EP0019876A1 - Electrically operated device for the heating of metals and/or salts in the molten state, and of solutions - Google Patents

Electrically operated device for the heating of metals and/or salts in the molten state, and of solutions Download PDF

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EP0019876A1
EP0019876A1 EP80102887A EP80102887A EP0019876A1 EP 0019876 A1 EP0019876 A1 EP 0019876A1 EP 80102887 A EP80102887 A EP 80102887A EP 80102887 A EP80102887 A EP 80102887A EP 0019876 A1 EP0019876 A1 EP 0019876A1
Authority
EP
European Patent Office
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bath
heated
radiator
contact
heating element
Prior art date
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Granted
Application number
EP80102887A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0019876B1 (en
Inventor
Felicjan Biolik
Adam Lukasik
Zygmunt Morys
Stanislaw Walawender
Szczepan Galazka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Biuro Projektow Przemyslu Metali Niezelaznych "Bipromet"
Original Assignee
Biuro Projektow Przemyslu Metali Niezelaznych "Bipromet"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biuro Projektow Przemyslu Metali Niezelaznych "Bipromet" filed Critical Biuro Projektow Przemyslu Metali Niezelaznych "Bipromet"
Priority to AT80102887T priority Critical patent/ATE16550T1/en
Publication of EP0019876A1 publication Critical patent/EP0019876A1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/60—Heating arrangements wherein the heating current flows through granular powdered or fluid material, e.g. for salt-bath furnace, electrolytic heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/62—Heating elements specially adapted for furnaces

Definitions

  • the invention relates to an electrical device for heating metals and / or salts in the molten state and of solutions, with direct heating of the bath by means of resistance heating elements immersed therein.
  • the radiators are in the form of one or more partition walls, preferably parallel to in electrodes are arranged on the floor or in the walls of the melting tank. These partitions, which are preferably made from a uniform plate of ceramic material, separate the melting tank into two or more parts.
  • the radiators can also be installed in the walls or in the bottom of the melting tank and touch the metal bath with at least one surface.
  • the radiators may be in the form of a vessel housed in the furnace chamber, with the power leads in the form of an electrode, preferably a graphite electrode, located inside the vessel and on the floor and walls of the radiator is adjacent to the metal to be melted.
  • an electrode preferably a graphite electrode
  • the disadvantages of the known electrical heating devices include, among others, the main one use limited to non-ferrous metals, the relatively low load capacity and the short service life of the radiators due to destruction due to the thermal tensions generated in the radiators, the low utilization of the radiator area due to its variable immersion depth, the short service life of the electrodes and the power supply lines to the radiators due to the direct effect of the feed and the atmosphere on it, as well as a difficult startup of the device from the cold state due to poor contact of the radiators with the fixed feed.
  • a device is to be created which enables the heating of metals and / or salts in the molten state and in the form of solutions, the melting of metals, salts and solutions and the maintenance of the molten state and the overheating.
  • the intended purpose is achieved, inter alia, by using an appropriate form of the radiator for the given process technology and by using a corresponding manufacturing process, by connecting series, series parallel or double series of contact materials in the electrical circuit of the radiator, by increasing the electrical active area of the Radiators and achieved through the use of contact materials.
  • the essence of the invention is that the heat necessary for heating the feed material is generated in at least one heating element, which is partly immersed in a bath to be heated, in contact materials in contact with the heating element, and in the bath to be heated, for which purpose between electrodes, the an electrical potential difference is generated on one surface of the heating element and the bath to be heated touching the other surface of the heating element and the contact materials are also switched on in the circuit of the heating element.
  • radiator consists of two vessels and is partially immersed in the bath to be heated, one vessel being housed inside the other and the space between the vessels and the interior of the inner vessel partially with contact materials are filled.
  • the radiator may also be in the form of a housed within a preferably made of ceramic material Be g renzun g s-rings body or are carried out by bodies, said body and this body partially immersed in the to be heated bath and a layer of a contact material, preferably a molten salt is or are covered with a density which is smaller than the density of the bath to be heated and of the radiator.
  • the heating element can also be designed in the form of a body, or body, which is accommodated within a limiting ring, which is preferably made of ceramic material, this body or these bodies being partially immersed in the bath to be heated and with a layer of a contact material, preferably a molten metal, which or which of the The mirror of the bath to be heated is covered by another layer of a contact substance, preferably a molten salt.
  • a heating element in the form of a tube can also be partially immersed in the bath to be heated, one end of the tube being tightly fastened in the bottom of the heating bath chamber of the device, preferably a tilting device.
  • a further embodiment of the invention is characterized in that a radiator is provided in the form of a double vessel, which forms a series connection of two individual radiators, is partly immersed in the bath to be heated and at the upper end of a wall which is the bath to be heated divided into two parts that are insulated from each other, the electrical potential difference is applied to the bath to be heated on one side and on the other side of the partition.
  • the radiator can also be made in the form of a tube and partially immersed in the bath to be heated, an electrode installed in the interior of the tube simultaneously fulfilling the function of the contact materials.
  • the radiators are made of preferably sintered materials which have a specific resistance at the operating temperature of below 1002m, preferably within the limits of 0.001 ... 2.50m, and a porosity within the limits of 0 ... 30%.
  • the electrodes are made of materials whose specific resistance is at least 10 times lower than that of the radiator materials.
  • the contact materials are current-conducting materials with a specific resistance of less than 2009m.
  • the radiators in the form of a vessel or a partition have any cross-section, the height of the radiators being up to 2 m, the vessel wall thickness or partition thickness up to 0.2 m, and the electrically active area being up to 2 m 2 .
  • the radiators are made from a homogeneous material in the form of a uniform fitting or from firmly connected fittings.
  • the surfaces of the radiators can also be partially coated, preferably with a thickness of 0.1 ... 3 mm, with respect to the chemical action of the feed material or the contact-resistant material.
  • the radiators can also be saturated with substances that reduce the porosity of the radiator material.
  • a vessel-shaped radiator can swim freely in the bath to be heated.
  • the radiator can also be forced to swim immersed in the bath to be heated, the immersion being effected by a weight.
  • the corresponding external load weight of the radiator can be designed to introduce a protective gas into the interior of the radiator.
  • the external load weight of the radiator can also be provided with a resistance auxiliary radiator, which is in the immediate vicinity of that from the bathroom outstanding area of the same is installed and connected to the circuit of the radiator.
  • the radiator can be partially immersed in the bath to be heated and fastened to a movable suspension which allows the radiator to maintain a constant immersion depth at a variable level of the bath to be heated.
  • the heating element can also be partially immersed in the bath to be heated and firmly attached to the supporting structure of the heating device, preferably a tilting device.
  • the first electrodes connected to one pole of the current source by means of current supply lines are immersed in the bath to be heated, while the second electrodes connected to the other pole of the current source by means of further current lines are partly immersed in the contact materials in the heating element.
  • the supply voltage of the radiators is adjustable and the bath to be heated is earthed.
  • the start-up of the heating device from the cold state, in which the feed is in the solid state is carried out by means of an additional radiator which works until the first batch of feed has melted, or by means of the main radiators set up on the fixed feed, the radiator surfaces rest against the insert and the electrode using additional contact materials, preferably with a pasty consistency.
