be displaced. Apart from the effect of this older The proposal is questionable, as the carbon oxide enters the ring cavity only slowly diffuses and hardly ever completely expels the air present there can, but also with each cooling of the furnace in turn air from the outside into the annular cavity is sucked in and finally this cavity is difficult to counter in the long run If the outside air has to be sealed off, the repair of the furnace makes it very difficult. Because it is impossible that the heated container pipe in an economical operation Holds for a long time, and makes a renewal of the container tube that becomes necessary a cumbersome and difficult repair work is required. This also applies if a special heating of the outer carbon jacket omitted and the radiator in an insulating body would be installed, which in turn would have to consist of highly refractory material, which soon cracks and allows the air to enter, but its renewal in turn makes a special expense necessary.

Die Erfindung findet sich mit diesen Verhältnissen in besonders eigenartiger Weise ab. Sie trägt der einmal unvermeidlichen kurzen Lebensdauer der Behälterwandung dadurch Rechnung, daß sie den ganzen Aufbau des Ofens derart wählt, daß die hierfür aufgewandten Materialien, soweit sie dem Verderben unterliegen, geringste Kosten ver-Ursachen und ferner die Erneuerung des Ofens nach Zugrundegehen oder Unbrauchbarwerden der Tiegelwand gleichfalls auf billigste Weise möglich ist.The invention comes to terms with these relationships in a particularly peculiar way. As a result, it contributes to the once inevitable short service life of the container wall Calculation that she chooses the whole structure of the furnace in such a way that the ones expended for it Materials, insofar as they are subject to spoilage, cause the lowest possible cost and also the renewal of the furnace after it has perished or become unusable the crucible wall is also possible in the cheapest way.

Darum ordnet sie die kostbaren und dauemden Bestand habenden Heizfolien unmittelbar außen an der Tiegelwandung an, so daß beste Wärmeübertragung erfolgt. Sie umgibt aber Heizkörper und Tiegelwand außen lediglich mit Holzkohle oder schlecht leitenden Kohlearten in zerkleinertem Zustand. Derart ist der Schutzmantel zunächst leicht einzubringen. Wenn während des Betriebes des Ofens dieser Schutzmantel heiß wird und infolgedessen Verbindungen mit dem Sauerstoff der umgebenden Luft eingeht, also flammenlos verbrennt, so ist eine Erneuerung durch Einschütten frischer Holzkohle o. dgl. leicht und zu geringstem Preise möglich. Sollte selbst die Holzkohle o. dgl. bei den hohen Temperaturen des Betriebes in nächster Umgebung der Folien leitend werden, so wird ein so gebildeter Nebenschluß auf den Heizeffekt nur wenig oder gar keinen- Einfluß haben, einmal deshalb, weil die angelegten Spannungen ganz gering sind und über den Nebenschlußweg weit größeren Widerstandes als der Heizfolien nur ganz wenig Strom fließen kann, dann aber auch deshalb, weil die so im Kohlewiderstand entwickelte Wärme gleichfalls dem Schmelzgut im Ofen zugeführt wird. Sollte selbst derart ein geringer Prozentsatz der elektrischen Heizleistung in geringerem Maße ausgenutzt werden, so hat dies auf die besondere Brauchbarkeit der Erfindung keinen wesentlichen Einfluß, da es ihr weit mehr darauf ankommt, überhaupt einen elektrisch beheizbaren Ofen für hohe Temperaturen wochen- oder wenigstens tagelang ungestört betreiben und, wenn er beschädigt wird, rasch und billig reparieren zu können, als einen besonders hohen elektrischen Wirkungsgrad zu erzielen. Es handelt sich also bei der Erfindung um einen Gegenstand, der zur Schaffung von Sonderverhältnissen (hohen Temperaturen) geschaffen ist, der aber nach dem heutigen Stand der Technik gerade in solchen Betrieben unvermeidlich rasch zugrunde geht, bei dem also nach Erkenntnis und Aufgabenstellung der Erfindung in erster Linie die technischen Bedingungen für den Aufwand geringsten Anlagekapitals zu schaffen waren, ferner aber auch geringsten Betriebskapitals insofern, als die Reparatur des Ofens in Betracht kommt; der Aufwand für die Heizleistung mit dem entsprechenden Anteil am Betriebskapital tritt demgegenüber vollständig in den Hintergrund.That is why she arranges the precious and permanent heating foils immediately on the outside of the crucible wall, so that the best heat transfer takes place. But surrounds you The outside of the radiator and crucible wall is only made of charcoal or poorly conductive types of charcoal in the crushed state. In this way, the protective jacket is easy to put in at first. If this protective jacket gets hot during the operation of the furnace and as a result Compounds with the oxygen in the surrounding air, i.e. burns flamelessly, is renewed by pouring it in fresh charcoal or the like easily and at the lowest possible price. Should be yourself the charcoal or the like at the high temperatures of the company in the immediate vicinity If the foils become conductive, a shunt formed in this way only affects the heating effect have little or no influence, partly because the voltages applied are quite are low and over the shunt path far greater resistance than the heating foils only very little electricity can flow, but also because it is so in the coal resistance The heat developed is also fed to the material to be melted in the furnace. Should even such a small percentage of the electrical heating power to a lesser extent are exploited, this has no effect on the particular usefulness of the invention essential influence, since it is far more important to her, an electric one at all Heatable oven for high temperatures undisturbed for weeks or at least days and, if it is damaged, to be able to repair it quickly and cheaply, as a special one to achieve high electrical efficiency. So it is the invention an object that is used to create special conditions (high temperatures) is created, but according to the current state of the art, especially in such companies inevitably perishes quickly, that is, according to knowledge and the task at hand of the invention primarily the technical conditions for the effort the smallest investment capital were to be created, but also the smallest working capital insofar as the repair of the furnace comes under consideration; the effort for the heating power With the corresponding share of the working capital, however, it completely takes a back seat.

