Ofen zum Glühen und Schmelzen. Bei elektrischen Öfen zum Glühen und Schmelzen für hohe Temperaturen hat man bisher nur Ausführungsformen möglich ge halten, bei denen ein Tiegel aus Kohle i unmittelbar in :den Heizstrom eingeschaltet und durch den Heizstrom aufgeheizt wird.
Derartige Ofen haben aber eine Reihe von erheblichen Nachteilen, die insbesondere auf die Verwendung des Kohletiegels zurück zuführen sind. So bestehen diel Gefahren der Verunreinigung des Schmelzgutes sowie eines Bruches des Tiegels und insbesondere der Reaktionen des Tiegels z. B. mit im Tiegel- ra.um häufig vorhandenem Wasserstoff. Auch musste man bei ,den in den Heizstromkreis eingesehalteten Kohletiegel in Kauf nehmen, dass man sie wegen der elektrischen An schlüsse, z.
B. in der Heizkammer, nicht be liebig hin- und herbewegen kann, wie es aber für die Verwirklichung von Bestwerten bei Durchführung von Wärmeprozessen oft er wünscht ist.. Es wurde nun festgestellt, dass sehr brauchbare Ofen für hohe Temperaturen über 1400' C ohne die geschilderten Nachteile erhalten werden, wenn an sich bekannte Ofen mit elektrischer Widerstandsheizung ver wendet werden, deren einzelne Heizleiter innerhalb der isolierenden Wandungen an geordnet sind.
Nach der Erfindung bestehen mindestens die dem Kammerraum zugekehrten Teile der Ofenwandung aus feuerfesten Oxyden, wie Berylliumogyd, Magnesiumoxyd, Aluminium oxyd, Thoriumoxyd, Zirkonoxyd, jeweils mit einem Reinheitsgrad von 99 bis 100%, während die Heizleiter aus einem über 2300 schmelzenden Metall, vorzugsweise Molybdän oder Wolfram bestehen.
Es. ist zwar für Hochtemperaturöfen ohne Tiegel bekannt, einzelne der genannten feuer festen Oxyde zu verwenden, aber man wagte dabei nur die Heizleiter ausserhalb der Ofen kammer anzuordnen, so dass eine unmittelbare und freie Strahlung auf einen etwa eingesetz ten Tiegel nicht möglich ist. Ausserdem hat man für diese bekannten Ofen vorgeschlagen, die feuerfesten: Oxyde nur als Beimengungen und nicht gemäss der vorliegenden Erfindung als praktisch einzigen Bestandteil beim Aufbau der Ofenkammerwandungen zu ver wenden.
Der Ofen nach der Erfindung kann mit den feuerfesten Oxyden, wie Berylliumoxyd, Magnesiumoxyd, Aluminiumoxyd, Thorium- oxy d, Zirkonoxyd ausgekleidet oder aus diesen Oxyden aufgebaut sein. Unter den aufgeführten Oxyden verdient. Magnesium- oxyd und ganz besonders Aluminiumoxyd den Vorzug. An Stelle eines Tiegels kann zur Aufnahme des Heizgutes auch ein Durch führungsrohr benutzt werden.
Die Ofen nach der Erfindung haben eine Vielzahl von Vorteilen. So ergibt. sich z. B. durch die elektrolytischer Indifferenz der er findungsgemäss zu verwendenden Isolier masse auch bei hohen Temperaturen und langdauernden Beanspruchungen eine ganz besonders einfache Anordnung,der Heizleiter. Ferner ergeben sich die Vorteile, dass durch die Glühraumwände unerwünschte Wärme transporte nicht stattfinden und dass die Wandungen thermisch sehr geschont werden. Lokale Vberhitzungen treten nicht auf.
Ausserdem können die Wandungen sehr dünn sein und gegebenenfalls aus mehreren Schieli- ten bestehen.
Die Heizleiter werden namentlicb in thermischer Beziehung sehr gleichmässig be ansprucht. Ausserdem reagieren sie mit dein 'N#@'a.ndungsmaterial nicht und sind ohne eiteres auswechselbar.