  • the advantages of the device according to the invention include a more extensive area of application, in particular for heating metals and salts in the molten state and of solutions, and for melting metals and salts; a high load capacity of the radiators due to the use of a form of the radiator corresponding to the given process method and a corresponding method for their production, the use of a corresponding immersion depth of the heating elements in the bath to be heated, the series-parallel or series connection of the contact materials in the circuit of the Radiator, the heating of the areas of the heating elements protruding from the bath to be heated, the use of materials suitable for the given process method for the radiators and the contact materials, an enlarged electrically active surface of the heating elements by accommodating a heating element inside another heating element and the use an appropriate power source for the given process engineering; a long service life of the electrodes and power supply lines due to the use of materials or protective atmospheres appropriate for the given process; the removal of the upper power supply lines due to the use of radiators in the form of a double vessel; the ease of starting
  • the embodiment shown in Fig. 1 of the device according to the invention comprises a vessel consisting of walls 1 made of a ceramic material, which together with the bottom 2 forms the chamber 3 of the device.
  • the wall 4 separates the chamber 3 into a stand-off chamber and a melting chamber.
  • the chamber 3 is partially filled with metal 5 in the molten state.
  • Floating in the metal 5 are two radiators 7 suspended under the float 6, which are in the form of vessels partially filled with the molten metal 8 and the molten salt 9, which function as contact materials between the iron electrode 10 immersed in the molten salt 9 and a surface of the radiator 7 meet.
  • a graphite electrode 11 is installed in the bottom 2 of the chamber 3 in such a way that one of its surfaces is connected to the supporting structure of the device, while the other surface is in contact with the metal 5, which on the other hand surrounds the radiators 7.
  • the electric current flows under the influence of the voltage difference, which leads to the electrode 10 by means of the current lead 12 and by means of the current lead 13 is applied to the electrode 11, from the electrode 10 through the molten salt 9, the molten metal 8, the walls of the heater 7 and the metal 5 to the electrode 11.
  • the heater 7 is made of nitrided silicon carbide.
  • the outer and inner surfaces of the radiator 7 are covered with a thin layer of carbon paste 15.
  • Metals 8 and 5 are aluminum.
  • Salt 9 is a mixture of calcium and sodium chloride.
  • the float 6 is made of light kaolin fabric.
  • the device according to the embodiment of the invention described above works in the following way. After preheating the chamber 3 of the device by means of an additional radiator and introducing partially molten metal 4 into the metal bath 5, the radiators 7 filled with molten metal 8 and molten salt 9 are simultaneously connected to the electrodes 10 and the power supply lines 12 in the Melt immersed. A voltage is applied to the current leads 12 and 13 led outwards from the device from a three-phase source, the phase voltage of phase R being applied to the first heating element 7 and that of phase S being applied to the second heating element 7. The current flowing under the action of the applied voltages through the walls of the radiators 7 and the layer of molten salt 9 generates the necessary heat which is transferred to the metal bath 5.
  • the feed is introduced in the solid state in order to melt it.
  • the device is emptied of the melt by partially tilting it, by pumping it out, or through a discharge opening arranged in the bottom or in the wall of the chamber 3.
  • the start-up of the device from the cold state in the case in which the feed is only introduced in the solid state, is carried out by means of an additional heating element, which works until the first solder or the first batch of the feed is melted, or by means of on the fixed insert heating element 7 causes, the surfaces of the radiator 7 abut the insert 5 and via the carbon paste on the metal 8, and the electrode 10 are in contact with the metal 8 and the electrode 11 with the insert 5.
  • 2 to 8 show shapes and designs of the radiators 7 of the device according to the invention.
  • 2 to 5 show radiators 7 made from homogeneous material as uniform or one-piece shaped pieces.
  • Fig. 6 shows a heater 7, at the upper edges of the ring 14 made of aluminum silicate is fixed by sintering.
  • FIG. 7 shows a heater 7 made from two shaped pieces 16, 17 connected by sintering, the material of the shaped piece 17 having a lower electrical conductivity than that of the shaped piece 16.
  • Fig. 8 shows a radiator made of three shaped pieces joined together by sintering:
  • Fig. 9 shows two vessel-shaped radiators which are immersed in the metal 5 due to a weight 18, one radiator 7 being accommodated in the other radiator 7 and both the space between the radiators 7 and the inner radiator 7 partly with metal 8 are filled.
  • Metals 8 and 5 are zinc.
  • the electrodes 10 and 11 are made of graphite and the weight 18 is made of cement-fireclay reinforced with steel rods.
  • the radiators 7 are made of nitrided silicon carbide.
  • the 10 shows four cuboidal radiators 7 floating freely in the metal 5 within the limiting ring 19.
  • the radiators 7 are covered with a layer of molten salt 9.
  • the metal 5 is an alloy of zinc and aluminum.
  • Salt 9 is a mixture of calcium and sodium chloride.
  • the electrode 10 is made of iron, the electrode 11 of graphite.
  • the limiting ring 19 consists of fireclay material.
  • the heater 7 is made of nitrided silicon carbide.
  • the start-up of the device from the cold state is by means of heating placed on the fixed feed 5 body 7 carried out, the surfaces of the radiators 7 abut by means of the carbon paste on the feed and the electrode 10, while the electrode 11 is in contact with the feed 5.
  • nitrogen is introduced into the chamber 3, which protects the carbon paste against oxidation.
  • the contact substance 9 is introduced into the limiting ring 19.
  • the radiators 7 show three cuboidal radiators 7 floating freely in the metal 5 within the limiting ring 19.
  • the radiators 7 are covered with a metal layer 9 which is separated from the metal 5 by a layer of molten salt 8, the layer of the molten salt Salt 8 extends below the upper edges of the radiators 7.
  • the metal 9 is an aluminum alloy, -and the metal 5 is an aluminum bronze.
  • the electrodes 10 and 11 consist of graphite and are covered with a layer of silicon carbide discharged from the gas phase.
  • Salt 8 is a mixture of sodium carbonate and chloride.
  • the radiators 7 are made of nitrided silicon carbide, and the limiting ring 19 is made of fireclay material.
  • Fig. 12 shows a conical tubular heater 7, which is suspended in the feed, namely here the molten salt 5, by means of the holder 20 and the rope 21 on the supporting structure of the device such that the heater 7 is always a constant, from the bath level of the salt has 5 independent immersion depths.
  • the electrode 10 connected to the power supply line 12 is in direct contact with a surface of the radiator 7.
  • the conical part of the electrode 10 simultaneously fulfills the function of the contact substance.
  • the outer surface of the radiator 7 is covered with a thin layer of a fabric 15.
  • the salt 5 is a mixture of barium and calcium chloride .
  • the substance 15 consists of a silicon carbide applied from the gas phase.
  • the electrode 10 is made of reactive sintered silicon carbide.
  • the electrode 11 consists of graphite with a thin layer of silicon carbide applied from the gas phase.
  • the holder 20 and the rope 21 are made of alloy steel, and the heating element 7 is made of nitrided silicon carbide.
  • FIG. 13 shows a vessel-shaped radiator 7 immersed in an aqueous solution 5 of sulfuric acid and suspended under a float 6, the interior of the radiator 7 being filled with metal 8.
  • the heater 7 is covered on the outside with a thin layer of a fabric 15.
  • the metal 8 is wood metal.
  • the float 6 consists of polyethylene, the electrode 10 made of graphite, the electrode 11 made of acid-resistant steel and the float 22 made of graphite.
  • the heater 7 is made of sintered, graphite-based material.
  • Layer 15 consists of silicon carbide discharged from the gas phase.
  • FIG. 14 shows a heater 7 in the form of a double vessel, which is partly immersed in the metal 5 and partly filled with metal 8, and the wall 23 separates the bath 5 into two parts which are insulated from one another.
  • the Radiator 7 consists of a sintered material based on zirconium dioxide.
  • the electrodes 10 and 11 are made of graphite.
  • the wall 23 is made of a material based on corundum.

