DE3005798A1

DE3005798A1 - Elektrisch beheizbarer, mit waermeisolierender auskleidung ausgestatteter schmelz- und warmhalteofen fuer metalle in giessereibetrieben

Info

Publication number: DE3005798A1
Application number: DE19803005798
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Strikfeld W and Koch GmbH
Current assignee: Strikfeld W and Koch GmbH
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1981-08-20

Description

Elektrisch beheizbarer, mit wärmeisolierender
Auskleidung ausgestatteter Schmelz- und Warmhalteofen fUr Metalle in Gießereibetrieben Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrisch beheizbaren, mit wärmeisolierender Auskleidung ausgestatteten Schmelz- und Warmhalteofen für Metalle in Gießereibetrieben.
Derartige Ofen finden in Gießereibetrieben Anwendung und dienen als Speicheröfen oder als Warmhalte-Schöpföfen für Metallegierungen am Gießplatz. Sie werden intermittierend aus einer zentralen Vorschmelzstation mit der jeweils gewünschten flüssigen Metalllegierung beschickt. Diese Ofen besitzen ein Fassungsvermögen bis zu 500 kg oder auch mehr und werden durch eine elektrische Widerstandsheizung oder auch durch einen ö1- oder Gasbrenner ständig auf einer bestimmten Temperatur gehalten, die in Abhängigkeit von dem jeweils verwendeten Material bis zu 12000C betragen kann. Bei entsprechender Erhöhung der Heizleistung dienen in Notfällen diese Ofen auch zur Wiederaufschmelzung des Metalls, wenn dieses in dem Ofen erstarrt ist.
Die bekannten Öfen besitzen einen Ofenkörper mit einem der Aufnahme der flüssigen Metallegierung dienenden Innenraum und weisen in der Regel eine seitliche Einfüllöffnung auf, aus der das flüssige Metall dem Innenraum zugeführt wird. Außerdem weisen sie wenigstens eine, ebenfalls seitlich angeordnete Schöpfstelle auf, die mit dem Innenraum kommuniziert und aus der das flüssige Metall in der jeweils erforderlichen Menge entnommen wird. Der Ofenkörper, die Einfüllöffnung und die Schöpfstelle sind durch Deckel verschließbar.
Es sind solche Öfen bekannt, die einen Graphit- oder Silizium-Karbid-Tiegel aufweisen, der durch Widerstands beheizung oder durch ein Gas- oder ölbrenner erhitzt wird und die Wärme an das Metall abgibt. Es sind auch tiegel lose Ofen mit offener Widerstandsbeheizung oberhalb des Metallbades bekannt. Bei den bekannten derartigen Ofen sind sowohl der Deckel des Ofenkörpers als auch die Deckel der Füllöffnung und der Schöpfstelle zum Zwecke der Wärmeisolierung mit üblicher feuerfester Stampfmasse ausgekleidet, deren Wärmeleitwert k in der Größenordnung von ca. 0,54 bei 4000C und deren Raumgewicht z.B. bei ca. 2,8 kg/dm3 liegt.
Der Ofenkörper selbst ist entweder mit der gleichen Stampfmasse ausgekleidet, oder er ist mit üblichen Feuerfest-Steinen ausgemauert, die Wärmeleitzahlen und Raumgewichte in der gleichen Größenordnung wie die Stampfmasse aufweisen.
Diese bekannten Ofen sind insoweit nachteilig, als sie einen sehr hohen Energiebedarf haben, der bedingt ist durch die hohen Wärmeleitzahlen der verwendeten feuerfesten und Isolationsmaterialien, und zu einem erheblichen Wärmeverlust durch Abstrahlung führt, der bis zu dem halben Wert der aufgebrachten Energie führt. Auch das durch die hohen Raumgewichte bedingte Gesamtgewicht des Ofens ist nachteilig, da es seine Handhabung erschwert. Zur elektrischen Beheizung der bekannten Öfen werden vorzugsweise Silizium-Karbid-Heizstäbe verwendet, die den Nachteil besitzen, daß sie keine gleichmäßige über die gesamte Oberfläche verteilte Wärmeabgabe gewährleisten und andererseits die Ausfüllung des Ofendeckels mit der üblichen Stampfmasse erforderlich machen.
Bei diesen Heizstäben ist wegen ihrer ungleichmäßigen Heizleistung stets die Gefahr einer örtlichen Überhitzung des Metallbades gegeben, so daß eine Oxydbildung auf der Oberfläche des Metallbades unvermeidbar ist, und zwar insbesondere bei Aluminium, das bei steigender Wärmebelastung eine wachsende Affinität zum Sauerstoff besitzt, so daß durch Oxydation oder Abbrand ein Verlust des Metalls unvermeidbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese den bekannten Ofen anhaftenden Nachteile zu vermeiden, und den Ofen so auszubilden, daß er bei erheblicher Gewichtsverringerung gegenüber den bekannten Ofen einen Energiebedarf besitzt, der unterhalb der Hälfte des bisher erforderlichen Energiebedarfes liegt.
