EP0889297A1 - Installation for melting and/or holding a metallic bath at temperature - Google Patents

Installation for melting and/or holding a metallic bath at temperature Download PDF

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EP0889297A1
EP0889297A1 EP98111930A EP98111930A EP0889297A1 EP 0889297 A1 EP0889297 A1 EP 0889297A1 EP 98111930 A EP98111930 A EP 98111930A EP 98111930 A EP98111930 A EP 98111930A EP 0889297 A1 EP0889297 A1 EP 0889297A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
atmosphere
dip tube
melting
inert gas
melting bath
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98111930A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Markus Dr.-Ing. Adelt
Hans-Dieter Dipl.-Ing. Siebert
Detlef Dr.-Ing. Altemark
Dominik Dr. Schröder
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.)
EON Ruhrgas AG
Original Assignee
Ruhrgas AG
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 Ruhrgas AG filed Critical Ruhrgas AG
Publication of EP0889297A1 publication Critical patent/EP0889297A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D99/0035—Heating indirectly through a radiant surface
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/14—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0073—Seals
    • F27D99/0075—Gas curtain seals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0033—Heating elements or systems using burners
    • F27D2099/0036—Heating elements or systems using burners immersed in the charge

Definitions

  • the invention relates to a device for generating and / or keeping a weld pool warm, in particular one Non-ferrous metal melting bath, with a melting tank for the weld pool and an atmosphere above it, and a heater for heating the melt pool.
  • Melting baths are e.g. for production, for processing and used for casting metals.
  • the weld pool can are heated both directly and indirectly.
  • the weld pool e.g. in a drum or a crucible furnace with fossil fuels heated directly on the free bath area.
  • heating has the disadvantage of increased oxidation or an increased burn-up of the metal occurs.
  • strain in the case of direct firing that in the combustion exhaust gases contaminants contained in the weld pool or the above located furnace atmosphere.
  • the invention is therefore based on the problem of a to provide generic device that the Has indirect heating advantages and also better ones Efficiency achieved.
  • the closed immersion tube prevents pollutants emerge from the dip tube. Due to the arrangement of the dip tube In the middle of the melt there is also a good level of efficiency of heating achieved.
  • the invention is also based on the finding that Caking on the material of the dip tube in the above Atmospheric bath located effectively avoided can be when the temperature of the dip tube surface in this area kept below specified limit values becomes.
  • Such caking consists of reaction products the metal and / or flux vapors above the Weld pool. They can sometimes lead to short-term destruction of the material of the immersion tube.
  • dip tube material There are technical ceramics as dip tube material have been developed in direct contact with the weld pool have a sufficient lifespan, but it does even with these dip tube materials without the means for Compliance with specified temperature limit values for the described ones Caking in the atmosphere.
  • the means to comply with the specified limit values the temperature of the dip tube surface can be technically simple and installed inexpensively, especially afterwards become.
  • the limit values can depend on the operating conditions the dip tube, e.g. from the heat output of the Heating device and the material of the weld pool, depending be.
  • the immersion tube advantageously contains a burner, preferably a recuperative burner.
  • a burner preferably a recuperative burner.
  • fossil Fuels are used for heating.
  • the primary energy consumption and the energy costs can be compared use of electrical heat can be significantly reduced.
  • a recuperator burner you can especially high efficiencies can be achieved.
  • the means to comply with the predetermined limits of the temperature of the immersion tube surface are designed such that the immersion tube surface temperature to a temperature in the range of 80 to 120 % of the melt bath temperature is adjustable.
  • the Means for maintaining the specified temperature limit values the dip tube surface one in the area of the above of the atmosphere on the inside of the immersion pipe attached thermal insulation.
  • the means for Compliance with the specified limits of the temperature of the Dip tube surface have a cooling device, wherein the cooling device is designed such that the inside the cooling tube surface can be supplied with cold cooling gas.
  • the cooling device is preferably designed such that that combustion air of the burner can be used as cooling gas is.
  • combustion air of the burner can be used as cooling gas is.
  • Part of the fed Combustion air can be inexpensive and without special technical effort before the combustion zone as cooling gas be branched off.
  • a further development of the invention is characterized in that that a device for the joint removal of the Cooling gas and the exhaust gases of the burner is provided.
  • the invention Problem can be solved in that with a generic Set up the heater as in the melting tank arranged immersion tube immersed in the weld pool is formed, and that means are provided to an inert Gas, preferably inert gas, e.g. Nitrogen, the atmosphere above the melt pool.
  • inert gas e.g. Nitrogen
  • the atmosphere above the melt pool With this facility, too, one becomes direct heated melting baths occurring increased oxidation of the Avoided melt pool and achieved good efficiency.
  • the means for supplying inert are advantageously Gas formed such that when the inert is supplied Gas that above the melting pool Surface of the immersion tube exposed to the atmosphere is surrounded by inert gas. This can be slow Gas can be injected such that it forms a veil around the dip tube.
  • a preferably tubular hollow body be provided by the dip tube in the area above the atmosphere of the melt pool to form a preferably surrounds annular gap, the means be arranged for supplying inert gas need to be able to introduce the inert gas into the gap is.
  • the tubular hollow body does not require any heat transfer properties and no special mechanical resilience, but can specifically with regard to the corrosion behavior and the wetting properties the gas and liquid phase. Should be Wear of the hollow body can occur, this hollow body can be replaced without any special effort. The costs for such an exchange is only one Fraction of the cost of the actual dip tube.
  • the hollow body preferably surrounds the immersion tube as a whole Area of those located above the weld pool Atmosphere and protrudes into the weld pool.
  • inert gas are sufficient to cover the surface to protect the dip tube, since no mixing of the above atmosphere and the inert gas takes place.
  • the dip tube must therefore with regard its material properties do not match those above Melting bath located atmosphere are interpreted, but can with regard to its heat transfer and wetting properties as well as its corrosion behavior be matched to the weld pool.
  • a preferred embodiment is characterized in that the means for supplying inert gas are designed as a connection between the gap and / or the atmosphere located above the melting bath and the interior of the dip tube, for example as a through hole in the dip tube, that exhaust gas from the burner as inert gas can be introduced into the gap and / or into the atmosphere above the melting bath.
  • the exhaust gases generated during combustion have a significantly lower O 2 partial pressure and can therefore be used as an inert gas without any problems. Exhaust gases that contain little carbon dioxide and water are particularly suitable.
  • the size and shape of the connection must be designed so that only so much exhaust gas is injected that as little pollutants as possible are removed from the melt pool, but at the same time lower partial pressures of portions of the melt pool are achieved. Therefore, a single through hole in the dip tube may be sufficient. The exhaust gas is then distributed in the gap due to diffusion.
  • a further development of the invention is characterized in that that a second connection between the gap and / or the atmosphere above the melt pool and the interior of the dip tube for returning the in the gap and / or in the one above the melting bath Atmosphere of branched exhaust gas flow into the dip tube is provided.
  • a flow resistance is advantageously between the two connections in the exhaust stream of the immersion tube in such a way arranged that the exhaust gas of the burner can be injected into the gap is.
  • the flow resistance ensures that the gap the required amount of inert gas is always supplied.
  • a device for joint discharge is preferred of the inert gas and the exhaust gases of the immersion tube intended.
  • the constructional effort to manufacture or convert the facility is therefore only small.