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Abstract

1. An electrical device for the direct heating of metals and/or salts in the molten state and solutions having at least one resistence heating member (7) in the form of a vessel partially immersed in the bath (5) to be heated and in which a contact material (8, 9) is disposed, in which material there is inserted an electrode (10) by means of which a voltage potential between the contact material, the heating member and the bath is produced in cooperation with at least one counter-electrode (13) acting on the bath (5), characterised in that the heating member (7) comprises at least two permanently connected moulded components, these components consisting of different materials with different physical and/or chemical properties.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Einrichtung zur Erhitzung von Metallen und/oder Salzen im geschmolzenen Zustand sowie von Lösungen, mit direkter Erhitzung des Bades mittels darin eingetauchter Widerstandsheizkörper.The invention relates to an electrical device for heating metals and / or salts in the molten state and of solutions, with direct heating of the bath by means of resistance heating elements immersed therein.

Bei den bisher bekannten elektrischen Heizeinrichtungen, bei denen die in den Heizkörpern erzeugte Wärme direkt in das Bad übertragen wird, haben, wie in der polnischen Patentschrift Nr. 81 320 dargestellt, die Heizkörper die Form von einer oder mehreren Trennwänden, die vorzugsweise parallel zu in dem Boden oder in den Wänden der Schmelzwanne untergebrachten Elektroden angeordnet sind. Diese vorzugsweise aus einer einheitlichen Platte aus Keramikwerkstoff gefertigten Trennwände trennen die Schmelzwanne in zwei oder mehrere Teile. Die Heizkörper können aber auch in den Wänden oder in dem Boden der Schmelzwanne eingebaut sein und mit mindestens einer Fläche das Metallbad berühren. Wie in der polnischen Patentschrift Nr. 106 380 offenbart, können die Heizkörper schließlich die Form eines in der Ofenkammer untergebrachten Gefässes aufweisen, wobei die Stromzuleitungen in Form einer Elektrode, vorzugsweise einer Graphitelektrode, im Inneren des Gefässes angeordnet sind und an dem Boden und den Wänden des Heizkörpers das zu schmelzende Metall angrenzt.In the previously known electric heating devices, in which the heat generated in the radiators is transferred directly to the bathroom, as shown in Polish Patent No. 81 320, the radiators are in the form of one or more partition walls, preferably parallel to in electrodes are arranged on the floor or in the walls of the melting tank. These partitions, which are preferably made from a uniform plate of ceramic material, separate the melting tank into two or more parts. The radiators can also be installed in the walls or in the bottom of the melting tank and touch the metal bath with at least one surface. Finally, as disclosed in Polish Patent Specification No. 106,380, the radiators may be in the form of a vessel housed in the furnace chamber, with the power leads in the form of an electrode, preferably a graphite electrode, located inside the vessel and on the floor and walls of the radiator is adjacent to the metal to be melted.

Zu den Nachteilen der bekannten elektrischen Heizeinrichtungen gehören unter anderem der hauptsächlich auf Nichteisenmetalle beschränkte Einsatz, die verhältnismäßig geringe Belastbarkeit und die kurze Standzeit der Heizkörper durch Zerstörung aufgrund der in den Heizkörpern entstehenden Wärmespannungen, die geringe Ausnutzung der Heizkörperfläche aufgrund deren veränderlichen Eintauchtiefe, die kurze Standzeit der Elektroden und der Stromzuleitungen zu den Heizkörpern aufgrund der direkten Einwirkung des Einsatzgutes und der Atmosphäre auf diese, sowie ein schwieriger Anlauf der Einrichtung aus dem kalten Zustand aufgrund eines schlechten Kontakts der Heizkörper mit dem festen Einsatzgut.The disadvantages of the known electrical heating devices include, among others, the main one use limited to non-ferrous metals, the relatively low load capacity and the short service life of the radiators due to destruction due to the thermal tensions generated in the radiators, the low utilization of the radiator area due to its variable immersion depth, the short service life of the electrodes and the power supply lines to the radiators due to the direct effect of the feed and the atmosphere on it, as well as a difficult startup of the device from the cold state due to poor contact of the radiators with the fixed feed.

Der Zweck der Erfindung ist die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen oder deren Folgen zu beschränken. Dabei soll eine Einrichtung geschaffen werden, die das Erhitzen von Metallen und/oder Salzen im geschmolzenen Zustand und in Form von Lösungen, das Schmelzen von Metallen, Salzen und Lösungen und das Aufrechterhalten des geschmolzenen Zustands sowie das überhitzen ermöglicht.The purpose of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned above or to limit their consequences. A device is to be created which enables the heating of metals and / or salts in the molten state and in the form of solutions, the melting of metals, salts and solutions and the maintenance of the molten state and the overheating.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention characterized in the claims.

Erfindungsgemäß wird dadurch der angestrebte Zweck unter anderem durch die Verwendung einer für die gegebene Verfahrenstechnik angemessenen Form der Heizkörper und den Einsatz eines entsprechenden Fertigungsverfahren, durch Reihen-, Reihenparallel- oder Doppelreiheneinschaltung von Kontaktwerkstoffen in den elektrischen Kreis des Heizkörpers, durch Vergrößerung der elektrischen Aktivfläche der Heizkörper und durch die Verwendung von Kontaktwerkstoffen erreicht.According to the invention, the intended purpose is achieved, inter alia, by using an appropriate form of the radiator for the given process technology and by using a corresponding manufacturing process, by connecting series, series parallel or double series of contact materials in the electrical circuit of the radiator, by increasing the electrical active area of the Radiators and achieved through the use of contact materials.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die zur Erhitzung des Einsatzguts notwendige Wärme in mindestens einem zum Teil in ein zu erhitzendes Bad eingetauchten Heizkörper, in mit dem Heizkörper in Berührung stehenden Kontaktstoffen, sowie in dem zu erhitzenden Bad entsteht, wofür zwischen Elektroden, den an einer Fläche des Heizkörpers anliegenden Kontaktstoffen und dem die andere Fläche des Heizkörpers berührenden, zu erhitzenden Bad ein elektrischer Potentialunterschied erzeugt wird und wobei die Kontaktstoffe.mit in den Stromkreis des Heizkörpers eingeschaltet sind.The essence of the invention is that the heat necessary for heating the feed material is generated in at least one heating element, which is partly immersed in a bath to be heated, in contact materials in contact with the heating element, and in the bath to be heated, for which purpose between electrodes, the an electrical potential difference is generated on one surface of the heating element and the bath to be heated touching the other surface of the heating element and the contact materials are also switched on in the circuit of the heating element.

Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß der Heizkörper aus zwei Gefäßen besteht und zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht ist, wobei ein Gefäß im Inneren des anderen untergebracht ist und der Raum zwischen den Gefäßen sowie das Innere des inneren Gefäßes zum Teil mit Kontaktstoffen aufgefüllt sind.One embodiment of the invention is that the radiator consists of two vessels and is partially immersed in the bath to be heated, one vessel being housed inside the other and the space between the vessels and the interior of the inner vessel partially with contact materials are filled.

Der Heizkörper kann auch in Form eines innerhalb eines vorzugsweise aus Keramikstoff gefertigten Begrenzungs-rings untergebrachten Körpers oder von Körpern ausgeführt werden, wobei dieser Körper bzw. diese Körper zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht und mit einer Schicht eines Kontaktstoffs, vorzugsweise eines geschmolzenen Salzes mit einer zu der Dichte des zu erhitzenden Bades und des Heizkörpers kleineren Dichte bedeckt ist bzw. sind.The radiator may also be in the form of a housed within a preferably made of ceramic material Be g renzun g s-rings body or are carried out by bodies, said body and this body partially immersed in the to be heated bath and a layer of a contact material, preferably a molten salt is or are covered with a density which is smaller than the density of the bath to be heated and of the radiator.

Der Heizkörper kann auch in Form eines innerhalb eines vorzugsweise aus Keramikstoff gefertigten Begrenzungsrings untergebrachten Körpers oder von Körpern ausgeführt werden, wobei dieser Körper bzw. diese Körper zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht und mit einer Schicht eines Kontaktstoffs, vorzugsweise eines geschmolzenen Metalls, welcher bzw. welches von dem Spiegel des zu erhitzenden Bads durch eine andere Schicht eines Kontaktstoffs, vorzugsweise eines geschmolzenen Salzes, getrennt ist, bedeckt ist bzw. sind.The heating element can also be designed in the form of a body, or body, which is accommodated within a limiting ring, which is preferably made of ceramic material, this body or these bodies being partially immersed in the bath to be heated and with a layer of a contact material, preferably a molten metal, which or which of the The mirror of the bath to be heated is covered by another layer of a contact substance, preferably a molten salt.

Ein Heizkörper in Form eines Rohrs kann ebenfalls zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht sein, wobei das eine Ende des Rohrs in dem Boden der Heizbadkammer der Einrichtung, vorzugsweise einer Kippeinrichtung, dicht befestigt ist.A heating element in the form of a tube can also be partially immersed in the bath to be heated, one end of the tube being tightly fastened in the bottom of the heating bath chamber of the device, preferably a tilting device.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizkörper in Form eines Doppelgefäßes vorgesehen ist, welches eine Reihenschaltung von zwei einzelnen Heizkörpern bildet, zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht ist und an dem oberen Ende einer Wand, die das zu erhitzende Bad in zwei voneinander isolierte Teile teilt, eingebaut ist, wobei der elektrische Potentialunterschied an das zu erhitzende Bad auf der einen und auf der anderen Seite der Trennwand angelegt wird.A further embodiment of the invention is characterized in that a radiator is provided in the form of a double vessel, which forms a series connection of two individual radiators, is partly immersed in the bath to be heated and at the upper end of a wall which is the bath to be heated divided into two parts that are insulated from each other, the electrical potential difference is applied to the bath to be heated on one side and on the other side of the partition.