Diese Aufgabe stellt sich insbesondere, um der heute mit an erster Stelle stehenden Forderung nach Energieeinsparung zu genügen. Wenn z.B. der Energiebedarf eines bekannten Ofens mit einem Fassungsvermögen von 500 kg Metall bei 12 kW oder mehr liegt, ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darauf gerichtet, diesen Energiebedarf wenigstens um die Hälfte zu verringern.
Diese Aufgabe wird bei einem Ofen nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgemäß gelöst durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebene Merkmalskombination.
Der Unteranspruch stellt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung nach dem Hauptanspruch dar.
Die in dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Isoliermaterialien und ebenso das Heizmodul sind neben zahlreichen in der jüngeren Zeit entwickelten Materialien bekannt und im Handel erhältlich. So ist das mikroporöse kieselsäurehaltige Isoliermaterial, das eine Wärmefestigkeit bis 9000C besitzt, unter der Bezeichnung "MICROTHERM" erhältlich während die hydraulisch abbindende Isoliergießmasse, die eine Wärmefestigkeit bis 12000C besitzt, unter der Bezeichnung "rapidoBLOC G 12" greifbar ist. Das Heizmodul ist unter der Bezeichnung "FIBROTHAL" greifbar.
Die Erfindung liegt in der optimalen Auswahl und Kombination dieser Materialien, die aufgrund ihrer geringen Wärmeleitwerte und Raumgewichte eine Energieersparnis gewährleistet, die mehr als die Hälfte der bisher erforderlichen Energie ausmacht.
So ergibt sich für einen erfindungsgemäß ausgebildeten Ofen z.B. ein Energiebedarf von 3 kW gegenüber einem Energiebedarf von 12 kW bei einem bekannten Ofen gleichen Fassungsvermögens, während gleichzeitig eine Gewichtseinsparung erreicht wird, die es ermöglicht, den Ofen, beispielsweise durch Höhenverstellung leichter an die jeweilige Gießstelle anzupassen.
Bei den erfindungsgemäß angewendeten Isoliermaterialien entstehen keine nennenswerten Wärmespeicherungen in der Ofenauskleidung, wodurch sich die Vorheizzeiten der Ofen gegenüber den bekannten Konstruktionen wesentlich verringern. Von besonderer Bedeutung ist die zweischichtige Auskleidung des Ofenkörpers insofern, als das der das Metall aufnehmenden Isoliergießmasse nachgeschaltete plattenförmige Isoliermaterial durch seinen im Vergleich zu der Wärmeleitzahl der Isoliergießmasse wesentlich geringeren Wärmeleitzahl einen Wärmeverlust des Ofens durch Abstrahlung praktisch ausschließt.
Ein Wärmeverlust des im Deckel eingebauten Heizmoduls wird durch die sehr geringe Wärmeleitzahl des filzartigen feuerfesten Isoliermaterials weitgehend ausgeschlossen, so das auch hier die Verluste durch Abstrahlung auf ein Minimum herabgesetzt werden.
Hinzu kommt, daß das erfindungsgemäß angewendete Heizmodul die erzeugte Wärme gleichmäßig abgibt, so daß schädliche örtliche Uberhitzungen der Oberfläche des Metallbades vermieden werden, insbesondere dann, wenn erfindungsgemäß die Größe des Heizmoduls so gewählt wird, daß sie der Größe der Oberfläche des Metallbades in dem Innenraum des Ofenkörpers entspricht.
Hierdurch wird auch die bisher unvermeidliche Oxydation des Metalles und die hierdurch bedingten Abbrandverluste weitgehend vermieden.
Das Heizmodul ist als fertiges Bauteil leicht austauschbar gegenüber einer bekannten elektrischen Heizvorrichtung. Ofen, die mit einem Gas- oder ölbrenner ausgestattet sind, können selbstverständlich mit der erfindungsgemäßen Auskleidung des Ofenkörpers und der Deckel ausgestattet werden, um den Energieverbrauch solcher Ofen ebenfalls wesentlich senken zu können.
Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform des Ofens.
Der Ofen besteht aus dem Ofenkörper 1 und dem Deckel 2.
An einer Seite des Ofenkörpers 1 ist die Einfüllöffnung 3 mit dem Deckel 4, und an der anderen Seite die Schöpfstelle 5 mit dem Deckel 6 angeordnet. Die Oberfläche des Metallbades ist mit 7 bezeichnet. Die Deckel 2, 4, 6 sind mit dem filzartigen feuerfesten Isoliermaterial A z.B. durch Kleben ausgekleidet. Der Ofenkörper 1 besitzt eine zweischichtige Auskleidung, die aus dem in mehreren Lagen am Boden und an den Wänden des Ofenkörpers 1 eingebrachten mikroporösen kieselsäurehaltigen Isoliermateri 1 Al besteht, auf dem die den Innenraum 9 des Ofenkörpers 1 bildende, das Metallbad aufnehmende hydraulisch abbindende Isoliergießmasse B angeordnet ist. Die Oberfläche des Metallbades ist mit 7 bezeichnet. Der Ofenkörper ruht auf in der Höhe verstellbaren Füßen 8, so daß der Ofen den an dem Gießplatz gegebenen Verhältnissen angepaßt werden kann.
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Claims

