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Zustellung für elektrische Induktionsöfen,
Es ist eine bekannte Tatsache, dass durch die komplizierte Form als Folge der tief eingeschnittenen Schmelzrinne bis heute bei Induktionsöfen sehr häufig folgenschwere Misserfolge aufgetreten sind. Die Ursachen dieser Misserfolge waren fast immer horizontal verlaufende Risse an der Innenwand der Induktionsschmelzrinne, durch die das flüssige Metall in das Innere des Ofens eindrang und dort die unliebsamsten Verheerungen anrichtete oder doch zumindest ein allzu frühzeitiges Abstellen des Ofens behufs Neuzustellung notwendig machte. Diese horizontal verlaufenden Risse entstehen durch die ungleiche Erwärmung einzelner Teile der Zustellung und die dadurch bedingte ungleiche Ausdehnung.
In beiliegender Skizze stellt Fig. 1 einen Querschnitt durch die Zustellung einer Schmelzrinne eines Induktionsofens dar, wie sie heute mit kleinen Abänderungen allgemein gebräuchlich ist. St ist das Stahlbad, A die feuerfeste Stampfmasse, B feuerfestes Mauerwerk, C ein Kühlmantel, D das Magnetjoch und E die Primärspule ; P sind Puffer aus Magnesitsand, die eine Bewegung des Ringes nach aussen und innen gestatten. Es ist nun ohneweitera einzusehen, dass die Punkte a während dos Betriebes kälter sein müssen, als die Punkte b.
Denkt man sich nun die ganze Stampfmasse in verschiedene Ringe M, N und 0, wie in Fig. 2 dargestellt, eingeteilt, so ist es klar, dass der Ring M wegen der kälteren Ecken a und der im Verhältnis zu seiner Masse geringen Berührung mit dem heissen Metalle eine niedrigere Durchschoittstemperatur besitzt,
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Der äussere Ring N ist an seiner Ausdehnung etwas durch das Mauerwerk B und die Ofenarmatur gehindert, wodurch er Rieh trotz seiner höheren Temperatur eventuell gleichmässig mit Ring M ausdehnen wird. Risse an der Aussenwand sind deshalb relativ selten. Der Ring 0 ist aber an seiner Ausdehnung, namentlich bei ganz oder teilweise entleertem Ofen, eigentlich nur durch seine Verbindung mit Ring M gehindert. Da es sich hier aber um sehr grosse molekulare Kräfte handelt und das gestampfte Zustellungsmaterial eine relativ sehr geringe Festigkeit besitzt, wird der Ring 0 gegen den Ring M nach aussen verschoben werden, wodurch eine Abscherung ungefähr in der Bodenhöhe der Rinne erfolgt. Ist die Hohlkehle der Rinne sehr gross,
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durch.
Dem geschilderten Ubelstand ist nun dadurch abzuhelfen, dass man den Teil der Zustellung, der mit dem Metall in direkter Berührung steht und bei der bisherigen Form Risse bekommt, derart gestampft oder gepresst ausführt, dass er eine ungefähr gleichmässige Wandstärke erhält.
Dadurch werden kalte Teile dieses mit dem Metall unmittelbar in Berührung stehenden Zustellungskörpers vermieden. Es werden sich alle Teile dieses Zustellungskörpers ziemlich gleichmässig erwärmen und daher auch gleichmässig ausdehnen, so zwar, dass höchstens ganz geringe gegenseitige Beanspruchungen der einzelnen Teile der Zustellung auftreten können.
Natürlich muss jedem einzelnen Teil auch die Möglichkeit geboten sein, sich auszudehnen, was durch Anwendung der bereits in den Fig. 1 und 2 angedeuteten Pufferschichten geschieht.
Solche Zustellungen sind in den Fig. 3 und 4 dargestellt. Dem Boden wird auch bei diesen Zustellungen wegen der im Verhältnis zur Zustellungsmasse kleineren Berührungsfläche mit dem flüssigen Metall weniger Wärme zugeführt, als den Seitenwänden. Letztere sind aber dafür wieder stärker gekühlt, und zwar die äussere Wand durch die bedeutende äussere Oberfläche und die innere Wand durch die immer zur Anwendung kommende künstliche Kühlung mittels des Kühlmantels C, der von Wasser oder Luft durchströmt wird.
