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Verfahren zur Regelung der Temperatur von durch Elektroden beheizten
Salzbadöfen Die Erfindung bezieht sich auf elektrisch beheizte Salzbadöfen,` bei
denen der Strom durch eingetauchte Elektroden dem Bad zugeführt wird und das Salzbad
selbst als Heizwiderstand dient. Solche Salzbadöfen dienen zur Vergütung oder auch
zum Zementieren von Metallen. Als Bäder werden beispielsweise Chlorid-, Nitrat-
oder auch Cyanidbäder verwendet. Durch das in die Schmelze eingetauchte Gut sind
die Bäder starken Temperaturschwankungen unterworfen, wodurch es nötig wird, nacheinander
zu behandelndes Gut gleicher Art verschiedener Behandlungsdauer auszusetzen, um
eine gleichmäßige Vergütung bzw.. ein gleichmäßiges Zementieren zu erzielen. Dies
führt insbesondere im Großbetrieb, vor allem im Fließbandbetrieb, zu Unträglichkeiten.
Es ist deshalb erwünscht, daß die Temperatur der Schmelze gleichbleibend gehalten
wird bzw. die Temperatur der Schmelze leicht und schnell auf geforderte Höhe gebracht
werden kann.
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Um eine bestimmte Temperatur gleichmäßig über den gesamten Badinhalt
zu verteilen, ist es bekannt, bei von Elektroden beheizten Salzbadöfen mittels einer
Zwischenwand einen Nutzraum und einen von diesem getrennten Elektrodenraum zu schaffen,
so daß
der Stromübergang praktisch nur zwischen Tauchelektrode und
Tiegelwand des Elektrodenraums erfolgt und keine Stromaufnahme durch das eingebrächte
Gut stattfindet. Die Zwischenwand, welche aus metallischem oder keramischem Material
bestehen kann, ist so gestaltet, daß sie den mittleren Teil des Durchgangsquerschnittes
teilweise verschließt. Durch die Erhitzung des Salzes in. dem Elektrodenraum entsteht
ein lebhafter Wärmeauftrieb, der einerseits das Salz aus dem Nutzraum von unten
ansaugt und nach der Erhitzung durch die Elektrode oberhalb der Zwischenwand wieder
an den Nutzraum abgibt. Eine Dämpfung des Badurnlaufs um die Zwischenwand, d. h.
eine Bremsung des thermisch konvektiven Umlaufs, wird mit Hilfe von in die Zwischenwand
angebrachten Durchbrechungen oder auch dadurch erwirkt, daß man durch Heben bzw.
Senken der Trennwand größere Austrittsstellen für die Schmelze schafft.
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Auch die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, die lokalen Temperaturdifferenzen
zu beheben, die sich beim Einbringen von Werkstücken im Innern des Behandlungsraumes
ergeben, und die daraus entstehenden Nachteile in Fortfall zu bringen. Gemäß Erfindung
erfolgt die Temperaturregelung auf elektrische Weise, und zwar derart, daß in den
von den Elektroden - ausgehenden Stromlinienfluß elektrisch nicht verbundene Körper,
die mit den Elektroden oder der Behälterwand in keiner leitenden Verbindung stehen,
von größerem elektrischem Leitvermögen als dem der Salzschmelze, z. B. Eisen- oder
Stahlplatten, die gegebenenfalls gebogen oder mit Ansätzen versehen sind, in horizontaler
Richtung verschiebbar oder drehbar eingefügt werden, zur Änderung des Stromlinienweges
zwischen den Elektroden. Bei Öfen mit leitender Behälterwand werden die Körper zwischen
Elektroden und Behälterwand eingeschaltet. Die gemäß Erfindung benutzten Eintauchkörper
sind keine Werkstücke, sondern stellen einen vorberechneten Bestandteil der Apparatur
dar. Durch das Verschieben oder Verdrehen dieser elektrisch nicht gebundenen Körper,
durch welches sie näher an die Elektroden herangebracht oder von ihnen abgerückt
werden, ist eine einfache Möglichkeit geschaffen, bei ständig wechselnden Bedingungen
eine konstante Temperatur im Bad aufrechtzuerhalten.
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Für die Körper werden gut leitende Werkstoffe verwendet, z. B. Nickel,
Kupfer, Eisen, Stahl, rein oder plattiert. Die Gestalt der Körper kann an sich beliebig
sein. Man wird sie vorteilhaft als Platten oll. dgl. ausbilden. Es ist zweckmäßig,
die Platten keilförmig nach unten zu verjüngen. Die Platten können an geeigneten
Stellen Durchbrechungen aufweisen, damit sie in der Schmelze leicht verschoben werden
können.
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Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes.
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Die Abb. i bis 4 zeigen vier verschiedene Ausführungsformen in schematischer
Darstellung, und zwar jeweils in Draufsicht auf den Ballbehälter und die eingetauchten
Elektroden.
