DE1179075B - Vorrichtung fuer die Beheizung von Metallbaedern, insbesondere Verzinkungsbaedern - Google Patents

Description

• Vorrichtung für die Beheizung von Metallbädern, insbesondere Verzinkungsbädern Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtun# für die Beheizung von Metallbädern, insbesondere Verzinkungsbädern, mit einem oder mehrerer Tauchheizkörpern aus gegenüber dem Metallbad korrosionsfestem Material.
• Für Schmelzbäder, z. B. Verzinkungsbäder; kommen zur Zeit hauptsächlich eingemauerte Stahlwannen, die von außen erhitzt werden, zur Anwendung. Derartige Wannen haben erfahrungsgemäß infolge von Hartzinkbildung eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer. Das sich an den Wandungen der Wanne ansetzende Hartzink vermindert im Laufe des Gebrauchs der Wanne zunehmend den Wärmedurchgang. Es muß daher die Temperatur der Außenwand erhöht werden, um das Verzinkungsbad auf der erforderlichen Arbeitstemperatur zu halten, was wiederum eine stärkere Beanspruchung der Wanne zur Folge hat und schließlich zum Durchbruch der Wannenwandung führt.
• Es ist eine Reihe von Vorschlägen bekannt geworden, keramische Verzinkungswannen zu verwenden und das Bad von der Oberfläche her zu beheizen. Zu diesem Zweck sind sogenannte Heizhauben vorgesehen worden, die mit Gas- oder Ölbrennern versehen sind und das Verzinkungsbad ganz oder teilweise überdecken.
• Mit einer derartigen Oberflächenbeheizung ist aber in der Praxis nicht Bier gewünschte Erfolg erzielt worden. Die Leistung einer oberflächenbeheizten Keramikwanne bleibt erheblich hinter derjenigen einer außenbeheizten Stahlwanne zurück. An der beheizten Oberfläche bildet sich sehr schnell durch Oxydation eine Zinkaschenschicht, die isolierend wirkt und den Wärmeübergang zwischen der Heizhaube und dem Metallbad und somit auch die Leistung herabsetzt.
• Das Temperaturgefälle zwischen der Heizhaube und dem Metallbad darf praktisch 400° C nicht überschreiten, da bei einem höheren Temperaturgefälle die Zinkaschenbildung noch stärker wird und sogar eine Verdampfung des Zinks entstehen kann. Der heiztechnische Wirkungsgrad ist daher sehr gering. Die Verwendung von Rekuperatoren zur teilweisen Rückgewinnung der Abgaswärme ist nicht möglich, da sich die Rekuperatoren durch den von den Abgasen mitgeführten Flugstaub in kurzer Zeit zusetzen.
• Es sind schließlich verschiedene, aus keramischem Mauerwerk gebildete Verzinkungsöfen für Schmelzbäder mit in das Bad eintauchenden, von Heizgasen durchströmten Metallrohren bekanntgeworden. Bei einem bekannten Verzinkungsofen dieser Art werden Tauchheizelemente verwendet, die sich in mit einem gut wärmeleitenden Stoff, wie Blei, gefüllten und gegebenenfalls n-it einem Schutzüberzug, z. B. aus Email, überzogenen Heiztaschen befinden und die in das Zinkbad eingetaucht werden. Bei einem anderen Verzinkungsofen ist den in das Bad eintauchenden Heizröhren eine Verbrennungskammer zum Steuern der Temperatur der Heizgase zugeordnet, welche den lösbar mit der Verbrennungskammer und den Abgaskanälen verbundenen Heizrohren zugeführt werden. Die Heizrohre können an der Innenseite nadel- oder bolzenförmige Vorsprünge zur Vergrößerung der wärmeübertragenden Oberfläche aufweisen.
• Bei den bekannten Öfen sind die Heizrohre aus Schmiedeeisen hergestellt. Der heiztechnische Wirkungsgrad derartiger Metallheizrohre ist vergleichsweise gering. Außerdem können sich derartige Metallrohre im Betrieb leicht deformieren und sind insbesondere mindestens ebenso wie die außenbeheizten Metallwannen einem starken Angriff ausgesetzt, so d'aß ihre Lebensdauer sehr gering ist.
