Nederlands   English
 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11 

dommekracht / jack

ALEX DEN OUDEN
EINDHOVEN - NEDERLAND

 1024×768
   (min.)
Oude techniek en werktuigbouw,
industriŽle geschiedenis en archeologie
Historical engineering and technology,
industrial archaeology and history
© AdO 1998 ... 2004

     


      Terug naar de index der artikelen ...                Back to the index of articles ...   

PAS OP! Omgaan met heet metaal brengt altijd een zeker risico mee. Op deze pagina beschrijf ik (niet in alle details) de bouwwijze van twee propaan-gestookte kroesoventjes naar eigen ontwerp, die ik gebruik voor het smelten van non-ferro metalen (aluminium en messing). Hierin kunnen temperaturen tot boven 1200° C bereikt worden. Wil je op dit gebied zelf experimenteren, ga je gang. Doe niets overhaast en overdenk elke stap voor je 'm zet. Ik kan op geen enkele wijze aansprakelijk gehouden worden voor eventuele problemen, schade of ongelukken: je werkt geheel op eigen risico.

TAKE CARE! Working with hot metal always carries a certain risk. On this page I describe (not in full detail) the construction of two small propane-fired crucible furnaces, built to my own design, which I use to melt non-ferrous metals (aluminium and brass). In these furnaces, temperatures of over 1200° C can be reached. Do you want to experiment in this field yourself, do go ahead. Don't hurry things and carefully ponder each step before actually taking it. I can and will not be held responsible for any problems, damage or accidents you engender: you're working at your own risk.


Twee kroesoventjes voor het smelten van non-ferro metalen

Voor het smelten van non-ferro metalen (aluminium en messing) gebruik ik twee propaan-gestookte kroesoventjes naar eigen ontwerp. Op deze pagina beschrijf en toon ik de bouwwijze van die ovens.

Two small crucible furnaces for melting non-ferrous metals

I use two small propane-fired crucible furnaces, built to my own design, to melt non-ferrous metals (aluminium and brass). On this page I describe and illustrate the construction of these furnaces.




Oven N° I

Dit is de kleinste van de twee ovens. Er kunnen kroezen in van maximaal 500 kubieke centimeter (netto circa 1,4 kg aluminium, 4 kg messing). Voor het smelten van non-ferro metalen bestaan twee soorten kroezen. De eerste soort is gemaakt van grafiet. De tweede soort, duurder maar met langere levensduur, is gemaakt van SiC. Ik geef sterk de voorkeur aan de SiC-uitvoering. Ik koop mijn kroezen bij GieterijTechniek Holland in Losser.

De ovenkap wordt gevormd door een omgekeerd emmertje, aan de binnenzijde bekleed met een keramische deken, omstreeks 2 cm dik. Dit isolatiemateriaal kan temperaturen tot 1260°C continu weerstaan. Gedurende een periode van maximaal een uur mag de temperatuur zelfs nog hoger oplopen. De netto binnendiameter aan de onderzijde is 16 cm en de netto binnenhoogte is 20 cm. Aangezien de kap uit een emmertje is gemaakt, is hij licht conisch. De uitlaatopening aan de bovenzijde is ongeveer 8 cm diameter. De warmte­capaciteit van de bekleding is zeer gering. Ik stook de lege oven binnen vijf minuten oranje-geel.

De ovenkap kan worden opgetild om makkelijk toegang tot de kroes te krijgen. Deze wordt gehanteerd met een speciaal gevormde tang - vanaf de zijkant. Dit is de enige veilige manier om de kroes te pakken. Omdat de ringvormige ruimte tussen de binnenzij van de kap en de buitenzij van de kroes niet erg ruim is, moet de kap vrijwel rechtstandig worden geheven. Hij rust daarom op een dubbel stangenmechanisme, gebaseerd op de sprinkhaan balansstoommachine, uitgevonden door Oliver Evans. Hieronder vind je een schema van dit mechanisme. Overigens is alleen de onderzijde van de kap op deze wijze opgehangen. Aan de bovenzij worden gewoon twee zwenkstangen gebruikt, zoals je in de foto's kunt zien.

