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Elektrischer Schmelzofen für Leichtmetalle Die: Erfindung bezieht
sich auf einen, elektrischen Ofen zum Schmelzen von Te4chtmetallen. Es: ist ein:
Vorfahren; zum Schmelzen von Leichtmetallen bekannt, bei dem das Schmelzgut erst
durch Induktionsheizung und dann durch. WIderstandsheizung erhitzt wird. Es ist
auch bekannt, das Leichtmetall zuerst in dem Induktionsofen zu schmelzen und es
dann beim Flüssigwerdon in einen getrennten Widerstandsofen fließen zu lassen. Ferner
ist ein Ofen zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, bei dem der durch Widerstandsheizung
beheizte Teil mit dem durch Induktionsheizung beheizten Teil des Ofens in: Verbindung
steht und der widerstandisbeheizte Teil als. Schöpftiegel ausgebildet ist, der seitlich
neben: dem Induktionsraum angeordnet ist.
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Bei dem letztgienannten Ofen läßt es sich aber nicht ganz vermeiden"
daß auch in dem widerstandsbeheizten Ofenteil eine gewisse Badbewegu.ng vofrhanden
isst, so, d'aß ein völlig ruhiges Abstehen des, Leichtmetalls nicht möglich: ist.
Ein solches völlig ruhiges. Abstehen des Bades, wie es@ bisher nur beei den rein
widerstandsbeheizten Ofen möglich war, ist aber die Voraussetzung zur Erzielung
eines völlig einwandfreien Gusses., weil schon bei dier geringsten Badbewegung Gase
und
Oxyde in das Bad gelangen könnea, die eine @Terschlechteru.ug
des Gusses. zur Folge haben können. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieser
bekannten elektrischen Ofen zum Schmelzen von Leichtmetallen m-it kom:-binierter
heheizung, insbesondere die Ermöglichung eines Abstehens des geschmolzenen Leichtmetalls
unter Vermeidung jeglicher Badbeweguug.
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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Schmelzofen für
Leichtmetalle, der aus nebeneinander angeordnetem und unten verbundenen Herden besteht,
von denen; der Schmelzherd: Induktionsheizung und der Abstehlierd Widerstandsheizung
hat, und bezweckt eine Lösung der obenerwähnten Aufgabe. Die Erfindung besteht darin,
d:aß der Verbindungskanal an tiefster Stelle des Abstehherdes angeordnet und ganz
oder teil-,weise durch einen Stopfen verschließbar ist, der durch ein im Schmelzherd:
an:geordnetes lotrechtes Gestänge von außen betätigt wird, wabei das Reinigen des
Stopfensitzes von außen durch Fräser möglich ist.
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Die Erfindung hat den Vorteil, daß das Leichtmetall im induktiv beheizten.
Ofenteil rasch geschmolzen und dann durch Öffnen des Verbindungskanals schon in
geschmolzenem Zustand in den widerstandsbeheizten Absteliherd übergeleitet wird,
wonach der Kanal wieder geschlossen wird. Hierdurch wird eine Fortpflanzung irgendeiner
Badbewegung aus dem Schmelzherd' in den Abstelihe:rd zuverlässig verhütet, so daß
das geschmolzene Leichtmetall in aller Ruhe abstehen kann,. Das Eindringen von Oxyden
oder Gasen in das Leichtmetall wird hierdurch verhütet. Aus dem Abstehherd kann
das flüssige Leichtmetall durch Schöpfen. entfernt werden. Es kann. aber auch mittels
einer Gießschnauze ausgegossen: werden.
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Eine weitere vorteilhafte Einzelheit der Erfindung besteht darin,
d:aß der Absitehherd in der Seitenwand Widerstandsheizkörper und in seinem Deckel
Strahlungsheizkörper einzeln: oder zusammen hat. Der Deckel kann . am Schmelzherd
schwenkbar befestigt seine. Ein Schmelzherd kann mit mehreren Abstehherden ausgerüstet
sein, die eigene Abstichlöcher haben.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin., daß die verschiedenen
Hei!zuiigen: der beiden, Herdarten unabhängig voneinander heizbar und regelbar sein
können. und: d'aß beide Herdarten unabhängig voneinander in Betrieb genommen w-erden@
können. Zu diesem Zweck können für beide Herdarten eigene Gießschnauzen vorgesehen,
werden, wobei der ganze Ofen in ortsfesten Lageani kippbar gelagert ist. Bei Verwendung
von Drehstrom und eines Induktionsri:n.nenofe,ns als Schmelz- I herd können mehrere
Schmelzrinnen vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Phasenbelastung des. Netzes.
zu: erzielen.