Der Heizkörper kann auch in Form eines Rohrs gefertigt und zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht sein, wobei eine im Rohrinneren eingebaute Elektrode gleichzeitig die Funktion der Kontaktstoffe erfüllt.The radiator can also be made in the form of a tube and partially immersed in the bath to be heated, an electrode installed in the interior of the tube simultaneously fulfilling the function of the contact materials.

Die Heizkörper sind aus vorzugsweise gesinterten Werkstoffen gefertigt, die einen spezifischen Widerstand bei der Betriebstemperatur von unterhalb 1002m, vorzugsweise innerhalb der Grenzen von 0,001...2,50m, und eine Porosität innerhalb der Grenzen von 0...30 % aufweisen.The radiators are made of preferably sintered materials which have a specific resistance at the operating temperature of below 1002m, preferably within the limits of 0.001 ... 2.50m, and a porosity within the limits of 0 ... 30%.

Die Elektroden sind aus Werkstoffen gefertigt, deren spezifischer Widerstand mindestens 10-mal niedriger ist als der der Heizkörperwerkstoffe.The electrodes are made of materials whose specific resistance is at least 10 times lower than that of the radiator materials.

Die Kontaktstoffe sind stromleitende Werkstoffe mit einem spezifischen Widerstand von unter 2009m. Die Heizkörper in Form eines Gefäßes oder einer Trennwand weisen beliebigen Querschnitt auf, wobei die Höhe der Heizkörper bis 2 m, die Gefäßwanddicke oder Trennwanddicke bis 0,2 m, und die elektrisch aktive Fläche bis 2 m2 beträgt.The contact materials are current-conducting materials with a specific resistance of less than 2009m. The radiators in the form of a vessel or a partition have any cross-section, the height of the radiators being up to 2 m, the vessel wall thickness or partition thickness up to 0.2 m, and the electrically active area being up to 2 m 2 .

Die Heizkörper sind aus einem homegenen Werkstoff in Form eines einheitlichen Formstücks oder aus fest verbundenen Formstücken gefertigt. Die Oberflächen der Heizkörper können auch zum Teil, vorzugsweise mit einer Dicke von 0,1...3 mm, in bezug auf die chemische Einwirkung des Einsatzguts oder der Kontaktstoffe beständigem Werkstoff beschichtet werden.The radiators are made from a homogeneous material in the form of a uniform fitting or from firmly connected fittings. The surfaces of the radiators can also be partially coated, preferably with a thickness of 0.1 ... 3 mm, with respect to the chemical action of the feed material or the contact-resistant material.

Die Heizkörper können ferner mit die Porosität des Heizkörperwerkstoffsreduzierenden Substanzen gesättigt werden.The radiators can also be saturated with substances that reduce the porosity of the radiator material.

Ein gefäßförmiger Heizkörper kann frei in dem zu erhitzenden Bad schwimmen.A vessel-shaped radiator can swim freely in the bath to be heated.

Der Heizkörper kann auch im zu erhitzenden Bad zwangsweise getaucht schwimmen, wobei das Eintauchen durch ein Gewicht bewirkt wird. Das entsprechende äußere Belastungsgewicht des Heizkörpers kann zur Einführung eines Schutzgases in das Innere des Heizkörpers ausgebildet sein. Das äußere Belastungsgewicht des Heizkörpers kann auch mit einem Widerstands-Hilfsheizkörper versehen werden, der in unmittelbarer Nähe des aus dem Bad herausragenden Bereichs desselben eingebaut und an den Stromkreis des Heizkörpers angeschlossen ist.The radiator can also be forced to swim immersed in the bath to be heated, the immersion being effected by a weight. The corresponding external load weight of the radiator can be designed to introduce a protective gas into the interior of the radiator. The external load weight of the radiator can also be provided with a resistance auxiliary radiator, which is in the immediate vicinity of that from the bathroom outstanding area of the same is installed and connected to the circuit of the radiator.

Der Heizkörper kann zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht und an einer beweglichen Aufhängung befestigt sein, welche eine konstante Eintauchtiefe des Heizkörpers bei veränderlichem Niveau des zu erhitzenden Bades aufrechtzuerhalten gestattet.The radiator can be partially immersed in the bath to be heated and fastened to a movable suspension which allows the radiator to maintain a constant immersion depth at a variable level of the bath to be heated.

Der Heizkörper kann auch zum Teil in das zu erhitzende Bad eingetaucht und fest an dem Tragwerk der Heizeinrichtung, vorzugsweise einer Kippeinrichtung, befestigt sein.The heating element can also be partially immersed in the bath to be heated and firmly attached to the supporting structure of the heating device, preferably a tilting device.

Die mittels Stromzuleitungen mit einem Pol der Stromquelle verbundenen ersten Elektroden sind in das zu erhitzende Bad eingetaucht, während die mittels weiterer Stromzuleitungen mit dem anderen Pol der Stromquelle verbundenen zweiten Elektroden zum Teil in den Kontaktstoffen in dem Heizkörper eingetaucht sind.The first electrodes connected to one pole of the current source by means of current supply lines are immersed in the bath to be heated, while the second electrodes connected to the other pole of the current source by means of further current lines are partly immersed in the contact materials in the heating element.

Die Speisespannung der Heizkörper ist einstellbar und das zu erhitzende Bad geerdet.The supply voltage of the radiators is adjustable and the bath to be heated is earthed.

Der Anlauf der Heizeinrichtung aus dem kalten Zustande, bei welchem sich das Einsatzgut im festen Zustande befindet, wird mittels eines zusätzlichen Heizkörpers durchgeführt, der bis zum Zeitpunkt des Schmelzens des ersten Einsatzgutloses arbeitet, oder mittels der auf dem festen Einsatzgut aufgestellten Hauptheizkörper, wobei die Heizkörperflächen an dem Einsatzgut und der Elektrode unter Verwendung von zusätzlichen, vorzugsweise eine pastöse Konsistenz aufweisenden Kontaktstoffen anliegen.The start-up of the heating device from the cold state, in which the feed is in the solid state, is carried out by means of an additional radiator which works until the first batch of feed has melted, or by means of the main radiators set up on the fixed feed, the radiator surfaces rest against the insert and the electrode using additional contact materials, preferably with a pasty consistency.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung sind unter anderem ein umfangreicherer Anwendungsbereich, insbesondere zur Erhitzung von Metallen und Salzen im geschmolzenen Zustand und von Lösungen sowie zum Schmelzen von Metallen und Salzen; eine hohe Belastbarkeit der Heizkörper infolge der Anwendung einer dem gegebenen Prozeßverfahren entsprechenden Form der Heizkörper und eines entsprechenden Verfahrens zu deren Herstellung, der Anwendung einer entsprechenden Eintauchtiefe der Heizelemente in das zu erhitzende Bäd, der Reihen-Parallel-oder Reihenschaltung der Kontaktstoffe in dem Stromkreis des Heizkörpers, der Erhitzung der aus dem zu erhitzenden Bad herausragenden Bereiche der Heizelemente, der Anwendung von für das gegebene Prozeßverfahren geeigneten Werkstoffen für die Heizkörper und die Kontaktstoffe, einer vergrößerten elektrisch aktiven Oberfläche der Heizelemente durch Unterbringung eines Heizelements im Inneren eines anderen Heizkörpers und des Einsatzes einer für die gegebene Verfahrenstechnik angemessenen Stromquelle; eine lange Standzeit der Elektroden und Stromzuleitungen infolge der Anwendung von für das gegebene Prozeßverfahren entsprechenden Werkstoffen bzw. Schutzatmosphären; die Beseitigung der oberen Stromzuleitungen aufgrund der Verwendung von Heizkörpern in Form eines Doppelgefäßes; die Einfachheit des Anlaufens der Einrichtung aus dem kalten Zustand infolge der Verbesserung der Kontakte der Heizkörper mit dem festen Einsatzgut mittels zusätzlicher Kontaktstoffe, vorzugsweise von pastöser Konsistenz; eine einfache Auslegung und Bedienung der Einrichtung als Ergebnis der Verwendung von mehreren Einbauarten der Heizkörper, der Elektroden und der Stromzuleitungen; sowie eine einfache Auswechselbarkeit der Heizelemente ohne die Notwendigkeit, die Einrichtung außer Betrieb zu setzen.The advantages of the device according to the invention include a more extensive area of application, in particular for heating metals and salts in the molten state and of solutions, and for melting metals and salts; a high load capacity of the radiators due to the use of a form of the radiator corresponding to the given process method and a corresponding method for their production, the use of a corresponding immersion depth of the heating elements in the bath to be heated, the series-parallel or series connection of the contact materials in the circuit of the Radiator, the heating of the areas of the heating elements protruding from the bath to be heated, the use of materials suitable for the given process method for the radiators and the contact materials, an enlarged electrically active surface of the heating elements by accommodating a heating element inside another heating element and the use an appropriate power source for the given process engineering; a long service life of the electrodes and power supply lines due to the use of materials or protective atmospheres appropriate for the given process; the removal of the upper power supply lines due to the use of radiators in the form of a double vessel; the ease of starting the device from the cold state due to the improvement of the contacts of the radiators with the solid feed material by means of additional contact materials, preferably of pasty consistency; simple design and operation of the device as a result of the use of several types of installation of the radiators, the electrodes and the power supply lines; as well as easy replacement of the heating elements without the need to shut down the device.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

