DE614867C - Einrichtung an elektrischen OEfen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische

öfen zum Schmelzen von Metallen, die im Ofen nicht heftig bewegt werden dürfen, insbesondere weil sie in der Berührung mit der atmosphärischen Luft oxydieren.

Im besonderen bezieht sich die Erfindung auf das Schmelzen dieser Metalle in solchen ■ elektrischen Öfen, die vom flüssigen Metall erfüllte enge, sich vom Herdraum abzweigende

ίο Heizrinnen besitzen.

Bei elektrischen Öfen letzterer Art ergibt sich zwischen der Heizrinne, in der der Hauptteil des Wärmeübergangs vor sich geht, und dem Herdraum eine Badbewegung, die teils von thermodynamischen und teils von elektrodynamischen Effekten verursacht ist. Diese Badbewegung zwischen Rinnenraum und Herdraum ist unerläßlich und wichtig, um das kältere Metall des Herdraumes ständig in die heißen Heizrinnen und das heiße Metall aus den Heizrinnen umgekehrt in den Herdraum zu bewegen.

Während sich nun die wirksamsten dieser thermodynamischen und elektrodynamischen Kräfte, insbesondere bei Metallen, die keine bei der Schmelztemperatur verdampfende Beimischungen besitzen, in gleichmäßigen und scharf "gerichteten Strömungen zwischen Rinne und Herd auswirken, sind daneben elektrodynamische Bewegungskräfte vorhanden, die sehr turbulent auftreten, aber für die Badumwälzung von geringem Nutzen sind. Sie entstehen durch den plötzlichen Übergang des kleinen Rinnenquerschnittes in den großen Herdquerschnitt und dem daraus sich ergebenden unvermittelten Übergang zwischen der hohen Stromdichte in der Heizrinne und der geringen Stromdichte im Herdraum. An dieser Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd suchen sich die Stromlinien sofort auszubreiten, wodurch eine starke Divergenz der Stromlinien eintritt. Infolge der mit diesen sekundären Stromlinien auftretenden magnetischen Kraftfelder, die ganz unabhängig sind von den durch die primären Stromlinien erzeugten magne- +5 tischen Kraftfeldern, treten magnetische Druckresultanten auf, die eine starke Wirbelbewegung am Ausgang des Rinnenraumes in den Herdraum erzeugen. Diese Badwirbel insbesondere sind es, die für bestimmte Metalle, wie z. B. Aluminium, sehr lästig und schädlich sind, weil sie die Fläche vergrößern, mit der das flüssige Metall im Herdraum die atmosphärische Luft berührt. Hierdurch, wird die Oxydation des Metalls verstärkt.

Gemäß der Erfindung werden diese bekannten turbulenten Wirbel an der Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd beseitigt oder ganz wesentlich verringert, indem ein unmittelbarer Übergang zwischen der großen Stromdichte im Rinnenraum auf die geringe Stromdichte im Herdraum vermieden wird.

Hierzu stehen eine große Reihe von Möglichkeiten zur Verfügung, z. B. die Anordnung elektrisch gut leitender, bei der Ofentemperatur starr bleibender metallischer Massen im Bereiche der Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd. Diese metallischen Massen müssen z. B.

so beschaffen sein, daß sie den Stromlinien trotz eines kleinen Querschnittes einen bequemeren Weg bieten als der große Querschnitt des flüssigen heißen und daher eine geringere elektrische Leitfähigkeit besitzenden Leiters.

Indessen kann es je nach der Art des geschmolzenen Metalls und der in der Rinne des Ofens benutzten Stromdichte dabei nötig sein, den zusätzlichen elektrischen, bei der ίο Ofentemperatur starr bleibenden Leiter auch tiefer sowohl in den Rinnenraum als auch in den Herdraum hineingreifen zu lassen.

Statt die Stromlinien in dem flüssigen Leiter an der Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd zu verringern, kann der flüssige Leiter an dieser Übergangsstelle auch gänzlich stromlos gemacht werden mit Hilfe einer Strombrücke, die in Richtung nach dem flüssigen Ofenmetall durch einen Isolator, z. B. einMetalloxyd, abgedeckt ist.

Zweckmäßig ist es dabei, gleichzeitig mit der Anwendung solcher Strombrücken, die die Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd ganz oder teilweise stromlos machen, Mittel anzuwenden, die die Wirbel in dem Rinnenraum verringern, die sich naturgemäß an derjenigen Stelle der Brücke bilden müssen, wo die Stromlinien aus dem flüssigen Leiter in die starre Brücke übergehen. Diese Wirbel können insbesondere die thermodynamische Badbewegung zwischen Rinne und Herd stören. Als solche Mittel kommen z. B. Wände in Frage, die vorteilhaft am tiefsten Punkt der Heizrinne angebracht werden, da, wo die thermodynamische Badbewegung einen Wendepunkt in der Strömung von oben aus dem Herd in die Rinne und von unten aus der Rinne in den Herd besitzen muß.

Derartige störende Wirbel innerhalb der Rinne können völlig dadurch vermieden werden, daß die ganze Rinne und gegebenenfalls ein Teil des Herdraumes mit einem gut leitenden, bei der Heiztemperatur starr bleibenden Metallfutter ausgekleidet werden. Je nach der Stromdichte und der Art des geschmolzenen Metalls können die Verhältnisse so gewählt werden, daß praktisch überhaupt kein Strom mehr in dem flüssigen Leiter fließt. Äußerstenfalls kann die Stromlosigkeit des flüssigen Leiters dadurch gesichert werden, daß dieses Metallfutter auf der dem flüssigen Metall zugewendeten Seite mit einem bei der Heiztemperatur starr bleibenden Isolator, ζ. Β. einem Metalloxyd, überzogen wird. Diese Anordnung ist möglich, da diese Heizströme mit ganz geringer Spannung, aber mit hoher Stromstärke arbeiten, also leicht zu isolieren sind.