• Es sind elektrisch beheizte Tauchheizer für Verzinkungsbäder bekannt, welche das Bad auf die gewünschte Temperatur bringen und auf dieser halten sollen. Die bekannten Tauchheizer sind völlig in dem Bad untergetaucht und in ein ringförmiges Metallgehäuse eingeschlossen. Vorzugsweise sind drei derartige Tauchheizer übereinander angeordnet. Es ist schließlich eine Einrichtung zum Gießen von Metall, wie ,Stahl, in einer Kokille bekannt, in deren Oberteil oder Aufsatz eine Heizelektrode eingesetzt ist, die aus einem Block aus wärmefestem Material, wie Magnesiumoxyd, mit einem innen liegenden Kern, z. B. Graphit, besteht. Die Heizelektrode überträgt einen Teil ihrer Wärme durch Leitung an die oberen Schichten des flüssigen Metalls in der Kokille und verhindert, daß diese Schichten zu rasch abkühlen und Lunker in dem Gußstück entstehen. Auch diese bekannten Einrichtungen sind nicht zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe geeignet.
• Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung für die Beheizung von Metallbädern, insbesondere Verzinkungsbädern, welche die Nachteile der bekannten Metallrohr-Tauchheizelemente nicht aufweisen und bei hohem heiztechnischem Wirkungsgrad eine für den praktischen Betrieb ausreichende Lebensdauer besitzen.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der in das Metallbad eintauchende Teil des Tauchheizkörpers aus einem unten geschlossenen Hohlkörper aus Graphit besteht, der von einem mit einer Armierung versehenen Kopf aus feuerfestem Material oberhalb des Metallbades getragen wird, wobei gegebenenfalls der Kopf mittels eines Tragarms um eine Drehachse schwenkbar angeordnet ist.
• Der Hohlkörper des Tauchheizkörpers besitzt vorzugsweise glockenförmige Gestalt und ist zweckmäßig mit dem Kopf leicht lösbar verbunden, z. B. nach Art eines Bajonettverschlusses. Der Kopf kann elektrisch beheizt sein und zu diesem Zwecke Heizelemente tragen oder einen Brenner aufweisen, wobei die Verbrennung des Heizmittels (Gas oder Öl) im Inneren des Hohlkörpers erfolgt. Die Verbrennungswärme wird durch die Wandung des Hohlkörpers infolge ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit schnell an das Metallbad übertragen. Die Verbrennungsgase verlassen den Verbrennungsraum in dem Hohlkörper durch innerhalb des Brennerkopfes vorgesehene Kanäle. Auf dem Brennerkopf kann ein Rekuperator vorgesehen sein, in dem die ausströmenden Verbrennungsgase die Verbrennungsluft und/oder die Heizgase vorwärmen.
• Der aus Graphit bestehende Tauchheizkörper wird von dem schmelzflüssigen Metall praktisch nicht angegriffen und unter den verschiedenen Arbeitsbedingungen auch nicht deformiert. Da das Temperaturgefälle zwischen dem Verbrennungsraum im Tauchheizkörper und dem Metallbad sehr hoch gehalten werden kann, ist die Erwärmung des Bades wesentlich wirksamer als etwa bei oberflächenbeheizten Wannen.
• Bei Anwendung eines Hohlkörpers aus Graphit ist die Wärmeleitzahl etwa das 2,Sfache derjenigen von Stahlrohren oder einer Stahlwanne.
• Der Tauchheizkörper ist zweckmäßig derart angeordnet, daß er leicht aus dem Metallbad herausnehmbar ist. Er kann z. B. von einer auslegeartigen, hydraulisch betätigten Aufhängevorrichtung getragen werden, die um eine Achse schwenkbar ist, die außerhalb der Wanne des Metallbades verläuft.
• Bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung kann eine Mehrzahl der beschriebenen Tauchheizkörper vorgesehen sein. Diese Tauchkörper sind zweckmäßig nebeneinander zu einem Aggregat verbunden, das als Ganzes aus- bzw. einschwenkbar ist.
• Zur Steigerung der Arbeitsleistung und zum schnellen Temperaturausgleich innerhalb des Metallbades können Rührflügel vorgesehen sein, die zweckmäßig mit der genannten Aufhängevorrichtung verbunden sind. Durch diese Rührflügel wird das heiße Metall aus der Umgebung der Tauchheizkörper schnell in den Arbeitsraum gefördert.
• Die Erfindung wird beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert.
• F i g. 1 ist ein Querschnitt durch eine keramische Verzinkungswanne mit drei Tauchheizkörpern gemäß der Erfindung; F i g. 2 ist ein Längsschnitt nach der Linie 11-11 der F i g. l und zeigt die drei nebeneinander angeordneten Tauchheizkörper.
