Twee kleine kroesovens
Voor het smelten van non-ferro metalen
PAS OP! - Werken 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 1000° 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.
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 grafietklei. De tweede, duurder maar met langere levensduur, is van SiC. Ik geef de voorkeur aan de laatste.
De ovenkap wordt gevormd door een omgekeerd verzinkt stalen 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 warmtecapaciteit van de bekleding is klein. Ik stook de lege oven binnen vijf minuten oranje-geel.
De netto binnendiameter van de oven 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.
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 ovenkap kan worden opgetild om makkelijk toegang tot de kroes te krijgen. De kroes wordt opgepakt 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 om de kroes niet om te stoten. De ovenkap hangt daarom aan een dubbel stangenmechanisme, gebaseerd op de sprinkhaan balansstoommachine, uitgevonden door Oliver Evans. Hiernaast zie 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 en effectieve beweging.
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 temperatuur van het gesmolten metaal wordt gecontroleerd met behulp van een Fluke probe met K-thermokoppel en gemeten met een Metex digitale multimeter.
Schema van het stangenmechanisme dat dient om de ovenkap te heffen
De propaan wordt geleverd in grote gasflessen van 13 kg. Ik heb er twee staan, met een slang gekoppeld. Normaliter is er maar eentje in gebruik. De tweede fles is nodig wanneer de eerste 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 erg terug. Is dit het geval, dan ga ik over op de tweede, nog niet koude gasfles. Of gebruik beide gasflessen samen.
Oven 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 (950°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 geïnjecteerd 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.
Plattegronden en zijaanzicht van oven N° II