Insbesondere aber haben die Ofen nach der Erfindung den Vorteil, dass sie ge nauestens regulierbar sind und auf konstante Temperatur eingeregelt werden können, da die Heizleiter eine verhältnismässig geringe Wärmekapazität besitzen. Sämtliche Teile des Ofens lassen sich ohne Mühe so anordnen, dass eine kompakte Einheit entsteht. Die Schmelzvorgänge spielen sich unter grösster Sauberkeit ab. Betehen die die Heizleiter umhüllenden Wandungen aus mehreren Schichten, so empfiehlt es sich, die Zwischenräume gege benenfalls mit gekörntem Isoliermaterial auszufüllen.
Zweckmässigerweise werden die Heiz- leiter so angeordnet, dass sie einen Käfig bilden, welcher einen Tiegel oder z. B. ein Durchführungsrohr für das Glühgut um schliesst.
Des ferneren bietet es sehr grosse Vorzüge, die Heizleiter, insbesondere wenn sie zur Heizraum-Längsmhse parallel angeordnet sind. unter Längszug zu halten, z. B. ver mittels in ihrer Spannung regelbarer Federn, die zweckmä.ssigerweise ausserhalb der Glüh- zonen angeordnet werden, oder z. B. dadurch, dass die Heizleiter als längselastische Schrau benfedern ausgebildet werden. Die Längs federung hat insbesondere den Vorteil, dass die Heizleiter auch bei etwaigen Verbiegun gen, z.
B. infolge der in der Glühzone herr schenden Hitze stets wieder völlig gerade gerichtet werden, so dass namentlich auch die Gleichmässigkeit der Strahlung immer ge währleistet ist.
Gegebenenfalls werden die Heizleiter, die, wie gesagt, vorzugsweise aus Molybdän oder Wolfram bestehen, in an sich bekannter Weüse in Nuten, und zwar vorzugsweise in Längsnuten der sie umhüllenden Heizraum wandung untergebracht. Hierbei werden die Nuten zweckmä.ssigerweise so ausgebildet, dass die Heizleiter nur so wenig umhüllt sind, d.ass sie das Heizgut möglichst intensiv aus- strahlen.
Gegebenenfalls, beispielsweise bei Ofen mit elliptischer Wandung, empfiehlt es sich, die Heizleiter so anzuordnen, dass Fokal- wirkungen bezüglich der Strahlungen er zeugt werden. Zu diesem Zweck werden die Heizleiter in den Brennlinien von para bolischen, ellipsoidischen oder dergleichen. Wandungen angeordnet..
Wie ferner gefunden wurde;, werden Öfen ganz besonders guter Brauchbarkeit und hoher Wirksamkeit erhalten, wenn Schutz gas (z. B. Wasserstoff, ein Edelgas oder ein Gemisch von Stickstoff und Wasserstoff) insbesondere in die Glühzone geleitet und aus dieser wieder abgezogen wird. An Stelle von Schutzgaz kann auch Vakuum verwendet werden. Bei Verwendung von einem mit den von ihm bestrichenen Teilen nicht reagieren den Schutzgas, wie Argon oder ein anderes Edelgas:, wird der Schutzgasstrom zweck mässigerweise so geführt dass die Heizleiter völlig umspült werden.
Der Ofen nach der Erfindung ist zur Wärmebehandlung von Stoffen aller Art, insbesondere von' Metallen, vorzüglich ge eignet. So ist es mit dem Ofen erstmalig möglich, schwer zu schmelzende Metalle wie Beryllium, Titan, Zirkon und dergl. sowie z. B. auch solche Metalle welche zunächst als Pulver anfallen und die der Hochfrequenz erhitzung nicht zugänglich sind., weil sie im Hochfrequenzofen nicht hinreichend Energie aufnehmen, einwandfrei und namentlich. ohne Flussmittel zu schmelzen.
Gegebenenfalls können im Innern des Ofens, z. B. zwischen Tiegel und diesen um hüllenden Heizleitern Führungsschienen aus Isoliermasse angeordnet sein, vermittels deren der Tiegel zentrisch in die Glühzone geführt und in dieser gehalten wird. Die Schienen bestehen zweckmässigerweise aus denselben feuerfesten Oxyden, aus denen die Ofenwandungen aufgebaut sind.
