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Gasbefeuerter Schmelzofen für Aluminium Die Erfindung bezieht sich
auf gasbefeuerte öfen zum Schmelzen von Aluminium, Aluminiumlegierungen und anderen
Leichtmetallen mit einem in den Schmelzraum des Ofens einmündenden Vorwärmraum für
das Schmelzgut, wobei das erschmolzene Metall vorzugsweise zur Herstellung von für
die Fabrikation von Blechen und Folien geeigneten Walzblöcken u. dgl. Verwendung
finden soll.
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Es sind Metallschmelzöfen der eingangs erwähnten Gattung zur Verarbeitung
von Kupfer, Messing und anderen Legierungen bekannt, bei denen die heißen Gase zuerst
über das flüssige Metall geführt und danach unmittelbar mit dem in den Vorwärmraum
des Ofens eingesetzten einzuschmelzenden Metall in Berührung gebracht werden. Diese
Arbeitsweise ist aber für das Einschmelzen von Aluminium insofern außerordentlich
unvorteilhaft, als dabei wegen der hohen latenten Schmelzwärme von Aluminium und
seinen Legierungen Überhitzungen des flüssigen Metallbades über die optimale Gießtemperatur
hinaus praktisch unvermeidbar sind. Bei jeder Überhitzung des Metalles tritt aber
eine erhöhte Oxydation des geschmolzenen Metalles ein, die mit erheblichen Metallverlusten
verbunden ist. Außerdem erfolgt bei jeder Überhitzung des Metalles eine sehr erhebliche
Gasaufnahme durch das Metall, wodurch sich in dem fertigen Gußblock Gasblasen bilden,
die die Herstellung dichter, homogener Bleche mehr oder weniger unmöglich machen.
Man kann, wenn man mit höchster Wirtschaftlichkeit arbeiten will, nicht die für
die Verarbeitung von Kupfer, Messing und anderen Metallen bisher üblichen Schmelzöfen
auch zum Einschmelzen von Aluminium und anderen Leichtmetallen verwenden, da Aluminium
ganz andere physikalische Eigenschaften als die übrigen Metalle hat, ein Umstand,
der bei der Konstruktion der Aluminiumschmelzöfen bisher im wesentlichen übersehen
wurde.
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Gegenstand der Erfindung ist ein gasbefeuerter Schmelzofen, der ein
einwandfreies Einschmelzen von Aluminium und Leichtmetallegierungen unter weitgehender
Berücksichtigung der physikalischen Eigenschaften der einzuschmelzenden Metalle
grundsätzlich dadurch ermöglicht, daß das kalte Metall indirekt erhitzt und zum
Schmelzen gebracht und die dabei entstehenden Abgase zum Flüssighalten des geschmolzenen
Metalles benutzt werden. Zu diesem Zweck besteht bei dem erfindungsgemäßen Schmelzofen
der Vorwärmraum aus einer oder mehreren von außen vorzugsweise durch tangential
angeordnete Brenner beheizte und von den Heizgasen allseitig umspülten Muffeln,
von denen die Abgase, die den größten Teil ihrer Wärme an die Muffelwand und das
angrenzende Mauerwerk des Ofens abgegeben haben,
über das flüssige
Metall hinweggeleitet werden, bevor sie in den vom Schmelzraum abzweigenden Gasabzugskanal
einströmen.
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Diese kurz skizzierte grundsätzliche Ausbildung des erfindungsgemäßen
Ofens trägt vor allem dein Umstand Rechnung, daß dem festen Metall zwecks Überführung
in den flüssigen Zustand eine sehr erhebliche Wärmemenge zugeführt werden muß, während
die Wärmemenge, die zum F lüssighalten des einmal geschmolzenen Metalles notwendig
ist, demgegenüber verhältnismäßig niedrig ist. Bei dem erfindungsgemäßen Ofen kommen
die sehr heißen Gase der Einschmelzzone nicht in Berührung mit dem Metall, so daß
örtliche Überhitzungen und die damit verbundenen unangenehmen Wirkungen nicht mehr
eintreten können. Andererseits wird zwar das einmal geschmolzene Metall unmittelbär
von den Gasen beheizt, jedoch haben diese, wenn sie mit dem geschmolzenen Metall
in Berührung kommen, eine weit niedrigere Temperatur, die jedenfalls unterhalb derjenigen
Grenze liegt, bei der Überhitzungen des flüssigen Metallbades noch eintreten können.
