DE1098973B

DE1098973B - Resistance heated salt bath heat treatment furnace with coolable, displaceable electrodes inserted into the bath below the melting surface

Info

Publication number: DE1098973B
Application number: DEU4021A
Authority: DE
Inventors: Richard Carr Upton
Original assignee: UPTON ELECTRIC FURNACE CO
Current assignee: UPTON ELECTRIC FURNACE CO
Priority date: 1955-10-24
Filing date: 1956-07-17
Publication date: 1961-02-09

Description

Widerstandsbeheizter Salzbad-Wärmebehandlungsofen mit kühlbaren, unterhalb der Schmelzoberfläche in das Bad eingeführten, verschiebbaren Elektroden Bei elektrischen Ofen für geschmolzene Salzbäder ragen die Elektroden in das Bad hinein, um ihm elektrische Energie zuzuführen. Im allgemeinen ist zwischen der Elektrode und dem Bad eine Berührungsfläche von erheblicher Größe vorgesehen, damit ein verhältnismäßig starker Strom bei einer verhältnismäßig niedrigen Spannung zugeführt werden kann. Zwar bietet eine große Berührungsfläche gewisse Vorteile, doch stellen sich auch nachteilige Wirkungen ein, z. B. die Notwendigkeit, den Ofen abzustellen, wenn die Elektroden erneuert werden müssen. Ferner treten übermäßig hohe Energieverluste durch Wärmeleitung über die Elektroden nach außen auf.Resistance heated salt bath heat treatment furnace with coolable, underneath Slidable electrodes inserted into the bath along the surface of the enamel Furnace for molten salt baths, the electrodes protrude into the bath to give it electrical power To supply energy. Generally there is a contact surface between the electrode and the bath of considerable size provided so that a relatively strong current at a relatively low voltage can be supplied. True, offers a great Contact surface has certain advantages, but there are also disadvantageous effects a, z. B. the need to turn off the furnace when the electrodes are replaced Need to become. Furthermore, excessively high energy losses occur through conduction the electrodes on the outside.

Es sind schon elektrisch geheizte Schmelzöfen bzw. Wärmebehandlungsöfen bekannt, bei denen teilweise gekühlte Elektroden entweder vom oberen Teil der Schmelzwanne nach unten in die Schmelze sich erstrecken oder, sofern die Einführungen für die Elektroden in der Nähe des Bodens der Zelle vorgesehen waren, bei denen die Elektroden weit in die Schmelze hineinragen und parallel zueinander angeordnet sind. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, einen widerstandsbeheizten Salzbad-Wärmebehandlungsofen zu schaffen, bei dem sich die Elektroden kontinuierlich erneuern lassen, ohne daß der Betrieb des Ofens unterbrochen werden muß. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, die Wärmeverluste auf Grund der Wärmeableitung durch die Elektroden herabzusetzen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Stirnflächen einander zugeordneter Elektroden sich gegenüberliegen und die Elektroden im wesentlichen nur mit ihren Stirnflächen mit der Schmelze in Berührung stehen. Die Elektroden weisen über ihre ganze Länge einen einheitlichen, vorzugsweise einen verhältnismäßig kleinen kreisförmigen Querschnitt auf. Weiterhin sieht die Erfindung Mittel vor; um die Elektroden entsprechend der Abnutzung ihrer inneren Endabschnitte intermittierend vorzuschieben.There are already electrically heated melting furnaces or heat treatment furnaces known in which partially cooled electrodes either from the upper part of the melting tank extend down into the melt or, provided the inlets for the Electrodes were provided near the bottom of the cell where the electrodes were extend far into the melt and are arranged parallel to one another. A target of the invention is a resistance heated salt bath heat treatment furnace to create in which the electrodes can be continuously renewed without the operation of the furnace must be interrupted. Another object of the invention is in reducing the heat losses due to the heat dissipation through the electrodes. This is achieved in that the end faces of mutually associated electrodes face each other and the electrodes essentially only with their end faces are in contact with the melt. The electrodes point over their entire length a uniform, preferably a relatively small circular cross-section on. The invention also provides means; around the electrodes according to the Wear their inner end portions to advance intermittently.