  • Fig. 1 und 14 den Querschnitt der Einrichtung;
  • Fig. 2 bis 8 Formen und Ausführungsarten der Heizkörper, und
  • Fig. 9 bis 14 Einbauarten von Heizelementen und Elektroden in das zu erhitzende Bad.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments. In the accompanying drawing:
  • Figures 1 and 14 the cross section of the device.
  • Fig. 2 to 8 shapes and designs of the radiators, and
  • Fig. 9 to 14 types of installation of heating elements and electrodes in the bath to be heated.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung umfaßt ein Gefäß, bestehend aus Wänden 1 aus einem keramischen Werkstoff, welche zusammen mit dem Boden 2 die Kammer 3 der Einrichtung bildet. Die Wand 4 trennt die Kammer 3 in eine Abstehkammer und eine Schmelzkammer. Die Kammer 3 wird zum Teil mit Metall 5 in geschmolzenem Zustand aufgefüllt.The embodiment shown in Fig. 1 of the device according to the invention comprises a vessel consisting of walls 1 made of a ceramic material, which together with the bottom 2 forms the chamber 3 of the device. The wall 4 separates the chamber 3 into a stand-off chamber and a melting chamber. The chamber 3 is partially filled with metal 5 in the molten state.

Im Metall 5 schwimmen zwei unter dem Schwimmer 6 angehängte Heizkörper 7, welche die Form von zum Teil mit dem geschmolzenen Metall 8 und dem geschmolzenen Salz 9 gefüllten Gefäßen aufweisen, welche die Funktion von Kontaktstoffen zwischen der im geschmolzenen Salz 9 eingetauchten Eisenelektrode 10 und einer Oberfläche des Heizkörpers 7 erfüllen. Im Boden 2 der Kammer 3 ist eine Graphitelektrode 11 derart eingebaut, daß eine ihrer Flächen mit dem Tragwerk der Einrichtung verbunden ist, während die andere Fläche mit dem Metall 5 im Kontakt steht, das andererseits die Heizkörper 7 umgibt.Floating in the metal 5 are two radiators 7 suspended under the float 6, which are in the form of vessels partially filled with the molten metal 8 and the molten salt 9, which function as contact materials between the iron electrode 10 immersed in the molten salt 9 and a surface of the radiator 7 meet. A graphite electrode 11 is installed in the bottom 2 of the chamber 3 in such a way that one of its surfaces is connected to the supporting structure of the device, while the other surface is in contact with the metal 5, which on the other hand surrounds the radiators 7.

Der elektrische Strom fließt unter dem Einfluß des Spannungsunterschiedes, der mittels der Stromzuleitung 12 an die Elektrode 10 und mittels der Stromzuleitung 13 an die Elektrode 11 angelegt ist, von der Elektrode 10 durch das geschmolzene Salz 9, das geschmolzene Metall 8, die Wände des Heizkörpers 7 und das Metall 5 zur Elektrode 11.The electric current flows under the influence of the voltage difference, which leads to the electrode 10 by means of the current lead 12 and by means of the current lead 13 is applied to the electrode 11, from the electrode 10 through the molten salt 9, the molten metal 8, the walls of the heater 7 and the metal 5 to the electrode 11.

An den oberen Rändern des Heizkörpers 7 ist durch Sinterung der Ring 14 aus Aluminiumsilikatstoff befestigt. Der Heizkörper 7 ist aus nitridiertem Siliziumkarbid ausgeführt. Die äußeren und inneren Oberflächen des Heizkörpers 7 sind mit einer dünnen Schicht von Kohlenpaste 15 bedeckt. Die Metalle 8 und 5 sind Aluminium. Das Salz 9 ist eine Mischung vom Kalzium- und Natriumchlorid. Der Schwimmer 6 ist aus leichtem Kaolinstoff gefertigt.At the upper edges of the radiator 7, the ring 14 made of aluminum silicate is fixed by sintering. The heater 7 is made of nitrided silicon carbide. The outer and inner surfaces of the radiator 7 are covered with a thin layer of carbon paste 15. Metals 8 and 5 are aluminum. Salt 9 is a mixture of calcium and sodium chloride. The float 6 is made of light kaolin fabric.

Die Einrichtung gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet auf folgende Weise. Nach einer Voraufwärmung der Kammer 3 der Einrichtung mittels eines zusätzlichen Heizkörpers und dem Einbringen von zum Teil geschmolzenem Metall 4 in das Metallbad 5 werden die mit geschmolzenem Metall 8 und geschmolzenem Salz 9 aufgefüllten Heizkörper 7 unter gleichzeitigem Anschließen der Elektroden 10 und der Stromzuleitungen 12 in die Schmelze eingetaucht. An die nach außen aus der Einrichtung herausgeführten Stromzuleitungen 12 und 13 wird aus einer Drehstromquelle eine Spannung angelegt, wobei die Phasenspannung der Phase R an den ersten Heizkörper 7 und die der Phase S an den zweiten Heizkörper 7 angelegt wird. Der unter der Einwirkung der angelegten Spannungen durch die Wände der Heizkörper 7 und die Schicht des geschmolzenen 9 Salzes hindurchfließende Strom erzeugt die notwendige Wärme, welche auf das Metallbad 5 übertragen wird. In das Metallbad 5 wird das Einsatzgut im festen Zustand eingeführt, um dieses zu schmelzen. Nach Beendigung des Metallschmelzprozesses und dem Abstehen. der Schmelze wird die Einrichtung durch teilweisesKippen derselben, durch Auspumpen, oder durch eine im Boden oder in der Wand der Kammer 3 angeordnete Ablaßöffnung entleert.The device according to the embodiment of the invention described above works in the following way. After preheating the chamber 3 of the device by means of an additional radiator and introducing partially molten metal 4 into the metal bath 5, the radiators 7 filled with molten metal 8 and molten salt 9 are simultaneously connected to the electrodes 10 and the power supply lines 12 in the Melt immersed. A voltage is applied to the current leads 12 and 13 led outwards from the device from a three-phase source, the phase voltage of phase R being applied to the first heating element 7 and that of phase S being applied to the second heating element 7. The current flowing under the action of the applied voltages through the walls of the radiators 7 and the layer of molten salt 9 generates the necessary heat which is transferred to the metal bath 5. In the Metal bath 5, the feed is introduced in the solid state in order to melt it. After the metal melting process has ended and the protrusion. the device is emptied of the melt by partially tilting it, by pumping it out, or through a discharge opening arranged in the bottom or in the wall of the chamber 3.

Der Anlauf der Einrichtung aus kaltem Zustand in dem Fall, in dem das Einsatzgut ausschließlich im festen Zustande eingebracht wird, wird mittels eines zusätzlichen Heizkörpers, der bis zum Zeitpunkt des Schmelzens des ersten Lots bzw. der ersten Charge des Einsatzguts arbeitet, oder mittels auf dem festem Einsatzgut aufgestellter Heizkörper 7 bewirkt, wobei die Oberflächen der Heizkörper 7 an dem Einsatzgut 5 und über die Kohlenpaste an dem Metall 8 anliegen, und die Elektrode 10 mit dem Metall 8 und die Elektrode 11 mit dem Einsatzgut 5 im Kontakt stehen.The start-up of the device from the cold state, in the case in which the feed is only introduced in the solid state, is carried out by means of an additional heating element, which works until the first solder or the first batch of the feed is melted, or by means of on the fixed insert heating element 7 causes, the surfaces of the radiator 7 abut the insert 5 and via the carbon paste on the metal 8, and the electrode 10 are in contact with the metal 8 and the electrode 11 with the insert 5.