Nunmehr sei die Erfindung an Hand zweier Ausführungsbeispiele der Zeichnung näher erläutert: The invention will now be explained in more detail using two exemplary embodiments of the drawing:

Abb. ι zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen schrägen Widerstandsofen, der besonders als Schmelzofen für hochschmelzende Erze benutzt werden kann und von dem angenommen ist, daß er um seine schräge Achse umläuft.Fig. Ι shows a schematic cross section through an inclined resistance furnace, which can be used especially as a melting furnace for high-melting ores and from it is assumed that it revolves around its oblique axis.

Abb. 2 zeigt im schematischen Schaubild einen liegenden, ruhenden Ofen.Fig. 2 shows a schematic diagram of a lying, resting furnace.

Der Ofen gemäß Abb. 1 besteht aus dem eigentlichen Schmelztiegel i- aus Quarz oder Zirkonerde, je nach der zu erreichenden-Temperatur des zu behandelnden Gutes. 2 ist eine äußere Wärmeisolierung, beispielsweise aus Schamotte und Kieselgur, die außen in einem Ring 3 aus Gußeisen gehalten ist, der übrigens auch einen Boden besitzen kann. Um den Tiegel 1 ist das elektrische Widerstandsmaterial aus Molybdän, Wolfram oder Legierungen dieser Stoffe schraubenförmig gewickelt; es ist gleichgültig, ob das Widerstandsmaterial runden oder eckigen, insbesondere quadratischen oder rechteckigen Querschnitt besitzt. Die elektrischen Zu- und Ableitungen sind an geeigneter Stelle isoliert herausgeführt und nicht dargestellt. Der Raum außen zwischen iao dem Tiegel und um die Widerstandsdrähte oder -folien 4 einerseits und der Innenwan-The furnace according to Fig. 1 consists of the actual crucible i- made of quartz or Zirconia, depending on the temperature to be reached of the item to be treated. 2 is an external thermal insulation, for example made of Fireclay and diatomaceous earth, which is held outside in a ring 3 made of cast iron, which, by the way can also have a bottom. Around the crucible 1 is the electrical resistance material made of molybdenum, tungsten or alloys of these substances, wound in a helical shape; it does not matter whether the resistance material has round or angular, in particular square or rectangular cross-section. The electrical supply and discharge lines are led out and isolated at a suitable point not shown. The space outside between iao the crucible and around the resistance wires or foils 4 on the one hand and the inner wall