Da bei der erfindungsgemäßen Konstruktion, bei der nur die Stirnflächen der Elektroden mit dem Bad in Berührung stehen, die Berührungs- bzw. Kontaktflächen erheblich verkleinert werden, verringern sich auch die auf die Wärmeabfuhr nach außen zurückzuführenden Verluste, wird eine höhere Spanung benötigt, um dem Bad die erforderliche elektrische Energie zuzuführen. Weitere Ersparnisse lassen sich erzielen, wenn der Durchmesser der Elektroden verkleinert und die Spannung entsprechend weiter erhöht wird. Da an den inneren Stirnflächen der Elektroden keine Hindernisse vorhanden sind, können die Elektroden entsprechend ihrer Abnutzung in das Bad hinein vorgeschoben werden. Dieses Vorschieben läßt sich ununterbrochen fortsetzen, indem nacheinander Elektrodenabschnitte zugeführt werden, die mit ihren Querschnittsflächen glatt aneinanderstoßen; dies ist möglich, ohne den Betrieb des Ofens unterbrechen zu müssen.As in the construction according to the invention, in which only the end faces the electrodes are in contact with the bath, the contact or contact surfaces are significantly reduced in size, the on heat dissipation also decrease losses attributable to the outside, a higher voltage is required to the bath to supply the required electrical energy. Further savings can be made Achieve when the diameter of the electrodes is reduced and the voltage is reduced accordingly is further increased. Since there are no obstacles on the inner end faces of the electrodes are present, the electrodes can be moved into the bath according to their wear and tear be advanced. This advance can be continued uninterrupted by one after the other electrode sections are supplied with their cross-sectional areas butt against each other smoothly; this is possible without interrupting the operation of the furnace to have to.

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Teil des Ofens gemäß der Erfindung; Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig.3 ist eine Stirnansicht der Elektrode und ihrer Anschlüsse.Fig. 1 shows, in longitudinal section, part of the furnace according to the invention; Fig. 2 is a section taken along line 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 is an end view the electrode and its connections.