Sobald das flüssige Badmetall völlig frei ist

von Stromlinien, hören elektrodynamische Badbewegungseffekte naturgemäß¹ völlig auf und

damit auch die Wirbel an der Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd. Die Rinne wird dabei keineswegs zwecklos, denn nunmehr werden die thermodynamischen Badbewegungseffekte ungestört wirksam, die das Metall aus den heißen Rinnen in den Herdraum und umgekehrt bewegen.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele im Schema, und zwar zeigt . Abb. ι die Anwendung einer metallischen Ausgleichmasse an der Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd und

Abb. 2 die Anwendung einer metallischen starr bleibenden Strombrücke zwischen¹ Rinne und Herd.

In den Darstellungen ist 1 der Herdraum und 2 der Rinnenraum. 9 ist die unvermittelte Übergangsstelle zwischen der Heizrinne 2 und dem Herdraum 1, wo die in der Rinne 2 vorhandene hohe Stromdichte unvermittelt in die geringere Stromdichte des Herdraumes 1 übergeht. Infolgedessen bilden sich an der Stelle 9 turbulente Wirbel, die das Metall 7 im Herdraum ι in ständige heftige Wallungen versetzen, wodurch der Metallspiegel stark bewegt wird und dessen Oberfläche sich vergrößert. Hierdurch wird die Oxydation zwischen Luft und dem Metall verstärkt, was besonders bei Aluminium und ähnlichen Metallen sehr lästig ist. Um nun die Ausbreitung der Stromlinien an der Übergangsstelle 9 zu verringern, die infolge der Divergenz der gleichzeitig vorhandenen magnetischen Kraftlinien diese Wirbel erzeugen, sind in der Mittelachse der Heizrinne 2 Metallmassen 10 angeordnet, die elektrisch gut leitend sind und bei der Ofentemperatur festbleiben.

In Abb. 2 ist an der Übergangsstelle zwischen' Heizrinne 2 und Herdraum 1 eine starr bleibende Metallbrücke 5 benutzt, die eine genügende elektrische Leitfähigkeit besitzt, so daß die Stromlinien mehr oder weniger an der Übergangsstelle 9 zwischen Rinne 2 und Herdraum ι verschwinden bzw. ihre Stromdichte so weit herabgesetzt wird, daß Wirbelbildungen nicht mehr auftreten können. Vorteilhaft kann es dabei sein, die Strombrücke 5 in Richtung nach dem flüssigen Metallbad mit einer Isolation zu versehen, die bei der Heiztemperatur starr bleibt, wie dies z. B. beim Metalloxyd der Fall ist. Diese Metallbrücke 5 ist bei Abb. 2 als Leiter durch die ganze Heizrinne 2 an der Wand entlang gelegt und greift auch gleichzeitig durch den Herdraum 1. Infolge der einseitigen Abziehung der Stromlinien können dabei Wirbelbewegungen in der Rinne 2 auftreten, die die thermodynamische Badbewegung stören, weshalb es zweckmäßig sein kann, in die Rinne 2 eine Trennungswand 6 einzubauen. Diese Trennungswand 6 verhütet das Übergreifen von Wirbeln in die hierdurch unterteilten beiden Schenkel der Heizrinne 2, ohne die thermodynamische Badbewegung zu stören, die an

dem tiefsten Punkt der Heizrinne 2 ihren Wendepunkt besitzt.

Die Metallmasse 5 kann sinngemäß auch als Ausfütterung sowohl der Heizrinne 2 als auch ganz oder teilweise des Herdraumes 1 ausgebildet werden, in welchem Falle das flüssige Metall in der Heizrinne 2 völlig frei von Stromlinien bleibt und infolgedessen auch elektrodynamische Badbewegungseffekte überhaupt nicht mehr auftreten können. Damit ist selbstverständlich auch die Übergangsstelle 9 vor elektrodynamischen Wirbeln geschützt. In diesem Falle sind in der Heizrinne 2 nur noch thermodynamische Badbewegungseffekte vorhanden.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung an elektrischen Öfen mit vom flüssigen Metall erfüllten engen, sich vom Herdraum abzweigenden Heizrinnen zum Vermindern der Wallungen des Bades beim Schmelzen von Aluminium oder ähnlichen Metallen, die in flüssigem Zustand in der Atmosphäre chemische Veränderungen erleiden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Übergangsstelle der Heizrinne in den Herdraum bei der Ofentemperatur starr bleibende metallische Massen vorgesehen sind, die den Stromlinien einen bequemeren Weg bieten als der große Querschnitt des flüssigen heißen Schmelzgutes, so daß ein unmittelbarer Übergang der großen Stromdichte in der Heizrinne auf die geringere Stromdichte im Herdraum an der Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd vermieden wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Massen (10) an der Übergangsstelle (9) zwischen Rinne und Herd sowohl in Richtung nach dem Rinnenraum als auch nach dem Herdraum so weit verlängert sind, daß der Ein- und Austritt der Stromlinien aus dem flüssigen Leiter in den festen Leiter und umgekehrt möglichst weit von der Übergangsstelle zwischen Rinne und Herd wegliegt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Übergangs-Stelle (9) zwischen Rinnenraum und Herdraum die metallischen Massen in Form einer Strombrücke angeordnet sind, die nach außen durch eine hitzebeständige Isolation abgedeckt ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Rinne als auch der Herdraum mit einer elektrisch gut leitenden, bei der Ofentemperatur starr bleibenden Metallmasse derart ausgefüttert ist, daß das flüssige Metall, insbesondere in der Rinne, völlig oder fast völlig frei von Stromlinien bleibt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen