DE967024C - Elektrisch beheizter Herdschmelzofen zum Schmelzen, Raffinieren oder Legieren von Leichtmetallen, insbesondere von stark magnesiumhaltigen Metallen, oder deren Legierungen oder von Schrott - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 26. SEPTEMBER 1957

S 13936 VIIId 121h

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Es ist bekannt, in elektrisch beheizten, Herdschmelzöfen, das Schmelzen von Metallen oder deren Legierungen, unter einer Salzdecke vorzunehmen.

In Herdschmelzöfen der vorgenannten Art, in denen die Salzdecke durch Hindurchleiten von elektrischem Strom als Heizwiderstand benutzt wird, geht ein Teil des Heizstromes auch durch das metallische Schmelzgut.

Es ist nun in vielen, Fällen erwünscht, den Widerstand des Bades in Herdschmelzöfen zu erhöhen, um nicht zu hohe Stromstärken zu erhalten oder die Aufteilung des Stromflusses durch das Salz und das geschmolzene Metall zu beeinflussen.

Diese Aufgaben, werden, durch die Erfindung in einfacher Weise gelöst. Diese bezieht sich auf einen elektrisch beheizten Herdschmelzofen zum Schmelzen, Raffinieren oder Legieren von Leichtmetallen, insbesondere von stark magnesiumhaltigen Metallen, oder deren Legierungen, oder von Schrott unter einer zugleich als Heizwiderstand dienenden Salzdecke mit innerhalb oder außerhalb des Schmelzraumes des Ofens angeordneten Stromzuführungselektroden. Gemäß der Erfindung sind zwischen den Elektroden im Schmelzraum des Ofens eine oder mehrere elektrisch isolierende Zwischenwände angeordnet, die die beiden, durch die Salzdecke und die Metallschmelze gehenden,

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parallelen Stromdurchgänge oder nur einen derselben ganz oder teilweise sperren.

Es sind zwar bereits Metallschmelzofen bekanntgeworden, bei denen das Schmalzbad und das SaIzbad nicht parallel, sondern, hintereinandergeschaltet sind. Eine Aufteilung des Stromes auf das Salzbad und die Metallschmelze, die also· bei dem Herdschmelzofen nach der Erfindung von wesentlicher Bedeutung ist, ist bei diesem bekannten Schmelz-ίο ofen daher nicht möglich.

Ferner ist es bekannt, bei Glasschmelzofen Iso'-liertreniiwände in dem einzigen vorhandenen. Medium, der Glasschmelze, vorzusehen. Damit soll jedoch für den Heizstrom nur der Querschnitt des Glasflusses verändert und damit lediglich die Beheizung des Glasflusses, also' des einzigen vorhandenen Mediums, bewirkt werden. Diesem Ofen liegt somit ebenfalls ein anderes Heizprinzip zugrunde.

In dem Herdschmelzofen, nach der Erfindung ist es dagegen auf Grund seiner Ausbildung möglich, die Stromverteilung zwischen dem Salz und der Metallschmelze beliebig zu regeln, d. h. je nach Notwendigkeit entweder das Salz oder die Schmelze, gegebenenfalls verschieden stark, zu beheizen oder den Widerstand des Bades zu erhöhen. Die Regelung kann auch angewendet werden, um eine ruhende oder eine bewegte Schmelze zu erhalten.

Soll z. B. eine stärkere Beheizung des Salzes O'der eine ruhende Schmelze, etwa zur Entgasung des Schmelzgütes, erreicht werden, so werden bei der oder den Zwischenwänden, die möglichst senkrecht im Bad stehen, und zwar in deren, oberem Teil, eine oder mehrere Durchbrechungen angebracht. Diese Durchbrechungen liegen also im Bereich der Salzschmelze und werden von dieser mehr oder weniger ganz ausgefüllt. Selbstverständlich können diese Durchbrechungen auch als Aussparungen oben in den Zwischenwänden angebracht sein, d. h. also, nach der oberen Kante der Zwischenwand hin keine Begrenzung aufweisen. Vorteilhafter weise ragen die Zwischenwände etwas über die Oberfläche der Salzschmelze hinaus.