ANSPRUCHE 1. Elektrisch beheizbarer, mit wärmeisolierender Auskleidung ausgestatteter Schmelz- und Warmhalteofen für Metalle in Gießereibetrieben, bestehend aus einem, einen der Aufnahme des Metallbades dienenden Innenraum bildenden Ofenkörper und aus einem, diesen verschließenden Deckel, wobei gegebenenfalls seitlich am Ofenkörper eine durch einen Deckel verschließbare Einfüllöffnung angeordnet ist, und wenigstens eine seitlich an den Ofenkörper anschließende, durch einen Deckel verschließbare Schöpfstelle vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Der Ofenkörper besitzt eine zweischichtige Auskleidung, bestehend aus einem mikroporösen, kieselsäurehaltigen, z.B. plattenförmigen Isoliermaterial (Al) mit einer Wärmeleitzahl k von ca. 0,021 bei 4000C und einem Raumgewicht von ca. 0,25 kg/dm3 und aus einer auf dem Isoliermaterial (Al) angeordneten, den Innenraum für das Metallbad bildenden, hydraulisch abbindenden Isoliergießmasse (B) mit einer Wärmeleitzahl k von ca. 0,18 bei 4000C und einem Raumgewicht von ca. 0,9 kg/dm³.

b) Der Deckel des Ofenkörpers und die Deckel der Einfüllöffnung und der Schöpfstelle sind mit einem feuerfesten Filzmaterial (A) mit einer Wärmeleitzahl k von ca. 0,065 bei 4000C und einem Raumgewicht von ca. 0,128 kg/dm3 und einer Anwendungstemperatur von maximal 12600C ausgekleidet.

c) Die in dem Deckel angeordnete elektrische Heizvorrichtung ist an dem Deckelgehäuse befestigt und ist ein als einbaufertiger Baustein ausgebildetes, aus Teilen aus im Vakuum geformten keramischen Fasern mit eingeformten Heizelementen bestehendes Heizmodul (C) mit einer -Wärmeleitzahl k von ca. 0,08 bei 4000C und einem Raumgewicht von ca. 0,2 kg/dm³.
2. Schmelz- oder Warmhalteofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizmodul (C) derar t bemessen ist, daß es annähernd der Größe der Oberfläche t7) des in dem Innenraum (9) des Ofenkörper (1) aufgenommenen Metallbades entspricht.