Verfahren zum Schmelzen nicht eisenhaltiger Metalle. Das Schmelzen nicht eisenhaltiger Me talle und ihrer Legierungen wurde bisher auf verschiedenen Wegen ausgeführt, und zwar entweder, um sie zu reinigen oder um ihre charakteristischen Merkmale zu ändern, oder um sie mit andern Substanzen zu be handeln, oder um sie in Formen von Guss blöcken giessen zu können.
Eines der bekannten Verfahren zum Schmelzen solcher Metalle oder ihrer Le gierungen besteht darin, dass sie in Tiegel öfen eingeführt werden, welche von aussen mittelst Gas, Öl, Kohle, Koks oder derglei chen geheizt werden. Dieses Verfahren hat aber seine Nachteile, zum Beispiel muss die von dem Brennstoff erzeugte Wärme durch die Wände des Tiegels auf das darin be findliche Material übertragen werden, wo durch der thermische Wirkungsgrad ver ringert wird, so dass die Brennstoffkosten hoch sind. Da ausserdem jeder Tiegel not wendigerweise verhältnismässig klein ist, wird bei grossen Gussstücken eine grosse Anzahl erforderlich.
Werden zum Schmelzen Flammöfen ver wendet, so sind die Brennstoffkosten höher, als sie sein würden, wenn das zu schmel zende Material in unmittelbarer Berührung mit dem glühenden Brennstoff wäre. Ausser dem ist. es schwer, den Arbeitsvorgang zu beeinflussen, welcher erfahrene Arbeiter und sorgfältige Handhabung erfordert, und auch bei Flammöfen ist ferner die Kapazität be grenzt.
Auch werden für diese Schmelzzwecke zu weilen elektrische Ofen benutzt; aber ihre Anlage, ihr Betrieb und ihre Instandhaltung sind mit grossen Kosten verbunden.
Es ist schon lange bekannt, dass Kuppel öfen zum Schmelzen von Eisen am billig sten sind, und zwar wegen der unmittelbaren Berührung zwischen Metall und Brennstoff, weil die Wärmeabsorption in diesem Fall ein Maximum ist. Ausserdem können solche Anlagen in verschiedenen Grössen gebaut und betrieben werden; sie sind bequem un ter Aufsicht zu halten, und derselbe Ofen kann zu verschiedenen Zeiten mit verschie den grossen Gichten beschickt werden. Kuppelöfen werden allgemein zum Schmel zen von Eisen verwendet, aber ihre Ver wendung zum Schmelzen nicht eisenhaltiger Metalle hat sich aus verschicdenen Gründen als nicht befriedigend erwiesen, zum Beispiel absorbieren solche Metalle Schwefel aus dem Brennstoff.
Der in derartigen Wen bei der Behandlung von Lisen verwendete starke Gebläsewind verursacht die Bildung von Me talloxyden, die sich mit dem Schwefel aus dem Brennstoff umsetzen und Grase bilden, welche in den Gussstücken Windblasen her vorbringen. Bei den Versuchen, nicht eisen haltige Metalle zu schmelzen, kann die Ge genwart von Schlacke, die sich bei den ge wöhnlichen Brennstoffen bildet, nachteilig sein. Einige der nicht eisenhaltigen Metalle, zum Beispiel die zinkhaltigen Metalle, er leiden grosse Verluste infolge von Verflüch tigung in den gewöhnlichen Kuppelöfen.
Durch das Verfahren gemäss vorliegen der Erfindung kann man die oben erwähn ten Schwierigkeiten und Nachteile dadurch überwinden, dass die nicht eisenhaltigen Me talle in Berührung, das heisst ohne Zwischen schaltung einer Schicht aus feuerfestem Ma- icrial, mit mindestens einer Schicht von Koks, weleher nahezu frei von Schwefel und Asche ist, geschmolzen werden. Es ist ausserdem von Vorteil, wenn der Brennstoff genügend mechanische Festigkeit gegen Druck besitzt, so dass er eine Gicht tragen kann, und wenn er, abgesehen von Schwefel und Asche, keine sonstigen schädlichen Bestandteile, wie zum Beispiel Phosphor, enthält und wenn er fer ner einen ausreichenden Heizwert besitzt, damit bei der Verbrennung die erforderliche Wärmemenge entwickelt wird.
