Opublikowano; 10.X.1968 56176 KI. 21 h, 15/50 MKP H 05 b 3|t% 7 Wspóltwórcy wynalazku: inz. Ryszard Lesniak, inz. Stanislaw Pawlow¬ ski, inz. Waclaw Pawlowski, inz. Arkadiusz Bialecki, inz. Kazimierz Tkaczyk Wlasciciel patentu: Ministerstwo Przemyslu Ciezkiego, Warszawa (Polska) Elektryczny piec oporowy do topienia i przetrzymywania w sta¬ nie cieklym metali niezelaznych, a zwlaszcza aluminium i cynku Elektryczny piec oporowy wedlug wynalazku ma zastosowanie w przemy/sle przy procesach to¬ pienia, odlewania i przetrzymywania w stanie cieklym metali, a w szczególnosci przy procesach nakladania powlok metalowych metoda ogniowo- zanurzeniowa.Dotychczas stosowane piece, do wyzej wymie¬ nionych celów, sa nieekonomiczne, maja mala stosunkowo zywotnosc, nie spelniaja zadanych wymagan lub sa bardzo kosztowne.I tak na przyklad elektryczne piece oporowe, tyglowe sa nagrzewane od zewnatrz, co powoduje znaczne straty cieplne i mala sprawnosc cieplna.Poza tym tygle zeliwne lub stalowe szybko sie zu¬ zywaja, a w przypadku topienia aluminium zostaja gwaltownie zniszczone na skutek agresywnego dzialania cieklego metalu na zeliwo itp.Tygle natomiast ceramiczne nie moga byc za¬ stosowane w wiekszych rozmiarach ze wzgledu na mala wytrzymalosc mechaniczna i slabe prze¬ wodnictwo cieplne.Piece elektryczne indukcyjne sa wprawdzie bar¬ dzo sprawne, ale maja dwie zasadnicze nizej omówione wady.Zarówno w piecach kanalowych, jak i bezka- nalowych odlbywa sie nieustanne krazenie cza¬ steczek, cieklego metalu w kapieli, cala zas kapiel przebywa stale w polu elektromagnetycznym, któ¬ re to zjawiska nie zawsze sa pozadane, a przy 10 15 20 90 procesach nakladania powlok metalowych meto¬ da ' ogniowo-zanurzeniowa sa wybitnie szkodliwe dajac zanieczyszczona powloke i utrudniajac dy¬ fuzje metalu do podloza.Piece indukcyjne sa wyjatkowo kosztowne i wy¬ magaja posiadania dodatkowego malego pieca do stopienia zaczynowej czesci metalu.Piece elektrodowe, solne wymagaja dobrania specjalnych mieszanek solnych, które przy za¬ pewnieniu odpowiedniej temperatury nie wchodzi¬ lyby w reakcje chemiczna z cieklym metalem i nie powodowalyby zanieczyszczenia kapieli, co nie jest rzecza latwa a przy niektórych metodach wrecz niemozliwa lub bardzo kosztowna.Ponadto ze wzgledu na koniecznosc umieszcze¬ nia elektrod w dolnej czesci pieca tuz nad dnem nastepuje intensywne krazenie czastek cieklego metalu, stwarzajac warunki zanieczyszczania ka¬ pieli cialami opadajacymi na dno. Uniemozliwia to prowadzenie procesu nakladania powlok meta¬ lowych metoda ogniowo-zanurzeniowa.Elektryczne piece oporowe z górnym nagrze¬ wem, w których topienie metalu odbywa sie w wy¬ niku silnego promieniowania elementów grzejnych umieszczonych wewnatrz sklepienia przykrywaja¬ cego zwierciadlo metalu, nie moga uz3^skiwac duzej glebokosci kapieli ze wzgledu na trudnosci w do- grzaniu grubej warstwy metalu. Uniemozliwia to wykorzystanie ich do metalizowania zanurzeniowe- 5617656 176 go wyrobów. • Powoduja gwaltowne utlenianie sie metalu na skutek duzej powierzchni zwierciadla w stosunku do pojemnosci kapieli oraz wymaganej wysokiej temperatury na powierzchni cieklego me¬ talu. 5 Piece elektryczne z elementami grzejnymi zanu¬ rzonymi w kapieli cieiklego metalu sa wprawdzie ekonomiczne z punktu widzenia bilansu cieplnego jako piece do wytapiania metali dla celów odlew¬ niczych, nie nadaja sie jednak jako piece do pro- 10 wadzenia procesów nakladania powlok metalowych metodami ogniowo-zanurzeniowymi, poniewaz znajdujace sie wewnatrz kapieli elementy grzejne sa narazone na uszkodzenie, a nawet na zlamanie przez przedmioty zanurzane. Ponadto