In Fig. 1 ist mit A ein widerstandsbeheizter Salzbad-Wärmebehandlungsofen für Schmelzbäder bezeichnet, der einander gegenüberliegende Wände A' und A2 aufweist. Mit B sind Elektroden bezeichnet, die sich durch Öffnungen in den erwähnten Wänden erstrecken und mit ihren Stirnflächen einander gegenüberliegend angeordnet sind. Diese Elektroden brauchen nicht über die Innenflächen der Wände des Ofens hinaus in das Bad hineinzuragen. Sie bieten dem Bad daher nur eine begrenzte Kontaktfläche dar. Entsprechend ihrer Abnutzung können die Elektroden intermittierend nach innen vorgeschoben und dadurch ständig ersetzt werden. Die Mittel zum Vorschieben der Elektroden in den Ofen bestehen aus einem Träger C, z. B. mit U-Profil, der sich unterhalb der Elektrode von der Ofenwand aus nach außen erstreckt und an seinem inneren Ende an einem Unterstützungsrahmen D befestigt ist. Innerhalb des Trägers ist ein Winkelstück E verstellbar befestigt. Der senkrechte Schenkel EI dieses Winkelstücks ragt hinter dem äußeren Ende der Elektrode nach oben. Eine in den Schenkel eingeschraubte Schraube F greift an einem Metallklotz G an, der sich seinerseits an einem Isolierklotz H abstützt, welcher -än der äußeren Stirnfläche der Elektrode anliegt. In den Seitenwänden des U-Profils sind in Abständen mehrere jeweils gleichachsige Öffnungen G1 vorgesehen, durch die ein Bolzen C2 hindurchgesteckt werden kann; auf diesen Bolzen ist eine Buchse C3 aufgeschoben, die innerhalb des Winkelstücks E liegt, um dieses in der gewählten Stellung festzuhalten. Die Schraube F dient dazu, die Elektrode nachzustellen, wenn sich ihr inneres Ende abnutzt. Wenn das Ende des Einstellbereichs der Schraube F erreicht ist, wird der Bolzen C2 herausgezogen und das Winkelstück E bis zu dem nächsten Paar Öffnungen C3 verschoben. Nunmehr wird der Bolzen durch diese Löcher gesteckt und wiederum die Schraube F zum weiteren Einstellen der Elektrode benutzt. Auf dem Elektrodenabschnitt, der von der Wand des Ofens aus nach außen ragt und sich bis zu der innersten Einstellung der Bauteile E, F, G und H erstreckt, sind die Mittel zum Zuführen der elektrischen Energie sowie zum Abführen der Wärme von der Elektrode angeordnet. Die zuletzt genannten Mittel sind erforderlich, um ein Austreten der Badflüssigkeit durch das Spiel zwischen der Elektrode und der Wand zu verhindern. Die Kühlung muß ausreichen, um die Badflüssigkeit noch innerhalb der Wand des Badbehälters erstarren zu lassen.In Fig. 1, A denotes a resistance-heated salt bath heat treatment furnace for molten baths, which has opposing walls A 'and A2. B designates electrodes which extend through openings in the mentioned walls and are arranged with their end faces opposite one another. These electrodes do not need to protrude into the bath beyond the inner surfaces of the walls of the furnace. They therefore only offer the bath a limited contact surface. Depending on their wear and tear, the electrodes can be intermittently pushed inwards and thus constantly replaced. The means for advancing the electrodes into the furnace consist of a carrier C, e.g. B. with a U-profile, which extends below the electrode from the furnace wall to the outside and is attached to a support frame D at its inner end. An angle piece E is adjustably attached within the carrier. The vertical leg EI of this elbow protrudes upwards behind the outer end of the electrode. A screw F screwed into the leg engages a metal block G, which in turn is supported on an insulating block H which rests against the outer end face of the electrode. In the side walls of the U-profile several coaxial openings G1 are provided at intervals through which a bolt C2 can be inserted; A bushing C3, which lies within the elbow piece E, is pushed onto this bolt in order to hold it in the selected position. The screw F is used to readjust the electrode when its inner end wears out. When the end of the adjustment range of the screw F is reached, the bolt C2 is pulled out and the angle piece E is moved to the next pair of openings C3. Now the bolt is put through these holes and the screw F is used again to further adjust the electrode. The means for supplying electrical energy and for removing heat from the electrode are arranged on the electrode section, which protrudes outward from the wall of the furnace and extends to the innermost setting of components E, F, G and H. The last-mentioned means are necessary in order to prevent the bath liquid from escaping through the play between the electrode and the wall. The cooling must be sufficient to allow the bath liquid to solidify within the wall of the bath container.