Beispielsweise kann als ein solcher Brennstoff ein hops genommen werden, der aus dem Verkoken von Kohlenpech in einem Bienenkorbofen gewonnen wird. Ein solcher Koks ist mecha nisch sehr widerstandsfähig, enthält etwa 98 % bis 99 % freien Kohlenstoff, ist fast frei von Schwefel und Asche, enthält keinen Phosphor und besitzt einen hohen Heizwert, etwa 14,500 B. T. U. (britische Wärmeeinhei ten) pro Pfund.
Beispielsweise wird das zu behandelnde Metall in einem Kuppelofen auf eine Schicht Koks gelegt, oder Schichten von Metall und Koks können abwechseln. Dies Verbrennung wird durch die Einführung von Luft durch Windformen nahe am Boden des Ofens auf recht erhalten. Durch Regulierung der Luft zufuhr kann eine hinreichende Verbrennung aufrecht erhalten werden, so dass die Metalle schmelzen und gleichzeitig in der Nähe der Metalle eine reduzierende Atmosphäre auf recht erhalten wird, wodurch eine Oxydation verhindert wird. Durch gehörige Regelung der Luftmenge können etwa entstandene metallische Oxyde wieder zu Metall redu ziert werden.
Infolge des hohen Heizwertes des benutzten Brennstoffes wird der Ofen trotz der beschränkten Luftzufuhr nicht einfrieren. Sobald das Metall geschmolzen ist, kann es aus dem Ofen in der üblichen Weise mit einem Giesslöffel entfernt, in For men ausgegossen, zu Blöcken gegossen oder i auf andere Weise verwendet werden, unter Benutzung besonderer Behälter, Ausgiessvor richtungen oder Grussmaschinen.
Das vorliegende Verfahren kann zum Schmelzen einer sehr grossen Zahl nicht eisenhaltiger Metalle und Legierungen, zum Beispiel Kupfer, Nickel, Aluminium, Zinn, Antimon, Blei und Zink, Verwendung finden.
Im Nachstehenden wird das Verfahren beispielsweise in seiner Verwendung zum Schmelzen von Kupfer und Bronze in einem Kuppelofen beschrieben; doch ist es selbst verständlich nicht auf das Schmelzen dieser Metalle oder auf die besondere Ofenart be schränkt.
Bei der Ausführung des Verfahrens kann ein Kuppelofen benutzt werden, wie er in der beiliegenden Zeichnung schematisch und beispielsweise veranschaulicht ist und in welcher Abb. 1 einen Aufriss des Ofens und Abb. \? einen Grundriss des Ofens mit Schnitt nach der Linie a-a von I'ig. 1 zeigt.
Der mit 1 bezeiehnetc Kuppelofen slplit auf einem Untergestell ?. auf welchem er durch hohle Ansätze 3 gestützt ist. Diese hohlen Ansätze dienen als Windformen. Von einem Gebläse 5 führt ein Gebläserolir 1 init.telst der Zweigrohre<B>C</B> zu den Wind- formen .3. In (lern Rohr 4 befindet sich ein Ventil 7 zur Regelung des Gebläses, sowie ein Manometer 8 zum Messen des Druckes.
