DE2333956B2 - Ofen zum Schmelzen oder Warmhalten von Metallen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Ofen zum Schmelzen von Metallen oder zum Warmhalten von Metallschmelzen mit einem von einer feuerfesten Auskleidung umschlossenen Ofenraum und mil einem in demselben angeordneten, von elektrischen Heizelementen umgebenen Tiegel für die Schmelze, und einem Leitblech unter dem Tiegel, wobei über dem Leitblech elektrische Kontakte einer Überwachungsvorrichtung derart angeordnet ist, daß sie durch auslaufendes Schmelzgut kurzgeschlossen werden.

Bei öfen dieser Art (der anschaulichen Einfachheil halber im folgenden kurz Warmhalteofen genannt), insbesondere, wenn in der Auskleidung elektrische Heizelemente eingebettet sind, kann das auch dem Tiegel allfällig in den Ofenraum gelangende Metall eher mehr als weniger schwerwiegende Betriebsunterbrüche und Schaden verursachen. Dies trifft nicht nur offensichtlich für den Fall zu, in welchem diese Schmelze aus dem geborstenen Tiegel vollständig ausläuft, vielmehr auch dann schon, wenn es durch Risse in der Tiegelwandung tropfenweise durchsickert. Dies isl einmal deshalb so, weil auch möglicherweise geringfügige Mengen des Leckmetalls aus dem Ofenraum entfernt werden müssen; sodann aber und insbesondere auch deshalb, weil das Leckmetall direkt oder zufolge Zerspritzens beim Aufschlag an feste Ofenieile auf die Heizelemente gelangen und dort mechanische, chemische und elektrische Schäden verursacht und das Auswechseln von Heizelementen notwendig macht. Abgesehen davon besteht aber insofern ein eminetes Interesse am frühzeitigen Entdecken von Leckmetall, als dabei über den Allgmeinzustand des Tiegels verbindliche Erkenntnisse gewonnen werden können, vor allem aber die drohende Gefahr des fortschreitenden Versagens erkannt werden kann.

In der Praxis hat man sich bisher allgemein damit begnügt, den Tiegel in erfahrungsgemäß gebotenen Zeitabständen zu untersuchen und aufgrund des

Ergebnisses gegebenenfalls noch eine weitere, zeitlich allerdings schon beschränkte Verwendung ins Auge zu fassen. Es versteht sich jedoch, daß bei einer solchen Methode kaum mehr erreicht werden konnte, als ein ■> Bersten des Tiegels mit einiger Sicherheit zu vermeiden. Dagegen konnte nicht verhütet werden, daß auf Leckmaterial zurückzuführende Schaden auftreten. Zur Umgehung dieser umständlichen, ja unter den geschilderten Umständen sogar untauglichen Kontrolimethode sind bei einem aus der DE-AS 12 08 451 bekannten Ofen im unteren Bereich des Ofenraumes Kontakte vorgesehen, welche sich im Stromkreis einer Überwachungsvorrichtung befinden und bestimmt sind, durch allfällig aus dem Tiegel in den Ofenraum gelangendes Metall miteinander elektrisch verbunden zu werden. Dabei ist jedoch zur lückenlosen Überwachung der Tiegelwandung eine aufwendige Umhüllung des Tiegels mit Flächenelektroden vorgesehen.

Bei einem anderen aus der DE-PS 5 21 296 bekannten Ofen sind zwar nur einfache elektrische Kontakte vorgesehen, doch sind diese — um eine sofortige Anzeige des Leckwerdens des Schmelzbehälters oder Tiegels zu bewerkstelligen — an der tiefsten Stelle eines die Form eines umgekehrten Kegels besitzenden Leitbleches angeordnet, das zugleich einen Auffangbehälter bildet, der unter dem Schmelzbehälter auf den Boden der Ofenkammer gelegt ist. Die sichere Anzeige bedingt hier eine Erweiterung des Ofenraumes nach unten, was auch dann unerwünscht wäre, wenn dabei die

so Beschädigung der Heizelemente durch Spritzer wenigstens mit einiger Sicherheit verhindert werden könnte. Auch dies ist indessen nicht der Fall.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Empfindlichkeit und An/.eigesicherheit

J5 der Überwachungsvorrichtung ohne Erhöhung des apparativen Aufwandes und ohne in Anspruchnahmc von zusätzlichem Raum allein durch das Aufheizen des Leitbleches zu steigern, wobei zugleich die Lebensdauer des Ofens auch noch darüber hinaus u. a. durch direkten

4<) Schutz gegen Spritzer oder auslaufendes Metall verlängert werden soll. Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Leitblech den unteren Abschluß eines den Tiegel umgebenden Mantels bildet.

