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Arbeitselektrode für Elektrodensalzbadöfen Die Erfindung bezieht sich
auf eine vorteilhafte Ausgestaltung der Arbeitselektroden solcher Satzbadöfen, bei
.denen die Beheizung mittels die Salzschmelze durchsetzender, von den Elektroden
ausgehender Heizströme erfolgt. Sie bezweckt in erster Linie die betriebsmäßige
Abnutzung, wie sie bei Arbeitselektroden bekannter Ausführung vorhanden ist, zu
verringernderen Lebensdauer also zu erhöhen und zugleich sonstige Vorteile für einen
möglichst günstigen Badbetrie#b zu erzielen.
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Gegenüber bekannten Elektrodenausführungen für Elektrodensa.lzbadöfen
wird dabei ein grundsätzlich neuer Weg beschritten, in dem erfindungsgemäß die Stromzuleitung
für die Arbeitselektrode von oben her dem Bad gegenüber isoliert eingeführt und
unterhalb des Badspiegels an die Arbeitselektrode angeschlossen ist. Gemäß der Erfindung
ist dabei zweckmäßigerweise die Arbeitselektrode hohl ausgebildet, wobei die Stromzuführungsleitung
von oben her in die Höhlung ragt und unterhalb des Badspiegels an den Hohlkörper
angeschlossen ist.
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Mit einer derartig ausgestalteten Arbeitselektrode läßt sich nicht
nur ihre Betriebsstundenzahl und damit ihre Lebensdauer erhöhen, sondern es lassen
sich auch im Bad besonders vorteilhafte Temperaturverteilungen erzielen; auch kann
die Auswechselbarkeit erleichtert werden, und es können auch sonst noch weitere
Vorteile beispielsweise hinsichtlich des Anheizens erzielt werden.
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Um dies im einzelnen näher zu erläutern, soll zunächst die bekannte
Anordnung betrachtet werden.
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Fig. i zeigt einen Schnitt durch einen Salzbadtiegel i, in welchem
eine Arbeitselektrode 2 üb-1,icher Ausführung vorgesehen ist. Eine solche
Elektrode
besteht z. B. aus einem Vierkanteisen, das an der Zuleitung 3 in den ,Salzbadraum
4 eingehängt wird. An der Stelle 5 ist das Elektrodenmaterial am stärksten beansprucht,
weil dort die Oberflächenbelastung am höchsten ' ist und außerdem die übergangsfläche
zwischen Salzschmelze und Luft einen stark korrodierenden Einfluß ausübt. An der
Stelle 5 wird daher bei den bekannten Elektroden das Material am schnellsten zerstört
und somit die Gesamtbenutzungsdauer der Elektroden. begrenzt. Außerdem wird bei
dieser bekannten Elektrodenausführung im unteren Teil des Bades nur ein geringer
Teil der Stromwärme erzeugt, so daß insbesondere bei tieferen Bädern merkliche Temperaturdifferenzen
zwischen dem unteren und oberen Teil des Salzbades entstehen. Da die Temperatur
oben höher ist, ist der Ausgleich der Differenz durch die Badströmung :klein.
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Die rechte Seite der Fig. i zeigt eine Elektrodenausführung gemäß
der Erfindung. Die Elektrode besteht aus zwei Teilen., und zwar der Elektrodenzuleitung
6 und einer rohrförmigen Umkleidung oder Hülse 7, die miteinander am unteren Ende
bei ä beispielsweise durch Schweißen, Schrauben, Nieten od. d'gl. verbunden sind.
Am oberen Ende sind sie metallisch nicht verbunden, und an ihrem ganzen Mantel haben
sie einen Zwischenraum 9, der wegen der niederen ,Spannung sehr schmal sein kann.
Fi:g. 2 zeigt einen Schnitt in Richtung A-B.
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Ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Elektradenausführungen
besteht darin, daß bei der Doppelelektrode gemäß der Erfindung der Strom am unteren
Ende io in das Bad eintritt und die Oberflächenbelastung nach oben hin abnimmt.
