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Verfahren und Einrichtung zum Schmelzen von Metallen im Tiegel Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schmelzen von
Metallen, insbesondere Leichtmetallen, im Tiegel unter Verwendung eines Doppelofens,
wobei die eine Tiegelgruppe von den Abgasen der anderen auf Schmelztemperatur erhitzten
Tiegelgruppe vorgewärmt wird.
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Die Tiegel haben bekanntlich nur eine verhältnismäßig geringe Haltbarkeit,
die nicht über eine bestimmte Anzahl von Chargen hinausgeht. Die Haltbarkeit der
Tiegel, die beispielsweise bei aus Stahlguß bestehenden Tiegeln von der für das
Schmelzen, bzw. Überhitzen des Tiegeleinsatzes erforderlichen hohen Temperatur abhängt,
läßt sich zwar dadurch erhöhen, daß die Tiegel nur allmählich von niedrigen Temperaturen
auf die erforderlichen Endtemperaturen gebracht werden. Bei einer derartigen Beheizungsweise
vermindert sich der Verschleiß der Tiegel um das durch die Beheizungszeit in den
unteren Temperaturgrenzen bedingte Maß. Eine
solche Beheizungsweise
erfordert jedoch einen hohen Brennstoffverbrauch.
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Es ist nun bekannt, die Beheizung von hintereinander in einem Ofen
angeordneten Schmelztiegeln so -vorzunehmen, daß die Tiegel nacheinander von den
heißen Verbrennungsgasen umspült «erden. Der von den Verbrennungsgasen zuerst umströmte
Tiegel Evird hierbei nach der Endbehandlung aus dem Ofen herausgenommen, worauf
die nächsten Tiegel eine Einsatzstelle weitergerückt werden, so daß also der zweite
Tiegel an die Stelle des ersten gelangt. Ein solches Versetzen der Tiegel ist jedoch
zeitraubend und erfordert einen erheblichen Arbeitsaufwand. Ferner ist damit auch
ein Wärmeverlust verbunden.
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Die Erfindung bezweckt, die Beheizung der Tiegel so durchzuführen,-
daß eine allmähliche Aufheizung durch die Abgase der auf die Schmelztemperatur geheizten
Tiegel erfolgt. Sie besteht darin, daß nach Beendi-,#tillg der Schmelzung in der
einen Tiegelgruppe die Heizgase umgeschaltet werden, so dar, die vorgewärmten Tiegel
unmittelbar beheizt werden und die Abgase hiervon zum Vorwärmen der neu eingesetzten
Tiegel dienen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise in einem Doppel-
oder 1-Iehrfachtiegelofen durchgeführt, dessen Beheizungsräume jedes Ofenteils durch
Kanäle miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Beheizungsräume der einzelnen
Ofenteile erfolgt dabei in der Weise, daß durch Umstellung von in den die Beheizungsräume
verbindenden Kanälen angeordneten Schiehern jeweils die Abgase des auf die Schmelztemperatur
geheizten Ofenteils zu dem die Vorwärmung des Tiegels vornehmenden Ofenteil strömen,
worauf nach beendeter Schmelzung der Tiegelgruppe in dem einen Ofenteil und Herausbringen
aus diesem sowie nach Einsetzen neuer Tiegel die Umschaltung der Beheizung in der
Weise erfolgt, daß die durch die Abgase vorgewärmten Tiegel nunmehr auf die Schmelztemperatur
gebracht werden und die Abgase der Beheizung dieses Ofenteils nunmehr zur Vorwärmung
des Ofenteils dienen. in den die Tiegel frisch eingesetzt sind.
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Der Doppel- oder 1lehrfachtiegelofen kann aber auch in der Weise beheizt
werden, daß der mit den Abgasen beschickte Ofenteil zusätzlich beheizt wird, um
dadurch eine bestimmte Temperaturgrenze oder aber auch die für den Tiegeleinsatz
erforderliche Schmelztemperatur zu erzielen. In einem solchen Fall ist vorzugsweise
der Doppeltiegelofen so mit einem besonderen Vorwärmofen verbunden. daß die Abgase
des nur mit Frischgasen beheizten Ofenteils nach Durchströmen des Beheizungsraums
des anderen Ofenteils mit den .@hgasen der zusätzlichen Friscligasl3elieizung des
letzteren Ofenteils zur Vor@värmung der in den Vorwärmofen eingesetzten Tiegel dienen.
