Ausfütterung von Induktionsöfen, sowie Verfahren zum Herstellen dieser Ofenausfütterung. Wenn zur Herstellung von Ausfütterun gen in elektrischen Induktionsöfen trockene oder nasse Stampfmassen angewendet wer den, ist es von entscheidender Bedeutung, die Stumpfmassen so dicht wie möglich zu erhal ten. So ist es für eine Reihe von Faktoren, z. B. Schlackenangriff, Sinterungsschrump- fungen u. a., wesentlich, dass sich die Massen zu grösstmöglicher Dichte zusammenpacken lassen.
Besonders grosse Dichte erreicht man, wenn die Grösse und Menge der verschie denen in die Masse eingehenden Partikel der art gewählt sind, dass, nach Möglichkeit gleich grosse, grobe Partikel angewendet werden und die Zwischenräume zwischen diesen von klei neren Partikeln von unter sich unterschied licher Korngrösse ausgefüllt werden, derart, dass die groben, meistmöglich gleich grossen Partikel durch die feineren Partikel den Kon takt miteinander nicht verlieren.
Beispiels- weise kann eine solche Masse aus 55 % Korn material einer Partikelgrösse von 4 bis 8 mm, 15% Feinmaterial von einer 50 bis 20 Ma- scheu per engl. Zoll entsprechenden Feinheit und $0 % einer Feinheit von 80 Maschen per englischen Zoll entsprechenden Feinmaterial bestehen.
Das für diese Massen Kennzeichnende sind ausser einer hohen Packungsdichte fol gende zwei Faktoren: 1. grosse Druckhaltefestigkeit, d. h. gro sser Widerstand gegen Eindrücken eines Werkzeuges, indem die groben Körner von den feineren und feinsten Körnern an Platz gehalten werden (dies in ausgeprägterem Grade als bei einer alle Grössentypen an Kör nern enthaltenden Masse, wo die Körner mehr umeinanderrollen, wenn .sie Druck ausgesetzt werden) und 2. geringe Kompressionsmöglichkeit, in dem die Menge von groben Körnern so gross ist, dass diese ein zusammenhängendes Ske lett und dadurch eine "Druckarmierung" in der Masse bildet.
Diese beiden Faktoren sind bei der Her stellung basischer Ausfütterungen in Induk- tionsöfen von grosser Bedeutung, indem diese Eigenschaften ausser grossem Schlackenwider- stand gewährleisten, dass die Ausfütterung beim Zusammenwachsen der kleinen Parti kel zu grösseren Kristallen bei hohen Ternpe- raturen nicht zusammenschrumpft.
Anderseits ist zu berücksichtigen, dass auf Grund der Expansion des Materials bei hoher Temperatur in der Ausfütterung Druck und Verschiebungen entstehen, welche diese zum Bersten bringen können, und zwar unter Umständen bereits vor dem Erreichen der vol len Betriebstemperatur, indem die Packungs dichte zu gross ist, um durch Nachgeben der Partikel die Temperaturausdehnung zu kom pensieren.
Diese Schwierigkeit nimmt mit steigender Grösse des Ofens zu, und dies ist einer der Gründe dafür, dass es bisher noch nicht ge lungen ist, in Induktionsöfen mit einem 2 Tonnen übersteigenden Fassungsvermögen basische Ausfütterungen herzustellen und zu benutzen. Die Dicke der Ausfütterung ist nämlich bei grossen und kleinen Öfen prak tisch die gleiche und beträgt üblicherweise etwa 10 cm, so dass also die Menge an Aus fütterungsmasse pro Volumeneinheit Ofen raum mit zunehmender Grösse des Ofens sinkt. Folglich verschlechtern sich bei grösse ren Öfen die Aussichten, durch Kompression der Partikel die Wärmeexpansion der Aus fütterungsmasse zu kompensieren.
Der oberste gesinterte oder ungesinterte Teil der Aus fütterung wird daher mehr oder weniger wie ein kompakter fester Körper expandieren.
Der naheliegende Ausweg, durch zweck mässige Konstruktion des Ofens der Masse die notwendige Expansionsmöglichkeit zu geben, ist bei Induktionsöfen praktisch nicht durch führbar.