Der Ofen nach der Erfindung kann ohne Schwierigkeiten so vervollkommnet werden, dass er in bekannter Weise nicht nur für Er hitzung des. Glühgutes, sondern zugleich auch zum Vergiessen des geschmolzenen Gutes be nutzt werden kann. Zu ,diesem Zweck wird z. B. auf der Oberseite des Glühofens ein besonderer Behälter aufgesetzt, in den der Tiegel mit dem geschmolzenen Gut hinein bewegt wird, worauf z. B. durch gippung Entleerung des Tiegels in eine Giessform oder dergl. vorgenommen wird.
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Glüh- ofen mit Tiegel; Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausfüh rungsart der den Tiegel umgebenden feuer festen Wandungen; Fig. 3 veranschaulicht eine Ausführungs form eines Heizleiters;
Fig. 4 zeigt einen andern Glühofen mit Durchführungsrohr zum Durchleiten des Glühgutes; schliesslich ,lässt Fig. 5 im Schnitt eine besondere Gestal tung der aus feuerfester Masse bestehenden Wandung und eines besondere Anordnung der Heizleiter in der Wandung erkennen.
Ein zweckmässigerweise aus Metall be stehendes Schutzgehäuse 1 ist mit einem Deckel 2 verschlossen, der unter Abdichtung auf Flanschen des: Gehäuses 1 ruht und mit diesen vermittels Schraubenbolzen 3, 4 oder dergl. fest verbunden werden kann. In der Mitte des Deckels 2 ist eine Öffnung 5, die zweckmässigerweise mit einem Deckel 6 ver schlossen wird, der vermittels der Schrauben bolzen 7, 8 fest mit von einem Kragen des Deckels 2 vorspringenden Flanschen verbun den ist.
Der Deckel 6 hat zweckmässiger weise mit durchsichtigem, feuerfestem Stoff verschlossene Schaulöcher, um das Innere des Schutzgehäuses 1 und des Glühraumes über wachen zu können. Auf dem Boden des Behälters 1 ist ein Sockel 9 vorgesehen, auf welchem der Tiegel 10 frei, aufruht, in dem sich das Glügut 11 befindet. Der Tiegel ist von Wandungen 12 aus höchstfeuerfesten Oxyden, z. B. aus ge sinterter Tonerde mit einem Reinheitsgrad von mehr als 99,5 % umgeben. Die Wandun gen 12 sind z.
B. zylindrisch ausgebildet und an der dem Deckel 2 des Behälters 1 zugekehrten Stirnseite mit, einwärts vor springendem Ringflansch 13 ausgestattet. Entsprechend ist auch das dem Behälter deckel abgekehrte und dem Behälterboden zugekehrte Ende der Wandung 12 mit ein wärts vorspringendem Ringflansch 14 aus- gestattet. Die Flanschen bilden Durchtritts- öffnungen zum Glühraum. Zur Abstützung des Zylinders aus feuerfester Masse sind gegebenenfalls aus derselben Masse be stehende Abstützkörper, z.
B. -ein Ring 15, vorgesehen, der sich seinereits auf Eisen winkeln 16 oder Üergl. abstützt, die an den, Innenwandungen des Gehäuses 1. fest an ,gebracht sind.
An der dem Gehäusedeckel 2 zugewand- ien Seite. weist der feuerfeste Zylinderkörper 12 einen kragenförmigen Fortsatz 17 auf, der etwa am innern Rand des Flansches 13 ange.etzt ist. Der Innenraum oder die Durch- 1:rittsöffnung des Kragens 17 ist mit 18 be zeichnet.
EMI0004.0010
Frei <SEP> vor <SEP> der <SEP> Wandung <SEP> 12 <SEP> und <SEP> zwischen
<tb> dieser <SEP> und <SEP> dem <SEP> Tiegel <SEP> 10 <SEP> sind <SEP> elektrische
<tb> Heizleiter <SEP> 19 <SEP> angeordnet. <SEP> Axt <SEP> den <SEP> Durch führungsstellen: <SEP> durch <SEP> den <SEP> Flansch <SEP> 13 <SEP> weisen
<tb> die <SEP> Heizleiter <SEP> verdickte <SEP> Teile <SEP> 20 <SEP> auf, <SEP> mit
<tb> denen <SEP> sie <SEP> im <SEP> Flansch <SEP> zweekinässigex-weise
<tb> nehsial <SEP> verschiebbar <SEP> gelagert <SEP> sind. <SEP> Durch
<tb> einen <SEP> ausserhalb <SEP> des <SEP> Flansches <SEP> befindlichen
<tb> und <SEP> gegen <SEP> diesen <SEP> abgestützten <SEP> Bund <SEP> 21 <SEP> kann
<tb> eine <SEP> I3egrenzuna <SEP> der <SEP> ixchsialen <SEP> @'erschir,i> barkeit <SEP> nach <SEP> unten <SEP> bewirkt <SEP> -erden.