  • a further development of the invention is characterized in that an opening is provided in the wall of the preferably tubular hollow body. Even with the help of small holes in the wall of the hollow body, the O 2 partial pressure on the surface of the molten pool can be kept low and oxidation processes on the surface can thus be reduced.
  • the melting tank in the area of atmosphere above the weld pool, preferably in the top or in a lid, an outlet opening provided for removing the inert gas.
  • a preferred exemplary embodiment is characterized in that that the dip tube made of a nitride-based Silicon carbide made ceramic material consists.
  • Fig. 1 shows schematically a section through a device for melting solid non-ferrous metals and / or to keep non-ferrous metal baths warm.
  • the furnace 1 has a melting tank 3, which is one Cover 5 is closed.
  • the melting tank 3 contains a Melting pool 7 made of a non-ferrous metal. Above the melt pool 7 is the atmosphere 9.
  • a dip tube 11 is in the middle of the melting tank 3 is arranged. The dip tube 11 almost reaches the bottom of the melting tank 3. That Dip tube 11 extends upward through an opening 13 in the lid 5 of the melting container.
  • a flame holder 15 and a flame tube 17 are arranged.
  • the dip tube 11 has a above the crucible lid 5 Inlet opening 19 for combustion air.
  • a central inlet opening 21 for Fuel gas provided at the upper end of the dip tube.
  • the inlet opening 21 is via a central fuel lance 23 connected to the flame holder 15.
  • the inlet opening 19 for the combustion air is via an annular combustion air duct 25 with the Flame holder 15 connected.
  • the ring-shaped combustion air duct 25 is inside of the fuel lance 23 and outside limited by the flame tube 17.
  • An annular exhaust duct 27 is inside the flame tube 17 and outside through the jacket 29 of the dip tube limited.
  • the exhaust duct 27 is above the Crucible lid 5 connected to an exhaust gas outlet opening 31.
  • thermal insulation 32 is arranged in the area of those above the weld pool Atmosphere 9 arranged on the inside of the dip tube jacket 29 thermal insulation 32 is arranged.
  • the thermal insulation 32 is like this arranged that they down to the area of the molten metal protrudes. The thermal insulation extends upwards 32 to over the lid 5 of the melting container 3.
  • the flame holder 15 passes through the inlet opening 21 and the fuel lance 23 fuel gas as well via the inlet opening 19 and the combustion duct 25 Combustion air supplied. Below the flame holder 15 a flame forms in the flame tube 17. That down flowing exhaust gas flows from the inside to the outside around the lower one Edge of the flame tube 17 passed around and over the outer Annular channel 27 directed upwards to the exhaust outlet 31. In the area above the flame holder 15, the exhaust gas passed outside the freshly supplied combustion air 19. This takes place above the flame holder 15 heat transfer from the exhaust gas through the flame tube 17 on the combustion air instead. The combustion air will thereby preheated.
  • Fig. 2 is a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a second embodiment presented the invention.
  • a cooling channel 33 is provided.
  • the entrance opening 19 for the combustion air is not only with the combustion air duct 25, but also with the cooling duct 33 connected.
  • At the entrance of the cooling channel 33 there is a throttle valve 35 arranged.
  • the cooling channel 33 runs in the area the atmosphere 9 located above the melting bath immediately on the inside of the dip tube casing 29 below. In operation, the desired amount of as Cooling air used combustion air by appropriate setting feed the throttle valve 35.
  • the cooling air flows through the cooling channel 33 down to the end briefly below the melt pool surface.
  • FIG. 3 shows a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a third embodiment the invention.
  • the facility differs from the device according to FIGS. 1 and 2, that instead of thermal insulation or the cooling system Protective tube 37, the immersion tube 29 in the atmosphere 9 surrounds to form an annular gap 39.
  • the protective tube extends into the molten pool 7. It points at its upper end a flange 41 with which it is on the edge of the opening 13 of the lid 5 of the melting container 3 lies on.
  • In the dip tube 29 are two through holes 43 and 45 are provided. Between the two through holes 43 and 45 is a flow resistance in the annular exhaust duct 27 47 arranged.
  • a partial flow of the exhaust gas in the Exhaust duct 27 occurs due to flow resistance 47 through the lower through hole 43 into the gap 39.
  • the exhaust gas flows upward in the annular gap and flows through the upper through hole 45 again with that in the exhaust duct remaining partial flow together.
  • the combined exhaust gas flow flows to the exhaust gas outlet opening 31.
  • the atmosphere in the annular gap 39 is sealed off from the atmosphere 9 located above the melting bath by the protective tube 37 immersed in the melting bath.
  • the combustion exhaust gas injected in the annular gap 39 has a significantly lower O 2 partial pressure than air and therefore serves as an inert gas.
  • the surface of the immersion tube is only in contact with this inert gas in the region of the atmosphere 9 located above the melting bath. This prevents oxidation or dross formation on the surface of the immersion tube in the atmospheric area.
  • Fig. 4 shows a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a fourth embodiment the invention.
  • the facility differs 3 from the device in that the Dip tube has no through holes, but one separate inert gas inlet opening 49 and a separate one Inert gas outlet 51.
  • the inert gas inlet 49 and the inert gas outlet opening 51 are above the Lid 5 of the melting container arranged and each with connected to the annular gap 39.
  • the inert gas for example Nitrogen is supplied via the inert gas inlet opening 49 and flows through the annular gap 39.
  • the inert gas emerges then from the opposite of the inert gas inlet opening 49 Inert gas outlet opening 51 out.
  • this embodiment can oxidize in high temperatures Annular gap can be reliably avoided, which leads to caking would lead. Therefore, feeding a separate Inert gases provide particularly good protection against caking on the immersion tube in the area of the atmosphere 9.
  • Fig. 5 is a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a fifth embodiment shown schematically.
  • This facility differs differs from the exemplary embodiment according to FIG. 4 in that in the protective tube 37 just above the surface of the melting bath 7, a through hole 53 is provided is. Furthermore, the annular gap 39 is not directly with a Inert gas outlet opening connected. Instead, it is in that Cover 5 of the melting container 3 has an inert gas outlet opening 55 provided.
  • the inert gas in turn flows through the inlet opening 49 into the annular gap 39. It leaves the annular gap through the through hole 53 and reaches the atmosphere 9 located above the melting bath.
  • the inert gas flows out of the melting tank through the inert gas outlet opening 55.
  • FIG. 6 shows a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to the sixth embodiment the invention.
  • This facility differs differs from the device according to the fourth embodiment in that no separate inert gas outlet opening is provided. Instead, the dip tube points in the upper one A passage opening 57 in the area of the atmosphere 9. The the inert gas supplied to the annular gap 39 flows through it Through opening 57 in the annular exhaust duct 27 and is together with the exhaust gas via the exhaust gas outlet opening 31 dissipated.
  • the different embodiments can be combined with each other to create the desired one To achieve the life of the dip tube.
  • a cooling gas can also use a cooling liquid become.
  • the shape of the hollow body and the Immersion tube can also be selected oval or polygonal.
  • the number of connections between the gap and the Exhaust duct of the dip tube, between the gap and the one above atmosphere and between the flue gas duct and the one above the melting bath Atmosphere can be varied as desired.
  • the protective tube 37 be completely omitted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Vertical, Hearth, Or Arc Furnaces (AREA)

Abstract

The apparatus includes a melt bath vessel (3) for the melt (7) and an atmosphere (9) above the melt, and a heater unit for heating the melt. The heater unit takes the form of an immersion pipe (11) which is provided with means which allow the temperature of the immersion pipe surface in the region of the atmosphere above the melt to be maintained below predetermined limits.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades, insbesondere eines Schmelzbades aus Nichteisenmetall, mit einem Schmelzbehälter für das Schmelzbad und eine darüber befindliche Atmosphäre, und einer Heizeinrichtung zum Beheizen des Schmelzbades.The invention relates to a device for generating and / or keeping a weld pool warm, in particular one Non-ferrous metal melting bath, with a melting tank for the weld pool and an atmosphere above it, and a heater for heating the melt pool.

