Verfahren zum Warmhalten des Behandlungsgutes in elektrisch beheizten Öfen, insbesondere des Schmelzbades in Induktionsöfen Induktionsschmelzöfen werden vielfach ausser zum Niederschmelzen von Eisen oder Metallen oder zum Überhitzen der Schmelze auch zum Warmhalten bei spielsweise während des Abstehen,s und Abgiessens der Schmelze verwendet.
Um dabei eine vorbestimmte Temperatur zu hal ten, muss dem Ofen eine Leistung zugeführt werden, die gerade ausreicht, um die durch Strahlung und Konvektion bedingten Wärmeverluste des Ofens zu decken. Diese Leistung ist wesentlich kleiner als die zum Schmelzen oder Überhitzen, erforderliche Leistung.
Da eine Herabsetzung der Ofenleistung durch Verminderung der Betriebsspannung besondere Vor richtungen, wie Reguliertransformatoren, Drehregler oder dergleichen, erfordert -und deshalb sehr aufwen dig ist, ist es zweckmässiger, statt dessen den Ofen in termittierend an die volle Betriebsspannung oder eine andere Spannung zu. legen, durch die dem Ofen eine über der Wärmeverlustleistung liegende Leistung zu geführt wird, und zwar so, dass der Mittelwert der intermittierenden Leistungszufuhr den Wärmeverlu sten entspricht.
Man könnte hierzu eine Temperaturregel,einrich- tung verwenden, die in bekannter Weise abhängig von der gemessenen Temperatur der Schmelze den Ofen ein- und ausschaltet. Eine solche Temperaturmessung ist jedoch insbesondere bei dem gewöhnlich sehr rau ben Werkstättenbetrieb kaum durchzuführen.
Nach der Erfindung wird zur Vermeidung dieser Nachteile ein anderes Verfahren zum Warmhalten des Behandlungsgutes in elektrisch beheizten Öfen der erwähnten Art auf angenähert konstanter Temperatur durch intermittierende Leistungszufuhr angewendet.
Die Wärmeverluste während des Warmhaltens sind naturgemäss stark abhängig von der Temperatur des Ofens bzw. der Schmelze, sie sind aber praktisch unabhängig von der Menge des jeweils im Ofen be findlichen Schmelzgutes.
Um die Schmelze während der Warmhaltezeit auf einer vorbestimmten konstanten Temperatur zu hal ten, genügt es daher, dem Ofen eine entsprechende konstante mittlere Leistung zuzuführen. Diese Leistung kann angenähert durch Berechnung und im übrigen durch Versuche in einfacher Weise ermittelt werden.
Die mittlere zugeführte Leistung ist dann gleich der Wärmeverlustleistu.ng, wenn innerhalb eines jeden von aufeinanderfol;genden Zeitintervallen, welche die Dauer T haben mögen, das Leistungszeitintegral, das heisst die zugeführte Heizarbeit gleich der Verlust arbeit innerhalb des Zeitintervalls T ist.
Auf Grund dieser Zusammenhänge sieht die Er findung ein Verfahren vor, bei dem jeweils innerhalb eines Zeitintervalls von der Dauer T eine wesentlich über der Wärmeverlustleistung liegende Heizleistung eingeschaltet wird, die wieder ausgeschaltet wird, wenn die dabei auf das Gut übertragene, durch ein Leistungszählwerk ermittelte Heizarbeit die Höhe der vorbekannten, in jedem Zeitinterva1J T auftreten den Wärmeve-rlustarbeit erreicht hat.
Unter Leistungs zählwerk ist hier und im folgenden eine Vorrichtung nach Art der üblichen Elektrizitätszähler zu verstehen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren entstehen - da die Leistungszufuhr intermittierend erfolgt - Temperaturpendelungen der Schmelze um einen Mit telwert bzw. um die Solltemperatur. Durch die Inter- vallzeit T, die Wärmespeicherfähigkeit der Schmelze und die Wärmeverluste ist die Grösse der Temperatur pendelungen gegeben. Je kleiner die Intervallzeit T ist, um so kleiner ist, die Temperaturdifferenz.
Je grö sser die induzierte Leistung im Verhältnis zur Wärme verlustleistung ist, desto kleiner wird die Heizzeit im Verhältnis zur Interva-llzeit T. Änderungen der induzierten Heizleistung durch Schwankungen der Betriebsspannungen oder durch Änderung der Menge des im Ofen befindlichen Gutes bleiben ohne Einfluss auf den, Warmhaltebetrieb, solange nur die induzierte Heizleistung grösser als die Verlustleistung oder mindestens dieser gleich ist.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren kann von dem Leistungszählwerk die auf das Gut übertragene Leistung als Differenz zwischen der Ofenleistung und der Verlustleistung in der Ofenspule (Kupferverluste) gezählt werden. So kann zur Zählung der Leistung z.