Bei dieser Anordnung ist der den Tiegel umgebende Mantel direkt der auf den Tiegel gerichteten Wärmestrahlung ausgesetzt und dementsprechend wird das Leitblech auf eine Temperatur aufgeheizt, welche das Erstarren von auf ihm auftreffenden noch so kleinen Leckmetalllropfcn verhindert und das Metall dabei

¹JO fließfähig hält, so daß es den Kontakten zufließen kann, ohne daß dazu das Leitblech durch kegelförmige Ausbildung ein ausgeprägtes Gefälle aufweisen müßte. Das Leitblech und der Mantel bilden im Grunde genommen eine topfartige Einheit, die den Tiegel aufnimmt und dabei einen für den ganzen Tiegclinhalt ausreichenden Auffangraum bildet, ohne dazu zusätzlichen Ofenraum zu beanspruchen. Daß bei dieser Anordnung die Heizelemente gegen Spritzer geschützt sind, versteht sich von selbst. Obwohl der Tiegel von dem Mantel umschlossen isl, wird das Beheizen des Tiegels nicht beeinträchtigt, zumal wenn der Mantel eine geschwärzte Außenfläche aufweist.

Zweckmäßigerweise bildet der obere Rand des Mantels mit demjenigen des Tiegels einen Spalt, welcher mindestens annähernd vollständig abgedichtet ist. Auf diese Weise wird ein Austausch der in dem zwischen Mantel und Tiegel eingeschlossenen Raum befindlichen Luft verhindert. Dadurch wird die Lebens-

dauer des Tiegels, zugleich aber auch der Wärmeübergang durch die Wandung des Tiegels verbessert. Dies ist deshalb so, weil der Kohlenstoff in der Tiegelwandung nur mit einer beschränkten Sauerstoffmenge eine Verbindung zu CO2 eingehen und somit nicht »ausbrennen« kann. Es kommt dementsprechend nicht zur Bildung jener spröden, zerbröckelten Schicht zunehmender Dicke, deren Entstehung sonst nicht nur eine Schwächung der mechanischen Festigkeit, vielmehr auch die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeit der TiegelwanJung nach sich zieht Der Zwischenraum zwischen Mantel und Tiegel kann auch von vornherein eine Schutzgasatmosphäre enthalten.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ein zylindrischer Warmhalteofen im Schnitt dargestellt. Dabei ist der Ofenraum 1 von einer aus mehreren Schichten bestehenden Auskleidung 2 aus feuerfestem Material umschlossen. In aer innersten Schicht 3 dieser Auskleidung sind in gegen den Ofenraum zu offenen Nuten Heizelemente, z. B. Heizspiralen (nicht dargestellt) eingebettet. Aus feuerfestem Material besteht auch der Boden 4 des Ofenraumes 1, aus dessen Mitte ein Auslaßkanal für das Leckmetall entspringt. Oberhalb der Mündung des Auslaßkanals 5 befindet sich ein Sockel 6, auf welchem der Tiegel 7 ruht.

Zwischen dem Boden des Tiegels 7 im Sockel 6 befindet sich ein Leitblech 17, das den unteren Abschluß eines den Tiegel umgebenden zylindrischen Mantels 8 bildet. Der vom oberen Rand des Mantels 8 bzw. des Tiegels 7 eingeschlossenen Ringspalt 9 ist durch eine Ringdichtung 10 aus geeignetem Material abgedichtet. Im Leitblech sind elektrische Kontakte Il und !2 eingefaßt, welche durch bei 13 angedeulcte und über eine Durchführung 14 aus dem Ofenraum heiausgeführ-Ie Leitungen mit dem Schalter 15 einer nicht dargestellten Warnvorrichtung und/oder Abschaltvorrichtung elektrisch verbunden sind.

Da der Mantel 8, welcher insbesondere mil seinem unteren Teil mit dem Leitblech 17 eine loplförmigc Einheil bildet, direkt der Wärmestrahlung ausgesetzt ist, bleibt das allfällig durch einen Riß in der Tiegelwand in den zwischen Mantel und Tiegel eingeschlossenen Raum (in der Zeichnung mit 16 bezeichnet) gelangende Leckmetall in geschmolzenem Zustand und somit fließfähig. Bei einer entsprechenden Ausbildung des Leitbleches 17 wird also schon bereits eine noch geringfügige Lecknietallmenge den Elektroden 11 und 12 zugeleitet, wobei dieselben miteinander elektrisch verbunden werden und die Überwachungsvorrichtung anspricht und ein optisches oder akustisches Signal bzw. die Ausschaltvorrichtung betätigt. Das beheizte Leitblech verleiht somit den Kontakten 11 und 12 eine Fernwirkung. Dies trifft auch dann zu, wenn das Leitblech 17 kein oder kein besonders ausgeprägtes Gefälle auf die Kontakte aufweist, da das Leckmetall sich auf alle Fälle auf dem Blech 17 ausbreitet und die Kontakte bald erreicht. Das Anbringen eines Gefälles durch entsprechende Ausbildung des I eitbleches 17 bedeutet somit lediglich einen graduellen Unterschied. In dem gleichen Sinne wäre die Vergrößerung der

elektrischen Kontaktflache zu verstehen, z. B. durch Anordnung von mehreren Kontaktpaarer. oder durch die Verwendung von Kontakten in der Form von konzentrischen Ringen, Gittern und dergleichen.