<tb>
Ein <SEP> Ansehlussleiter <SEP> 2? <SEP> führt <SEP> voni <SEP> Heiz leiter <SEP> 19 <SEP> zu <SEP> einer <SEP> ringfiirxnigen <SEP> Sa.minel schiene <SEP> 23, <SEP> die <SEP> clixrch <SEP> eine <SEP> abgediebtete
<tb> Durchführung <SEP> 24 <SEP> aus <SEP> dein <SEP> Gehäuseinnen ilauni <SEP> inaeh <SEP> aussen <SEP> zix <SEP> einer <SEP> An.sehlussklexnine
<tb> Z:
? <SEP> geführt <SEP> wird. <SEP> Die <SEP> andere <SEP> Anschluss klemme <SEP> 26 <SEP> ist <SEP> an <SEP> einen <SEP> Leiter <SEP> angeschlossen,
<tb> der <SEP> durch <SEP> die <SEP> ab"-ediehtetc, <SEP> Durehfübrung <SEP> 27
<tb> in <SEP> das <SEP> Innere <SEP> des <SEP> (iehüuscs <SEP> 1 <SEP> geführt <SEP> wird
<tb> und <SEP> hier <SEP> die <SEP> Bezeichniin- <SEP> 28 <SEP> hat. <SEP> Der <SEP> An sehluss <SEP> vom <SEP> Sammelschienenleiter <SEP> <B>28</B> <SEP> zuni
<tb> einzelnen <SEP> Heizleiter <SEP> hat <SEP> die <SEP> Bezeiclinixng <SEP> <B>2</B>11.
<tb>
An <SEP> dem <SEP> diesem <SEP> Leitet <SEP> 29 <SEP> zugewandten
<tb> Ende <SEP> weist <SEP> der <SEP> Heizleiter <SEP> 19 <SEP> einen <SEP> zweek i <SEP> ni <SEP> 'issi(,er#ve.isei <SEP> <B>-</B> <SEP> verdieklen <SEP> Teil <SEP> auf, <SEP> di,r <SEP> durch
<tb> den <SEP> Flansch <SEP> 14 <SEP> des <SEP> Isolierkörpers <SEP> 12 <SEP> greift <SEP> 111(,l
<tb> in <SEP> ihm <SEP> aclis.ial <SEP> verschiebbar <SEP> ist. <SEP> An <SEP> dieser <SEP> ver sehiel>baren <SEP> Verdiekxiig- <SEP> 3t> <SEP> greift <SEP> eine <SEP> Sc@lira;
i Lenfeder <SEP> oder <SEP> <U>der-1.</U> <SEP> 31 <SEP> an. <SEP> die <SEP> 1-uatrclit <SEP> i,t,
<tb> den <SEP> Heizleiter <SEP> 19 <SEP> aelisial <SEP> nach <SEP> unten <SEP> zü <SEP> zielten.
<tb> Die <SEP> Feder <SEP> 31 <SEP> ist <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Stellstange <SEP> 32
<tb> fest <SEP> verbunden, <SEP> die <SEP> in <SEP> einem <SEP> Lagerl@tirper <SEP> 3a
<tb> achsial <SEP> verschiebbar <SEP> und <SEP> hier <SEP> z. <SEP> B. <SEP> mit
<tb> -Muttergewinde, <SEP> oder <SEP> dergl. <SEP> ausgestattet <SEP> ist.
<tb> das <SEP> mit <SEP> einer <SEP> Stellschraube <SEP> 34 <SEP> mit <SEP> Be tä <SEP> tigungskopf <SEP> 35 <SEP> zusammenwirkt. <SEP> Dies,
<tb> Stellschraube <SEP> ist <SEP> ausserhalb <SEP> des <SEP> Gehäuses <SEP> 1 in seinem Boden gelagert, so dass sie von Hand eingestellt werden kann.
Das Gehäuse 1 ruht auf Füssen 36, die gegebenenfalls so hoch sind, dass ein be- quemes Betätigen der Stellschrauben 34, 35 von Hand möglich ist.