In den Fig. 2 bis 8 sind Formen und Ausführungsarten der Heizkörper 7 der erfindungsgemäßen Einrichtung gezeigt. Die Fig. 2 bis 5 zeigen als einheitliche bzw. einstückige Formstücke aus homogenem Werkstoff gefertigte Heizkörper 7.2 to 8 show shapes and designs of the radiators 7 of the device according to the invention. 2 to 5 show radiators 7 made from homogeneous material as uniform or one-piece shaped pieces.

Fig. 6 zeigt einen Heizkörper 7, an dessen oberen Rändern durch Sinterung der Ring 14 aus Aluminiumsilikatstoff befestigt ist.Fig. 6 shows a heater 7, at the upper edges of the ring 14 made of aluminum silicate is fixed by sintering.

In Fig. 7 ist ein aus zwei, durch Sintern verbundene Formstücke 16, 17 ausgeführter Heizkörper 7 dargestellt, wobei der Werkstoff des Formstücks 17 eine niedrigere elektrische Leitfähigkeit aufweist als die des Formstücks 16.FIG. 7 shows a heater 7 made from two shaped pieces 16, 17 connected by sintering, the material of the shaped piece 17 having a lower electrical conductivity than that of the shaped piece 16.

Fig. 8 zeigt einen aus drei, durch Sintern miteinander verbundene Formstücke: ausgeführten Heizkörper.Fig. 8 shows a radiator made of three shaped pieces joined together by sintering:

In den Fig. 9 bis 16 sind die Einbauweisen der Heizkörper der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.9 to 16, the installation methods of the radiators of the device according to the invention are shown.

Fig. 9 zeigt zwei gefäßförmige Heizkörper, welche in das Metall 5 aufgrund eines Beschwerungsgewichts 18 eingetaucht sind, wobei ein Heizkörper 7 in dem anderen Heizkörper 7 untergebracht ist und sowohl der Raum zwischen den Heizkörpern 7 als;auch der innere Heizkörper 7 zum Teil mit Metall 8 gefüllt sind. Die Metalle 8 und 5 sind Zink. Die Elektroden 10 und 11 sind aus Graphit und das Beschwerungsgewicht 18 ist aus mit Stahlstäben bewehrtem Zement-Schamottenstoff. Die Heizkörper 7 sind aus nitridiertem Siliziumkarbid gefertigt.Fig. 9 shows two vessel-shaped radiators which are immersed in the metal 5 due to a weight 18, one radiator 7 being accommodated in the other radiator 7 and both the space between the radiators 7 and the inner radiator 7 partly with metal 8 are filled. Metals 8 and 5 are zinc. The electrodes 10 and 11 are made of graphite and the weight 18 is made of cement-fireclay reinforced with steel rods. The radiators 7 are made of nitrided silicon carbide.

In Fig. 10 sind vier quaderförmige, frei im Metall 5 innerhalb des Begrenzungsrings 19 schwimmende Heizkör- .per 7 dargestellt, wobei die Heizkörper 7 mit einer Schicht von geschmolzenem Salz 9 bedeckt sind. Unter dem Einfluß des an die Elektroden 10, 11 angelegten Potentialunterschiedes fließt der Strom von der Elektrode 10 parallel durch das Salz 9 und die Heizkörper 7 zum Metall 5 und schließlich zur Elektrode 11. Das Metall 5 ist eine Legierung von Zink und Aluminium. Das Salz 9 ist eine Mischung von Kalzium- und Natriumchlorid. Die Elektrode 10 ist aus Eisen gefertigt, die Elektrode 11 aus Graphit. Der Begrenzungsring 19 besteht aus Schamottestoff. Der Heizkörper 7 ist aus nitridiertem Siliziumkarbid ausgeführt.10 shows four cuboidal radiators 7 floating freely in the metal 5 within the limiting ring 19. The radiators 7 are covered with a layer of molten salt 9. Under the influence of the potential difference applied to the electrodes 10, 11, the current flows from the electrode 10 in parallel through the salt 9 and the heating elements 7 to the metal 5 and finally to the electrode 11. The metal 5 is an alloy of zinc and aluminum. Salt 9 is a mixture of calcium and sodium chloride. The electrode 10 is made of iron, the electrode 11 of graphite. The limiting ring 19 consists of fireclay material. The heater 7 is made of nitrided silicon carbide.

Der Anlauf der Einrichtung aus dem kalten Zustand wird mittels auf das feste Einsatzgut 5 aufgesetzter Heizkörper 7 durchgeführt, wobei die Oberflächen der Heizkörper 7 mittels der Kohlepaste an dem Einsatzgut und der Elektrode 10 anliegen, während die Elektrode 11 in Kontakt mit dem Einsatzgut 5 steht. Während der Anlaufzeit wird in die Kammer 3 Stickstoff eingeführt, der einen Schutz der Kohlenpaste gegen Oxidierung bildet. Nach dem Schmelzen des Einsatzguts 5 wird in den Begrenzungsring 19 der Kontaktstoff 9 eingeführt.The start-up of the device from the cold state is by means of heating placed on the fixed feed 5 body 7 carried out, the surfaces of the radiators 7 abut by means of the carbon paste on the feed and the electrode 10, while the electrode 11 is in contact with the feed 5. During the start-up period, nitrogen is introduced into the chamber 3, which protects the carbon paste against oxidation. After the feed 5 has melted, the contact substance 9 is introduced into the limiting ring 19.

Fig. 11 stellt drei quaderförmige, frei im Metall 5 innerhalb des Begrenzungsrings 19 schwimmende Heizkörper 7 dar. Die Heizkörper 7 sind mit einer Metallschicht 9 bedeckt, welche von dem Metall 5 durch eine Schicht von geschmolzenem Salz 8 getrennt ist, wobei die Schicht des geschmolzenen Salzes 8 bis unterhalb der oberen Ränder der Heizkörper 7 reicht. Unter der Einwirkung des zwischen den Elektroden 10 und 11 bestehenden Potentialunterschieds fließt der elektrische Strom von der Elektrode 10 durch das Metall 9, parallel durch das Salz 8 und die Heizkörper 7 zum Metall 5 und schließlich zur Elektrode 11. Das Metall 9 ist eine Aluminiumlegierung,-und das Metall 5 eine Aluminiumbronze. Die Elektroden 10 und 11 bestehen aus Graphit und sind mit einer Schicht aus aus der Gasphase ausgetragenem Siliziumkarbid bedeckt. Das Salz 8 ist eine Mischung von Natriumkarbonat und -chlorid. Die Heizkörper 7 sind aus nitridiertem Siliziumkarbid, und der Begrenzungsring 19 ist aus Schamottestoff ausgeführt.11 shows three cuboidal radiators 7 floating freely in the metal 5 within the limiting ring 19. The radiators 7 are covered with a metal layer 9 which is separated from the metal 5 by a layer of molten salt 8, the layer of the molten salt Salt 8 extends below the upper edges of the radiators 7. Under the influence of the potential difference between the electrodes 10 and 11, the electric current flows from the electrode 10 through the metal 9, in parallel through the salt 8 and the heating elements 7 to the metal 5 and finally to the electrode 11. The metal 9 is an aluminum alloy, -and the metal 5 is an aluminum bronze. The electrodes 10 and 11 consist of graphite and are covered with a layer of silicon carbide discharged from the gas phase. Salt 8 is a mixture of sodium carbonate and chloride. The radiators 7 are made of nitrided silicon carbide, and the limiting ring 19 is made of fireclay material.

Fig. 12 zeigt einen kegelrohrförmigen Heizkörper 7, der in dem Einsatzgut, nämlich hier dem geschmolzenen Salz 5, mittels des Halters 20 und des Seils 21 an dem Tragwerk der Einrichtung derart beweglich aufgehängt ist, daß der Heizkörper 7 stets eine unveränderliche, von dem Badstand des Salzes 5 unabhängige Eintauchtiefe aufweist.Fig. 12 shows a conical tubular heater 7, which is suspended in the feed, namely here the molten salt 5, by means of the holder 20 and the rope 21 on the supporting structure of the device such that the heater 7 is always a constant, from the bath level of the salt has 5 independent immersion depths.