Im ganzen ergibt sich somit beim Erfindungsgegenstand eine Herabdrückung der Oxydationsverluste
und eine Verminderung der Gasaufnahme unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung eines
guten thermischen Wirkungsgrades des Ofens.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal des erfindungsgemäßen Ofens liegt darin,
daß der Boden der Vorwärinmuffeln nach dem Schmelzwannehrauin so weit verlängert
ist, daß die über den oberen Rand der Muffel herabfallenden vorgekühlten Abgase
auf den vordersten Teil des in die Muffel eingesetzten festen Metalles auftreffen.
Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß unter Beseitigung der Gefahr der Überhitzung
des Metalles die den Abgasen innewohnende Wärme noch in unmittelbarer Berührung
mit dem einzuschmelzenden Metall ausgenutzt wird, was bei verstärktem Betrieb des
Schmelzofens von Wichtigkeit ist.
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Beim Erfindungsgegenstand sind . die Schmelzwanne und die Vorwärmmuffeln
in einem annähernd zylindrischen, um seine Längsachse drehbaren Gehäuse angeordnet,
wobei die Vorwärmmuffeln an jeder Stirnseite dieses Gehäuses vorgesehen sind. Bei
dieser Ausführungsform ergibt sich eine verhältnismäßig langgestreckte Ausbildung
der Schmelzwanne, was insofern vorteilhaft ist, als dadurch die Heizgase beim Abziehen
über das in der Schmelzwanne befindliche Metall verhältnismäßig lange mit dem flüssigen
Metall in Berührung bleiben, wodurch, wie ohne weiteres erklärlich, eine gute Ausnutzung
der Wärme der Heizgase erzielt wird. Diesen Vorteil weisen die bekannten Schmelzöfen
mit annähernd quadratischem Ofengehäuse nicht auf.
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Ferner werden vorteilhaft beim Erfindungsgegenstand an der Ofendecke
und oberhalb des Schmelzraumes ein oder mehrere regelbare Hilfsbrenner vorgesehen,
die zur unmittelbaren Beheizung des flüssigen Metalles dienen, wobei diese Hilfsbrenner
gegen den Schmelzraum durch Schieber abgeschlossen werden können. Diese Maßnahme
ist beim Erfindungsgegenstand deshalb von Wichtigkeit, als durch sie ein Hilfsmittel
gegeben wird, um das an der Vorwärmmuffel verflüssigte Metall in flüssigem Zustand
zu erhalten, wenn die Beheizung der Vorwärmmuffeln abgestellt ist, und ferner um
bei ungewolltem Temperaturabfall des Metalles in der Schmelzwanne das letztere rasch
wieder aufzuheizen, ohne die Temperatur der Abgase der Vorwärmmuffeln, die sonst
allein zur Flüssighaltung des Metalles dienen, durch Verstärkung der Muffelheizung
übermäßig zu steigern, wodurch unter Umständen überhitzungen und Schädigungen des
Wandmaterials der Vorwärmmuffeln entstehen können.
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Auf der Zeichnung ist in Abb. i ein senkrechter Längsschnitt durch
einen gemäß der Erfindung ausgebildeten gasbefeuerten Aluminiumschmelzofen dargestellt.
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Abb. 2 ist ein Querschnitt nach Linie 2-2 der Abb. z.
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Abb. 3 ist ein senkrechter Querschnitt nach Linie 3-3 der Abb. z und
eine Seitenansicht des Schwenkwerkes für den Schmelzofen.
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Der auf der Zeichnung wiedergegebene Aluminiumschmelzofen besteht
aus einem annähernd halbzylindrischen Metallgehäuse i,. welches innen mit einem
die Wärme schlecht leitenden Material :2 ausgefüttert ist, auf welchem das zur Ausbildung
der Schmelzwanne und der Beheizungseinrichtung dienende Material 3, vorzugsweise
eine von Leichtrmetall schwer angreifbare Masse, wie Sillimanit o. dgl., angeordnet
ist.
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In der Mitte des Ofens ist eine zur Aufnahme des geschmolzenen Metalles
dienende rechteckige Wanne q. vorgesehen, aus welcher das Metall durch eine mit
einer Gießschnauze 5 versehene Dürchbrechung 6 der Seitenwand abgezogen werden kann.