Schmelzbäder werden z.B. zur Erzeugung, zur Aufbereitung und zum Abgießen von Metallen verwendet. Das Schmelzbad kann sowohl direkt als auch indirekt beheizt werden.Melting baths are e.g. for production, for processing and used for casting metals. The weld pool can are heated both directly and indirectly.

Bei der direkten Heizung wird das Schmelzbad, z.B. in einem Trommel- oder einem Tiegelofen, mit fossilen Brennstoffen direkt an der freien Badfläche beheizt. Die direkte Heizung hat jedoch den Nachteil, daß eine erhöhte Oxidation bzw. ein erhöhter Abbrand des Metalls auftritt. Ferner belasten bei der direkten Befeuerung die in den Verbrennungsabgasen enthaltenen Schadstoffe das Schmelzbad bzw. die darüber befindliche Ofenatmosphäre.With direct heating, the weld pool, e.g. in a drum or a crucible furnace with fossil fuels heated directly on the free bath area. The direct one However, heating has the disadvantage of increased oxidation or an increased burn-up of the metal occurs. Also strain in the case of direct firing, that in the combustion exhaust gases contaminants contained in the weld pool or the above located furnace atmosphere.

Kleinere Öfen, z.B. kleinere Tiegelöfen, werden zur Vermeidung dieser Nachteile in der Regel von außen durch eine Tiegelwand mit fossilen Brennstoffen oder mit elektrischem Strom beheizt. Die indirekte Heizung hat jedoch einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad als die direkte Heizung. Zudem beansprucht eine indirekte Heizung viel Raum.Smaller ovens, e.g. smaller crucible ovens are used to avoid these disadvantages are usually from the outside through a Crucible wall with fossil fuels or with electrical Electricity heated. However, indirect heating has one essential poorer efficiency than direct heating. Indirect heating also takes up a lot of space.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Einrichtung zur Verfügung zu stellen, die die Vorteile der indirekten Heizung hat und außerdem einen besseren Wirkungsgrad erzielt.The invention is therefore based on the problem of a to provide generic device that the Has indirect heating advantages and also better ones Efficiency achieved.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Heizeinrichtung als im Schmelzbehälter angeordnetes, in das Schmelzbad eintauchendes Tauchrohr ausgebildet ist, und daß dem Tauchrohr Mittel zugeordnet sind, die die Temperatur der Tauchrohroberfläche im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre unterhalb vorgegebener Grenzwerte halten.This problem is solved according to the invention in that the heater as arranged in the melting tank, in the immersion immersion tube is formed, and that means are assigned to the immersion tube, the temperature the immersion tube surface in the area above the weld pool atmosphere below the specified limit values hold.

Das geschlossene Tauchrohr verhindert, daß Schadstoffe aus dem Tauchrohr austreten. Durch die Anordnung des Tauchrohres mitten in der Schmelze wird zudem ein guter Wirkungsgrad der Heizung erzielt.The closed immersion tube prevents pollutants emerge from the dip tube. Due to the arrangement of the dip tube In the middle of the melt there is also a good level of efficiency of heating achieved.

Der Erfindung liegt zudem die Erkenntnis zugrunde, daß Anbackungen an dem Material des Tauchrohres im oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphärenbereich wirksam vermieden werden können, wenn die Temperatur der Tauchrohroberfläche in diesem Bereich unterhalb vorgegebener Grenzwerte gehalten wird. Derartige Anbackungen bestehen aus Reaktionsprodukten der Metall- und/oder Flußmitteldämpfe über dem Schmelzbad. Sie können teilweise zu einer kurzfristigen Zerstörung des Materials des Tauchrohres führen.The invention is also based on the finding that Caking on the material of the dip tube in the above Atmospheric bath located effectively avoided can be when the temperature of the dip tube surface in this area kept below specified limit values becomes. Such caking consists of reaction products the metal and / or flux vapors above the Weld pool. They can sometimes lead to short-term destruction of the material of the immersion tube.

Es sind zwar technische Keramiken als Tauchrohrmaterial entwickelt worden, die im direkten Kontakt mit dem Schmelzbad eine ausreichende Lebensdauer besitzen, jedoch kommt es auch bei diesen Tauchrohrmaterialien ohne die Mittel zur Einhaltung vorgegebener Temperaturgrenzwerte zu den beschriebenen Anbackungen im Atmosphärenbereich.There are technical ceramics as dip tube material have been developed in direct contact with the weld pool have a sufficient lifespan, but it does even with these dip tube materials without the means for Compliance with specified temperature limit values for the described ones Caking in the atmosphere.

Die Mittel zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte der Temperatur der Tauchrohroberfläche können technisch einfach und kostengünstig, insbesondere auch nachträglich, installiert werden. Die Grenzwerte können von den Betriebsbedingungen des Tauchrohres, z.B. von der Heizleistung der Heizeinrichtung und dem Material des Schmelzbades, abhängig sein.The means to comply with the specified limit values the temperature of the dip tube surface can be technically simple and installed inexpensively, especially afterwards become. The limit values can depend on the operating conditions the dip tube, e.g. from the heat output of the Heating device and the material of the weld pool, depending be.

Vorteilhafterweise enthält das Tauchrohr einen Brenner, vorzugsweise einen Rekuperatorbrenner. Somit können fossile Brennstoffe zur Erwärmung verwendet werden. Der Primärenergieverbrauch und die Energiekosten können dadurch gegenüber einem Einsatz von Elektrowärme beträchtlich gesenkt werden. Bei der Verwendung eines Rekuperatorbrenners können besonders hohe Wirkungsgrade erzielt werden. The immersion tube advantageously contains a burner, preferably a recuperative burner. Thus, fossil Fuels are used for heating. The primary energy consumption and the energy costs can be compared use of electrical heat can be significantly reduced. When using a recuperator burner you can especially high efficiencies can be achieved.

Es hat sich bewährt, daß die Mittel zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte der Temperatur der Tauchrohroberfläche derart ausgebildet sind, daß die Tauchrohroberflächentemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 80 bis 120 % der Schmelzbadtemperatur einstellbar ist.It has been proven that the means to comply with the predetermined limits of the temperature of the immersion tube surface are designed such that the immersion tube surface temperature to a temperature in the range of 80 to 120 % of the melt bath temperature is adjustable.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Mittel zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte der Temperatur der Tauchrohroberfläche eine im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre an der Innenseite des Tauchrohres befestigte Wärmedämmung auf. Durch die Anordnung der Wärmedämmung auf der Innenseite des Tauchrohres steht die Wärmedämmung nicht mit der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und darin enthaltenen Flußmittel- und Metalldämpfen in Kontakt. An das Material der Wärmedämmung müssen daher keine besonderen Anforderungen hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit gegenüber den Dämpfen des Schmelzbades gestellt werden.In a preferred embodiment, the Means for maintaining the specified temperature limit values the dip tube surface one in the area of the above of the atmosphere on the inside of the immersion pipe attached thermal insulation. By the arrangement the thermal insulation on the inside of the immersion tube the thermal insulation is not with that above the weld pool located atmosphere and contained flux and metal vapors in contact. The material of the thermal insulation therefore have no special requirements regarding corrosion resistance to vapors of the melt pool.

Alternativ oder auch zusätzlich können die Mittel zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte der Temperatur der Tauchrohroberfläche eine Kühleinrichtung aufweisen, wobei die Kühleinrichtung derart ausgebildet ist, daß der Innenseite der Tauchrohroberflache kaltes Kühlgas zuführbar ist.Alternatively or additionally, the means for Compliance with the specified limits of the temperature of the Dip tube surface have a cooling device, wherein the cooling device is designed such that the inside the cooling tube surface can be supplied with cold cooling gas.