Die an die.Stromzuleitung 12 angeschlossene Elektrode 10 steht in unmittelbarem Kontakt mit einer Fläche des Heizkörpers 7. Der Kegelteil der Elektrode 10 erfüllt gleichzeitig die Funktion des Kontaktstoffs. Die Außenfläche des Heizkörpers 7 ist mit einer dünnen Schicht eines Stoffs 15 bedeckt.The electrode 10 connected to the power supply line 12 is in direct contact with a surface of the radiator 7. The conical part of the electrode 10 simultaneously fulfills the function of the contact substance. The outer surface of the radiator 7 is covered with a thin layer of a fabric 15.

Unter der Einwirkung des zwischen den Elektroden 10 und 11 bestehenden Potentialunterschieds fließt der elektrische Strom von der Elektrode 10 parallel durch den Heizkörper 7 und die Elektrode 10 zum Salz 5, und schließlich zur Elektrode 11. Das Salz 5 ist eine Mischung von Barium- und Kalziumchlorid. Der Stoff 15 besteht aus einem aus der Gasphase aufgetragenen Siliziumkarbid. Die Elektrode 10 ist aus reaktivweise gesintertem Siliziumkarbid ausgeführt. Die Elektrode 11 besteht aus Graphit mit einer aus der Gasphase aufgetragenen dünnen Schicht aus Siliziumkarbid. Der Halter 20 und das Seil 21 sind aus Legierungsstahl, und der Heizkörper 7 aus nitridiertem Siliziumkarbid gefertigt.Under the influence of the potential difference between the electrodes 10 and 11, the electric current flows from the electrode 10 in parallel through the heating element 7 and the electrode 10 to the salt 5, and finally to the electrode 11. The salt 5 is a mixture of barium and calcium chloride . The substance 15 consists of a silicon carbide applied from the gas phase. The electrode 10 is made of reactive sintered silicon carbide. The electrode 11 consists of graphite with a thin layer of silicon carbide applied from the gas phase. The holder 20 and the rope 21 are made of alloy steel, and the heating element 7 is made of nitrided silicon carbide.

Fig. 13 zeigt einen gefäßförmigen, in eine wässrige Lösung 5 von Schwefelsäure eingetauchten, unter einem Schwimmer 6 aufgehängten Heizkörper 7, wobei das Innere des Heizkörpers 7 mit Metall 8 aufgefüllt ist. Der Heizkörper 7 ist an seiner Außenseite mit einer dünnen Schicht eines Stoffs 15 bedeckt. Das Metall 8 ist Woodmetall. Der Schwimmer 6 besteht aus Polyäthylen, die Elektrode 10 aus Graphit, die Elektrode 11 aus säurebeständigem Stahl und der Schwimmer 22 aus Graphit. Der Heizkörper 7 ist aus gesintertem, auf Graphit basierendem Werkstoff ausgeführt. Die Schicht 15 besteht aus aus der Gaspha.se ausgetragenem Siliziumkarbid.13 shows a vessel-shaped radiator 7 immersed in an aqueous solution 5 of sulfuric acid and suspended under a float 6, the interior of the radiator 7 being filled with metal 8. The heater 7 is covered on the outside with a thin layer of a fabric 15. The metal 8 is wood metal. The float 6 consists of polyethylene, the electrode 10 made of graphite, the electrode 11 made of acid-resistant steel and the float 22 made of graphite. The heater 7 is made of sintered, graphite-based material. Layer 15 consists of silicon carbide discharged from the gas phase.

Fig. 14 zeigt einen Heizkörper 7 in Form eines Doppelgefäßes, das zum Teil in das Metall 5 eingetaucht und zum Teil mit Metall 8 gefüllt ist,und wobei die Wand 23 das Bad 5 in zwei voneinander isolierte Teile trennt.14 shows a heater 7 in the form of a double vessel, which is partly immersed in the metal 5 and partly filled with metal 8, and the wall 23 separates the bath 5 into two parts which are insulated from one another.

Unter der Einwirkung des zwischen der an die Stromzuleitung 12 angeschlossenen Elektrode 10 und der an die Stromzuleitung 13 angeschlossenen Elektrode 11 bestehenden Potentialunterschieds fließt elektrischer Strom von der Elektrode 10 durch das Metall 5, die Wände des Heizkörpers 7 und das Metall 5 zur Elektrode 11. Der Heizkörper 7 besteht aus einem gesinterten, auf Zirkoniumdioxid basierenden Werkstoff. Die Elektroden 10 und 11 bestehen aus Graphit. Die Wand 23 ist aus einem auf Korund basierenden Werkstoff gefertigt.Under the action of the potential difference existing between the electrode 10 connected to the power supply line 12 and the electrode 11 connected to the power supply line 13, electrical current flows from the electrode 10 through the metal 5, the walls of the radiator 7 and the metal 5 to the electrode 11. The Radiator 7 consists of a sintered material based on zirconium dioxide. The electrodes 10 and 11 are made of graphite. The wall 23 is made of a material based on corundum.

Claims (26)

