Verfahren zum Schmelzen von Leichtmetallen Es sind bereits elektrische
Öfen zum Schmelzen von Aluminium bekannt, und zwar Induktionsöfen, bei denen die
Wärme direkt im Schmelzgut durch Induktion erzeugt wird, und Widerstandsöfen, bei
denen :die Wärme, die der elektrische Strom beim Durchfließen von Widerständen erzeugt,
durch Leitung und Strahlung auf das Schmelzgut übertragen wird.Process for melting light metals There are already electrical
Known furnaces for melting aluminum, namely induction furnaces in which the
Heat is generated directly in the melting material by induction, and resistance furnaces
which: the heat that the electric current generates when flowing through resistors,
is transmitted to the melt material by conduction and radiation.
Bei den Induktionsöfen tritt infolge der elektrodynamischen Wirkung
zwischen Primärspule und Schmelzbad und infolge des b°-kannten Pinchefektes eine
starke Radbewegung ein, die sich ganz besonders bei 1letallen mit einem geringen
spezifischen Gewicht bemerkbar macht. Infolge dieser starken Badbewegung nimmt das
geschmolzene Aluminium Sauerstoff aus der Luft auf_, was auch beim Schmelzen mit
Salzdecke nicht vermieden werden kann, da sich das elektrisch indifferente Salz
an den tiefer liegenden Stellen ansammelt und die höher liegenden Stellen der oxydierenden
Wirkung der Luft ausgesetzt sind. Das hierdurch entstehende Aluminiumoxyd stellt
nicht nur einen Verlust an brauchbarem Chargengewicht dar, sondern hat auch den
Nachteil, daß es sehr schlecht aus dem Ofen entfernt werden kann, da es auf den
Boden des Ofens sinkt. Hierdurch entstehen auch leicht Störungen im Betrieb der
Induktionsöfen, da das Aluminiumoxyd, welches sich in den Heizrinnen und Heizkanälen
ablagert. infolge seines hohen elektrischen Widerstandes und seines hohen Schmelzpunktes
den durch das Schmelzgut ,bildeten Stromkreis ganz oder teilweise unterbricht.In the case of induction furnaces occurs as a result of the electrodynamic effect
between the primary coil and the weld pool and as a result of the b ° -know pin defect a
strong wheel movement, which is particularly evident in 1letallen with a slight
makes specific gravity noticeable. As a result of this strong bath movement, the
Molten aluminum absorbs oxygen from the air, which also occurs when it is melted
Salt cover cannot be avoided because the electrically inert salt
accumulates in the lower-lying areas and the higher-lying areas with the oxidizing ones
Effect of the air. The resulting aluminum oxide represents
not only represents a loss of usable batch weight, but also has that
Disadvantage that it is very difficult to remove from the oven because it is on the
The bottom of the furnace sinks. This also easily causes disruptions in the operation of the
Induction ovens, because the aluminum oxide, which is in the heating troughs and heating ducts
deposits. due to its high electrical resistance and its high melting point
completely or partially interrupts the circuit formed by the melting material.