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Die beiden Stirnwände der Metallwanne q. sind bei 7 abgeschrägt. In
Höhe dieser Abschrägung etwa mündet beiderseits in den Wannenraum des Ofens eine
aus einem hochfeuerfesten Material, vorzugsweise Sillimanit, bestehende Muffel"
8 ein, welche durch an den Stirnseiten des Ofens befestigte röhrenförmige Chargierkammern
g von außen zugänglich ist. Die Vorwärmmuffeln 8- werden von außen mittels tangential
zur Muffel gerichteten
Brennern io beheizt, deren Abgase die Vorwärmrnuffel
durch die Ringkanäle i i und 12 umspülen, welche miteinander durch Öffnungen 13
in Verbindung stehen. Die Abgase treten durch eine zwischen dem inneren oberen Rande
14 der Muffel und der Ofendecke vorgesehene Öffnung 15 in den Wannenraum
des Ofens über, wobei sie durch eine Schrägfläche 16 der Ofendecke derart abwärts
geleitet werden, daß sie teilweise auf die an der Innenseite der Muffel auf einer
Verlängerung 17 des Muffelbodens liegenden Partie des nachchargierten festen Metalls
auftreffen.
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Ein Teil der Abgase wird hier durch Kanäle 18 in der Ofenseitenwand
abgezogen. Die Hauptmenge der Gase streicht aber über das geschmolzene Metall hinweg,
um dieses auf der gewünschten Gießtemperatur zu halten, und wird durch den mittleren
Abzugskanal ig in in der Ofenseitenwand vorgesehene Längskanäle 2o abgezogen, welche
zum Warmhalten des Ofenmauerwerkes dienen. In einem dieser Längskanäle ist ein Metallrohr
2 1 angebracht, durch welches von außen die kalte Verbrennungsluft zwecks Vorwärmung
zu den Brennern geleitet wird. Der Abzug der Heizgase erfolgt vorzugsweise durch
einen an der Ofendecke vorgesehenen Schornsteinaufsatz 22. Man kann jedoch die Abzugslängskanäle
des Ofens auch mit einem axial an den Stirnseiten des Ofens drehbar befestigten
Abzugskanal verbinden, von welchem die Gase dann zum Fuchs gelangen.
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In der Mitte des Ofens sind in der Ofendecke 23, welche oberhalb der
Schmelzwanne abwärts gezogen ist, eine Reihe von Brennern 24 angebracht, die gegen
den Ofeninnenraum durch von außen einstellbare Schieber 25 abgeschlossen werden
können. Diese Brenner dienen wahlweise, d. h. je nach dem Metall oder derLegierung,
welche geschmolzen wird, und nach der gewünschten Schmelztemperatur zur Einregulierung
der Schmelztemperatur des in der Wanne befindlichen Metalles, um bei hohen Gießtemperaturen
ein Überhitzen des Metalles an den Einschmelzstellen zu vermeiden.
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Die Nachchargierung des festen Metalles, beispielsweise in Form von
Massem 32, erfolgt, wie gesagt, durch die an den Stirnseiten des Ofens vorgesehenen
Chargierkammern g, die in der üblichen Weise durch eine senkrecht bewegliche Schiebetür
26, die mittels Kette 27 an einem mit einem Gegengewicht 28 versehenen Segmentstück
29 befestigt ist, verschlossen werden. In den Chargiertüren sind, wie üblich, mit
Klappen 30 versehene Schaulöcher 31 angebracht.
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Der auf der Zeichnung dargestellte Ofen ist zum Ausgießen des in dem
Ofen erschmolzenen Metalls kippbar. Zu diesem Zweck sind an dem unteren Teil des
Gehäuses i Laufschienen 33 vorgesehen, mit welchen der Ofen auf Tragrollen 34 der
Fundamentplatte 35 aufliegt. Zur Bewegung des Ofens dient eine Schraubenspindel
36, welche eine fliegende Mutter 37 trägt, die mit seitlichen Nocken 38 an
einem mit einem Schlitz 39 versehenen Vorsprung 4o des Gehäuses angreift.
Zum Drehen der Schraubspindel dient ein mit derselben durch Kegelräder 41, 42 und
die Zwischenwelle 43 kraftleitend verbundenes Handrad 44. Wird dasselbe gedreht,
so bewegt sich, wie aus der Abb. 3 der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich, die
Mutter 37 auf der Schraubspindel nach links, wobei der Ofen entsprechend der Bewegung
der Mutter in der Pfeilrichtung gekippt wird, so daß das flüssige Metall aus der
Gießschnauze ausfließen kann, in die darunter angeordnete Gießform oder in einen
unter die Gießöffnung gestellten Transporttiegel o. dgl.