B. ein Wech.selstromzähl.er üblicher Bauart be nützt werden, der ein zweites Messsystem enthält, das die dem Quadrat des Ofenstromes proportionale Ver lustleistung in der Ofenspule als negatives bremsendes Moment berücksichtigt, in ähnlicher Weise, wie dies zur Messung der durch einen Induktor auf ein Be handlungsgut übertragenen Leistung schon vor geschlagen wurde. Auf dieses zusätzliche Messsystem kann verzichtet werden, wenn der elektrische Wir kungsgrad konstant ist, das heisst die Ofenleistung für alle Betriebszustände der induzierten Leistung pro portional ist.
Im folgenden werden Vorrichtungen beschrieben, die zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens dienen können. So ist nach der Erfindung ein Zeit laufwerk vorgesehen, welches jeweils nach Ablauf vorbestimmter gleicher Zeitintervalle die Einschal- tung- der Heizleistung in Verbindung mit einem Lei stungszählwerk bewirkt, welches nach Durchfluss :einer vorbestimmten Arbeit einen Kontakt betätigt, welcher die Leistungszufuhr unterbricht und gleichzeitig die Rückführung des Leistungszählwerkes in die Nullage _ bewirkt.
Um die Vorrichtung bei verschiedenen Be triebszuständen, beispielsweise verschieden hohen Solltemperaturen den vorliegenden Verhältnissen an zupassen, kann das Zeitlaufwerk so beschaffen sein, dass die Zeitintervalle, in welchen die Einschaltung der Heizleistung erfolgt, verschieden einstellbar sind. Man kann aber auch eben:sogut oder zusätzlich zu dieser Massnahme das Leistungszählwerk so ausbil den, dass der die Leistungszufuhr unterbrechende Kontakt so einstellbar ist, dass er die Leistungszufuhr nach dem Durchfluss verschieden grosser Heizarbeiten unterbricht.
Statt der beschriebenen Anordnung kann auch ein Leistungszählwerk vorgesehen sein mit einem mit konstanter, der Wärmeverlustleistung entsprechender Geschwindigkeit umlaufenden Zeiger und einem zwei ten, hinter dem ersten: her eilenden Zeiger, der mit einer der zugeführten Heizleistung entsprechenden Geschwindigkeit umläuft, und einer Kontakteinrich tung, die bei Berührung beider Zeiger die Leistungs zufuhr unterbricht und gleichzeitig ein Zeitlaufwerk in Tätigkeit setzt, das nach Ablauf einer vorbestimm ten Zeit die Wiedereinschaltung der Heizleistung be wirkt.
In dem Zeitpunkt, in dem sich beide Zeiger des Leistungszählwerkes berühren, sind somit die jeweils in einem Zeitintervall angefallenen Wärmeverluste durch die zugeführte Leistung gedeckt worden. Mit der Unterbrechung der Leistungszufuhr bleibt auch der Leistungszeiger so lange stehen, bis die Wieder einschaltung der Heizleistung durch das Zeitlaufwerk erfolgt.: Einer Änderung der Betriebsbedingungen, bei spielsweise der Solltemperatur, kann bei dieser Vor richtung leicht dadurch Rechnung getragen werden, dass der geänderten Wärmeverlustleistung die Umlauf geschwindigkeit des .entsprechenden Zeigers angepasst wird.
Die zuletzt beschriebene Vorrichtung kann auch so ausgebildet sein, dass anstelle eines Zeitlaufwerkes, welches in dem Zeitpunkt in Tätigkeit .gesetzt wird, in dem such beide Zeiger berühren, um nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit die Wiedereinschaltung der Heiz leistung zu bewirken, ein Zeitlaufwerk vorgesehen ist, das unabhängig von der Zeigerbewegung jeweils nach Ablauf vorbestimmter gleicher Zeitintervalle die Wie dereinschaltung :der Heizleistung bewirkt. Auch bei der zuletzt beschriebenen Vorrichtung können die Laufzeiten des Zeitwerkes einstellbar sein.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht an eine bestimmte Frequenz gebunden.
Method for keeping the material to be treated warm in electrically heated furnaces, especially the melt bath in induction furnaces Induction melting furnaces are often used not only for melting down iron or metals or for overheating the melt, but also for keeping them warm, for example while the melt is standing, s and pouring.
In order to maintain a predetermined temperature, the furnace must be supplied with an output that is just sufficient to cover the heat losses of the furnace caused by radiation and convection. This power is much smaller than the power required for melting or overheating.
Since reducing the furnace output by reducing the operating voltage requires special devices, such as regulating transformers, rotary controls or the like, and is therefore very expensive, it is more appropriate to terminate the furnace at full operating voltage or another voltage instead. place, through which the furnace a power above the heat dissipation is performed, in such a way that the mean value of the intermittent power supply corresponds to the most heat losses.
For this purpose, a temperature control device could be used which, in a known manner, switches the furnace on and off depending on the measured temperature of the melt. However, such a temperature measurement can hardly be carried out, especially in the usually very rough workshop operation.
According to the invention, in order to avoid these disadvantages, another method for keeping the material to be treated warm in electrically heated ovens of the type mentioned is used at an approximately constant temperature by means of an intermittent supply of power.
The heat losses during the holding process are naturally strongly dependent on the temperature of the furnace or the melt, but they are practically independent of the amount of melt material in the furnace.
In order to keep the melt at a predetermined constant temperature during the holding time, it is therefore sufficient to supply the furnace with a corresponding constant average power. This performance can be approximated in a simple manner by calculation and otherwise by tests.
The mean supplied power is then equal to the heat loss power if within each of successive time intervals, which may have the duration T, the power time integral, i.e. the supplied heating work is equal to the heat loss within the time interval T.
Because of this, the invention provides a method in which, within a time interval of duration T, a heating power significantly above the heat loss is switched on, which is switched off again when the heating work determined by a power counter that is transferred to the goods the level of the previously known, occurring in every time interval, the heat loss energy has reached.
Under performance counter is to be understood here and in the following a device of the type of conventional electricity meter.
In the method according to the invention, since the power is supplied intermittently, temperature fluctuations in the melt around an average value or around the setpoint temperature occur. The size of the temperature fluctuations is given by the interval time T, the heat storage capacity of the melt and the heat losses. The smaller the interval time T, the smaller the temperature difference.
The greater the induced power in relation to the heat loss, the shorter the heating time in relation to the interval time T. Changes in the induced heating power due to fluctuations in the operating voltages or due to changes in the quantity of the material in the furnace have no effect on the, Warming operation as long as the induced heating power is greater than the power loss or at least equal to this.
In the method according to the invention, the output counter can count the output transferred to the material as the difference between the furnace output and the power loss in the furnace coil (copper losses). To count the performance z
B. a Wech.selstromzähl.er conventional design be used, which contains a second measuring system that takes into account the power loss proportional to the square of the furnace current in the furnace coil as a negative braking torque, in a similar way to the measurement of an inductor has already been proposed for a treatment item. This additional measuring system can be dispensed with if the electrical efficiency is constant, i.e. the furnace output is proportional to the induced output for all operating states.
Devices which can be used to carry out the method according to the invention are described below. According to the invention, a timer is provided which, after predetermined equal time intervals have elapsed, causes the heating power to be switched on in conjunction with a power counter which, after flow: a predetermined work, actuates a contact that interrupts the power supply and simultaneously the The performance counter is returned to the zero position.
In order to adapt the device to the prevailing conditions in different operating states, for example different target temperatures, the timer can be designed so that the time intervals in which the heating power is switched on can be set differently. But you can also: just as well or in addition to this measure, train the power meter so that the contact interrupting the power supply can be set so that it interrupts the power supply after the flow of heating work of different sizes.
Instead of the arrangement described, a power counter can also be provided with a pointer rotating at a constant speed corresponding to the heat loss power and a second pointer running behind the first, which rotates at a speed corresponding to the supplied heating power, and a contact device that When both pointers touch the power supply interrupts and at the same time sets a timer in action, which affects the restart of the heating power be after a predetermined time.
At the point in time at which both pointers of the power counter touch each other, the heat losses incurred in a time interval have been covered by the power supplied. When the power supply is interrupted, the power indicator also remains there until the heating power is switched on again by the timer: A change in the operating conditions, for example the setpoint temperature, can easily be taken into account with this device by taking into account the changed heat loss the rotation speed of the corresponding pointer is adjusted.
The device described last can also be designed in such a way that instead of a timer, which is activated at the point in time when both pointers touch in order to cause the heating power to be switched on again after a predetermined time has elapsed, a timer is provided , which, regardless of the movement of the pointer, causes the heating power to be switched on again after predetermined equal time intervals have elapsed. With the device described last, the running times of the timer can also be adjustable.
The method according to the invention is not tied to a specific frequency.