Soll aber eine Umwälzung der Schmelze durch Wärmeauftrieb stattfinden, wie sie z. B. beim Raffinieren oder Legieren des Schmelzgutes notwendig bzw. erwünscht ist, so> werden die Durchbrechungen in der oder den Zwischenwänden in deren, unteren Teil angeordnet; sie können, an sich in derselben Weise wie die vorbeschriebenen Durchbrechungen im oberen, Teil der Zwischenwand ausgebildet sein.

Es steht auch nichts im Wege, die eine oder mehrere bzw. alle Zwischenwände oben und unten mit Durchbrechungen zu versehen, wodurch die beiden vorbeschri ebenen Wirkungen gleichzeitig eintreten.

In der Zeichnung sind vier Ausführungsbeispiele des neuen Herdschmelzofens in schematischer Form dargestellt.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen jeweils einen elektrisch beheizten Schmelzofen, im Aufriß, bei dem der als Schmelzherd ausgebildete Ofenteil bei jeder der Figuren mit dem Bezugszeichen 1 und der darüber angeordnete!, zweckmäßig abnehmbare, deckeiförmig ausgebildete Teil mit 2 bezeichnet ist. In dem eigentlichen Schmelzraum, der bei den dargestellten Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes mit dem Bezugszeichen 3 versehen ist, ist bis zu der zulässigen, Höhe das Schmelzgut 4 enthalten. Darüber befindet sich die Salzdecke 5, die das Schmelzgut vollkommen abdeckt. Der Schmelzherd ist in Fig. 1 in der Weise ausgebildet, daß in, ihm, und zwar außerhalb¹ des Schmelzraumes bzw. der eigentlichen Schmelzmulde, noch ein Raum 6, der zweckmäßig und bekanntermaßen, rinnenförmig ausgebildet ist, vorgesehen ist. Dieser Raum ist ebenfalls ganz oder teilweise mit dem Salz ausgefüllt und steht mit der Salzdecke über dem Schmelzgut in. Verbindung. In dem Raum 6 sind die normalerweise aus gewöhnlichem Eisen bestehenden Elektroden 7 und 8 angeordnet, die in geeigneter Weise an eine Stromquelle angeschlossen sind. Zwischen den Elektroden und dem Schmelzgut kann also keinerlei Berührung stattfinden. Zur Zuführung des Schmelzgutes sind Zuführungsrinnen 9 vorgesehen, die nach außen durch die Tür 10 geöffnet und geschlossen werden können. Die Einführung des Salzes geschieht durch die gleichen Rinnen oder auch durch andere Öffnungen, die z. B. im Deckel vorgesehen sind. Die Entleerung des Ofens erfolgt in bekannter Weise durch Kippen, Ausschöpfen oder durch ein Stichloch.