Sie ist praktisch gleich Null an .der Salzbadoberfläche bei i i. Bei @düeser Asusführung
fällt aliso die höchste Strombelastung mit der höchsten chemischen Beanspruchung
durch den Einfluß der Trennschicht zwischen Salzschmelze und Luft nicht zusammen,
so daß sich eine erhöhte Lebensdauer der Elektrode ergibt. Die Elektrode hat außerdem
den Vorzug, daß im unteren Teil des Bades die größte Stromwärme erzeugt wird. Der
Temperaturausgleich durch Badströmung findet erleichtert statt. Hinzu kommt als
weiterer Vorteil, daß das Bad auch noch nach Zerstörung der äußeren Elektrode 7
.behelfsweise in Betrieb gehalten werden kann, weil dann der innere Teil 6 -der
Elektrode genau so arbeitet wie Elektroden bisheriger Ausführung,.
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Zweckmäßig wird der Zwischenraum 9 mit Mitteln angefüllt, die den
Zutritt von Luftsauerstoff verhindern, z. B. keramische Ausgußmassen, Sinterkorund,
Pulver od. dgl. oder mit sauerstoffbindenden Mitteln, beispielsweise Ruß.
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Dabei kann das Füllmaterial zugleich so beschaffen sein, daß es der
Elektrodenhülse einen besonderen Halt gibt; es können z. B. an den Wandungen gut'
haftende, den Zusammenhalt festigende Vorgußmassen in den Zwischenraum eingeschmolzen
oder in anderer Weise eingebracht werden. Um eventuellen verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten
Rechnung zu tragen, kann das Füllmittel gitterförmig, aus einzelnen ,Stäben oder
Leisten bestehend od. dgl. ausgebildet sein, wobei die dann noch bestehenden Zwischenräume
unter Umständen mit pulverisiertem Zwischenmaterial ausgefüllt werden können. Auch
können in manchen Fällen sehr enge Zwischenräume vorgesehen sein, die dann beispielsweise
mit Glimmer oder sonstigem, ganz dünnem, isolierendem, hochhitzebeständigem Zwischenmaterial
ausgefüllt werden können. Dabei kann die Hülse, unter Zwischenlage von Isoliermaterial,
beispielsweise auf der Elektrodenzuleitung aufgepreßt bzw. um sie herumgepreßt oder
herumgewalzt sein, auch kann die Hülse und die innere Elektrode aus einem Stück
hergestellt, beispielsweise gepreßt, gezogen. oder gegossen sein; auch kann die
Herstellung von Hülse und innerer Elektrode dadurch erfolgen, daß beide Teile zunächst
aus einem Stück bestehen und danach Bohrungen und Einfräsungen vorgesehen werden,
in. die dann das Isoliermaterial eingelegt wird. Des weiteren können auch Längsrillen
in der Hülse bzw. der inneren Elektrode vorgesehen sein, in die dann, unter Zwischenschaltung.
von Isoliermaterial, entsprechend etwa schwalbenschwanzartig ausgebildete Leisten
der inneren Elektrode bzw. der Hülse eingreifen; auch hierdurch kann ein fester
Zusammenhalt zwischen innerer Elektrode und teilweise isoliert angeordneter Hülse
erzielt Averden.
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Bei der Erfindung-können des weiteren die Elektroden so ausgeführt
werden, daß eine beliebige Temperaturverteilung im Bade erreicht werden kann. Wenn
beispielsweise die Elektrode gemäß der Darstellung in Fig.3 ausgeführt wird, hat
sich das Maximum des Stromübergangesdurch das Salzbad etwa bis in die Badmitte verschoben,
d. h. es wird bei 12 und bei 13 je etwa ein gleicher Teil Stromwärme erzeugt werden,
so daß die Temperaturgleichmäßigkeit über ,die Badhöhe günstig ist und trotzdem
bei 14 an der Trennstelle zwischen Salzschmelze und Luft keine nennenswerte Oberflächenbelastung
der Elektrode mehr vorhanden ist. Anstatt die Hülse gemäß Fig. 3 bei 12 abschließen
zu lassen, kann sie auch gemäß Fig. 4 den unteren Teil 144 der Elektrodenzuführung
6 umschließen, wodurch einerseits die Hülse gut befestigt werden kann und bei gleichmäßiger
Abnutzung des Hülsenmaterials eine Abnutzung der inneren Elektrode 6 vollständig
unterbunden ist; es ist also bei dieser Anordnung laufend eine Auswechselung der
Hülse und dabei eine vollständige. Wiederherstellung der -Elektrode möglich. Auch
hier können Elektrodenzuführung .6 und Hülse 7' 'bei, 144 durch Gewinde aneinander
befestigt, oder aber eingeschweißt oder in anderer Weise verbunden sein.