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Es ist bereits ein elektrischer Schmelzofen für Aluminium u. dgl.
bekannt, auf dem zwei Herde übereinander angeordnet sind, die mit U'i.derstandsheizung
ausgerüstet und durch einen entfernbanem, Stopfen verbunden sind, so daß das geschmolzene
Gut aus dem oberen Herd in den unteren überfließen kann. Dieser Ofen hat jedoch
keim Induktionsheizung des Einschmelzherdes und hat deshalb auch nicht den Vorteil
des Gegenstandes der Erfindung.
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Der induktiv beheizte Ofenteil kann entweder als Rinnenschmelzofen.
oder als kernloser Induktionsofen: ausgebildet sein.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind im nachfolgenden
beschrieben.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Abb. i zeigt diern Ofen im Que-rsclirnitt., Abb. 2 einen Längsschnitt
II-II aus Abb. i. In einem metallenen Mantel i ist ein Ofenmauerwerk 2 eingeschlossen,
in dem sich der Ofentiegel 3 befindet. Der Ofen ist mit DrehzaPfen d., die an, dem
metallenen Mantelgerüst angebracht sind, in Lagern 5 schwenkbar gelagert. Die Lager
5 sind auf Fundamentplatten 6 befestigt:, die in den Fußboden des Maschinenraumes
eingelassen und durch Ankerschrauben 7 befestigt sind. In der Mitte des Tiegels
3 befindet sich der induktiv beheizte Herdraum 8, der in dem veranschaulichten:
Beispiel als Schmelzrin:neninduktion.sofen ausgebildet ist. Das Beispiel zeigt einten
solchen Ofen m:it nur einer Schmelzrinne und einem Transformator io sowie einem
entfernbaren Bodenstein i i zur Ermöglichung der Reinigung der Schmelzrinne von
unten. Bei Drehs:troma.uschlu.ß können mehrere Schmelzrinnen vorgesehen sein, und
zwar unterteilt entsprechend den Phasen des Drehstromes.
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An Stelle des veranschaulichten Schmelzrinnenofens. kann auch ein
kernloser Il1duktionsofen vorgesehen sein., was eine Vereinfachung der Bauart zur
Folge hat. Der Herdraum 8 hat eine Gießschnauze 12, so daß durch Schwenken des .
Ofens in den Lagern: 5 das geschmolzene Leichtmetall unmittelbar aus dem induktiv
beheizten Ofenteil gegossen werden kann.
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Ein Deckel. 13 dient zum Zudecken des induktiv beheizten Herdraumes.
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Zu beiden: Seiten des Herdraumes 8 befindet sich je ein. widerstandsbeheizter
Herdraum 14 und 15 mit je einer Überlaufsch:nauze 16 bzw. 17, die .in der Höhe angeordnet
sind, bis zu welcher die Herdräume 14 und 15 mit fleissige m Leichtmetall gefüllt
werden sollen. Der Herdraum 8 ist von den seitlichen Herdräumen
14
und 15 durch Trennwände 18 und ig aus einem hitzebeständigen Stoff getrennt, beispielsweise
aus dem gleichen Stoff, aus dem auch der Tiegel 3 besteht; oder aus geeignetem Metall.