• Gemäß den F i g. 1 und 2 ist 1 eine mit feuerfestem Material ausgekleidete Wanne eines Verzinkungsbades, über welcher drei Tauchheizkörper angeordnet sind, deren jeder in das Metallbad mit dem glockenförmigen, aus gebranntem Graphit bestehenden Hohlkörper 2 eintaucht. Der Hohlkörper 2 wird von einem mit einer Armierung 5 versehenen Kopf 3 getragen, in dem sich eine Brennerdüse 4 befindet und der mit Kanälen 9 für die Ableitung der Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 2', der vom Hohlkörper 2 eingeschlossen ist, durchsetzt ist. Der armierte Brennerkopf 3 wird von einem Auslegerarm 6 getragen, der um eine Drehachse 7 mittels einer Kolben- und Zylindereinrichtung 8 über einen Lenker 8' aus- und einschwenkbar ist.
• Bei der dargestellten Ausführungsform ist auf dem Brennerkopf 3 ein Rekuperator 10 angeordnet. Zu dem Rekuperator 10 führt eine Leitung 11 für die Zufuhr von Verbrennungsluft. Ferner ist eine Leitung 12 für die Heizmittelzufuhr zu der Brennerdüse 4 vorgesehen.
• Die Wärme der Verbrennungsgase kann auch auf andere Weise rückgewonnen werden. So können die Verbrennungsgase, die staubfrei sind, für die Beheizung von zugeordneten Metallwärmöfen, die mit niedrigerer Temperatur betrieben werden, Anwendung finden.
• Mit dem die Tauchheizkörper umfassenden Aggregat ist ein Rührflügel 13 mit Welle 14, die von einem Elektromotor 15 angetrieben wird, baulich verbunden. Der Rührflügel 13 und der in das Metallbad eintauchende Teil der Welle 14 bestehen zweckmäßig aus Elektrographit.
• Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen ist der glockenförmige Hohlkörper 2 mit dem Brennerkopf 3 nach Art eines Bajonettverschlusses lösbar verbunden, so daß er leicht ausgewechselt werden kann.
• Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist allgemein für Metallschmelzbäder geeignet und kann beispielsweise auch mit Vorteil bei Spritzguß- und Druckgußmaschinen verwendet werden, bei denen unter Luftabschluß gearbeitet werden muß und die Leichtmetalle verarbeiten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann für Schmelzbäder beliebiger Größe verwendet werden; die Größe des Bades bestimmt die Anzahl der Tauchheizkörper bzw. Tauchheizaggregate.
• Wenn die Beheizung der Tauchheizkörper auf elektrischem Wege erfolgt, ist es zweckmäßig, an dem Kopf einen Satz von Widerstandsheizkörpern anzuordnen, die in den von dem Hohlkörper 2 umschlossenen Hohlraum hineinragen.
• Für besondere Zwecke können bewegbare Schmelzwannen bzw. kleine Schmelztiegel vorgesehen sein, in die die Tauchheizkörper gemäß der Erfindung derart eingehängt sind, daß die Wannen bzw. Tiegel luftdicht verschlossen werden können. Das schmelzflüssige Bad kann dann mittels einer Leitung zu einer Spritz- oder Gießform geführt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche: 1. Vorrichtung für die Beheizung von Metallbädern, insbesondere Verzinkungsbädern, mit einem oder mehreren Tauchheizkörpern aus gegenüber dem Metallbad korrosionsfestem Material, dadurch gekennzeichnet, däß der in das Metallbad eintauchende Teil des Tauchheizkörpers aus einem unten geschlossenem Hohlkörper (2) aus Graphit besteht, der von einem mit einer Armierung (5) versehenen Kopf (3) aus feuerfestem Material oberhalb des Metallbades getragen wird, wobei gegebenenfalls der Kopf (3) mittels eines Tragarms (6) um die Drehachse (7) schwenkbar angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (2) glockenförmig ausgebildet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper (2) mit dem Kopf (3) leicht lösbar verbunden ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopf (3) ein Brenner angeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Kopf (3) elektrische Heizelemente angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem den Brenner tragenden Kopf (3) ein Rekuperator (10) angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anordnung eines oder mehrerer Rührflügel (13). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1745 086; britische Patentschrift Nr. 583 055; USA.-Patentschrift Nr. 1918 734.