Bei der gezeigten Ausbildung können Spritzer — sofern sie überhaupt entstehen — die Heizelemente nicht erreichen. Zu diesem Zwecke alleine müßte natürlich der Mantel 8 nicht bis zum oberen Rand des Tiegels hinaufgeführt werden. Eine soiehe Ausbildung hat indessen den Vorteil, daß bei einem Bersten des Tiegels zufolge unvorhersehbarer Umstände die Schmelze aufgefangen wird. Wird der Spalt 9 zwischen dem oberen Rand des Mantels 8 bzw. des Tiegels 7 eng gehalten oder sogar abgedichtet, um einen Austausch der im Raum 16 eingeschlossenen Luft zu erschweren oder sogar ganz zu unterbinden, so entsteht, nachdem der eingeschlossene Sauerstoff mit dem Kohlenstoff des Tiegels (sofern derselbe aus diesem Material besteht) sich zu CO2 verbunden hat, sozusagen eine Schutzgasatmosphäre, in welcher ein fortschreitendes Ausbrennen der Tiegelwandung unterbunden wird. Wie bereits gesagt, entsteht deshalb nicht die nur noch aus Bindemittel bestehende spröde und leicht zerbröckelnde Schicht, welche sonst an Graphittiegeln eine schlecht wärmeleitende Außenhaut bildet und die mechanische Festigkeit der Tiegelwandung herabsetzt. Die Lebensdauer des Tiegels und dessen Betriebssicherheit werden somit erheblich erhöht und der Energieverbrauch herabgesetzt. Es versteht sich, daß auch ein besonderes Schutzgas zur Verwendung kommen kann. Diese Vorkehrungen haben bei einem zum Warmhalten einer Metallschmelze benützten Ofen noch eine besondere Bedeutung, da das in den Raum 16 gelangende Leckmetall nicht oxydieren kann und seine elektrische Leitfähigkeit dementsprechend nicht z. B. durch eine Oxydhiuii herabgesetzt wird.

Anstelle von Kontakten mit durch ein Leitblech gewährleistete flächenhafte Fernwirkung könnten selbstverständlich auch an sich flächenartige Kontakte verwendet werden. Beispielsweise könnte man auf den Boden 4 des Ofenraumes um den Sockel 6 herum und in Ausnehmungen auch innerhalb dieses Sockels, z. B. in dem Bereiche der Mündung des Auslaßkanals 5 als konzentrische Ringe, Stäbe, Gitter oder rostartig ausgebildete Elektroden anordnen. So könnte man beispielsweise 2 mehr oder weniger engmaschige Gitter übereinander, gegebenenfalls im Absland über dem Boden anbringen, in welchem sich Metalltropfen verfangen würden, wobei eine elektrische Verbindung zwischen diesen Gittern zustande käme. Gleichzeitig wurden solche gitterartigen Kontakte das Verspritzen des Leckmetalles verhindern. Wie bereits angedeutet, kann je nach den besonderen Umständen eine Kombination solcher Elektroden mit einem Leitblech vorgesehen sein.

Das Leitblech, insbesondere aber der damit eine topfförmige Einheit bildende Mantel können eine geschwärzte Außenfläche aufweisen, um den Wärmeübergangauf den Tiegel zu verbessern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Ofen zum Schmelzen von Metallen oder zum Warmhalten von Metallschmelzen mit einem von einer feuerfesten Auskleidung umschlossenen Ofenraurr. und mit einem in denselben angeordneten, von elektrischen Heizelemenien umgebenen Tiegel für die Schmelze, und einem Leitblech unter dem Tiegel, wobei über dem Leitblech elektrische Kontakte einer Überwachungsvorrichtung derart angeordnet sind, daß sie durch auslaufendes Schmelzgut kurzgeschlossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitblech den unteren Abschluß eines den Tiegel umgebenden Mantels bildet

2. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel eine gesch'värzte Außenfläche aufweist

3. Ofen nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand des Mantels mit demjenigen des Tiegels einen Spalt bildet, welcher mindestens annähernd vollständig abgedichtet ist.

4. Ofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen Mantel und Tiegel ein Schulzgas enthält.