Vorzugsweise ist das Kühleinrichtung derart ausgebildet, daß Verbrennungsluft des Brenners als Kühlgas verwendbar ist. In diesem Fall ist nur eine einzige Zuführleitung für Verbrennungsluft und Kühlgas erforderlich. Ein Teil der zugeführten Verbrennungsluft kann kostengünstig und ohne besonderen technischen Aufwand vor der Brennzone als Kühlgas abgezweigt werden.The cooling device is preferably designed such that that combustion air of the burner can be used as cooling gas is. In this case there is only one feed line for Combustion air and cooling gas required. Part of the fed Combustion air can be inexpensive and without special technical effort before the combustion zone as cooling gas be branched off.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum gemeinsamen Abführen des Kühlgases und der Abgase des Brenners vorgesehen ist.A further development of the invention is characterized in that that a device for the joint removal of the Cooling gas and the exhaust gases of the burner is provided.

Alternativ oder auch zusätzlich kann das erfindungsgemäße Problem dadurch gelöst werden, daß bei einer gattungsgemäßen Einrichtung die Heizeinrichtung als im Schmelzbehälter angeordnetes, in das Schmelzbad eintauchendes Tauchrohr ausgebildet ist, und daß Mittel vorgesehen sind, um ein reaktionsträges Gas, vorzugsweise Inertgas, z.B. Stickstoff, der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre zuzuführen. Auch mit dieser Einrichtung wird eine bei den direkt beheizten Schmelzbädern auftretende erhöhte Oxidation des Schmelzbades vermieden und ein guter Wirkungsgrad erreicht. Zusätzlich wird vermieden, daß Metall aus dem Schmelzbad mit dem Sauerstoff der Luft enthaltenden Atmosphäre oxidiert und Oxidationsprodukte, z.B. Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Zinkoxid usw. als Krätze am Rohr anbacken und auf der Oberfläche schwimmen.Alternatively or additionally, the invention Problem can be solved in that with a generic Set up the heater as in the melting tank arranged immersion tube immersed in the weld pool is formed, and that means are provided to an inert Gas, preferably inert gas, e.g. Nitrogen, the atmosphere above the melt pool. With this facility, too, one becomes direct heated melting baths occurring increased oxidation of the Avoided melt pool and achieved good efficiency. In addition, it is avoided that metal from the weld pool with oxidizes the atmosphere in the air and Oxidation products, e.g. Aluminum oxide, magnesium oxide, zinc oxide etc. bake as scabies on the pipe and on the surface swim.

Vorteilhafterweise sind die Mittel zum Zuführen von reaktionsträgem Gas derart ausgebildet, daß bei Zufuhr des reaktionsträgen Gases die der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre ausgesetzte Oberfläche des Tauchrohres von reaktionsträgem Gas umgeben ist. Dazu kann das reaktionsträge Gas beispielsweise derart eingedüst werden, daß es einen Schleier um das Tauchrohr bildet.The means for supplying inert are advantageously Gas formed such that when the inert is supplied Gas that above the melting pool Surface of the immersion tube exposed to the atmosphere is surrounded by inert gas. This can be slow Gas can be injected such that it forms a veil around the dip tube.

Genauso kann ein vorzugsweise rohrförmiger Hohlkörper vorgesehen werden, der das Tauchrohr im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre unter Bildung eines vorzugsweise ringförmigen Spaltes umgibt, wobei die Mittel zum Zuführen von reaktionsträgem Gas derart angeordnet sein müssen, daß das reaktionsträge Gas in dem Spalt einführbar ist. Der rohrförmige Hohlkörper erfordert keine Wärmeübertragungseigenschaften und keine besondere mechanische Belastbarkeit, sondern kann speziell im Hinblick auf das Korrosionsverhalten und die Benetzungseigenschaften gegenüber der Gas- und Flüssigkeitsphase ausgelegt werden. Sollte ein Verschleiß des Hohlkörpers auftreten, so kann dieser Hohlkörper ohne besonderen Aufwand ausgetauscht werden. Die Kosten für einen derartigen Austausch betragen nur einen Bruchteil der Kosten des eigentlichen Tauchrohres.Likewise, a preferably tubular hollow body be provided by the dip tube in the area above the atmosphere of the melt pool to form a preferably surrounds annular gap, the means be arranged for supplying inert gas need to be able to introduce the inert gas into the gap is. The tubular hollow body does not require any heat transfer properties and no special mechanical resilience, but can specifically with regard to the corrosion behavior and the wetting properties the gas and liquid phase. Should be Wear of the hollow body can occur, this hollow body can be replaced without any special effort. The costs for such an exchange is only one Fraction of the cost of the actual dip tube.

Vorzugsweise umgibt der Hohlkörper das Tauchrohr im gesamten Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und ragt bis in das Schmelzbad hinein. In diesem Fall reichen geringe Inertgasmengen aus, um die Oberfläche des Tauchrohres zu schützen, da keine Vermischung der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und des Inertgases stattfindet. Das Tauchrohr muß somit im Hinblick auf seine Materialeigenschaften nicht auf die oberhalb des Schmelzbades befindliche Atmosphäre ausgelegt werden, sondern kann bezüglich seiner Wärmeübertragungs- und Benetzungseigenschaften sowie seines Korrosionsverhaltens optimal auf das Schmelzbad abgestimmt werden.The hollow body preferably surrounds the immersion tube as a whole Area of those located above the weld pool Atmosphere and protrudes into the weld pool. In this Small amounts of inert gas are sufficient to cover the surface to protect the dip tube, since no mixing of the above atmosphere and the inert gas takes place. The dip tube must therefore with regard its material properties do not match those above Melting bath located atmosphere are interpreted, but can with regard to its heat transfer and wetting properties as well as its corrosion behavior be matched to the weld pool.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen von reaktionsträgem Gas derart als Verbindung zwischen dem Spalt und/oder der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und dem Innenraum des Tauchrohres, z.B. als Durchgangsbohrung im Tauchrohr, ausgebildet sind, daß Abgas vom Brenner als reaktionsträges Gas in den Spalt und/oder in die oberhalb des Schmelzbades befindliche Atmosphäre einführbar ist. Die bei der Verbrennung erzeugten Abgase weisen einen wesentlich geringeren O2-Partialdruck auf und können daher problemlos als Inertgas verwendet werden. Besonders geeignet sind Abgase, die wenig Kohlendioxid und Wasser enthalten. Die Größe und Form der Verbindung ist so auszulegen, daß nur so viel Abgas eingedüst wird, daß möglichst wenig Schadstoffe aus dem Schmelzbad herausgetragen werden, aber gleichzeitig niedrigere Partialdrücke von Anteilen des Schmelzbades erzielt werden. Daher genügt ggf. eine einzige Durchgangsbohrung im Tauchrohr. Das Abgas verteilt sich dann im Spalt aufgrund von Diffusion.A preferred embodiment is characterized in that the means for supplying inert gas are designed as a connection between the gap and / or the atmosphere located above the melting bath and the interior of the dip tube, for example as a through hole in the dip tube, that exhaust gas from the burner as inert gas can be introduced into the gap and / or into the atmosphere above the melting bath. The exhaust gases generated during combustion have a significantly lower O 2 partial pressure and can therefore be used as an inert gas without any problems. Exhaust gases that contain little carbon dioxide and water are particularly suitable. The size and shape of the connection must be designed so that only so much exhaust gas is injected that as little pollutants as possible are removed from the melt pool, but at the same time lower partial pressures of portions of the melt pool are achieved. Therefore, a single through hole in the dip tube may be sufficient. The exhaust gas is then distributed in the gap due to diffusion.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Verbindung zwischen dem Spalt und/oder der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und dem Innenraum des Tauchrohres zur Rückführung des in den Spalt und/oder in die oberhalb des Schmelzbades befindliche Atmosphäre abgezweigten Abgasstromes in das Tauchrohr vorgesehen ist. A further development of the invention is characterized in that that a second connection between the gap and / or the atmosphere above the melt pool and the interior of the dip tube for returning the in the gap and / or in the one above the melting bath Atmosphere of branched exhaust gas flow into the dip tube is provided.

