NO156630B - Fremgangsmaate og varmeelement for tilfoering av varmeenergi til en metallsmelte eller lignende vaeske. - Google Patents

Description

Nærværende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å holde metall eller lignende i smeltet tilstand i en beholder ved hjelp av elektrisk mostandsoppvarming. Oppfinnelsen vedrører videre et varmeelement til bruk ved fremgangsmåten.

For å tilføre energi til en metallsmelte er det fra tidligere kjent å anvende elektriske motstandselementer, som i prinsipp kan være anordnet på to forskjellige måter, nemlig enten på oversiden av smeltens overflate eller i et rør eller en annen hylseformet gjenstand som er delvis nedsenket i metallsmelten. Vanlige materialer i slike elektriske motstandselementer er legeringer av krom-nikkel og jern-aluminium samt materialer såsom silisiumkarbid, grafitt og molybden-silisium.

Ved den metode hvor de elektriske motstandselement er anordnet over metallsmeltens overflate, vil energi fra motstandselementene overføres til metallsmelten ved varmestråling til overflaten. Dette betyr at selve beholderen for metallsmelten må dimensjoneres i like stor grad med hensyn til overføring av varmeenergi som med hensyn til det plassbehov selve produksjons-prosessen krever. Dette medfører i sin tur at metallbadets inn-hold av .smeltet metallmengde er betydelig større enn det som skulle være nødvendig for selve <p>roduksjonsprosessen. På denne måte vil betydelig kapital bli bundet, slik som f.eks. ved topp-fyrte varmforsinkingsovner. Ytterligere ulemper ved denne metode består i at motstandselementene er lite resistente mot metalls<p>rut fra metallbadet, og at en eventuell beskyttelse av motstandselementene mot en slik metallsprut innebærer en redusert varmeoverføring fra nevnte element til metallsmelten.

Ved en annen kjent metode tilføres metallsmelten energi ved

hjelp av varmeelement/motstandselement, fortrinnsvis i stav-form, som er plassert i et rør med bunn eller annen hylse-

formet gjenstand, som er delvis neddyppet i metallsmelten, og hvorved det ikke foreligger elektrisk ledende kontakt mellom motstandselement og hylsen. Ved denne metode overføres varme ved stråling fra motstandselement til hylsen, hvorfra varme-

ledning finner sted i metallsmelten. Oppvarmingselement av den ovennevnte type beskrives bl.a. i UK pat.nr. 1.027.163 og US pat. nr. 4.132.886. Materialene i de nevnte hylser kan være av forskjellig art. Når materialet utgjøres av metalliske legeringer, vil hylsetemperaturen være begrenset til et relativt lavt nivå, hvilket reduserer den energioverføringsmengde som ellers kunne ha vært utnyttet fra motstandselementene. En ytterligere ulempe med metalliske legeringer er at de er lite resistente mot metallsmelter av f.eks. sink og aluminium. Rør eller hylser av materialer som er basert på f.eks. grafitt, silisiumkarbid, silisiumnitrid eller aluminiumnitrid tåler høyere temperaturer, og kan også være resistente mot smeltede metaller. I praksis har det imidlertid vist seg at det er vanskelig å oppnå et tilfredsstillende tett rør eller hylse i disse materialer. Dette resulterer bl.a. i at rørets eller hylsens ytterflate

mot metallsmelten tilføres oksygen, som fører til oksydasjon av den nevnte ytterflate og/eller det smeltede metall som befinner seg umiddelbart inntil nevnte ytterflate. Det derved dannede oksydsjikt virker varmeisolerende og dermed reduserende på mengden overført energi. En ytterligere ulempe ved slike rør eller hylser er at varmevekslingsbestandigheten kan være dårlig.

Ifølge nærværende oppfinnelse er det fremskaffet en ny fremgangsmåte for tilføring av varmeenergi til en metallsmelte e.l. ved hjelp av elektrisk motstandsoppvarming. Fremgangsmåten er i alt vesentlig karkaterisert ved at det i smeiten nedsenkes ett eller flere toarmede eller trearmede elementer, hvorved de nedre ender til de stavlignende armer er i elektrisk ledende kontakt med hverandre, at elektrisk strøm tilkoples hver av de stavlignende armers frie endestykker som rager opp av smeltebadet, at de øvrige deler av de stavlignende armer, som i alt vesentlig er nedsenkt i smeiten, består av elektrisk motstandsmateriale, som sammen med den del som sammenføyer de stavlignende armer, og eventuelt en del av de øverste endestykker er overtrukket med et elektrisk isolerende og varmeledende materiale, som er resistent overfor smeltebadet som skal tilføres varmeenergi.

Ifølge oppfinnelsen er det også fremskaffet et nytt toarmet eller trearmet varmelement med stavlignende armer, hvis ytterste frie endstykker består av et godt elektrisk ledende materiale, mens armenes øvrige deler bl.a. består av elektrisk motstandsmateriale, og hvorved de stavlignende armer i de: ender som utgjøres av elektrisk motstandsmateriale er sammenføyet med et fortrinns-

vis godt elektrisk ledende materiale. Varmeelementet er i alt vesentlig karkaterisert ved at i det minste de deler av elementet som skal nedsenkes i smeiten er overtrukket med et elektrisk isolerende og varmeledende belegg, som er resistent overfor smeiten, og som består av ett eller flere oksyder av metaller og/eller halvmetaller.