dung des Körpers 2 anderseits ist nun mit vorzugsweise fein pulverisierter Holzkohle 5 dicht, beispielsweise durch Einstampfen, ausgefüllt. Der äußere Abschluß ist durch einen ringförmigen Deckel 6 aus Gußeisen geschaffen, der einerseits den Tiegel 1 hält und anderseits auf dem Außenrand des Stückes 2 befestigt ist.
Die Erfahrung hat nun gelehrt, daß tatsächlich keine Luft durch die Holzkohle hindurch an die in ihr eingebetteten Widerstandsmaterialien 4 herankommen kann. Sollte Holzkohle bei höchsten Temperaturen im geringsten Maße verbrennen, so kann durch einen Einfülltrichter 7, der durch einen Hahn 8 abgeschlossen werden kann, von Zeit zu Zeit frische Holzkohle nachgefüllt werden.tion of the body 2 on the other hand is now filled with preferably finely powdered charcoal 5 tightly, for example by pounding. The outer closure is created by an annular cover 6 made of cast iron, which on the one hand holds the crucible 1 and on the other hand is fastened to the outer edge of the piece 2.
Experience has now shown that in fact no air can get through the charcoal to the resistance materials 4 embedded in it. If charcoal burns to the slightest extent at the highest temperatures, fresh charcoal can be refilled from time to time through a funnel 7, which can be closed by a tap 8.

Viel einfacher ist noch die Herstellung und Aufrechterhaltung des Betriebes eines liegenden Ofens gemäß Abb. 2.It is much easier to establish and maintain the operation of a lying one Furnace according to Fig. 2.

Dieser besteht wiederum aus dem eigentlichen Ofenrohr 9 beliebigen Querschnitts und geeigneten Materials, der in ein Bett aus Holzkohle 5 vollständig eingelassen ist. Die Holzkohle selbst ist wiederum in einem oben offenen Trog ο. dgl. 2 aus Schamotte ο. dgl. gehalten, und dieser Trog kann wiederum außen durch eine Eisenwand 3 zusammengehalten sein. Der Abschluß des Troges und des Holzkohlenibettes vorn und hinten kann in jeder geeigneten Weise, beispielsweise auch durch eine Gußeisenwand, erfolgen. 4 sind wiederum die Heizspiralen oder -folien aus Molybdän, Wolfram oder deren Legierungen.This in turn consists of the actual furnace tube 9 and any cross-section suitable material which is completely embedded in a bed of charcoal 5. the Charcoal itself is in turn in a trough open at the top ο. Like. 2 from chamotte ο. like held, and this trough can in turn be held together by an iron wall 3 on the outside be. The closure of the trough and the charcoal bed front and rear can be in any suitable manner, for example through a cast iron wall. 4, in turn, the heating coils or foils are off Molybdenum, tungsten or their alloys.

Sollte hier im Laufe des Betriebes ein geringfügiger Abbrauch von Holzkohle stattfinden, so braucht diese in einfachster Weise von Zeit zu Zeit nur oben aufgeschüttet zu werden. Natürlich kann der Trog von oben durch einen Deckel aus geeignetem Material geschlossen sein.If there is a slight consumption of charcoal in the course of operation, so it just needs to be piled up in the simplest way from time to time will. Of course, the trough can from above through a lid made of a suitable material be closed.

An Stelle von Holzkohle können andere Kohlearten Anwendung finden, welche nicht elektrisch leitend sind.Instead of charcoal, other types of charcoal can be used, which are not are electrically conductive.

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Claims

Claim:

Electric resistance furnace with heating elements made of tungsten or tungsten alloys or molybdenum or molybdenum alloys that are in contact with the outside of a container wall made of refractory material, characterized by a protective jacket made of charcoal or other non-conductive types of charcoal around the radiator and container.

1 sheet of drawings