1. Elektrischbetriebene Einrichtung zur direkten Erhitzung von Metallen und/oder Salzen im geschmolzenen Zustand sowie Lösungen, mittels mindestens eines Widerstandsheizkörpers in Form eines Gefäßes oder einer Trennwand, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erhitzung des Einsatzguts (4, 5) notwendige Wärme in mindestens einem zum Teil in ein zu erhitzendes Bad (5) eingetauchten Heizkörper (7), in mit dem Heizkörper (7) in Berührung stehenden Kontaktstoffen (8, 9), sowie in dem zu erhitzenden Bad (5) entsteht, wofür zwischen Elektroden (10, 11), den an einer Fläche des Heizkörpers (7) anliegenden Kontaktstoffen (8, 9) und dem die andere Fläche des Heizkörpers (7) berührenden, zu erhitzenden Bad (5) ein elektrischer Potentialunterschied erzeugt wird, wobei die Kontaktstoffe (8, 9) mit in den Stromkreis des Heizkörpers (7) eingeschaltet sind.1. Electrically operated device for the direct heating of metals and / or salts in the molten state and solutions, by means of at least one resistance heater in the form of a vessel or a partition, characterized in that the heat necessary for heating the feed material (4, 5) in at least one heating element (7) partly immersed in a bath (5) to be heated, in contact materials (8, 9) in contact with the heating element (7), and in the bath (5) to be heated, for which purpose between electrodes (10, 11), an electrical potential difference is generated on the contact materials (8, 9) which are in contact with one surface of the heating element (7) and the bath (5) which is to be heated and which is in contact with the other surface of the heating element (7), the contact materials (8, 9 ) are switched on in the circuit of the radiator (7). 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) aus zwei Gefäßen besteht und zum Teil in das zu erhitzende Bad (4) eingetaucht ist, wobei ein Gefäß im Inneren des anderen untergebracht ist und der Raum zwischen den Gefäßen sowie das Innere des inneren Gefäßes zum Teil mit Kontaktstoffen (8, 9) aufgefüllt sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the radiator (7) consists of two vessels and is partially immersed in the bath to be heated (4), one vessel being housed inside the other and the space between the vessels and the inside of the inner vessel is partially filled with contact substances (8, 9). 3. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) in Form von innerhalb eines Begrenzungsrings (19) untergebrachten Körpern, die zum Teil in das zu erhitzende Bad (5) eingetaucht sind, ausgebildet ist, wobei die Körper mit.einer Schicht eines Kontaktstoffs mit einer zu der Dichte des Werkstoffs des zu erhitzenden Bades (5) und des Werkstoffs des Heizkörpers (7) kleineren Dichte bedeckt sind.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heater (7) in the form of within a limiting ring (19) housed bodies, which are partially immersed in the bath to be heated (5), the Body with a layer of a contact substance with a density which is lower than the density of the material of the bath to be heated (5) and the material of the radiator (7). 4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) in Form eines innerhalb eines Begrenzungsrings (19) untergebrachten Körpers ausgebildet ist, der zum Teil in das zu erhitzende-Bad (5) eingetaucht ist-und mit einer Schicht des Kontaktstoffs (9) bedeckt ist, welche von dem Badspiegel mit einer Schicht eines anderen Kontaktstoffs (8) getrennt ist.4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heater (7) is designed in the form of a body housed within a limiting ring (19), which is partly immersed in the bath to be heated (5) and with a Layer of the contact substance (9) is covered, which is separated from the bath level with a layer of another contact substance (8). 5. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiger Heizkörper zum Teil in das zu erhitzende Bad (5) eingetaucht ist, wobei ein Ende des Rohrs in dem Boden (2) der Kammer (3) des zu erhitzenden Bades (5) der Einrichtung dicht befestigt ist.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a tubular heater is partially immersed in the bath (5) to be heated, one end of the tube in the bottom (2) of the chamber (3) of the bath to be heated ( 5) the device is tightly attached. 6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Heizkörper (7) in Form eines Doppelgefäßes vorgesehen ist, welches eine Reihenschaltung von zwei einzelnen Heizkörpern (7) bildet, zum Teil in das zu erhitzende Bad (5) eingetaucht ist und an dem oberen Ende einer Wand (23), die das zu erhitzende Bad (5) in zwei voneinander isolierte Teile teilt, eingebaut ist, wobei der elektrische Potentialunterschied an das zu erhitzende Bad (5) auf der einen und auf der anderen Seite der Trennwand (23) angelegt wird.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a radiator (7) is provided in the form of a double vessel, which forms a series connection of two individual radiators (7), is partly immersed in the bath (5) to be heated and is installed at the upper end of a wall (23) which divides the bath (5) to be heated into two parts which are insulated from one another, the electrical potential difference between the bath (5) to be heated on one and on the other side of the partition (23) is created. 7. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiger Heizkörper (7) zum Teil in das zu erhitzende Bad (5) eingetaucht ist, wobei im Inneren des Rohrs eine Elektrode (10) eingebaut ist, welche die Funktion von Kontaktstoffen (8, 9) erfüllt.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that a tubular heater (7) is partially immersed in the bath to be heated (5), with an electrode (10) being installed in the interior of the tube, which function of contact materials (8, 9) fulfilled. 8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) aus Werkstoffen mit einem spezifischen Widerstand bei der Betriebstemperatur des zu erhitzenden Bads (5) von unter 10052m ausgeführt ist.8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiator (7) made of materials with a specific resistance at the operating temperature of the bath to be heated (5) of less than 10052m. 9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (10, 11) aus Werkstoffen ausgeführt sind, deren spezifischer Widerstand mindestens 10-mal niedriger ist als der der Werkstoffe der Heizkörper (7).9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrodes (10, 11) are made of materials whose specific resistance is at least 10 times lower than that of the materials of the radiators (7). 10. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstoffe (8, 9) aus stromleitenden Werkstoffen mit einem spezifischen Widerstand von unter 200Ωm bestehen.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the contact materials (8, 9) consist of electrically conductive materials with a specific resistance of less than 200Ωm. 11. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) in Form eines Gefäßes mit einem beliebigen Querschnitt ausgebildet ist, wobei die Höhe des Heizkörpers (7) bis 5 m, die Wandstärke bis 0,2 m und die elektrisch aktive Fläche vorzugsweise bis 2 m2 beträgt.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiator (7) is designed in the form of a vessel with an arbitrary cross section, the height of the radiator (7) to 5 m, the wall thickness to 0.2 m and the electrically active area is preferably up to 2 m 2 . 12. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der trennwandförmige Heizkörper (7) einen beliebigen Querschnitt aufweist, wobei die Dicke des Heizkörpers (7) bis 0,2 m und die elektrisch aktive Fläche bis 2 m2 beträgt.12. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the partition-shaped Radiator (7) has any cross section, the thickness of the radiator (7) being up to 0.2 m and the electrically active area being up to 2 m 2 . 13. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) aus homogenem Werkstoff als ein einstückiges Formstück gefertigt ist.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the radiator (7) is made of homogeneous material as a one-piece molding. 14. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) aus dauerhaft verbundenen Formstücken gefertigt ist.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heater (7) is made from permanently connected fittings. 15. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch aktive Fläche des Heizkörpers (7) mindestens zum Teil mit einer Schicht eines gegenüber der chemischen Einwirkung des Einsatzgutes und/oder der Kontaktstoffe (8, 9) beständigen Werkstoffs bedeckt ist.15. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically active surface of the radiator (7) is at least partially covered with a layer of a material which is resistant to the chemical action of the feed material and / or the contact materials (8, 9). 16. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) mit die Porosität seines Werkstoffs reduzierenden Substanzen gesättigt ist.16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (7) is saturated with the porosity of its material-reducing substances. 17. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) frei in dem zu erhitzenden Bad schwimmt.17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (7) floats freely in the bath to be heated. 18. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) in dem zu erhitzenden Bad erzwungen eingetaucht schwimmt, wobei das Eintauchen durch ein Beschwerungsgewicht (18) bewirkt wird.18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (7) floats in the bath to be heated, forcibly immersed, the immersion being effected by a weight (18). 19. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschwerungsgewicht (18) des Heizkörpers (7) zum Einführen eines Schutzgases in das Innere des Heizkörpers (7) ausgebildet ist.19. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the weight (18) of the radiator (7) is designed for introducing a protective gas into the interior of the radiator (7). 20. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, - dadurch gekennzeichnet, daß das Beschwerungsgewicht (18) des Heizkörpers (7) mit einem Hilfs-Widerstands-heizkörper ausgestattet ist, der in der unmittelbaren Nähe des aus dem Bad (5) herausragenden Bereichs des Heizkörpers (7) eingebaut und in den Stromkreis des Heizkörpers (7) eingeschaltet ist.20. Device according to one of the preceding claims, - characterized in that the weight (18) of the radiator (7) is equipped with an auxiliary resistance heater, which in the immediate vicinity of the area of the radiator projecting from the bathroom (5) (7) installed and switched on in the circuit of the radiator (7). 21. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) zum Teil in das zu erhitzende Bad (5) eingetaucht und derart beweglich aufgehängt befestigt ist, daß sich eine konstante Eintauchtiefe des Heizkörpers (7) bei .veränderlichem Stand des zu erhitzenden Bads (5) ergibt.21. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (7) is partly immersed in the bath to be heated (5) and is movably suspended such that a constant immersion depth of the heating element (7) is at a variable level of the bath (5) to be heated. 22. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (7) zum Teil in das zu erhitzende Bad (5) eingetaucht und fest an dem Tragwerk der Heizeinrichtung befestigt ist.22. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the heater (7) is partially immersed in the bath to be heated (5) and is fixedly attached to the supporting structure of the heating device. 23. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine erste Elektrode (11) in das zu erhitzende Bad (5) eingetaucht und mittels Stromzuleitungen (13) mit einem Pol einer Stromquelle verbunden ist, während mindestens eine zweite Elektrode (10) zum Teil in Kontaktstoffe (8, 9) eingetaucht und mittels Stromzuleitungen (12) mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden ist.23. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one first Electrode (11) is immersed in the bath (5) to be heated and is connected to a pole of a power source by means of power supply lines (13), while at least one second electrode (10) is partially immersed in contact materials (8, 9) and by means of power supply lines (12 ) is connected to the other pole of the power source. 24. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung des Heizkörpers (7) einstellbar und das zu erhitzende Bad (5) geerdet ist.24. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the supply voltage of the radiator (7) is adjustable and the bath (5) to be heated is grounded. 25. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlauf aus dem kalten Zustand, bei dem sich das Einsatzgut im festen Zustand befindet, mittels eines zusätzlichen, bis zur Zeit des Schmelzens des ersten Lots bzw. der ersten Charge des Einsatzguts (5) arbeitenden Heizkörpers durchgeführt wird.25. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the start-up from the cold state, in which the feed is in the solid state, by means of an additional, up to the time of melting of the first solder or the first batch of the feed ( 5) working radiator is performed. 26. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlauf aus dem kalten Zustand, bei dem sich das Einsatzgut (5) im festen Zustand befindet, mittels auf dem Einsatzgut aufgesetzter Heizkörper (7) durchgeführt wird, wobei die Flächen der Heizkörper (7) an dem Einsatzgut und den Elektroden (10) über zusätzliche Kontaktstoffe anliegen.26. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the start-up from the cold state, in which the insert (5) is in the solid state, is carried out by means of radiators (7) placed on the insert, the surfaces of the radiators (7) rest against the feed and the electrodes (10) via additional contact substances.
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