Det elektriske motstandsmateriale i elementet kan være av konvensjonell type, men i metallsmelter som f.eks. sinksmelte eller aluminiumsmelte vil det elektriske motstandsmateriale fortrinnsvis bestå av et halvledermateriale som er basert på grafitt eller silisiumkarbid. Beleggmaterialet må i prinsipp være et materiale med god elektrisk, isolasjonsevne, god varme-ledningsevne, god varmevekslingsbestandighet, god temperatur-bestandighet og god resistens mot metallsmelten. Egnede materialer kan her være.slike som i alt vesentlig består av oksyder av aluminium, zirkonium eller silisium. Materialet i de stavlignende elementarmenes endestykker, de såkalte kalde ender, kan i prinsipp utgjøres av et hvilket som helst godt elektrisk ledende materiale som er resistent under de rådende driftsforhold. Materialet som sammenføyer de stavlignende armene kan utgjøres av et elektrisk mostandsmateriale, f.eks. samme materiale som i de stavlignende armer, eller det kan utgjøres av et godt elektrisk ledende materiale, f.eks.

samme materiale som i varmeelementets såkalte kalde ender.

Varmeelement ifølge oppfinnelsen er nedsenkt i det flytende metallet på en slik måte at bare de stavlignende element-

armenes endestykker, som til et visst nivå over metallsmelten er forsynt med belegg, rager opp av metallsmelten. ved til-kobling av elementarmenes ender, som rager opp av smeiten, til en strømkilde, så vil den neddyppede del av elementet, som består av det nevnte elektriske motstandsmateriale med belegg

utgjøre elementets hetesone. Med denne type varmeelement til-føres metallsmelten varmeenergi ved direkte varmeledning.

Oppfinnelsen skal i det følgende nærmere forklares ved hjelp

av to utførelsesformer med tilhørende tegningsfigurer, hvor:

Fig. 1 viser i snitt et toarmet varmeelement delvis nedsenkt i

et metallbad; og

Fig. 2 viser i snitt et trearmet varmeelement delvis nedsenkt i

et metallbad.

I begge tegningsfigurer betegner 1 et metallsmeltebad og 2 metallbadets overflate. De stavlignende armene består av motstandsmateriale 3, som i nærværende utførelsesform utgjøres av silisiumkarbid, og 5 betegner den kalde ende som her utgjøres av silisiumkarbid, men av en krystallform som gjør materialet til en god elektrisk leder. De stavlignende armene er sammenføyet i elektrisk ledende forbindelse ved hjelp av sammenføynings-

del 6, som i nærværende eksempel er av samme materiale som de kalde ender 5. Beleggmaterialet 4, som her i alt vesentlig består av aluminiumoksyd og silisiumoksyd, dekker_hele den ned-senkte del av elementet samt en del av de kalde ender 5 som rager opp av smeiten.

I de viste utførelsesformer er de deler av de kalde ender som befinner seg under og umiddelbart over metallbadets overflate forsynt med beleggmateriale. Selv om dette vil være en fore-trukket utførelsesform av varmeelementet, så vil det ikke være noe til hinder for kun å belegge elementets hetesone, men da under forutsetning av at bare denne kommer i kontakt med metallsmelten.

Strømkilden, som ikke er vist, er tilkoblet endestykkene 5 som rager over smeltebadet. Varmeelementenes hetesone vil, som man ser, utgjøres av den del av varmeelementet hvor det elektriske motstandsmateriale 3 befinner seg.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for å tilføre varmeenergi til en metallsmelte eller annen elektrisk ledende væske (1) ved hjelp av motstandsoppvarming, karakterisert ved at det i smeiten (1) nedsenkes ett eller flere toarmede eller trearmede elementer, hvorved de nedre ender til de stavlignende armer er i elektrisk ledende kontakt med hverandre, at elektrisk strøm tilkoples hver av de stavlignende armers frie endestykker (5) som rager opp av smeltebadet, at de øvrige deler av de stavlignende armer, som i alt vesentlig er nedsenkt i smeiten, består av elektrisk motstandsmateriale (3), som sammen med den del (6) som sammenføyer de stavlignende armer og eventuelt en del av de øverste endestykker (5) er overtrukket med et elektrisk isolerende og varmeledende materiale (4), som er resistent overfor smeiten som skal tilføres varmeenergi.

2. Varmeelement til bruk ved fremgangsmåten ifølge krav 1, og som utgjøres av et toarmet eller trearmet element, hvis armer er stavlignende, og hvorved armenes ytterste frie endestykker (5) består av et godt elektrisk ledende materiale, mens de stavlignende armers øvrige deler bl.a. består av elektrisk motstandsmateriale (3), og hvorved de stavlignende armer i de ender som utgjøres av elektrisk motstandsmateriale er sammenføyet med et fortrinnsvis godt elektrisk ledende materiale (6),karakterisert ved at i det minste de deler av elementet som skal nedsenkes i smeiten er overtrukket med et elektrisk isolerende og varmeledende belegg (4), som er resistent overfor smeiten, og som består av ett eller flere oksyder av metaller og/eller halvmetaller.

3. Varmeelement ifølge krav 2, karakterisert ved at belegget (4) i alt vesentlig består av en blanding av to eller flere oksyder av aluminium, zirkonium, silisium og magnesium.

4. Varmeelement ifølge kravene 2 og 3, karakterisert ved at også en del av de ytterste frie endestykker (5) av godt elektrusk ledende materiale er forsynt med nevnte belegg (4).