In, der Fig. 1 ist nun in dem dargestellten Herdschmelzofen, und zwar etwa in der Mitte des Schmelzraumes 3, eine elektrisch isolierende Zwischenwand 11, die beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff bestehen kann,, in senkrechter Stellung angebracht. Diese Zwischenwand weist in ihrem oberen Teil eine Aussparung 12 auf. Selbstverständlich steht nichts im Wege, mehrere derartige Durchbrechungen in der Zwischenwand vorzusehen. Die Zwischenwand überragt zweckmäßigerweise den oberen Spiegel der Salzdecke 5, und die Aussparungen reichen nicht ganz bis zu dem Spiegel der Schmelze 4. Durch diese Zwischenwand wird also der zur Erhitzung der Salzschicht erforderliche Stromfluß davon abgehalten., gegebenenfalls durch die Schmelze 4 zu gehen. Durch die Aussparung 12 stehen die durch die Zwischenwand 11 geschaffenen beiden Räume des Schmelzraumes 4, und zwar im Bereich der Salzschicht, miteinander in Verbindung, und der Stromfluß hat lediglich die Möglichkeit, den in der Fig. 1 durch Pfeile angedeuteten Weg, also' nur durch die Salzdecke, zu gehen. Der Stromdurchgang durch das Metall wird also zugunsten des durch das Salz gehenden: Stromes abgesperrt bzw. weitgehend unterbunden. Diese Ausbildung des Erfindungsgegenstandes ist vor allem dann zweckmäßig, wenn der Schmelzpunkt des Salzes über dem des Metalls liegt, so daß eine stärkere Beheizung des Salzes als des Metalls erforderlich ist, um eine flüssige, gegen Abbrand sicher schützende Salzdeckei zu erhalten. Ferner ist der Herdschmelzofen gemäß Fig. 1 mit Vorteil

dann zu verwenden, wenn as sich um das Abgasen der Metallschmelze handelt, wozu diese möglichst ruhig gehalten werden muß. Da, das Schmelzgut von oben beheizt wird und zudem in ihm eine oder mehrere Scheidewändemit Aussparungen im oberen Teil angeordnet sind, können, in der Schmelzmasse weder ein schädlicher Auftrieb noch andersgerichtete Strömungen entstehen.

In dem Herdschmelzofen nach Fig. 2 ist die Scheidewand 13, die im übrigen in der gleichen Weise wie bei dem Ofen nach Fig. 1 angeordnet ist, so ausgebildet, daß die Aussparung 14 sich am unteren Teil der Zwischenwand befindet. Der mögliche Stromfluß zwischen den Elektroden ist auch hier durch Pfeile angedeutet. Bei dieser Ausbildung des neuen Herdschmelzofens können sich Niveauunterschiede, die gegebenenfalls zwischen den Füllungen der beiden durch die Trennwand, gebildeten Räume des Schmelzraumes 4 entstehen, leicht ausgleichen:, und zwar dadurch, daß ein Fluß des geschmolzenen: Gutes durch den Durchlaß in der Zwischenwand in, der Nähe des Herdbodens stattfindet. Außerdem wird: aber der Stromdurchgang durch das Salz verhindert bzw. weitgehend hera-bgesetzt, da dieser nunmehr hauptsächlich durch das Metall geht und dieses unter anderem auch von unten her erhitzt, so daß es hochsteigt und eine Badumwälzung hervorruft. Dadurch kann, eine schnellere und intensivere Erwärmung des Gutes erzielt werden.

Die¹ in Fig. 2 dargestellte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes wird insbesondere dann mit Vorteil verwendet, wenn es sich, darum handelt, das Schmelzgut zu raffinieren oder zu legieren, wozu im allgemeinen eine Badumwälzung notwendig bzw. erwünscht ist.

Es ist aber auch möglich, eine oder mehrere Scheidewände im Schmelzraum des Ofens vorzusehen, die oben und unten eine oder mehrere Durchbrechungen aufweisen,.

Eine derartige Ausbildung zeigt die Fig. 3. In diesem elektrischen, Herdschmelzofen stehen die Scheidewände 15 und 16 mit den Aussparungen 17 und 18 oben und 19 und 20 unten, etwa am Boden des Herdes. Die Wirkungen der neuen Maßnahme¹, wie sie in Fig. 1 und, 2 dargestellt sind, sind in, Fig. 3 kombiniert, wie aus den, ebenfalls mit Pfeilen bezeichneten Strombahnen hervorgeht. Bei Verwendung eines Mehrphasenstromes läßt sich der Stromfluß innerhalb des Schmelzgutes, z. B. durch die Anordnung einer weiteren Elektrode 24 bei Dreiphasenetrom, noch variieren. Selbstverständlich soll auch bei dieser Elektrode keine Berührung mit dem Schmelzgut stattfinden,

