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Vorrichtung zum Anheizen von durch Elektroden beheizten Salzschmelzen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anheizen elektrodenbeheizter Salzschmelzbäder,
wie sie beispielsweise zum Härten, Zementieren, Vergüten, Aufkohlen usw. von Metallen
verwendet wird.
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Bekanntlich ist es vor Inbetriebsetzen der Salzschmelzbäder erforderlich,
das in Tiegeln, Wannen o. dgl. befindliche Salz zunächst zu schmelzen. Erst das
geschmolzene Salz hat dann eine genügende Leitfähigkeit, um den Durchgang des über
die Elektroden zugeführten elektrischen Stromes zu ermöglichen.
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Man hat vorgeschlagen, die Salzschmelze dadurch anzuheizen, daß man
an einem das Bad abschirmenden, Deckel Heizwiderstände befestigt, die in die Salzmasse
hineinragen. Nach beendetem Anheizen ist der Deckel abzunehmen, bei längeren Betriebspausen
oder Abschaltender Elektrodenheizung ist er wieder aufzusetzen. Hierbei ergeben
sich verschiedene Nachteile, die darin bestehen, daß die Anheizvorrichtung aufgesetzt
oder entfernt werden mußy wozu besondere Handgriffe und besondere Ablegevorrichtungen
notwendig sind. Außerdem darf niemals versäumt werden, die Anheizvorrichtung vor
Erstarren der Salzschmelze wieder aufzusetzen, andernfalls können die Heizkörper
der Anheizvorrichtung nicht mehr in die Salzmasse eingeführt werden.
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Weiterhin hat man vorgeschlagen, Hilfslichtbogen zu verwenden oder
in der Salzschmelze Hilfselektroden anzuordnen. Bei Verwendung eines Hilfslichtbogens
entstehen erhebliche Verluste durch Verdampfen des
Salzes während
des Anheizens. Die Handhabung eines Hilfslichtbogens ist umständlich und wegen der
Beschädigungsmöglichkeit der Elektroden und der Gefahr des Entstehens von Kurzschlüssen,
unerwünschten Stromübergängen o.,dgl. nur mit größter Sorgfalt durchführbar. Hilfselektroden
haben den Nachteil, daß der meist klein bemessene Innenraum des Bades verringert
und somit der L\TUtzraum verkleinert wird.
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Nach der Erfindung werden die Nachteile vermieden, indem außer der
Innenheizung durch Elektroden igine elektrische Widerstandsheizung an der Außenwand
des Tiegels angeordnet und mit der Elektrodenheizung elektrisch verbunden ist. Dadurch
wird erreicht daß der Inhalt des Salzbadofens, in den die Zuführungselektroden für
den Heizstrom eingetaucht bleiben, erst unter der Heizwirkung der an den Außenwänden
des Tiegels befindlichen Heizwiderstände in den schmelzflüssigen Zustand übergeführt
wird.
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Sobald der Schmelzvorgang eingeleitet ist, beteiligen sich sodann
die eingetauchten Elektroden an dem weiteren Schmelzen des Salzes, und zwar werden
sie sich selbsttätig mit fortschreitender Verflüssigung des Bades immer stärker
belasten, da die flüssige Salzschmelze nunmehr leitend geworden -ist und eine größere
Leitfähigkeit aufweist als die elektrische Widerstandsheizung an der Außenwand des
Tiegels. Das selbsttätige Umschalten der Anheizung auf die innere Elektrodenheizung
geht soweit, daß bei völlig geschmolzenem Bad praktisch kein Strom mehr durch ,die
äußeren Widerstände fließt, sondern die Elektroden im Innern des Salzbades ihre
volle Tätigkeit für den Betrieb aufgenommen haben.
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Wenn man also ein Salzschmelzbad, wie es z. B. zur Wärmebehandlung
oder auch zur Aufkohlung von ;Metallen verwendet wird, finit der Vorrichtung der
Erfindung aufheizt, so fließt zunächst fast der ganze Strom durch die Außenheizung.