Einen mathematisch genauen Wärme-
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verhältnisse auch durch diese Art der Zustellung nicht erzielen, so zwar, dass immer noch Spannungen auftreten werden, die wohl bei einigermassen widerstandsfähigem oder bildsamen Zustellungsmaterial von diesem aufgenommen oder ausgeglichen worden können, ohne dass es zu einem Reissen der Masse kommt, aber bei wenig widerstandsfähigem oder bildsamen Material doch noch zu Rissen führen körnen.
Itn letzteren Fall werden die noch vorhandenen Spannungen dadurch weiter verringert, dass man kältere Teile der Zustellung etwas schwächer oder wärmere Teile etwas stärker ausführt.
Aus diesem Grunde, sowie auch wegen der praktischen Unmöglichkeit der Ausführung gleich starker Wandstärken kann man bei der Zustellung nach vorliegender Erfindung nur von,, ungefähr" gleichen Wandstärken sprechen.
Damit die Zustellungsmasse besser befähigt wird, noch vorhandenen Spannungen genügenden Widerstand zu bieten, wird die Art der Zustellung nach Fig. 5 gewählt, bei der die innere Wand ? der Schmelzrinne weniger steil verläuft, als die äussere Wand f.
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Ausdehnung der Innenwand gegenüber dem Boden in das Material an Stelle eines Teiles oder aller Schorbeanapruchungen Druckbeanspruchungen, welch letztere unschädlicher sind als erstere. Um diese Form der inneren Wand anwenden zu können, ohne das Metallbad zu sehr gegen aussen zu verbreitern, wodurch der Leistungsfaktor eines Induktionsofens herabgesetzt würde, ist es nötig, die äussere Wand steiler auszuführen, also den Rinnenquerschnitt-zum Unterschied gegen die bisher üblichen Ausführungsarten-unsymmetrisch zu machen.
An einzelnen Stellen kann man natürlich von dem entwickelten Prinzipe einer richtigen Wärmeverteilung abweichen, wenn diese Abweichungen nicht von zu grossem Einfluss sind. So kann man behufs leichterer konstruktiver Durchführung eventuell die Giessschnauze in anderen Wandstärken ausführen. Über dem Metallbad, wo Risse unschädlich sind, kann man die Wandstärke natürlich auch wesentlich verändern.
Ein Nachteil ist bei der vorliegenden Zustellungsart die Schwierigkeit der Herstellung, weil es schwierig ist, Einlagen, an die zur Aussparung des Pufferraumes das feuerfeste Material gestampft wird, nach dem Stampfen heraus zu bekommen. Es hat sich zur Vermeidung dieses Nachteiles als vorteilhaft erwiesen, stellenweise oder durchwegs zwischen Puffer P und Stampfmasse A eine Lage von lose geschlichteten, feuerfesten Steinen einzufügen, so zwar, dass aus den Pufferräumen Einlagen leicht herauszunehmen sind. Man en eicht aber mit solchen Steinschichten noch andere Vorteile.
Zunächst sitzt die Zustellung auf keinen Pufferlagen, wodurch diese, von dem Gewicht der Zustellung nicht gedrückt, besser als Dilatationsraum zur Wirkung kommen : dann hat die schräge Zustellung einen sicheren Halt auch unmittelbar nach dem Herausziehen der Einlagen aus den Puff erräumen nach fertigem Stampfen.
Füllt man die Fugen dieser lose geschlichteten Steine noch mit Sand oder pulverförmigem feuerfestem Material aus, so erreicht man den weitmon Vorteil, dass man, im Falle die Zustellung durch ungünstige Abkühlung infolge von Betriebsstörungen oder dgl. doch noch Risse bekommen sollte, durchdringendes Metall am weiteren Vordringen nach aussen wirksam behindert. Diese nach Art von Trockenmauerungen hergestellte Steinsch ichte kan nnn türlich keine Risse bekommen.
Die Fugen sind mit Sand oder Mehl ausgefüllt und es kann diese Ausfüllung nicht vom Metall ausgewaschen weiden, weil hiezu kein freier Raum vorhanden ist. Das Metall kann also nur zwischen den einzelnen Sandkörner oder pulverförmigen Teilchen auf einem viel längeren Weg als in den bisher üblichen PuNerschichten vordringen, wobei es stark abgekühlt wird und erstarrt.
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