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In der Schmelze des Behälters i (Abb. i) befinden sich drei an einem
Drehstromnetz angeschlossene Elektroden 2, 3, 4. Die Behälterwand besteht aus leitendem
Werkstoff. Die Stromlinien gehen bei dieser Anordnung ixn wesentlichen auf direktem
Wege von den Elektroden zu der leitenden Behälterwand Ja durch die Schmelze. Erfindungsgemäß
wird nun in diesen Zwischenraum der leitende Körper, beispielsweise eine Flußstahlplatte
5, in die Schmelze eingetaucht und ist in Richtung des eingezeichneten Pfeiles verschiebbar.
Die Platte 5 nimmt nunmehr die sonst zur Behälterwand ja führenden Stromlinien auf
und durch die Verkürzung des Zwischenraumes von den Elektroden zu der Platte 5 erfolgt
eine Intensivierung des Stromlinienflusses, was eine schnellere Beheizung der Schmelze
zur Folge hat. Das Verschieben der Platte 5 kann auf mechanischem oder elektrischem
Wege selbsttätig in Abhängigkeit von der Temperatur der Schmelze geschehen. Wenn
konstante Bedingungen derart vorliegen, daß beispielsweise die Erhitzung des Bades
in der Mitte stets stärker erfolgen muß als an den Seiten., so kann die Platte 5
derart gebogen werden oll. dgl., daß sie der Elektrode 3 stets näher ist als den
Elektroden 2 und 4, gleichgültig, welche Lage die Platte insgesamt in dem Zwischenraum
zwischen den Elektroden und der Behälterwand einnimmt.
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In der Abb. 2 ist eine andere Anordnung der Elektroden und des leitenden
Körpers dargestellt. Die Elektroden 6, 7, 8 liegen mit ihrer Längsachse parallel
zur Schmalwand des Behälters. i. Der im wesentlichen als Platte ausgebildete leitende
Körper g ist mit Ansätzen io, 1i, 12 versehen, durch die die Elektroden winkelförmig
umfaßt werden. Der leitende Körper g kann nun sowohl in Richtung, des Pfeiles 13
oder 14 oder zugleich in beiden Richtungen bewegt werden. Auf diese Weise hat man
es in der Hand, die Schmelze verschieden stark nicht nur in dem Zwischenraum zwischen
den Elektroden und der Behälterwand ja, sondern auch in dem Raum zwischen den Elektroden
und den Ansätzen io bis i2 zu erhitzen, was in manchen Fällen von Vorteil sein,
kann.
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Abb. 3 veranschaulicht eine Möglichkeit, die Temperaturregelung des
Bades durch Verändern der Stellung des in die Schmelze eingetauchten leitenden Körpers
bei einem an Wechselstrom angeschlossenen Elektrodenpaar vorzunehmen. In den Behälter
15 tauchen die beiden Elektroden verschiedener Polarität 16 und 17 ein. Zwischen
den Elektroden befindet sich der erfindungsgemäße leitende Körper 18. Dieser Körper
18 ist drehbar angeordnet, so daß er in die gestrichelte Lage gebracht werden kann.
Bei dieser letzten Lage ist der Widerstand der Schmelze zwischen den Elektroden
16 und 17 erheblich verringert, da die Enden des leitenden Körpers 18 gegenüber
der in voll ausgezogenen Linien dargestellten Lage den Elektroden erheblich näher
gebracht sind. Die Stromlinien brauchen also nur den kurzen Weg von den Elektroden
zu den Enden des leitenden Körpers durch die Schmelze zu gehen, was eine stärkere
Beheizung der Schmelze zur Folge hat. Selbstverständlich kann der leitende Körper
18 jede Zwischenstellung einnehmen, wodurch die Temperatur der Schmelze leicht geregelt
werden kann. Soweit es tunlich ist, kann außerdem der Körper 18 noch zusätzlich
in der Höhe einstellbar sein. Außerdem kann
er Durchbrechungen beliebiger
Art aufweisen oder U-förmig ausgestaltet sein, so daß die Verringerung des Widerstandes
zwischen den Elektroden nur in einer bestimmten Höhe stattfindet.
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Eine weitere Möglichkeit der Temperaturregelung bei mit Wechselstrom
arbeitenden Elektroden ist in Abb. q. dargestellt. Der leitende Körper besteht aus
zwei Plätten ig, 2o, die durch eine Schiene 2i leitend miteinander verbunden sind,
wobei die Schiene sich außerhalb der Schmelze befindet. Die Platten ig und 2o können
nun an der Schiene zu den Elektroden 16 und 17 verschoben werden, wodurch der Weg
der Stromlinien durch die Schmelze abgekürzt wird. Die Bewegung der Platten kann
wiederum selbsttätig in Abhängigkeit von der Temperatur der Schmelze erfolgen. Auch
können die Platten zusätzlich in der Höhe verstellbar sein.