Die Durchbrechungen in den Zwischenwänden werden im Querschnitt vorteilhafterweise so bemessen, daß die beiden erwünschten Wirkungen:, nämlich die starke Beheizung¹ der Salzdecke und die zusätzliche Beheizung der Metallschmelze von unten her, gleichzeitig und, in dem gewünschten Umfang auftreten. Es ist auch möglich, den Durchlaßquerschnitt der Durchbrechungen in den Zwischenwänden durch geeignete Mittel, z. B. durch Schieber oder Klappen, je nach der gewünschten Wirkung zu verändern.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht an die dargestellte Ausbildungsform gebunden, sondern kann auch in verschiedener Weise abgewandelt werden. Die Trennwand in dem Schmelzraum des neuen Herdschmelzofens braucht beispielsweise nicht, wie im dargestellten Fall, in dem Schmelzraum selbst fest angeordnet zu sein, sondern es steht nichts im Wege, sie an oder in der Ofendecke zu befestigen. Dadurch wird also· die Trennwand bei auf den Herdschmelzofen aufgesetztem Deckel die gleiche Funktion erfüllen, die sie im vorstehenden bei dan, dargestelltem Ausführungen, ausübt. Die Anordnung der Trennwand an, der Ofendecke hat aber noch den weiteren, Vorteil, daß es leicht möglich ist, die Scheidewand durch eine in der Decke vorgesehene Durchführung zu heben und zu senken und damit auch die Verstellung der Schlitze in dem jeweils erforderlichen Umfange durchzuführen.

Damit gelangt man zu einer weiteren sehr vorteilhaften Ausbildung des Erfindungsgegenstandes, die die Einstellung des für den Stromfluß freien Querschnittes in der Salzdecke oder dem Schmelzgut selbst und damit die Regelung des Stromflusses außerordentlich erleichtert.

Zu, diesem Zweck besteht die im Schmelzraum des Ofens erfindungsgemäß angeordnete Scheidewand aus zwei in ihren Stellungen in senkrechter Richtung veränderlichen Teilen, d. h., die Scheide- oder Trennwand ist als Stroinschneideschieber ausgebildet.

Die nachstehenden Figuren zeigen die Anordnung, Ausbildung und Arbeitsweise eines Stromschneideschiebers gemäß der Erfindung.

Der Herdschmelzofen. weist in der Fig. 4, ebenso wie in. den weiteren Fig. 5, 6 und 7 etwa die gleiche Ausbildung auf, wie der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Ofen,, und. die in den verschiedenen Figuren einander entsprechenden Teile des Ofens tragen, auch in den,· Fig. 4 bis 7 die gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 bis 3. In den, Fig. 4 bis 7 ist jedoch der erfindungsgeimäße Herdschmelzofen der Einfachheit halber nur zum Teil dargestellt, und zwar nur so' weit, als er zur Klarstellung der weiteren Ausbildung und Wirkungsweise der Trenn- ■ wand, d, h. des Stromschneideschiebers, erforderlieh ist. Es steht nichts im Wege, an Stelle eines Stromschneideschiebers mehrere im Schmelzraum des Ofens anzuordnen; insbesondere ist es vorteilhaft, zwei Stromschneideschieber in der Nähe der einander gegenüberliegenden beiden Elektroden anzuordnen.