Op deze manier krijg je een uiterst elegante beweging.

oven I
furnace I oven I
furnace I

Furnace N° I

This is the smallest of the two furnaces. It holds crucibles of up to 500 cubic centimetres content (nett about 1.4 kg aluminium, 4 kg brass). There are two kinds of crucible in use for non-ferrous metal melting. The first type is made of graphite. The second, more expensive, but with a longer life expectancy, is made of SiC. I much prefer the SiC-type. I buy my crucibles from GieterijTechniek Holland in Losser.

The furnace hood is an inverted small bucket, clad on the inside with a ceramic blanket of c. 2 cm thickness. This isolating material can withstand temperatures of up to 1260°C indefinitely and may be overheated for periods up to 1 hour, according to the manufacturer. The nett internal diameter at the bottom is 16 cm and the nett internal height is 20 cm Being a bucket, it slightly narrows towards the top. The exhaust opening at the top is about 8 cm diameter. The heat capacity of the isolation is very small. I have the empty furnace orange yellow in about 5 min.

The hood can be lifted to get easy access to the crucible, which is handled with a set of shaped tongs from the side. This is the only safe way of holding the crucible. As the annular space between the inside of the hood and the outside of the crucible is not very wide, the hood must be lifted (nearly) vertical. To this end, it is hung in a double rod mechanism, based on the grasshopper beam engine invented by Oliver Evans. Below I add a schematic drawing of this mechanism. Only the bottom of the hood is supported in this way, the top is held with two simple rotating levers, as can be seen from the photos.

In this way you get a very elegant lifting motion.

Het onderstel van de oven is opgebouwd uit vuurvaste stenen, die los in droog zand gelegd zijn. Zonder mortel. Deze stenen kunnen temperaturen hebben tot 1260°C. Onder de oven heb ik een bed gespreid van droog zand, ongeveer 2 meter in het vierkant en 10-15 cm dik. Zou onverhoopt een kroes barsten, zou ik vloeibaar metaal morsen, zou een boven-vormkast plotseling gaan opdrijven - allemaal incidenten die je liever NIET meemaakt - dan loopt het gesmolten metaal onschadelijk weg in het zand.

De brander die ik gebruik is een gewoon handelstype, een Chalutorch met een L-500 mondstuk. Deze verbrandt 500 g/h propaan bij een druk van 1,8 bar. Hogere drukken zijn onmogelijk vanwege de tamelijk beperkte ruimte in de oven. Ik smelt 1,4 kg aluminium van koud schrot in ongeveer 15 minuten. Ik smelt 2.5 kg messing (in een 300 cc kroes) in ongeveer 40 minuten.

De propaan wordt geleverd in grote gasflessen van 13 kg. Ik heb twee gasflessen staan, met een slang gekoppeld. Normaliter is er maar eentje in gebruik. De tweede fles is nodig wanneer de eerste fles tijdens een smeltcampagne leeg raakt. In dat geval hoef ik het smelten niet te onderbreken om een nieuwe gasfles aan te sluiten. De tweede gasfles is ook handig bij koud weer. Bedenk dat een propaanfles door de snelle expansie van het gas fors afkoelt. Als de temperatuur van de fles onder 10°C daalt, loopt de gasproduktie drastisch terug. Is dit het geval, dan schakel ik over op de tweede, nog niet afgekoelde gasfles. Of ik gebruik beide gasflessen te zamen.

De temperatuur van het gesmolten metaal wordt gecontroleerd met behulp van een Fluke probe met K-thermokoppel en gemeten met een Metex digitale multimeter.

oven I
furnace I oven I
furnace I

The furnace bottom is built of firebricks, laid loose in dry sand. No mortars. These bricks can withstand 1260°C. Under the furnace I have laid a bed of dry sand, about 2 m square and 10-15 cm thick. Should a crucible burst, should I spill any molten metal, should a mould start floating - all incidents which should NOT occur - the spilt metal runs harmlessly into the sand.

The burner I use is a commercial type, nothing out of the ordinary, a Chalutorch with an L-500 mouthpiece. This burns 500 g/h of propane, at pressures of up to 1.8 bar. Higher pressures are unsuitable here due to the rather restricted space in the furnace. I melt 1.4 kg aluminium from cold scrap in about 15 minutes. I melt 2.5 kg brass (in a 300 cc crucible) in about 40 minutes.