Es wurde nun gefunden, dass sich der Stampfdruck mehr oder weniger nur in der Stampfriehtung verpflanzt. Besonders ist dies der Fall bei Stampfmassen, die 45 bis 65 meistmöglich gleich grosse, gröbere Parti kel enthalten, und bei welchen die den Rest bildenden feineren und feinsten Körner nicht so gross sind, dass sie die gröberen Partikel daran hindern, miteinander weitgehend in Kontakt zu kommen. Der erreichte Effekt geht aus folgenden drei Versuchen hervor: Zu den Versuchen wurde ein Eisenzylin der mit einem Innendurchmesser von 15 cm und einem Volumen von 7050 cm' benutzt.
Im ersten Versuchsfall wurde die Stampf masse in den Zylinder lose eingefüllt, im zweiten Fall wurde sie mit einem runden Holzstabe von 23 mm Durchmesser festge stampft, im dritten Fall wurde sie lose ein gefüllt und über die Hälfte der Oberfläche gestampft, und zwar jeweils nach Einfüllen von Stampfmasse in Schichten von 2 bis 5 cm. Die Kornverteilung des bei den Versu chen benutzten Stampfmaterials war 55 2 bis 6 mm, 15 % 50 bis 20 Maschen und 30/'o 280 Maschen per englischen Zoll.
Im ersten Falle gingen in den Zylinder 17280 o, elektrisch geschmolzener Mg0.
Im zweiten Falle gingen in den Zylinder 21290 g elektrisch geschmolzener Mg0.
Im dritten Falle gingen in den Zylinder 19760 g elektrisch geschmolzener MgO. Sämtliche 'NZrerte sind Durchschnitte einer Reihe von Einzelversuchen.
Die Zahlen zeigen, dass das eingefüllte Gewicht im dritten Falle ungefähr dem Durchschnitt des im ersten und zweiten Falle in den Zylinder eingefüllten Materials ent spricht.
Dies zeigt, dass beim Stampfen des halben Areals des Zylinders das Stampfen nicht nen nenswert auf den nicht gestampften Teil der Nasse eingewirkt hat. Dies wurde ebenfalls durch ausgeführte Versuche mit Druckbe lastung der beiden Halbzylinder und durch Sondieren mit 5 mm starken Sondiernadeln zwecks Feststellung der Dichte bestätigt, was deutlich zeigt, dass man durch das Stampfen des halben Zylinderareals die eine Hälfte der Zylinderfüllung in einer dichten und harten, die andere Hälfte dagegen in einer losen und porösen Konsistenz erhält.
Die Sondiernadeln wurden bei diesen Versuchen an verschie denen Stellen der Ofenausfütterung in diese eingestochen, wodurch man nach der Leich tigkeit, mit welcher sich die NTadeln ein- führen liessen, feststellen konnte, ob eine dichte und harte oder eine lose und poröse Materialbeschaffenheit vorlag. Die erwähnten Stampfversuche zeigen somit, dass sich der Stampfdruck praktisch genommen nur in der Stampfrichtung auswirkt.
Auf Grund dieser Erkenntnis betrifft die vorliegende Erfindung ,eine Ausfütterung von Induktionsöfen und ein Verfahren zum Her stellen einer solchen Ofenausfütterung, wobei die Ofenausfütterung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer innern Mantelzone, in welcher dieAusfütterungsmassefes.tgestampft ist, sowie einer äussern Mantelzone, in wel cher die Ausfütterungsmasse urgestampft ist, besteht, wodurch die innere Mantelzone dich ter und härter als die äussere ist.