Vorteilhafterweise ist ein Strömungswiderstand zwischen den zwei Verbindungen im Abgasstrom des Tauchrohres derart angeordnet, daß Abgas des Brenners in den Spalt eindüsbar ist. Der Strömungswiderstand sorgt dafür, daß dem Spalt stets die erforderliche Inertgasmenge zugeführt wird.A flow resistance is advantageously between the two connections in the exhaust stream of the immersion tube in such a way arranged that the exhaust gas of the burner can be injected into the gap is. The flow resistance ensures that the gap the required amount of inert gas is always supplied.

Vorzugsweise ist eine Einrichtung zum gemeinsamen Abführen des reaktionsträgen Gases und der Abgase des Tauchrohres vorgesehen. Der bauliche Aufwand zur Herstellung oder Umrüstung der Einrichtung ist somit lediglich gering.A device for joint discharge is preferred of the inert gas and the exhaust gases of the immersion tube intended. The constructional effort to manufacture or convert the facility is therefore only small.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des vorzugsweise rohrförmigen Hohlkörpers eine Öffnung vorgesehen ist. Bereits mit Hilfe von kleinen Bohrungen in der Wand des Hohlkörpers kann der O2-Partialdruck auf der Schmelzbadoberfläche niedrig gehalten werden und können somit Oxidationsprozesse an der Oberfläche verringert werden.A further development of the invention is characterized in that an opening is provided in the wall of the preferably tubular hollow body. Even with the help of small holes in the wall of the hollow body, the O 2 partial pressure on the surface of the molten pool can be kept low and oxidation processes on the surface can thus be reduced.

Vorteilhafterweise ist im Schmelzbehälter im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre, vorzugsweise in der Oberseite oder in einem Deckel, eine Austrittsöffnung zum Abführen des reaktionsträgen Gases vorgesehen.It is advantageous in the melting tank in the area of atmosphere above the weld pool, preferably in the top or in a lid, an outlet opening provided for removing the inert gas.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr aus einem auf der Basis von nitridgebundenen Siliziumkarbiden hergestellten Keramikmaterial besteht.A preferred exemplary embodiment is characterized in that that the dip tube made of a nitride-based Silicon carbide made ceramic material consists.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Appropriate developments of the invention are in the Subclaims specified.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
eine schematische Schnittansicht durch eine neuartige Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2
eine schematische Schnittansicht durch eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 3
eine schematische Schnittansicht durch eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
Fig. 4
eine schematische Schnittansicht durch eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig. 5
eine schematische Schnittansicht durch eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel; und
Fig. 6
eine schematische Schnittansicht durch eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments shown schematically in the drawing. In the drawings:
Fig. 1
a schematic sectional view through a novel device for generating and / or keeping warm a melt pool according to a first embodiment;
Fig. 2
a schematic sectional view through a device for generating and / or keeping warm a melt pool according to a second embodiment;
Fig. 3
is a schematic sectional view through a device for generating and / or keeping warm a melt pool according to a third embodiment;
Fig. 4
a schematic sectional view through a device for generating and / or keeping warm a melt pool according to a fourth embodiment;
Fig. 5
a schematic sectional view through a device for generating and / or keeping warm a melt pool according to a fifth embodiment; and
Fig. 6
is a schematic sectional view through a device for generating and / or keeping a molten bath warm according to a sixth embodiment.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Einrichtung zum Schmelzen von festen Nichteisenmetallen und/oder zum Warmhalten von Nichteisenmetallschmelzbädern. Der Ofen 1 weist einen Schmelzbehälter 3 auf, der von einem Deckel 5 verschlossen ist. Der Schmelzbehälter 3 enthält ein Schmelzbad 7 aus einem Nichteisenmetall. Über dem Schmelzbad 7 befindet sich die Atmosphäre 9. Ein Tauchrohr 11 ist in der Mitte des Schmelzbehälters 3 angeordnet. Das Tauchrohr 11 reicht fast bis zum Boden des Schmelzbehälters 3. Das Tauchrohr 11 erstreckt sich nach oben durch eine Öffnung 13 im Deckel 5 des Schmelzbehälters hindurch. In dem Tauchrohr 11 ist ein Flammenhalter 15 und ein Flammrohr 17 angeordnet. Das Tauchrohr 11 weist oberhalb des Tiegeldeckels 5 eine Eintrittsöffnung 19 für Verbrennungsluft auf. Am oberen Ende des Tauchrohres ist eine zentrale Eintrittsöffnung 21 für Brenngas vorgesehen. Die Eintrittsöffnung 21 ist über eine zentrale Brennstofflanze 23 mit dem Flammenhalter 15 verbunden. Die Eintrittsöffnung 19 für die Verbrennungsluft ist über einen ringförmigen Verbrennungsluftkanal 25 mit dem Flammenhalter 15 verbunden. Der ringförmige Verbrennungsluftkanal 25 wird innen von der Brennstofflanze 23 und außen von dem Flammrohr 17 begrenzt. Ein ringförmiger Abgaskanal 27 wird innen vom Flammrohr 17 und außen durch den Mantel 29 des Tauchrohres begrenzt. Der Abgaskanal 27 ist oberhalb des Tiegeldeckels 5 mit einer Abgasaustrittsöffnung 31 verbunden. Im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre 9 ist auf der Innenseite des Tauchrohrmantels 29 eine Wärmedämmung 32 angeordnet. Die Wärmedämmung 32 ist so angeordnet, daß sie nach unten bis in den Bereich der Metallschmelze hineinragt. Nach oben erstreckt sich die Wärmedämmung 32 bis über den Deckel 5 des Schmelzbehälters 3.Fig. 1 shows schematically a section through a device for melting solid non-ferrous metals and / or to keep non-ferrous metal baths warm. The furnace 1 has a melting tank 3, which is one Cover 5 is closed. The melting tank 3 contains a Melting pool 7 made of a non-ferrous metal. Above the melt pool 7 is the atmosphere 9. A dip tube 11 is in the middle of the melting tank 3 is arranged. The dip tube 11 almost reaches the bottom of the melting tank 3. That Dip tube 11 extends upward through an opening 13 in the lid 5 of the melting container. In the dip tube 11, a flame holder 15 and a flame tube 17 are arranged. The dip tube 11 has a above the crucible lid 5 Inlet opening 19 for combustion air. At the upper end of the dip tube is a central inlet opening 21 for Fuel gas provided. The inlet opening 21 is via a central fuel lance 23 connected to the flame holder 15. The inlet opening 19 for the combustion air is via an annular combustion air duct 25 with the Flame holder 15 connected. The ring-shaped combustion air duct 25 is inside of the fuel lance 23 and outside limited by the flame tube 17. An annular exhaust duct 27 is inside the flame tube 17 and outside through the jacket 29 of the dip tube limited. The exhaust duct 27 is above the Crucible lid 5 connected to an exhaust gas outlet opening 31. In the area of those above the weld pool Atmosphere 9 is on the inside of the dip tube jacket 29 thermal insulation 32 is arranged. The thermal insulation 32 is like this arranged that they down to the area of the molten metal protrudes. The thermal insulation extends upwards 32 to over the lid 5 of the melting container 3.