In der Fig. 4 besteht die Trennwand aus zwei in der Senkrechten, in ihrer Stellung im Schmelzraum veränderlichen. Teilen 21, 22. Diese Teile können, beispielsweise durch Zugvorrichtungen, nach oben und unten, bewegt werden und wirken damit als ein Stromschneideschieber. In dem dargestellten Falle ist der eine Teil 21 des Schiebers in seiner tiefsten Lage, d, h., durch ihn wird der Stromdurchgang durch die Schmelze 4 unterbrachen. Der andere Teil 22 ist SO' eingestellt, daß

er dem zwischen den Elektroden fließenden Strom einen gewissen Querschnitt in der Salzschmelze 5 frei läßt, wodurch die beabsichtigte Wirkung des teilweisen Stromflusses in, dieser Schmelze erreicht wird. Durch Höherziehen; des Teiles 22' wäre es z. B. möglich, den Stromdurchgang auch durch die Salzschmelze ganz zu unterbrechen. Selbstverständlich müßtei die Stellung der beiden Teile 21 und 22 dabei so sein;, daß diese sich noch überschneiden, d. h, daß zwischen ihnen kein freier Raum entsteht. Wird der Teil 22 noch mehr nach oben gezogen, so' daß also' zwischen seiner unteren, Begrenzung und d.er oberen. Begrenzung des Teiles 21 ein Zwischenraum entsteht, so kann dadurch wieder ein Stromfluß durch die Salzschicht herbeigeführt werden. Dabei liegt aber dann der freie Querschnitt tiefer innerhalb der Salzschmelze als in Fig. 4.

Diesen zuletzt genannten, Fall zeigt die Fig. 5, bei der zwischen den vorgenannten. Begrenzungen der Teile 21 und 22 der Zwischenraum 23 besteht. In dieser Darstellung ist auch gleichzeitig der Teil 21 etwas nach oben gezogen, so. daß also· zwischen seiner unteren Begrenzung und dem. Boden, des durch das Schmelzgut ausgefüllten Raumes ein räumlicher Abstand entsteht; dadurch ist der Stromfluß auch, innerhalb des Schmelzgutes möglich geworden. Je nach, der Größe der Abstände der Teile21 und 22 voneinander oder des jeweils tiefer liegenden Teiles, im dargestellten Falle des Teiles 21, vom Boden des Herdschmelzofens richtet sich die Größe des Stromflusses durch die Salzdecke oder das Schmelzgut.

Es steht natürlich nichts im Wegei, die Rollen der in den Fig. 4 und 5 dargestellten, Teile 21, 22 zu vertauschen, d. h. den Tail 21 an Stelle des Teiles 22 so weit hochzuziehen, daß seine untere Begrenzung in der Salzdecke liegt, während der Teil 22 dann den unteren Stromschneideschieber bildet.

In der Fig. 6 sind beide Teile 21 und 22 so> weit hochgezogen, daß der ganze Querschnitt der Metallschmelze für den Stromdurchgang zur Verfügung steht und a,uch die Salzschmelze in einem wesentlichen Teil ihres Querschnittes den Strotndurchgang ermöglicht. Die gestrichelte Stellung· der Teile in der gleichen Figur zeigt diejenige Betriebsstellung des Stromschneideschiebers, in der der Stromdurchfluß durch die Salzschicht gänzlich abgesperrt ist, während ein geringer Stromfluß durch die Metallschmelze noch möglich ist, da der Teil 21 nicht in. seiner Endstellung liegt, sondern nur so· weit abgesenkt ist, daß zwischen seiner unteren Begrenzung und dem Schmelzraumboden ein" vergleichsweise geringer Zwischenraum besteht. In der Fig. 7 ist eine zweckmäßige Anordnung des Stromschneideschiebers bzw. der Teile 21 und 22 von, oben, gesehen, und zwar im Schnitt A-B der Fig. 6, dargestellt. Diese Anordnung des Stromschneideschiebers in der Nähe der Elektrode weist den im praktischen Betrieb sehr bedeutsamen Vorteil auf, daß durch die Schieberteile ein gewisser Schutz der Elektrode gegen Beschädigungen erreicht wird, die beim Einfüllen des Schmelzgutes, vor allem, wenn dieses aus Schrott besteht, eintreten, können. Weiterhin wird noch durch, die vorerwähnte Anordnung des Schiebers verhindert, daß zwischen den Elektroden, über das Schmelzgut ein Kurzschlußstrom sich ausbilden kann.