In den Herdräumen 14 und 15 können auch Abstichlöchex 2o bzw. 2, 1 an tiefster
Stelle vorgesehen sein:. Der Herdraum 8 ist mit den Herdräumen; 14 und 15
durch
Kanäle 22 und 23 verbunden, die sich an tiefster Stelle des: Abstehherdds 14 und:
15
befinden und in den Herdraum 8 se;n@knecht, d. h,. parallel zur senkrechten
Achse, einmünden. Senkrechte Stopfen.24, aus. ei-nein feuerfesten Stoff, dienen
zum Regeln des Durchflusses des geschmolzenen Metalls aus dem mittleren Herdraum
in: die seitlichen sowie zum völligen Abschließen der Kanäle 22 und 23. Die Stopfen
werden! getragen von in ihnen; eingeschlossenen metallenen Stangen 25, die durch
den Deckel 13 geführt sind und von außen auf irgendeine Weise von Hand oder mechanisch
betätigt werden können,, Sollten sich die Sitze. 26 der Kanäle 22 und 23 verstopfen
oder verschmutzen, so können sie nach Entfernung der Stopfen 24 von außen, bequem
mittels: eines senkrechten Fräsers geneinig E werden.
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Die widerstandsbeheizten Herdräume 14 und 15 haben eine seitliche
Beheizung durch elektrische @Vnderstandsheizkörper 27, die in dem Ofenmauerwerk
2 untergebracht sind, sowie Strahlungsheizkörper 28, die- in den Deckeln! 29 der
Herdräume 14 und 15 untergebracht sind;. Die Deckel sind an dem mittleren
Ofenteil, beispielsweise an einem Metallmantel 30 desselben, in dem Drehpunkten
3 i schwenkbar angelenkt. Schutzbleche 32 vor d°n Strahlungskörpern :28 schützen,
sie gegen etwaige Spiri.tzer der Schmelze.
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Die Wirkungsweise des Ofens, nach der Erfindung ist die folgende.
Das Schmelzgut wird nach Entfernen des. Deckels 13 in den induktiv brlleizten
mittleren Herdraum 8 eingebracht und für diesem durch: induktive Beheizung schnell
zum Sthmelzen gebracht. Dabei kann! das Schmelzgut den Herdraum 8 bis kurz unter
die Gieß!schn.auze, 12 füllen, beispiel wieise bis zur Spiegelhöhe 33. Dann werden
die Stopfen 24 von ihren Sitzen 26 abgehoben, so, daß das. geschmolzene Metall in
die widerstandsbeheizten Herdräume 1,4 und 15 überlaufen, kann. Der Spiegel in dem
Herdraum 8 senkt sich dabei, und es entsteht die gleiche Spiegelhöhe in den Heirdräumen
8, 14 und, 15, beitspielsweise wie durch, 34 veranszhaulicht. Dann. werden die StIapfen!
24 wieder geschlossen, so da.ß die Herdräume 14 und 15 zuverlässig vor jeder
Badbewegung geschützt sind, die sich .aus dem induktiv beheizten Herdraum 8 in die
seitlichen Herdräume fortpflanzen könnte. Die Schmelze kann in völliger Ruhe abstehen,
und zwar unter einer Temperatur, die wenig oberhalb der Schmelztemperatur liegt
und die entweder durch die Widerstandskörper 27 oder durch die Strahlungsheizkörper
28 aufrechterhalten wird. Aus den Herdräumen, 14 und 15 kann die Schmelze
nach Hochklappen der Deckel 29 durch Schöpfen entfernt werden. Die Überlaufschnauzen,
16 und 17 verhindern: einen zu hohen Flüssigkeitsspiegel in den Herdräumen 14 und
15 und somit eine Besch:ädino^ung der Strahlungsheizkörper 2.8.
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Aus den Herdräumen 14 und 15 kann; die Schmelze auch durch, die Abstichlöcher
20 und 21 entfernt werden.
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Die Heizkörper 27 und 28 können unabhängig voneinander geschaltet,
und geregelt werden. Es, kann auch eine selbsttätige Regelung für dies-- Heizkörper
vorgesehen sein, die das Ein.:halten einer eingestellten, erwünschtem Temperatur
in diesen Räumen sichert, um ein tIberhitzen der Schmelze zu verhüten.
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Je nach der zu schmelzenden Menge können beide Herd-räume 14 und,
15 benutzt werden oder auch nuir einer der beiden Räume, indem nur der eine
StOpfen, 24 betätigt wird.