Beim Betrieb wird dem Flammenhalter 15 über die Eintrittsöffnung 21 und die Brennstofflanze 23 Brenngas sowie über die Eintrittsöffnung 19 und den Verbrennungskanal 25 Verbrennungsluft zugeführt. Unterhalb des Flammenhalters 15 bildet sich im Flammrohr 17 eine Flamme. Das nach unten strömende Abgas wird von innen nach außen um den unteren Rand des Flammrohres 17 herumgeführt und über den äußeren Ringkanal 27 nach oben zur Abgasaustrittsöffnung 31 geleitet. Im Bereich oberhalb des Flammenhalters 15 wird das Abgas außen an der frisch zugeführten Verbrennungsluft 19 vorbeigeführt. Dadurch findet oberhalb des Flammenhalters 15 durch das Flammrohr 17 eine Wärmeübertragung von dem Abgas auf die Verbrennungsluft statt. Die Verbrennungsluft wird dadurch vorgewärmt.During operation, the flame holder 15 passes through the inlet opening 21 and the fuel lance 23 fuel gas as well via the inlet opening 19 and the combustion duct 25 Combustion air supplied. Below the flame holder 15 a flame forms in the flame tube 17. That down flowing exhaust gas flows from the inside to the outside around the lower one Edge of the flame tube 17 passed around and over the outer Annular channel 27 directed upwards to the exhaust outlet 31. In the area above the flame holder 15, the exhaust gas passed outside the freshly supplied combustion air 19. This takes place above the flame holder 15 heat transfer from the exhaust gas through the flame tube 17 on the combustion air instead. The combustion air will thereby preheated.

Mit Hilfe der Wärmedämmung 32 kann die Temperatur der Tauchrohroberfläche im Bereich der Ofenatmosphäre durch geeignete Materialwahl unterhalb vorgegebener Grenzwerte gehalten werden. Durch diese Einhaltung vorgegebener Grenzwerte können Anbackungen erfolgreich verhindert werden. Die Lebensdauer des Tauchrohres 11 kann dadurch erheblich verlängert werden. With the help of thermal insulation 32, the temperature of the Immersion tube surface in the area of the furnace atmosphere by suitable Material selection kept below specified limit values become. By adhering to specified limit values can successfully prevent caking. The The service life of the immersion tube 11 can thereby be extended considerably become.

In Fig. 2 ist eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Anstelle der Wärmedämmung ist ein Kühlkanal 33 vorgesehen. Die Eintrittsöffnung 19 für die Verbrennungsluft ist nicht nur mit dem Verbrennungsluftkanal 25, sondern ebenfalls mit dem Kühlkanal 33 verbunden. Am Eingang des Kühlkanals 33 ist eine Drosselklappe 35 angeordnet. Der Kühlkanal 33 verläuft im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre 9 unmittelbar auf der Innenseite des Tauchrohrmantels 29 nach unten. Im Betrieb läßt sich die gewünschte Menge der als Kühlluft verwendeten Verbrennungsluft durch geeignete Einstellung der Drosselklappe 35 zuführen. Die Kühlluft strömt durch den Kühlkanal 33 nach unten bis zu dessen Ende kurz unterhalb der Schmelzbadoberfläche. Dort wird die kühle Luft durch das entgegenströmende Verbrennungsabgas um 180° in den sich zur Mitte des Tauchrohres 11 hin anschließenden ringförmigen Abgaskanal 27 umgelenkt. Die kühle Luft strömt zusammen mit dem Verbrennungsabgas in dem Abgaskanal 27 zur Austrittsöffnung 31.In Fig. 2 is a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a second embodiment presented the invention. Instead of thermal insulation a cooling channel 33 is provided. The entrance opening 19 for the combustion air is not only with the combustion air duct 25, but also with the cooling duct 33 connected. At the entrance of the cooling channel 33 there is a throttle valve 35 arranged. The cooling channel 33 runs in the area the atmosphere 9 located above the melting bath immediately on the inside of the dip tube casing 29 below. In operation, the desired amount of as Cooling air used combustion air by appropriate setting feed the throttle valve 35. The cooling air flows through the cooling channel 33 down to the end briefly below the melt pool surface. There is the cool air through the counter-flowing combustion exhaust gas by 180 ° in the ring-shaped connecting to the center of the dip tube 11 Exhaust duct 27 deflected. The cool air flows together with the combustion exhaust gas in the exhaust duct 27 for Exit opening 31.

Fig. 3 zeigt eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Einrichtung unterscheidet sich von der Einrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 dadurch, daß anstelle der Wärmedämmung bzw. des Kühlsystems ein Schutzrohr 37 das Tauchrohr 29 im Bereich der Atmosphäre 9 unter Bildung eines ringförmigen Spaltes 39 umgibt. Das Schutzrohr reicht bis in das Schmelzbad 7 hinein. Es weist an seinem oberen Ende einen Flansch 41 auf, mit dem es auf dem Rand der Öffnung 13 des Deckels 5 des Schmelzbehälters 3 aufliegt. In dem Tauchrohr 29 sind zwei Durchgangsbohrungen 43 und 45 vorgesehen. Zwischen den beiden Durchgangsbohrungen 43 und 45 ist im ringförmigen Abgaskanal 27 ein Strömungswiderstand 47 angeordnet. Ein Teilstrom des Abgases im Abgaskanal 27 tritt aufgrund des Strömungswiderstandes 47 durch die untere Durchgangsbohrung 43 in den Spalt 39 ein. Das Abgas strömt im ringförmigen Spalt nach oben und strömt durch die obere Durchgangsbohrung 45 wieder mit dem im Abgaskanal verbliebenen Teilstrom zusammen. Der vereinigte Abgasstrom strömt zur Abgasaustrittsöffnung 31.3 shows a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a third embodiment the invention. The facility differs differs from the device according to FIGS. 1 and 2, that instead of thermal insulation or the cooling system Protective tube 37, the immersion tube 29 in the atmosphere 9 surrounds to form an annular gap 39. The The protective tube extends into the molten pool 7. It points at its upper end a flange 41 with which it is on the edge of the opening 13 of the lid 5 of the melting container 3 lies on. In the dip tube 29 are two through holes 43 and 45 are provided. Between the two through holes 43 and 45 is a flow resistance in the annular exhaust duct 27 47 arranged. A partial flow of the exhaust gas in the Exhaust duct 27 occurs due to flow resistance 47 through the lower through hole 43 into the gap 39. The exhaust gas flows upward in the annular gap and flows through the upper through hole 45 again with that in the exhaust duct remaining partial flow together. The combined exhaust gas flow flows to the exhaust gas outlet opening 31.

Durch das in das Schmelzbad eintauchende Schutzrohr 37 wird die Atmosphäre im Ringspalt 39 gegenüber der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre 9 abgeschottet. Das im Ringspalt 39 eingedüste Verbrennungsabgas weist einen wesentlich geringeren O2-Partialdruck als Luft auf und dient daher als Inertgas. Die Oberfläche des Tauchrohres steht im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre 9 nur mit diesem Inertgas in Kontakt. Somit kann eine Oxidations- bzw. Krätzebildung auf der Oberfläche des Tauchrohres im Atmosphärenbereich verhindert werden.The atmosphere in the annular gap 39 is sealed off from the atmosphere 9 located above the melting bath by the protective tube 37 immersed in the melting bath. The combustion exhaust gas injected in the annular gap 39 has a significantly lower O 2 partial pressure than air and therefore serves as an inert gas. The surface of the immersion tube is only in contact with this inert gas in the region of the atmosphere 9 located above the melting bath. This prevents oxidation or dross formation on the surface of the immersion tube in the atmospheric area.