Es steht selbstverständlich nichts im Wege, im Schmelzraum des Herdschmelzofens auch zwei und mehrere Stromschneideschieber anzuordnen; insbesondere ist es vorteilhaft, vor jede Elektrode des Ofens einen. Stromschneideschieber, ähnlich wie in Fig. 7 dargestellt, vorzusehen.

Die neue Einrichtung eignet sich insbesondere zum Schmelzen von Leichtmetallen, vor allem von stark magnesiumhaltigen Legierungen oder von Schrott.

Claims (13)

Patentansprüche.·

1. Elektrisch beheizter Herdschmelzofen zum Schmelzen, Raffinieren, oder Legieren, von Leichtmetallen, insbesondere von. stark magnesiumhaltigen Metallen, oder deren Legierungen oder von Schrott unter einer zugleich als Heizwiderstand dienenden. Salzdecke mit innerhalb oder außerhalb des Schmelzraumes des Ofens angeordneten Stromzuführungselektroden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den, Elektroden im Schmelzraum des Ofens eine oder go mehrere elektrisch isolierende Zwischenwände angeordnet sind, die die beiden, durch die Salzdecke: und die Metallschmelze gehenden, parallel en Stromdurchgänge oder nur einen derselben ganz oder teilweise sperren.

2. Schmelzofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände eine oder mehrere Durchbrechungen aufweisen.

3. Schmelzofen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand im Schmelzraum des Ofens so· bemessen und angeordnet ist, daß sie den, oberen Spiegel der Salzdecke etwas überragt.

4. Schmelzofen nach den Ansprüchen. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur stärkeren Beheizung der Salzdecke bzw. zum ruhigen Schmelzen, des Schmelzgutes die Durchbrechungen in der oder den Zwischenwänden in deren oberen Teil angebracht sind.

5. Schmelzofen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bewegung des Schmelzgutes und zwecks Abdrosselung des Stromflusses durch die Salzdecke die Durchbrechungen im unteren Teil der Zwischenwand nahe am Boden des Herdes angebracht sind.

6. Schmelzofen, nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand oben und unten Durchbrechungen aufweist.

7. Schmelzofen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwand aus einem elektrisch isolierenden, schwer schmelzbaren, beispielsweise aus einem keramischen Werkstoff besteht.

8. Schmelzofen nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßquerschnitte der Durchbrechungen in der Zwischen-

wand., ζ. B. durch Schieber oder Klappen, veränderlich sind.

9. Schmelzofen, nach den. Ansprächen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schmelzraum zwei oder mehrere Scheidewände angebracht sind, dia in, ihren oberen und unteren Teilen Durchbrechungen, aufweisen, und zwischen ihnen, also in, bzw. über dem eigentlichen, Schmelzraum, ein Teil der Elektroden angeordnet ist, während der andere Teil der Elektrode außerhalb des eigentlichen Schmelzraumes liegt.

10. Schmelzofen nach den Ansprüchen, 1 bis 9, dadurch, gekennzeichnet, daß die Scheidewand an der Ofendecke befestigt ist.

11. Schmelzofen nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch, gekennzeichnet, daß die Scheidewand, durch die Ofendecke hindurch durch Heben und Senken nach oben und unten bewegbar ist.

12. Schmelzofen nach den, Ansprüchen 1 und 11, dadurch, gekennzeichnet, daß die Scheidewand als Stromschneideschieber ausge,-bildet ist, d. h. aus zwei nach oben und unten, bewegbaren, Teilen, besteht.

13. Schmelzofen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Schmelzraum des Ofens zwischen den Elektroden, mindestens zwei Stromschneideschieber vorgesehen, sind, von denen, je einer in der¹ Nähe der Elektroden Hegt.

■ In. Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 654287;
französische Patentschrift Nr. 701 125; italienische Patentschrift Nr. 376785.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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