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Die Erfindung besteht ferner in der @n@.:onderen Ausbildung des Doppel-
oder lIelirfaclltiegelofens, um eine gute Durcliinischung der Abgase der einen Tiegelgruppe
finit den durch die Frischgasbeheizung erzeugten Abgasen höherer Temperatur zu erzielen.
Zu diesem Zweck ist der um den Tiegel vorhandene lielieiztnigsringrauni in einer
waagerechten Ebene von tangential verlaufenden Öffnungen mit einem Ringkanal verbunden,
der wiederum durch einen Kanal mit dem Brheizungsraum des anderen (_)fenteils zwecks
Zuführung der Abgase desselben verbunden ist. Die tangential zum Beheizungsringrauni
gerichteten Öffnungen des Abgasringkarials verlaufen dabei entgegengesetzt tangential
zu den ebenfalls tangential in den Bebeizungsraum mündenden Brenneröffnungen.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung
dargestellt. Abb. i ist ein senkrechter und Abb. 2 ein waagerechter Schnitt nach
Linie II-II der Abb. i durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Doppeltiegelofen.
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Die mit i und 2 bezeichneten Tiegel sind mit dem zu schmelzenden Einsatz
in Beheizungsräumen 29 und 3 eines aus feuerfestem Mauerwerk bestehenden Ofens eingesetzt.
Die Tiegel i und 2 besitzen oben einen umlaufenden flanscbartigen Ansatz .I, mit
welchem sie auf der Ofeiideclce so aufliegen. daß die Flanschen .I gleichzeitig
einen Abschluß der Beheizungsräulne 29 tilld 3 gegen die Außenluft bilden. Der Hals
5 der Beheizungsräume hat nur einen so großen Durchmesser, daß die Tiegel mit mir
geringem Spiel durch diese Halsöffnung in den gegen den Hals 5 sich erweiternden
Beheizungsraum 29 und 3 einsetzbar sind. Durch das Einsetzen der Tiegel werden somit
Ringräume (i und j gebildet, in die Kanäle ,8 und <9 zur Zuführung der frischen
Verbrennungsgase münden. An die Kanäle 8 lind 9 sind außen Druckluftbrenner in und
i i angeschlossen. die vorzugsweise aus Steinstrahlbrennern mit einer Reihe auf
der Hihe verteilten Einzelbrennern bestehen.
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Der Beheizungsrattm 29 ist mit dem Behe-izungsratiln 3 unter Vermittlung
eines Ringkanals i durch einen Banal 13 und der Beheizungsraum 3 finit dem
Beheizungsraum 29 durch einen Kanal 1d unter Vermittlung eines Ringkanals
15 derart verbunden, daß bei Vollheheizung des Tiegels i mittels der Brenner
io. die beißen Abgase durch den
Kanal i 3 in den Ringltanal 12 und
nach Umschaltung, bei Vollbeheizung des Tiegels, 2 mittels der Brenner i i die Abgase
durch den Kanal 14 in den Ringkanal 15 gelangen können. Wie aus Abb.2 ersichtlich,
stehen die Ringkanäle 12, 15 mit den: Beheizungsräumen 3 und 29 .durch eine
Reihe von tangential gerichteten, -Öffnungen 16, 17 mit den Beheizungsringräumen
6 und 7 in Verbindung.
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Die Beheiz.ungsräume 2g und 3 stehen mit den unterhalb,- diesen angeordneten
Räumen ig durch eineBo,denäffnung i8 inVerbindung. Die Bodenöffnung i8 ist von Stegen
20 aus feuerfestem Mauerwerk durchsetzt, so daß sich bei .der Beheizung der Räume
29 und 3 durch die, Druckgasbrenner ein Widerstand bildet, der ein längeres Verweilen
der heißen Verbrennungsgase in dem Beheiz.ungsraum bedingt. Von den Bodenräumen
ig gehen sowohl die zum Überleiten der Abgase in den nächsten Ofenteil dienenden
Kanäle 13 und 14 als auch die zur Ableitung der Abgase aus dem Ofen dienenden
Kanäle 2,1, 22 ab.