Der Gliihraum ist. mit 37 bezeichnet und Pfoile 38 lassen die Richtung der Hitze@- strahlung, insbesondere auf den Tiegel, er kennen. Im Deckel 2 ist noch ein Rohr stutzen 39 unter Abdichtung angeordnet, durch den Schutzgas, z. B. ein Edelgas wie Argon, in das Gehäuse und den Glühraum xis"#v. geleitet, werden kann.
Bei der abgewandelten Ausführungsforte na,eh F'ig. 2 bezeichnen 40 und 41. zwei aus höchstfeuerfesten Oxyden bestehende Ringe. zwischen denen konzentrische Zylinder 42, 43, 44 und 45, ebenfalls aus, >den hüchstfeuer- fc@slcn Oxyden angeordnet sind. Zwischen den Zylindern befinden sich z.
B. mit Luft < .;cfüllta: Ringriiunie 16, .17. 48, =19, woltei der Raum 49 zwischen dein äussersten Isolier- stoffzvIinder 45 und der zugekehrten Wan- dung 50 des Gehäuses 1 liegt.
Deini Glühraum zugekehrt sind vor (lein innersten Isolierstoffzvlinder 42 z. B. einen Käfig bildende Heizleiter 51 mit. an den La gerstellen in .den Isolierstoffringen 40 und 41 verdickten Teilen 52 und 53 angeordnet. Der von den Heizleitern und Isolierstoff zylindern umschlossene Tiegel bat die Be zeichnung 54.
In vergrössertem Massstabe ist aus Fig. 3 ein Heizleiter 55 mit verdickten Enden aii und 57 zxx entnehmen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. l hezeiehnet 60 wieder ein Schutzgehäuse mit .@nsehlussstutzen 61 und zugehörigem Ah- 62, und einem weiteren Anschluss stutzen 63 mit zugehörigem Absperrventil 64. Das Gehäuse, 60 ruht auf Füssen 65 und weit an seinen Stirnwandungen rohrstutzenförmige Ärasätze 66 und 67 auf, die einander diametral gegenüberliegen.
Der Stutzen 66 ist innen mit einer @liclichtung. zweel,- n, gerweis(, einer Stopfbiiehse 68 aus- i ässin gestattet. Durch die Stopfbüchse 68 wird das das Gehäuse 60 und die Glühzone durch querende Leitungsrohr 69 an der Durchtritts- telle im Gehäuse abgedichtet. Der Innen raum des Rohres 69 ist mit 70 bezeichnet. Die; die Richtung des Einlass- und des Aus lassstromes kennzeichnenden Pfeile haben die Bezeichnung 71 und 72.
Innerhalb des Gehäuses 60 ist ein z. B. zylindrischer Körper 73 aus höchstfeuer festem Oxyd vorgesehen, welcher das Rohr 69 in der Glühzone umhüllt. Der Zylinder 73 ist an den StirnseÜen mit einwärts. vor springenden Flanschen 74, 75 ausgestattet, die Durchtrittsöffnungen zur Durchführung des Rohres 69 bilden.
Zwischen Wandung 73 und Durchfüh rungsrohr 69 sind Heizleiter 76, 77 etwa parallel. zur Längsachse des Rohres 69 an geordnet. Eine elektrische Verbin.dungs- leitung zwischen den Heizleitern hat die Bezeichnung 78. Weitere Anschlussleitungen für Zu- und Abfuhr des elektrischen Stromes haben die Bezeichnung 79 und 80 und sind bei 81 und 82 unter Abdichtung durch die Wandung des Gehäuses 60 geführt.
Die oben erwähnten Rohrstutzen 61 und 63 dienen der Zufuhr und Abfuhr von Schutzgas, wobei die Pfeile die, Strömungs richtung kennzeichnen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 bezeichnet 85 -den etwa zylindrischen Isolier- körper aus höchstfeuerfestem Oxyd. Der Körper ist an der seinem innern Hohlraum zugewandten Seite mit Längsnute 86 aus gestattet, die an der dem Hohlraum zu gewandten Seitei einen Durchtrittsschlitz 87 aufweist, durch welche der in der Nut 86 angeordnete und z. B. stabförmige Heizleiter 88 in den Innenraum des Isolierkörpers 85 strahlen kann.