Wenn sodann das Salz zusammengeschmolzen ist, so übernimmt es nunmehr über die Elektroden
infolge gesteigerter Leitfähigkeit den Stromfluß und erwärmt sich dabei. Nach den
Gesetzen der Stromverzweigung fließt sodann durch die äußere Widerstandsheizung
nur noch ein geringer Strom. Zu diesem Zeitpunkt kann auch die Außenwiderstandsheizung
ganz abgeschaltet werden. Hierdurch wird die äußere Widerstandsheizung geschont
und ihre Lebensdauer erhöht.
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Durch die Erfindung wird erreicht, daß die ständig eingetauchten Elektroden
sich zwangsläufig an der Aufheizung beteiligen, und zwar mit fortschreitendem Schmelzen
des Salzbaden in immer stärkerem Maße, wodurch die Aufheizzeit wesentlich abgekürzt
werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß Hilfs- oder Zündelektroden
wegfallen, die in ihrer Einrichtung teuer sind und die Bedienung des Ofens umständlich
machen. Die Gefahren, die mit der Handhabung von Hilfs- oder Zündelektroden verbunden
sind, werden vermieden, und das Aufschmelzen gestaltet sich wesentlich einfacher.
Das Anbringen der elektrischen Heizungswiderstände an der Außenwand des Salzschmelzbades
ist einfach und billig. Die Heizvorrichtung bleibt stets an Ort und Stelle und kann
gegen Beschädigungen geschützt und gegen Wärmeabstrahlung zusammen mit dem Salzschmelzbad
isoliert werden. Sie ist leicht zu überwachen und gegebenenfalls bei Störungen leicht
zugänglich.
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Zweckmäßig verwendet man Tiegel oder Wannen finit metallischen Wänden,
um eine gute Übertragung der Anheizwärme zu ermöglichen. Im Interesse einer guten
Wärineübertraäung der äußeren Widerstandsheizungen und um durch die metallische
Tiegelwand Kurzschlüsse zu vermeiden, werden die elektrischen Widerstände in kurzem
Abstand parallel zur Wand geführt. Hierbei ist es zweckmäßig, zwischen Heizwiderstand
und Tiegelwand dünne Stege aus isolierendem Material, wie z. B. _ keramischer Masse,
anzubringen.
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Die Heizwiderstände können aus beliebigem Material, wie z. B. Eisen,
Chrom- und Nickellegierungen oder anderem zunderfestem Material, hergestellt sein.
Die Form der Heizwiderstände kann an sich beliebig gewählt werden. Es hat sich insbesondere
die einfache Bandform gut bewährt. Hierbei empfiehlt es sich, diese Metallbänder
z. B. aus Eisen an einem Ende fest zu verankern und am anderen Ende mit leichtem
Zug gespannt zu halten, damit die durch das Erhitzen bedingte Längenausdehnung abgefangen
und Verwerfen des Heizkörpers und damit gegebenenfalls Kurzschlüsse verursachende
Berührung mit der Tiegelwand mit Sicherheit vermieden werden. Die Heizwiderstände
können aber auch zickzackförmig, spiralförmig, in Schlangenlinienform o. dgl. angeordnet
sein.
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LT m eine gute Wärmeisolation des Tiegels oder der Wanne zu erzielen,
kann man diese einschließlich der äußeren Widerstandsheizungen mit isolierendem
Material, wie z. B. Mauerwerk, Asbest oder Schlackenwolle, umkleiden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Die an einer
Seitenwand i eines Tiegels befindliche Widerstandsheizung besteht aus den Heizungsbändern
die
an Klemmen 2t, v, w an der einen Seite der Tiegelwand angeschlossen sind.
Die Heizbänder sind an dem anderen Ende mit einem als Sternpunkt dienenden Halter
3 aus leitendem Material verbunden. Damit die Heizbänder unter leichtem Zug stehen
und die durch Erwärmung erfolgte Längenausdehnung ausgeglichen -werden kann, werden
die Bänder durch die an dem Halter 3 angreifenden Federnd. gestreckt gehalten. Die
Heizbänder können durch einen oder mehrere Stege 5, aus isolierendem Material, z.
B. keramischen Massen, geführt und gegen die Metallwand des Behälters in dem erforderlichen
Abstand gehalten werden. Zur Wärmeisolation kann die gesamte Heizeinrichtung noch
mit einem isolierenden Material umkleidet werden.