The propane comes in large 13 kg cylinders. I use two cylinders, coupled together by hose. Normally, only one actually is open. The second bottle is useful when the first one gets empty during a melting cycle. In that case I need not stop to change bottles. Also, the second cylinder comes in handy during cold weather. Remember, due to the quick expansion of the propane during use, the bottle of gas cools rapidly. When its temperature comes below 10°C, gas production is drastically decreased. In that case, I change over to the second bottle, not yet cold, or use both bottles at the same time.

The temperature of the molten metal is checked with a K-thermocouple, using a Fluke probe and a Metex digital multimeter.


Schema van het stangenmechanisme dat dient om de ovenkap te heffen

Schematic drawing of the rod mechanism used to lift the furnace hood

heffen van de kap
lifting the hood




Oven N° II

Furnace N° II

Oven N° II is wat groter dan N° I. Ik gebruik dezelfde maten kroezen, maar er is nu ook genoeg ruimte voor een kroes van 1000 cc, die ongeveer 2,7 kg aluminium of 8 kg messing kan bevatten. Ook deze grote kroes is van SiC.

De ovenkap is cilindrisch met een netto binnendiameter van 21 cm. De binnen­hoogte is 30 cm. De kap is aan de binnen­zijde bekleed met dezelfde keramische deken, nu echter in een dubbele laag. Dit verbetert de isolatie, zodat het eenvoudiger wordt de hoge temperaturen te behalen die nodig zijn voor het smelten van messing (1250°C in plaats van 750°C voor aluminium).

Je beweegt de ovenkap met de hand omhoog en omlaag. Deze beweging wordt geleid door vier bronzen flensbussen, twee aan elke kant, die tussen twee hoekstalen geleiders lopen. Ik overweeg om hier een luchtcilinder te monteren om het heffen te automatiseren. Vermoedelijk zal de luchttoevoer wel wat geknepen moeten worden om een geleidelijke beweging te krijgen.

Ik gebruik dezelfde gasbrander, hoewel deze wat aan de kleine kant is. De vlam wordt (uiteraard) tangentieel geÔnjecteerd en tamelijk vlak. Bij een propaandruk van 1,8 bar blijft de vlam geheel binnen de oven, op een klein wervelend tipje na. Bij 2,5 bar steekt de vlam ongeveer 10 cm boven de ovenkap uit. Met 2,5 bar in plaats van 1,8 bar neemt de smelttijd merkbaar af. Natuurlijk is het gebruik aan propaan wel hoger, ik schat omstreeks 850 g/h. Ik smelt 1,4 kg aluminium van koud schrot in ongeveer 10 minuten. Ik smelt 2,5 kg messing in ongeveer 35 minuten.

oven II
furnace II oven II
furnace II

Furnace N° II is a bit bigger than N° I. The same range of crucibles can be used, but now there is sufficient space for a 1000 cc crucible too, which holds about 2.7 kg aluminium or 8 kg brass. This again is of the SiC type.

The furnace hood is cylindrical, with a nett internal diameter of 21 cm. The internal height is 30 cm. It is covered on the inside with the same ceramic blanket, now applied in a double layer. This improves the isolation, so that it is easier to reach the high temperatures required for brass (1250°C instead of 750°C for aluminium).

The hood can be moved up and down by hand. It is guided in this motion by four bronze flanged bushes, two at each side, held between two angle iron guides. I am considering mounting an air cylinder to automate the lifting. The air supply presumably will have to be choked to get a smooth motion.

I use the same burner in this furnace, although it is a bit on the small side. The flame is injected tangentially (of course) and quite horizontally. At 1.8 bar propane pressure, the flame is fully contained in the furnace hood except for a very small tightly vortexing tip. At 2.5 bar the flame extends about 10 cm above the top of the furnace hood. With 2.5 bar instead of 1.8 bar there is an appreciable shortening of the melting time. Propane consumption of course is higher, I estimate c. 850 g/h. I melt 1.4 kg aluminium from cold scrap in about 10 minutes. I melt 2.5 kg brass in about 35 minutes.


Plattegronden en zijaanzicht van oven N° II

Plans and elevation of Furnace N° II

oven II
furnace II

naar de top    naar de top to the top    to the top