elementy te 15 celem uzyskania równomiernej temperatury calej kapieli metalowej musza byc rozmieszczone sy¬ metrycznie wewnatrz cieklego metalu przez co stosunek pojemnosci kapieli wykorzystywanej w procesie metalizacji zanurzeniowej przedmiotów do jo pojemnosci calej ilosci cieklego metalu w pieou jest niekorzystny i przez to piec jest dla tych celów malo ekonomiczny.Wad powyzszych nie posiada piec wedlug wy¬ nalazku zbudowany jako wanna z segmentów ^ wielowarstwowych, zawierajacych elementy grzej¬ ne tak rozmieszczone, ze stanowia one na obwo¬ dzie wewnetrznej sciany wanny szereg grzejny w bezposredniej stycznosci z kapiela metalowa. 30 Przedmiot wynalazku jest przykladowo uwidocz¬ niony na rysunku na którym fig. 1 przedstawia pojedynczy segment pieca, fig. 2 — odmiane seg¬ mentu, fig. 3 — wielokrotny segment pieca, a fig. 4 przedstawia piec wykonany z jednego zamknie¬ tego segmentu. 35 Na fig. 1 pokazano segment o dowolnym prze¬ kroju wykonany z zaprawy ceramicznej 1 o skla¬ dzie nie wchodzacym w reakcje chemiczna z ciek¬ lym metalem. Posiada on mimosrodowo wykona¬ ny otwór, w którym umieszczona jest rozlacznie tuleja ceramiczna 2 o skladzie nie wchodzacym w reakcje chemiczna z elementem grzejnym, jaki ma byc w niej umieszczony, przy czym prze¬ strzen pomiedzy zewnetrzna sciana tuleji, a otwo¬ rem w segmencie wypelniona jest odpowiednia masa np. maczka azbestowa, stanowiac warstwe dylatacyjno-amortyzacyjna 3. O ile pozwalaja na to warunki eksploatacyjne pieca tuleje moga byc osadzone w segmentach tak, ze pewna czesc obwo- du ich scianki wysunieta jest z segmentu i styka sie bezposrednio z topionym metalem jak to poka¬ zano na fig. 2.Takie wykonanie segmentu grzejnego, a w kon¬ sekwencji i pieca jest bardzo proste i tanie, za- 55 pewnia latwe oddawanie ciepla w kierunku naj¬ cienszej scianki i przekazywanie go do kapieli cieiklego metalu* zabezpiecza elementy grzejne przed uszkodzeniem, a w piecu wannowym stwa¬ rza najkorzystniejsze warunki cieplne i wytrzy- 60 malosciowe, poniewaz najwyzsza temperatura pa¬ nuje na wewnetrznej stronie wanny najnizsza zas na zewnetrznej (w przeciwienstwie do nagrzewu zewnetrznego). W wyniku takiego rozkladu tempe¬ ratur zlikwidowane sa do minimum straty cieplne, 65 40 45 oraz uniemozliwiony wyciek cieklego metalu z wanny przez szczeliny powstajace w scianach ceramicznych w miare ich zuzycia,, jak to ma miej¬ sce w piecach z nagrzewem zewnetrznym.W zaleznosci od wielkosci pieca oraz warunków technicznych jego wykonania, segmenty wymu- rówki pieca moga byc wbudowane zarówno jako pojedyncze, Jak i wielokrotne, tzn. takie, które za¬ wieraja po kilka otworów z tulejami na elementy grzejne, przy czym ksztalt przekroju segmentu moze byc dowolny w zaleznosci od wymaganych ksztaltów pieca. Same tuleje moga byc stosowa¬ ne jako przelotowe, bez dna lulb zasklepione z jednej strony, w zaleznosci od rodzaju zastoso¬ wanych elementów grzejnych. Segment wielokrot¬ ny o ksztalcie zaokraglonym, z zasklepionymi tu¬ lejami pokazano na fig. 3.W wyjatkowych przypadkach, szczególnie przy malych rozmiarach piec moze byc wykonany jako calosc z jednego zamknietego segmentu z zabu¬ dowanymi tulejami na wewnetrznym jego obwo¬ dzie jak to pokazano na fiig. 4.Mozliwe jest równiez rozwiazanie w którym uzy¬ wa sie elementów grzejnych niemetalowych, przy czym elementy te moga byc zalbudowane w otwory wewnetrznej warstwy scian przestrzeni roboczej pieca, tak jak tuleje ceramiczne.Celem utrzymania w odpowiednio niskiej tempe¬ raturze zewnetrznych scian pieca obklada sie zlo¬ zone segmenty materialami izolacyjnymi i wzmac¬ nia konstrukcja stalowa. PL