Jedes Zweigrohr 6 besitzt einen Stutzen 9 mit einem abnehmbaren Abschlusspfropfen 10, so dass durch die Windformen ein natür licher Zug hindurchgehen kann, wenn die Abschlusspfropfen 10 herausgenommen wer den, nachdem das Gebläse abgestellt worden ist. Der Boden 11 des Kuppelofens ist mit feuerbeständigem Material, zum Beispiel Zie geln, ausgefüttert, während der Kuppelofen selbst mit einem für nicht eisenhaltige Me talle geeigneten feuerbeständigem Material 12 ausgefüttert ist. Auf dem obern Rande des Ofens ruht eine konische Haube 13 mit zylindrischem Stutzen 15, der lose in ein Abzugsrohr 14 eingreift, so dass die Haube 13 gehoben werden kann, wenn der Kuppel ofen Ausbesserungen bedarf. Die Haube 13 ist mit einer Tür 16 versehen, durch welche der Ofen beschickt wird. Das Anheben der Haube 13 wird durch Gegengewichte 17 er leichtert.
Nahe am Boden des Ofens ist ein Stichloch 18 mit Ablauf 19 vorgesehen, und etwas höher ist ein Schlackenloch 20 mit Abzugsrinne 21 angeordnet. R Das Verfahren wird beispielsweise in folgender Weise ausgeführt: Eine dünne Lage voll Koks, wie oben beschrieben, wird auf den Boden des Ofens gelegt und angezündet und darauf wird der Ofen allmählich weiter mit Koks angefüllt bis zur Höhe vor, etwa einem oder zwei Fuss oberhalb der Windformen 3. Zum Anzünden des Koks wird vorzugsweise eine Gebläse lampe verwendet. Das Stichloch 18 und die Stutzen 9 werden offen gelassen, bis der Ofen zum Beschicken mit Metall fertig ist.
Nachdem der Boden des Ofens und das Stichloch heiss und der Koks glühend ge worden ist, wird das Metall auf den Koks gebracht, und zwar kann der Ofen abwech selnd mit Schichten von Koks und von Me tall beschickt werden. Die Stutzen 9 werden mittelst der Abschlusspfropfen 10 geschlos sen und das Stichloch 18 verstopft, zum Bei- spiel mit einem aus Putzbaumwolle herge stellten harten Ball und feuchtem Formsand. Vorzugsweise wird dazu fettige Putzbaum wolle benutzt.
Jetzt wird das Gebläse 5 angestellt und durch die Windformen 3 Luft eingeblasen, Man braucht einen kleineren Druck und eine kleinere Luftmenge, als sonst bei solchen Öfen üblich ist, wenn sie zum Schmelzen von Eisen verwendet werden. Es erfordert ungefähr drei Minuten Gebläsebetrieb, um Bronze zu schmelzen, und vier bis fünf Mi nuten, um Kupfer zu schmelzen. In man chen Fällen kann das Metall auch mit durch den Abzug 14 erzeugtem natürlichem Zug geschmolzen werden, in welchem Falle die oben erwähnten Propfen 10 herausgenommen werden. Nachdem das Metall geschmolzen ist, wird das Stichloch 18 geöffnet und das geschmolzene Metall herausgelassen.
Das Verfahren kann ununterbrochen durchgeführt werden, indem immer neue Schichten Koks und Metall durch die Türe 16 in den Oten beschickt werden, während das geschmolzene Metall durch das Stichloch 18 -abgelassen wird. Die Schlacke kann durch das SchIaeken- loch 20 herausgenommen werden, wenn das Metall mit einem Zuschlag (Flussmittel) be handelt wird.
Bei Verwendung von Koks, wie oben be schrieben, bedarf das. aus dem Stichloch 18 abgelassene Metall keiner veredelnden Be handlung mehr.
Der Brennstoffverbrauch ist geringer als in Schmelztiegelöfen oder bei Flammöfen; das Schmelzen kann in viel kürzerer Zeit bewirkt werden. Der zur Verwendung kom mende Koks kann in stets gleicher Qualität erhalten werden. Die Form und Grösse der Stücke des zu schmelzenden Metalles kön nen beliebig sein, und da der Gebläse-wind geringen Druck hat, kann Metall in fein verteiltem Zustande, zum Beispiel in der Ge stalt von Fellspänen, verwendet werden. Da der Koks fast gar keinen Aschengehalt hat, so ist die Schlackenmenge sehr gering.