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Fig. 5 zeigt eine ähnliche Ausführung wie Fig. i, jedoch mit dem Unterschied,
daß der Zwischenraum 9 mit beschränkt leitfähigem Werkstoff ausgefüllt ist. Durch
Auswahl dieses Mittels 9 hinsichtlich seines elektrischen Widerstandes oder eventuell
bei Verwendung verschiedener Mittel mit verschiedenem Widerstand über die Elektrodenlänge
läßt sich erreichen, daß ein Teilstrom von der inneren Elektrode 6 durch das Mittel
9 zur
äußeren Elektrode 7 strömt und auch im oberen Teil des Bades
Stromwärme erzeugt. Man kann auch die äußere Elektrode siebartig ausgestalten bzw.
mit Durchbrechungen versehen, so daß teilweise Salzschmelze in den Zwischenraum
gelangen kann u@n@d ,das Mittel 9 ganz oder bei Vorhandensein anderer ,Stoffe teilweise
durch flüssige Salzschmelze ersetzt wird.
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Die Erfindung hat auch Bedeutung für Salzbadöfen mit gemauertem Badbehälter,
bei denen die Elektroden in das Mauerwerk eingelassen sind.
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Es sei noch erwähnt, daß bei der Doppelelektrode gemäß der Erfindung
der Anheizvorgang erleichtert, unter Umständen eine zusätzliche Anheizvorrichtung
ganz oder zum Teil gespart werden kann. So können z. B. bei Elektroden gemäß rechtem
Teil der Fig. i oder gemäß Fig. 3 bis 5 die oberen Hülsenränder (ober- oder unterhalb
des Badspiegels) dauernd oder nur während des Anheizvorganges untereinander verbunden
bzw. je an einer der Innenelektrode der betreffenden Hülse entgegengesetzten Polarität
angeschlossen werden. Die Hülse selbst sowie deren Innenelektrode wirken dann als
Ohmscher Widerstand, und die gesamte Elektrodenanordnung bildet dann eine Art Tauchsieder,
durch den der Schmelzvorgang eingeleitet wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Anheizvorrichtung bei Elektroden gemäß
Fig. 3 ergibt sich dadurch, d:aß der Querschnitt der inneren Elektrode gemäß Fig.
6 an seinem unteren Teil z23 gering gehalten wird. Die Enden 24 mehrerer Elektroden
können dann durch Schienen 25 verbunden werden. Bei richtiger Abmessung von 23 und
25 und bei entsprechender Abgleichung der zugehörigen Spannungen wirken dann während
des Anheizens diese Elektroden als Ohmscher Widerstand, die schließlich im Betriebszustand
des Bades, wenn der Tiegel mit flüssigem Salz gefüllt ist, praktisch überhaupt nicht
mehr beansprucht werden, weil der weitaus größte Teil des Stromes direkt durch das
Salz fließt.,Sowe:it sie noch Widerstandswärme erzeugen, haben sie das erwünschte
Ergebnis, daß auch im unteren Teil des Bades Wärme erzeugt wird.
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Zusammenfassend ist also zu bemerken, daß die Elektrode gemäß der
Erfindung in den verschiedensten Richtungen Vorteile besitzt, sie kann unter Umständen
außer für Salzbadöfen auch für andere Schmelzöfen Anwendung finden, obwohl sie gerade
für Salzbadöfen zum Härten besonders geeignet ist.