Fig. 4 zeigt eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Einrichtung unterscheidet sich von der Einrichtung gemäß Fig. 3 dadurch, daß das Tauchrohr keine Durchgangsbohrungen aufweist, sondern eine separate Inertgaseintrittsöffnung 49 und eine separate Inertgasaustrittsöffnung 51. Die Inertgaseintrittsöffnung 49 und die Inertgasaustrittsöffnung 51 sind oberhalb des Deckels 5 des Schmelzbehälters angeordnet und jeweils mit dem Ringspalt 39 verbunden. Das Inertgas, zum Beispiel Stickstoff, wird über die Inertgaseintrittsöffnung 49 zugeführt und durchströmt den Ringspalt 39. Das Inertgas tritt dann aus der der Inertgaseintrittsöffnung 49 gegenüberliegenden Inertgasaustrittsöffnung 51 heraus. Bei dieser Ausführungsform können bei hohen Temperaturen Oxidationen im Ringspalt zuverlässig vermieden werden, welche zu Anbackungen führen würden. Daher bietet die Zuführung eines separaten Inertgases einen besonders guten Schutz vor Anbackungen am Tauchrohr im Bereich der Atmosphäre 9.Fig. 4 shows a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a fourth embodiment the invention. The facility differs 3 from the device in that the Dip tube has no through holes, but one separate inert gas inlet opening 49 and a separate one Inert gas outlet 51. The inert gas inlet 49 and the inert gas outlet opening 51 are above the Lid 5 of the melting container arranged and each with connected to the annular gap 39. The inert gas, for example Nitrogen is supplied via the inert gas inlet opening 49 and flows through the annular gap 39. The inert gas emerges then from the opposite of the inert gas inlet opening 49 Inert gas outlet opening 51 out. In this embodiment can oxidize in high temperatures Annular gap can be reliably avoided, which leads to caking would lead. Therefore, feeding a separate Inert gases provide particularly good protection against caking on the immersion tube in the area of the atmosphere 9.

In Fig. 5 ist eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Diese Einrichtung unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 dadurch, daß in dem Schutzrohr 37 kurz oberhalb der Oberfläche des Schmelzbades 7 eine Durchgangsbohrung 53 vorgesehen ist. Ferner ist der Ringspalt 39 nicht direkt mit einer Inertgasaustrittsöffnung verbunden. Statt dessen ist in dem Deckel 5 des Schmelzbehälters 3 eine Inertgasaustrittsöffnung 55 vorgesehen.In Fig. 5 is a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to a fifth embodiment shown schematically. This facility differs differs from the exemplary embodiment according to FIG. 4 in that in the protective tube 37 just above the surface of the melting bath 7, a through hole 53 is provided is. Furthermore, the annular gap 39 is not directly with a Inert gas outlet opening connected. Instead, it is in that Cover 5 of the melting container 3 has an inert gas outlet opening 55 provided.

Das Inertgas strömt wiederum durch die Eintrittsöffnung 49 in den Ringspalt 39 ein. Es verläßt den Ringspalt durch die Durchgangsbohrung 53 und gelangt in die oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre 9. Das Inertgas strömt durch die Inertgasaustrittsöffnung 55 aus dem Schmelzbehälter nach oben aus. Indem das Inertgas über die Schmelzbadoberfläche geleitet wird, kann dort der O2-Partialdruck ebenfalls niedrig gehalten werden. Auf diese Weise können auch an der Schmelzbadoberfläche die Oxidationen reduziert werden.The inert gas in turn flows through the inlet opening 49 into the annular gap 39. It leaves the annular gap through the through hole 53 and reaches the atmosphere 9 located above the melting bath. The inert gas flows out of the melting tank through the inert gas outlet opening 55. By passing the inert gas over the surface of the molten bath, the O 2 partial pressure can also be kept low there. In this way, the oxidations can also be reduced on the molten bath surface.

Fig. 6 zeigt eine Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Einrichtung unterscheidet sich von der Einrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel dadurch, daß keine seperate Inertgasaustrittsöffnung vorgesehen ist. Statt dessen weist das Tauchrohr im oberen Bereich der Atmosphäre 9 eine Durchgangsöffnung 57 auf. Das dem Ringspalt 39 zugeführte Inertgas strömt durch diese Durchgangsöffnung 57 in den ringförmigen Abgaskanal 27 und wird über die Abgasaustrittsöffnung 31 gemeinsam mit dem Abgas abgeführt.6 shows a device for generating and / or Keeping a weld pool warm according to the sixth embodiment the invention. This facility differs differs from the device according to the fourth embodiment in that no separate inert gas outlet opening is provided. Instead, the dip tube points in the upper one A passage opening 57 in the area of the atmosphere 9. The the inert gas supplied to the annular gap 39 flows through it Through opening 57 in the annular exhaust duct 27 and is together with the exhaust gas via the exhaust gas outlet opening 31 dissipated.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind zahlreiche Weiterbildungen denkbar. Die verschiedenen Ausführungsbeispiels können beliebig miteinander kombiniert werden, um die gewünschte Lebensdauer des Tauchrohres zu erzielen. Anstelle eines Kühlgases kann auch eine Kühlflüssigkeit verwendet werden. Insbesondere kann die Form des Hohlkörpers und des Tauchrohres auch oval oder mehreckig gewählt werden. Ferner kann die Zahl der Verbindungen zwischen dem Spalt und dem Abgaskanal des Tauchrohres, zwischen dem Spalt und der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und zwischen dem Abgaskanal und der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre beliebig variiert werden. Schließlich kann bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 das Schutzrohr 37 vollständig weggelassen werden.Numerous further developments are within the scope of the inventive concept conceivable. The different embodiments can be combined with each other to create the desired one To achieve the life of the dip tube. Instead of A cooling gas can also use a cooling liquid become. In particular, the shape of the hollow body and the Immersion tube can also be selected oval or polygonal. Further can the number of connections between the gap and the Exhaust duct of the dip tube, between the gap and the one above atmosphere and between the flue gas duct and the one above the melting bath Atmosphere can be varied as desired. Finally, can 3, the protective tube 37 be completely omitted.

Claims (19)

Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades, insbesondere eines Schmelzbades aus Nichteisenmetall, mit einem Schmelzbehälter (3) für das Schmelzbad (7) und eine darüber befindliche Atmosphäre (9), und einer Heizeinrichtung zum Beheizen des Schmelzbades,
dadurch gekennzeichet, daß die Heizeinrichtung als im Schmelzbehälter angeordnetes, in das Schmelzbad eintauchendes Tauchrohr (11) ausgebildet ist, und daß dem Tauchrohr Mittel (32, 33) zugeordnet sind, die die Temperatur der Tauchrohroberfläche im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre unterhalb vorgegebener Grenzwerte halten. Device for producing and / or keeping warm a melting bath, in particular a melting bath made of non-ferrous metal, with a melting tank (3) for the melting bath (7) and an atmosphere (9) above it, and a heating device for heating the melt pool,
characterized by that the heating device is designed as an immersion tube (11) arranged in the melting tank and immersed in the melting bath, and that means (32, 33) are assigned to the dip tube which keep the temperature of the dip tube surface in the region of the atmosphere above the melting bath below predetermined limit values. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr einen Brenner, vorzugsweise einen Rekuperatorbrenner, enthält.Device according to claim 1, characterized in that the dip tube has a burner, preferably a recuperator burner, contains. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte der Temperatur der Tauchrohroberfläche (32, 33) derart ausgebildet sind, daß die Tauchrohroberflächentemperatur auf eine Temperatur im Bereich von 80 - 120% der Schmelzbadtemperatur einstellbar ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that that the means to comply with the given Limits of the temperature of the immersion tube surface (32, 33) are designed such that the immersion tube surface temperature to a temperature in the range of 80-120% of the Melt bath temperature is adjustable. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte der Temperatur der Tauchrohroberfläche eine im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmospäre (9) an der Innenseite des Tauchrohres befestigte Wärmedämmung (32) aufweisen. Device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the means for compliance with the predetermined Limits of the temperature of the dip tube surface one in the area of the atmosphere above the melting bath (9) thermal insulation attached to the inside of the immersion tube (32). Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einhaltung der vorgegebenen Grenzwerte der Temperatur der Tauchrohroberfläche eine Kühleinrichtung (33) aufweisen, wobei die Kühleleinrichtung derart ausgebildet ist, daß der Innenseite der Tauchrohroberfläche kaltes Kühlgas zuführbar ist.Device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the means for compliance with the predetermined Limits of the temperature of the dip tube surface one Have cooling device (33), the cooling device is designed such that the inside of the dip tube surface cold cooling gas can be supplied. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (33) derart ausgebildet ist, daß Verbrennungsluft des Brenners als Kühlgas verwendbar ist.Device according to claim 5, characterized in that the cooling device (33) is designed such that Combustion air from the burner can be used as cooling gas. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (27) zum gemeinsamen Abführen des Kühlgases und der Abgase des Brenners vorgesehen ist.Device according to claim 5 or 6, characterized in that a device (27) for joint discharge of the cooling gas and the exhaust gases of the burner is provided. Einrichtung zum Erzeugen und/oder Warmhalten eines Schmelzbades, insbesondere eines Schmelzbades aus Nichteisenmetall, vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Schmelzbehälter (3) für das Schmelzbad (7) und eine darüber befindliche Atmosphäre (9), und einer Heizeinrichtung zum Beheizen des Schmelzbades,
dadurch gekennzeichet, daß die Heizeinrichtung als im Schmelzbehälter angeordnetes, in das Schmelzbad eintauchendes Tauchrohr (11) ausgebildet ist, und daß Mittel (43; 49) vorgesehen sind, um ein reaktionsträges Gas, vorzugsweise Inertgas, z.B. Stickstoff, der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre (9) zuzuführen. Device for generating and / or keeping warm a melt pool, in particular a melt pool made of non-ferrous metal, preferably according to one of Claims 1 to 7 a melting tank (3) for the melting bath (7) and an atmosphere (9) above it, and a heating device for heating the melt pool,
characterized by that the heating device is designed as an immersion tube (11) arranged in the melting tank and immersed in the melting bath, and that means (43; 49) are provided in order to supply an inert gas, preferably inert gas, for example nitrogen, to the atmosphere (9) located above the melting bath. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr einen Brenner (15), vorzugsweise einen Rekuperatorbrenner, enthält. Device according to claim 8, characterized in that the immersion tube has a burner (15), preferably a recuperator burner, contains. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen von reaktionsträgem Gas (43; 49) derart ausgebildet sind, daß bei Zufuhr des reaktionsträgen Gases die der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre ausgesetzte Oberfläche des Tauchrohres (29) von reaktionsträgem Gas umgeben ist.Device according to claim 8 or 9, characterized in that the means for feeding inert Gas (43; 49) are designed such that when the inert is supplied Gas that above the melting pool Surface of the immersion tube exposed to the atmosphere (29) is surrounded by inert gas. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorzugsweise rohrförmiger Hohlkörper (37) das Tauchrohr im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre (9) unter Bildung eines vorzugsweise ringförmigen Spaltes (39) umgibt, und
   daß die Mittel zum Zuführen von reaktionsträgem Gas (43; 49) derart angeordnet sind, daß das reaktionsträge Gas in den Spalt (39) einführbar ist.Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that a preferably tubular hollow body (37) surrounds the immersion tube in the region of the atmosphere (9) located above the melting bath to form a preferably annular gap (39), and
that the means for supplying inert gas (43; 49) are arranged such that the inert gas can be introduced into the gap (39). Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (37) das Tauchrohr im gesamten Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre (9) umgibt und bis in das Schmelzbad (7) hineinragt.Device according to claim 11, characterized in that the hollow body (37) the dip tube in the entire area the atmosphere above the melting bath (9) surrounds and protrudes into the molten pool (7). Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen von reaktionsträgem Gas (43; 49) derart als Verbindung zwischen dem Spalt (39) und/oder der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und dem Innenraum des Tauchrohres, z.B. als Durchgangsbohrungen (43) im Tauchrohr, ausgebildet sind, daß Abgas vom Brenner als reaktionsträges Gas in den Spalt und/oder in die oberhalb des Schmelzbades befindliche Atmosphäre einführbar ist.Device according to one of claims 8 to 12, characterized characterized in that the means for supplying inert Gas (43; 49) as a connection between the Gap (39) and / or the one located above the melting bath Atmosphere and the interior of the immersion tube, e.g. as Through holes (43) in the dip tube, are formed that Exhaust gas from the burner as an inert gas in the gap and / or into the atmosphere above the melt pool can be introduced. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Verbindung (45) zwischen dem Spalt (39) und/oder der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre und dem Innenraum des Tauchrohres zur Rückführung des in den Spalt und/oder in die oberhalb des Schmelzbades befindliche Atmosphäre abgezweigten Abgasstromes in das Tauchrohr (11) vorgesehen ist.Device according to claim 13, characterized in that a second connection (45) between the gap (39) and / or the atmosphere above the melt pool and the interior of the dip tube for returning the in the gap and / or in the one above the melting bath Atmosphere of branched exhaust gas flow into the dip tube (11) is provided. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strömungswiderstand (47) zwischen den zwei Verbindungen (43, 45) im Abgasstrom des Tauchrohres derart angeordnet ist, daß Abgas des Brenners in den Spalt (39) eindüsbar ist.Device according to claim 14, characterized in that a flow resistance (47) between the two connections (43, 45) arranged in the exhaust stream of the dip tube in this way is that the exhaust gas of the burner can be injected into the gap (39) is. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (27) zum gemeinsamen Abführen des reaktionsträgen Gases und der Abgase des Tauchrohres vorgesehen ist.Device according to one of claims 8 to 15, characterized characterized in that a device (27) for common Removal of the inert gas and the exhaust gases of the Dip tube is provided. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des vorzugsweise rohrförmigen Hohlkörpers (37) eine Öffnung (53) vorgesehen ist.Device according to one of claims 11 to 16, characterized characterized in that in the wall of the preferably tubular Hollow body (37) is provided with an opening (53). Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmelzbehälter (3) im Bereich der oberhalb des Schmelzbades befindlichen Atmosphäre (9), vorzugsweise in der Oberseite oder in einem Deckel (15), eine Austrittsöffnung (55) zum Abführen des reaktionsträgen Gases vorgesehen ist.Device according to one of claims 8 to 17, characterized characterized in that in the melting tank (3) in the area the atmosphere (9) above the melting bath, preferably in the top or in a lid (15), one Outlet opening (55) for removing the inert Gases is provided. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Tauchrohr aus einem auf der Basis von nitridgebundenen Siliziumkarbiden hergestellten Keramikmaterial besteht.Device according to one of claims 1 to 18, characterized characterized in that the dip tube from a on the Based on nitride-bonded silicon carbides Ceramic material is made.
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