Bei den Widerstandsöfen ist die Energieaufnahme begrenzt. Dieselbe
ist bei gleichen Leitungs- und Strahlungs-Verhältnissen von der Temperaturdifferenz
zwischen Heizwiderstand und äußerer Tiegelwand abhän-gig, ferner von der
ausstrahlenden Oberfläche des Heizwiderstandes. Da zum Schmelzen von Aluminium ein
hoher Kraftbedarf erforderlich ist, so ist es vorteilhaft, um eine nicht allzu lange
Schmelzzeit zu erhalten, den Ofen für eine entsprechend hohe Energieaufnahme zu
bauen. Da bei dem Widerstandsofen die Temperaturdifferenz zwischen Heizwiderstand
und äußerer Tiegelwand durch die zulässige Erwärmung des Heizwiderstandes und die
Temperatur des Schmelzgutes gegeben ist, so kann eine größere Energieaufnahme des
Ofens nur durch Vergrößerung der ausstrahlenden Oberfläche des Heizwiderstandes
erzielt werden, d. h. durch Vergrößerung des Ofens bei gleichbleibendem Chargengewicht,
wodurch eine Verschlechterung d-es thermischen Wirkungsgrades des Schmelzofens eintritt.The energy consumption of resistance furnaces is limited. With the same conduction and radiation conditions, it depends on the temperature difference between the heating resistor and the outer crucible wall , and also on the radiating surface of the heating resistor. Since a high power requirement is required to melt aluminum, it is advantageous to build the furnace for a correspondingly high energy consumption in order to obtain a melting time that is not too long. Since in the resistance furnace the temperature difference between the heating resistor and the outer crucible wall is given by the permissible heating of the heating resistor and the temperature of the melting material, the furnace can only absorb more energy by increasing the radiating surface of the heating resistor, i.e. by enlarging the furnace while maintaining the same Batch weight, as a result of which there is a deterioration in the thermal efficiency of the melting furnace.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, diese Nachteile durch geeignete
Kombination der Induktions- und Widerstandserhitzung
zu beseitigen.
Dieser Zweck. wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Schmelzgut im oberen
Teile des Ofens vorwiegend durch Induktion erhitzt wird, während das Schmelzgut
im unteren Teile des Ofens vorwiegend die Wärme durch indirekte Widerstandsheizung
erhält. Da durch die Induktionsheizung dem Ofen eine große Energie zugeführt werden
kann, so ist es möglich, die Charge schnell auf die Schmelztemperatur zu erhitzen.
Sobald die Charge beginnt flüssig zu werden, wird die Induktionsheizung entweder
von Hand oder durch eine automatische Schaltvorrichtung, die mit einem Thermoelement,
welches in den Ofen hineinragt, ganz oder teilweise ausgeschaltet, so daß die weitere
Erhitzung der Charge auf Gießtemperatur in erster Linie durch indirekte Widerstandsheizung
erfolgt. Die Badbewegung ist dann gering, so daß das flüssige Metall leicht durch
eine entsprechende Abdeckung vor Aufnahme von Sauerstoff aus der Luft geschützt
werden kann.The present invention now aims to overcome these disadvantages by suitable means
Combination of induction and resistance heating
to eliminate.
This purpose. is achieved according to the invention that the melt in the upper
Parts of the furnace are heated predominantly by induction, while the melting material
in the lower part of the furnace mainly the heat from indirect resistance heating
receives. Because a lot of energy is supplied to the furnace by induction heating
can, it is possible to quickly heat the batch to the melting temperature.
As soon as the batch starts to become liquid, induction heating will either
by hand or by an automatic switching device with a thermocouple,
which protrudes into the furnace, completely or partially switched off, so that the further
The batch is heated to the casting temperature, primarily through indirect resistance heating
he follows. The bath movement is then slight, so that the liquid metal easily passes through
an appropriate cover is protected from the absorption of oxygen from the air
can be.
Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. A stellt einen Schmelztiegel dar, der in seinem oberen Teil von einer
Induktionsspule B aus Kupfer, welche an ein Wechselstromnetz von normaler oder höherer
Frequenz angeschlossen ist, und in seinem unteren Teile von Heizwiderständen C,
die an eine beliebige Stromquelle angeschlossen werden können, umgeben ist. Zwischen
Tiegel A und Induktionsspule B befindet sich eine Wärmeisolierschicht und ein elektrischer
Isolierzylinder E. Die Heizwiderstände C, welche den unteren Teil des Tiegels A
umgeben, liegen in Rillen der Schamotteauskleidung F, die außen mit einer Wärmeisolierschicht
G und einem Wärmeisolierzylinder H aus Steatit o. dgl. umgeben ist. Der Ofenboden
J besteht aus einer Metall- oder Eisenplatte, während der Deckel K und der konische
Deckelstein L vorteilhaft aus Schamötte o. dgl. hergestellt werden. Der Ofen kann
durch das Ausgußrohr M oder durch eine Ausgußrinne entleert werden, wenn er stationär
ausgeführt wird, doch kann er auch kippbar ausgeführt werden und über den oberen
Rand oder durch eine Gießschnauze, welche am oberen Teil des Ofens angebracht ist,
entleert werden. Das Zusammenhalten der Spule des oberen Ofenteils erfolgt durch
Preßplatten N und Ankerschrauben O. Durch die Ankerschrauben O wird auch der untere
Teil des Ofens mit dem oberen zusammengehalten. Die Ofenanlage kann auch so ausgeführt
werden, daß sie aus zwei getrennten Teilen besteht, von denen der eine Ofen durch
Induktion erhitzt wird, während der andere seine Wärme durch indirekte Widerstandsheizung
erhält, und zwar dergestalt, daß das Aluminium von dem durch Induktion beheizten
Ofen in den durch indirekte Widerstandsheizung betriebenen Ofen fließen kann. P
und 0 stellen zwei Umschalter dar, und zwar P den Umschalter für die Induktionsspule
B,
mit dem dieselbe entweder.ganz ausgeschaltet oder eingeschaltet oder zur
Erhöhung der Energieaufnahme des Ofens nur teilweise eingeschaltet werden kann.
Es können auch noch mehrere Anzapfungen an der Spule B vorgesehen werden, und hierdurch
können Veränderungen in der Energieaufnahme des Ofens erzielt werden. O stellt den
Umschalter für die Heizwiderstände C dar, mit dem dieselben entweder ganz ausgeschaltet
oder eingeschaltet oder zur Erzielung einer niedrigeren Leistung an eine beliebige
niedrigere Spannung als die Netzspannung durch Anschluß an einen Teil der Wicklungen
der Induktionsspule B geschaltet werden kann. Das Pyrometer R wird entweder mit
einem Anzeigerinstrument verbunden oder durch ein Schütz o. dgl. mit einer automatischen
Schaltvorrichtung in Verbindung gebracht, welche auf die Schalter P und 0 einwirkt.The drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention. A represents a crucible, which is surrounded in its upper part by an induction coil B made of copper, which is connected to an alternating current network of normal or higher frequency, and in its lower part by heating resistors C, which can be connected to any power source . Between the crucible A and the induction coil B there is a heat insulating layer and an electrical insulating cylinder E. The heating resistors C, which surround the lower part of the crucible A, are located in grooves in the fireclay lining F, which is covered on the outside with a heat insulating layer G and a heat insulating cylinder H made of steatite or the like. Like. Is surrounded. The furnace base J consists of a metal or iron plate, while the cover K and the conical cover block L are advantageously made from Schamötte o. The like. The furnace can be emptied through the pouring spout M or through a pouring spout if it is stationary, but it can also be made tiltable and emptied over the top edge or through a pouring spout attached to the top of the furnace. The coil of the upper part of the furnace is held together by pressure plates N and anchor screws O. The anchor screws O also hold the lower part of the furnace together with the upper part. The furnace system can also be designed in such a way that it consists of two separate parts, one furnace of which is heated by induction, while the other receives its heat by indirect resistance heating, in such a way that the aluminum from the furnace heated by induction is in the furnace operated by indirect resistance heating can flow. P and 0 represent two changeover switches, namely P the changeover switch for the induction coil B, with which it can either be completely switched off or switched on or only partially switched on to increase the energy consumption of the furnace. Several taps can also be provided on the coil B, and this allows changes in the energy consumption of the furnace to be achieved. O represents the changeover switch for the heating resistors C, with which they can either be completely switched off or switched on or switched to any voltage lower than the mains voltage by connection to part of the windings of the induction coil B to achieve a lower power. The pyrometer R is either connected to an indicating instrument or, by means of a contactor or the like, is brought into connection with an automatic switching device which acts on the switches P and 0.