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Die Beheiz.ung des Ofens kann nun in der Weise erfolgen, daß beispielsweise
zunächst der Tiegel i sich gerade im Zustand der Endbeheizung befindet. Die durch
die Druckgasbrenner io erzeugten, heißen Verbrennungsgase durchströmen in Richtung
der Pfeile z3 den Ringraum 6 und gelangen durch die Bodenöffnung i8 und den Bodenraum
ig in den Kanal 13, wie durch den Pfei124 dargestellt. Der Kanal 13 mündet in den
Ringkanal 12 des zur Beheiz.ung des Tiegels 2 dienenden Ofenteils.. Aus dem Kanal
iz strömen die heißen Abgase durch die tangentialen Verbindungsöffnungen 17 in den:
oberen Teil des Beheizungsringraums 7. Wenn nun die Abgase lediglich zur Vorwärmung
des Tiegels 2 dienen, so gelangen dieselben sodann durch die Bodenöffnung 18, den
Raum ig und den Kanal 22 aus dem Ofen. In diesem Fall werden. die durch den Kanäl
22 abströmenden Abgase zweckmäßig, gegebenenfalls nach Durchströmen eines Wärmespeichers,
in den Kamin abgezogen.
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Soll jedoch der Tiegel :2 a,uf eine bestimmte, genau einzuhaltende
Zwischentemperatur beheizt werden, so wird diese Temperatur durch zusätzlich mittels
der Brenner i i zu erzeugender heißer Verbrennungsgase erzielt, die den in den Ringraum
7 zugeführten heißen Abgasen aus dem Beheizungsraum 29 des Tiegels i beigemischt
werden. Es. ist auf diese Weise aber auch möglich, den Tiegel 2 gleichzeitig auf
dieselbe Endtemperatur zu bringen wie den Tiegel i. Wie aus Abb. 2 ersichtlich,
sind die tangential gerichteten Verbindungsöffnungen 17 zwischen. Ringkanal 12 und
dem Beheizungsringraum 7 gegenüber den Frischgasv erbrennungskanälen g, so angeordnet,
daß die durch die Öffnungen i7 einströmenden heißen Abgase, wie durch die Pfeile
24 angedeutet, entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung der aus den Frischgaskanälen
g strömenden heißen Verbrennungsgase, wie dieses durch die Pfeile 25 angedeutet,
eintreten. Infolge der hierbei auftretenden Wirbelung werden die durch die Druckgasbrenner
i i erzeugten heißen Verbrennungsgase mit den durch die Öffnungen i7 zugeführten
Abgasen niedrigerer' Temperatur innig vermischt, so daß. keine unterschiedlichen
Temperaturstufen entstehen, sondern: sich die Beheizung gleichmäßig gestaltet. Bei
einer derartigen Beheizung werden die durch den Kanal 22 aus dem Ofen austretenden
heißen Abgase einem mit Tiegeln beschickten Kammer- oder Durchlaufofen zugeführt,
in welchem die Tiegel einer Vorwärmung unterzogen werden. In diesem Fall können
somit gleichzeitig beide auf die Endtemperatur beheizten Tiegel i und 2 durch vorgewärmte
Tiegel ersetzen. Im letzteren Fall ist jedoch, wie ohne weiteres ersichtlich, nur
ein Kanal 13 und ein Kanal 22 erforderlich, so daß sich die Kanäle 14, 21 erübrigen,
da hierbei eine Umschaltung nicht erforderlich ist.
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Nach erfolgter Vorwärmung eines Tiegels auf eine bestimmte Temperatur
im Tiegelofen, beispielsweise des Tiegels 2, wie im vorstehenden beschrieben, ist
jedoch eine Umschaltung der Beheizung derart erforderlich, daß der vorher geschlossene
Schieber 30 des. Kanals 14 und Schieber 26 des Kanals. 2 1 geöffnet und der Schieber
27 des Kanals 13
und 28 des Kanals 22 geschlossen werden. Die Beheizung erfolgt
sodann. in umgekehrter Weise, wobei die Druckgasbrenner r i den Tiegel 2 nunmehr
auf die erforderliche Endtemperatur beheizen. Die Abgase gelangen dann in entsprechender
Weise durch den Kanal 14, Ringkanal 15 und Öffnungen 16 in den Beheizungsringraum
6, der durch Einsetzen eines neuen, gegebenenfalls bereits in einem Kammer- oder
Durchlaufofen vorgewärmten Tiegels gebildet wird.
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Um die Wärmeverluste zu verringern, die durch den 'aus - dem Ofen,
herausragenden Tiegel entstehen, ist dieser Oberteil 31 um die Öffnung herum
mit einem die Wärme schlecht leitenden Stoff 32 ausgekleidet.