Der erwähnte äußere Abschnitt der Elektrode ist von einer Rohrschlange I umgeben, die so ausgebildet ist, daß zwischen ihr und der Elektrode ein genau bemessener Spielraum verbleibt. Dieser Spielraum ist von mehreren metallischen Leitern J ausgefüllt, die sich in der Längsrichtung der Elektrode erstrecken und an ihren äußeren Enden durch eine Platte 12 miteinander verbunden sind, die ihrerseits an ein biegsames Stromzuführungskabel 13 angeschlossen ist. Die schraubenförmig gewickelte Rohrschlange ist nachgiebig. Ihre Windungen besitzen normalerweise einen Durchmesser, der es ermöglicht, die Elektrode innerhalb der Rohrschlange sowie innerhalb der Leiter J in Längsrichtung zu verschieben. Wenn daher die beiden Enden der Rohrschlange derart geschwenkt werden, daß sich die Windungen der Rohrschlange zusammenziehen, werden die Leiter J durch die Rohrschlange an die Elektrode B gepreßt. Diese Bewegung der Rohrschlange wird durch Verlängerungen I1 der Endwindungen der Rohrschlange ermöglicht sowie durch Verbindungsstangen 12, die sich von den oberen Enden der Rohrschlangenverlängerungen seitlich erstrecken, durch Säulen oder Stützen I3; die von dem Träger C aus nach oben ragen, und durch Schrauben T¢, welche die Säulen oder Stützen mit- den Verbindungsstangen verbinden. Diese Konstruktion gestattet es, die Rohrschlange I und die Leiter J fest mit der Elektrode zu verspannen, um einen guten elktrischen Kontakt und eine wärmeableitende Berührung zu gewährleisten; ist die Elektrode neu einzustellen, dann muß die Einspannung mit Hilfe der Schrauben 14 wieder gelöst werden. Zwischen den Verlängerungen Il und den Verbindungsstangen 12 sind Isolatoren 15 angeordnet. Die Rohrschlange ist über biegsame Schläuche K an eine beliebige geeignete Quelle für ein Kühlmittel angeschlossen, das durch die Rohrschlange hindurchgeleitet wird.The mentioned outer section of the electrode is surrounded by a pipe coil I, which is designed so that a precisely dimensioned clearance remains between it and the electrode. This clearance is filled by a plurality of metallic conductors J which extend in the longitudinal direction of the electrode and are connected to one another at their outer ends by a plate 12 which in turn is connected to a flexible power supply cable 13. The helically wound pipe coil is flexible. Their turns normally have a diameter that enables the electrode to be displaced lengthways within the pipe coil and within the conductor J. Therefore, when the two ends of the coil are pivoted so that the turns of the coil contract, the conductors J are pressed against the electrode B by the coil. This movement of the coil is made possible by extensions I1 of the end turns of the coil, as well as connecting rods 12 extending laterally from the upper ends of the coil extensions, columns or supports I3; which protrude upwards from the beam C, and by screws T [which connect the columns or supports to the connecting rods. This construction allows the coil I and the conductor J to be clamped firmly to the electrode in order to ensure good electrical contact and a heat-dissipating contact; If the electrode is to be readjusted, the clamping must be loosened again with the aid of the screws 14. Insulators 15 are arranged between the extensions II and the connecting rods 12. The coil is connected by flexible hoses K to any suitable source of coolant which is passed through the coil.

Mit der erfindungsgemäßen Konstruktion kann der Betrieb des Ofens ununterbrochen fortgesetzt werden, und zwar unter praktisch gleichmäßigen Bedingungen und während einer Zeit, die erheblich länger ist als die bei den bisher gebräuchlichen Konstruktionen erzielbare Betriebsdauer.With the construction according to the invention, the operation of the furnace be continued uninterrupted, under practically uniform conditions and during a time that is considerably longer than that previously used Constructions achievable service life.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Resistance heated salt bath heat treatment furnace with coolable, slidable ones introduced into the bath below the enamel surface Electrodes, characterized in that the end faces of the associated Electrodes are facing each other and the electrodes essentially only with theirs Front faces are in contact with the melt.

2. Salt bath heat treatment furnace according to claim 1, characterized in that the electrodes over their entire length a uniform, preferably a relatively small circular cross-section exhibit.

3. Salt bath heat treatment furnace according to claim 1 or 2, characterized in that that the part of the electrode protruding from the furnace is elastic, tight the electrode pressable means for power supply completely or partially enclosed is.

4. Salt bath heat treatment furnace according to spoke 3, characterized in that the means for power supply are loosely surrounded by a spiral, which when twisted together exerts a pressure on the power supply means and on the electrode.

5. Salt bath heat treatment furnace according to claim 4, characterized in that the spiral is one for flowing through Is a coolant-compatible pipe.

6. Salzhad heat treatment furnace according to claim 1 to 5, characterized in that pressure means for pushing the electrode are arranged in their longitudinal direction in the furnace. Considered publications: German Patent Nos. 897 744, 807 312; British Patent No. 640 860; U.S. Patent No. 2,355,761.