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Wenn eine bestimmte Leichtmetallegierung gegen, die Gas,- und Oxydiaufnahme
weniger empfindlich. ist wie z. B. eine auf Aluminium-Magnesium-Basis aufgebaute
@egieruaig, so kann; auch nur der mittlere, induktiv beheizte Ofenteil benutzt werden
unter Abschlu,ß der beiden, widerstandsbeheizten. Herdräume. Das geschmolzene Leichtmetall.
kann durch Kippen des Ofens du irch die Schnauze 12, abgebogen werden. Zu diesem
Zweck ist die Heizung des induktiv beheizten Ofenteils von, den Heizungen der widerstandsbeheizten.
Ofeniteile, unabhängig.
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Bei dem veranschaulichten Beispiel sind zwei widerstandsbeheizte Herdräume
zu beiden Seiten des mittleren ,induktiv beheizten Herdraumes vorgesehen. Statt
dessen können auch nur ein einziger oder mehr als zwei seitliehe "viderstandsbehe
.izte Herdräume vorgesehen sein. Auch die Gestalt und die Am Ordnung der verschieden
beheizten Ofenteile können abweichend von, dem gewählten Ausführungsbeispiel gewählt
werden.
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Der Ofen nach der Erfindung vereinigt alle Vorteile eines induktiv
beheizten. Ofens zum raschen Schmelzen mit dien Vorteilen eines widerstandsbeheizten
Ofens mit der völlig ruhenden Schmelzre ohne jegliche besondere Bewegung, was die
Voraussetzung zur Erzielung eines einwandfreien Leichtmetallgusses ist. Die unabhängige
Heizung durch verschiedene Heizkörper gestattet die Einhaltung einer beliebigen,
gewünschten Temperatur, beispielsweise einer nur wenig
oberhalb
der Schmelztemperatur liegenden Temperatur zum Abstehen und dann, einer erforderlichen
Steigerung der Temperatur vor dem Abschöpfen. Für das Abstehen ist auch von Vorteil
die Möglichkeit, die Schmelze in, dem widerstandsbeheizten Ofenteil mit geringer
Badtiefe abstehen. zu lassen, so daß das Schmelzgut nach. dem Abstehen ohne Überhitzung
der Oberfläche durch die Widerstands- oder Strahlungsheizung leicht auf die erforderliche
Gießtemperatur gebracht, werden, kann. Das. ist bei Leichtmetallen, insbesondere.
bei Aluminium, sehr wichtig, das weder überhitzt noch in: flüssigem Zustande bewegt
werden: darf, dpa sonst Gase und Oxyde in das Bad gehangen können. Von Vorteil ist
auch, daß deir gesamte Vorgang vom Schmelzen bis zum Schöpfen. in ein-,in einzigen
Ofengehäuse erfolgt, daß also ein Übergießen von einem Ofen in einen anderen fortfällt,
was stets von Nachteil ist, da das Übergießen sowohl. das Eintreten von Gasen und
Oxyden in die Schmelze zur Folge hat als auch Wärmeverlu ste, bedingte Bei Verwendung
eines Rinnenofens, für den induktiv beheizten: Ofenteil ergibt sich noch der Vorteil,
daß die Rinne von oben durch den Herdraum gereinigt werden kann als auch von unten,
falls ein entfernbarer Bodenstein zur Anwendung gelangt. Es hat sich. auch gezeigt,
daß es ohne weiteres möglich isst, die Überlaufkanäle 22 und 23 durch die Stopfen
24 völlig dicht zu verschließen und ein Überlaufen der Schmelze zu verhindern. Es
besteht also ohne weiteres die Möglichkeit, ent-%veder nur den mittleren Herdraum
oder diesen mit dem einen oder dem anderen der seitlichen Herdräume in Betrieb zu
setzen. Während des Abstehv organges in, den: widerstandsbeheizten Herdräumen braucht
die Widerstandsheizung nur teilweise eingeschaltet zu sein, um den Teil der Ausstrahlungsverluste
zu decken, der dem Abstehbad nicht durch. die Trennwand vom induktiv beheizten Ofenteil
zuggeführt- wird. Die Einschaltung der gesamten @Viderstandsheiz,ung braucht nur
dann zu erfolgen, wenn das Leichtmetall auf Gießtemperatur gebracht werden soll,,
die z. B. bei Aluminium bei etwa 30 bis 5o° C: oberhalb der Abstehteinpera,tiLr
liegt.