Das Ver fahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die in den Zwischenraum zwischen der Ofenwan dung und der den bierzustellenden Ausfütte- rungsmantel nach Innen begrenzenden Schab lonenwand eingefüllte Masse im Verlaufe des Auffüllens jeweils nur in einer dem Schablo- nenmantel anliegenden Zone,
und zwar in einer zur Schablonenwand parallelen Rich tung festgestampft wird. Eine besonders gün- stige Ausfütterung wird erreicht, wenn sie aus einer Mischung von Partikeln aus zwei nicht aneinandergrenzenden Grössenbereichen zusammengesetzt ist, wobei die dem Grössen bereich mit den gröberen Partikeln angehören den Partikel von derselben Korngrösse sind, während die dem andern Grössenbereich an gehörenden und das Feinmaterial bildenden kleineren Partikel von unter sich unterschied licher Korngrösse sind,
und wobei das Ver hältnis zwischen der Menge der gröberen Par tikel zu der Menge Feinmaterial ein solches ist, dass das Feinmaterial ausreicht, um we nigstens<B>90%</B> der Zwischenräume auszufül len, welche zwischen den gröberen Partikeln entstehen, wenn diese lose derart aufge schichtet sind, dass jedes Partikel die benach barten Partikel berührt. Dabei beträgt zweck mässigerweise der Anteil -der gröberen Par tikel 45 bis 65 % der Gesamtmasse.
Durch die Erfindung lässt sich also eine Ausfütterung erreichen, die aus einer Schicht besteht, welche durch Stampfen parallel mit der Oberfläche der Schicht und nur in der Nähe der freien Manteloberfläche besonders hart und dicht gemacht ist, während die an grenzende dahinter liegende Schicht verhält nismässig lose und porös ist, weil sie nicht ge stampft wird. Die Dicke der gestampften, also gepressten harten und dichten Schicht oder Schichten und die Dicke der urgestampf ten, also losen, mehr oder weniger porösen Schicht kann natürlich variieren, je nach dem vorliegenden Zwecke.
Mit Hilfe des Verfah rens kann man somit Ausfütterungen herstel len, die zum Teil eine dichte, harte und zum andern Teil eine poröse Struktur aufweisen. Der erstgenannte Teil verträgt daher die Be anspruchungen, wie Schlackeneinwirkung und dergleichen, denen er ausgesetzt ist, wogegen der andere Teil ermöglicht, dass die Ausfüt terung auf volle Arbeitstemperatur gebracht werden kann, ohne dass die Wärmeausdeh- nung die Ausfütterung zerstört.
Eine beispielsweise Ausführungsform des Verfahrens wird nachstehend beschrieben bei seiner Anwendung zur Herstellung einer Ausfütterung nach Rohrs bekannter Methode, wo die Stampf masse zwischen die Induktions spule und eine Eisenschablone eingerammt wird. Die Kornverteilung des Stampfmate- rials war 55 % 2 bis 6 mm., 15 % 50 bis 20 Maschen und 30 % 280 Maschen.
Beim Einrammen nach dem neuen Ver fahren wurde die Masse sehr lese eingefüllt und die in den Zwischenraum zwischen der Ofenwandung und der den herzustellenden Ausfütterungsmantel nach innen begrenzen den Schablo.nenwand eingefüllte Masse im Verlaufe des Auffüllens jeweils nur in einer dem Schablonenmantel anliegenden Zone, und zwar in einer zur Schablonenwand pamallelen Richtung festgestampft, wobei die Dicke die <B>s</B> -er Zone,
4 bis 5 cm betrug bei einer gesam ten Wandstärke von ca. 10 cm, so dass die fertige Ausfütterung somit aus einer innern Mantelzone, in welcher die Aus:fütterungs- masse festgestampft wurde, sowie einer äussern Mantelzone, in welcher die Ausfütte- run.gsmasse urgestampft ist, bestand, wo- durch die innere Mantelzone dichter und här ter als die äussere wurde.
Bei Probestampfungen mit. nachfolgender Entfernung der Schablone zeigte es sich deutlich, dass erreicht war, was man beabsich tigte, nämlich inwendig ,ein dichter und har ter Tiegel, der brr$y;y,gblackenresistenz und Widerstand been-=;,.r,\itmmenschrumpfen aufwies, und aüAwendig din, poröser und loser Tiegel mit genügenderK@o@ressionsmög@ich- keit zur Kompensa=tot\\:,.der Wärmeau3deh- nung der 3Iasse.
Das Ergebnis war, .dass der Ofen unter Verwendung des Verfahrens gemäss der Er findung, im Gegensatz zu -dem früher verwen deten Verfahren auch mit basischer Ausfüt terung verwendet werden kann.