CH639750A5 - Induktionsrinnenofen. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Induktionsrinnenofen, mit einem Behälter, in dem ein Badabteil für das zu schmelzende Metall vorhanden ist, mit wenigstens einem geschlossenen Eisenkern, auf dem wenigstens eine Wicklung angebracht ist, wobei eine so ausgebildete Induktionseinheit sich im Behälter befindet, mit einer mittleren Rinne und mit Seitenrinnen, welche Rinnen mit dem Badabteil und einer horizontalen Rinne verbunden sind.

Ein solcher Induktionsrinnenofen kann beispielsweise zum Abstehenlassen und Einschmelzen von flüssigen Metallen und Legierungen benützt werden.

Bekannt ist ein Induktionsrinnenofen, der ein Bad und eine Induktionseinheit enthält. Diese kann einen oder mehrere Eisenkörper mit an diesen angebrachten Induktoren aufweisen, zwischen welchen sich mit dem Bad in Verbindung stehende Rinnen befinden, die durch eine horizontale Rinne verbunden sind und flüssiges Metall enthalten.

Nach dem Anschluss der Induktoren an eine Wechselstromquelle wird im in den Rinnen der Induktionseinheit sich befindlichen Metall Strom induziert, bei dessen Durchfluss sich in diesem Metall Wärmeenergie entwickelt. Diese Wärmeenergie wird zum Metall übertragen, das sich im Bad des Ofens befindet.

Die beste Betriebsart des Ofens ist jene Betriebsart, bei der das Metall die Rinnen mit einer hohen Geschwindigkeit durchströmt. Dies ermöglicht nämlich die wirksamste Übertragung der in den Rinnen entwickelten Wärme zu dem sich im Bad befindlichen Metall, setzt die Temperatur des Metalls in den Rinnen herab und ermöglicht letzten Endes, Induktionsrinnenöfen von hoher Leistung mit einer langen Lebensdauer der Auskleidung zu bauen.

Es ist eine Bauart des Induktionsrinnenofens bekannt, die zwei Induktoren und drei mit dem Bad in Verbindung stehende Rinnen enthält, welche durch eine horizontale Rinne verbunden sind. Bei einer solchen Doppel-Induktionseinheit ist an der Mündung der zentralen Rinne, d.h. am Übergang der zentralen Rinne ins Bad, ein rohrförmiges Element angeordnet. Dieses Element ist an der Mündung dicht angeschlossen, und es besteht aus einem feuerfesten und elektrisch leiten-5 den Material.

Bei diesem Ofen fliesst der Strom, dank der Anwendung des elektrisch leitenden Materials beim rohrförmigen Element, längs derselben Bahn wie in dem Fall, wenn kein solches Element verwendet wird. Wegen der zusammendrücken-10 den Wirkung der elektromagnetischen Kräfte in der zentralen Rinne, wird das Material längs der Bahn «Bad - Seitenrinnen - horizontale Rinne - zentrale Rinne - Bad» in Bewegung gesetzt. Diese Ofenbauart hat wegen unzureichender Strömungsgeschwindigkeit des Metalls keine praktische Verwen-i5 dung gefunden.

Bekannt ist auch eine andere in der Praxis jedoch angewandte Konstruktion des Induktionsrinnenofens mit einer Doppel-Induktionseinheit. In diesem Ofen wird das Strömen von Metall dank spezieller Form der Mündung der zentralen 20 Rinne sichergestellt.

Bei den Doppel-Induktionseinheiten bilden sich im Bereich der Mündungen der Seitenrinnen und der zentralen Rinne hydrodynamische Wirbelströme, die infolge des Fliessens des induzierten elektrischen Stromes entstehen. Das Me-25 tali wird durch die Einwirkung der genannten Wirbel aus den Rinnen hinausgeworfen. Wegen der unterschiedlichen Intensität der Wirbel in der zentralen Rinne und in den Seitenrinnen wird das Metall durch die Rinnen durchgepumpt. Im genannten Ofen wird der Wirbel, dank der Erweiterung der zen-30 tralen Rinne im Bereich der Mündung, in diesem Bereich in zwei Richtungen intensiviert, wodurch sich das durchgehende Strömen von Metall erzeugen lässt. Da aber das Metall in den Mündungen der Seitenrinnen teilweise in die Rinnen hinein-fliesst, d.h. der Metallstrom in einem gewissen Teil der Mün-35 düngen eine Richtung hat, die zum durchgehenden Strömen entgegengesetzt ist, vermindern die Wirbel in den Seitenrinnen die Geschwindigkeit des durchgehenden Strömens.

Während des Ofenbetriebes verändern die Mündungen der Rinnen ihre Form, und zwar wegen der Auswaschung 40 derselben durch Metall, oder umgekehrt, wegen ihres Zu-wachsens, so dass die Strömungsgeschwindigkeit im bekannten Ofen herabgesetzt wird. Dies führt zur Überhitzung des Metalls in der Rinne und zum vorzeitigen Ausfall der Induktionseinheit.

45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktionsrinnenofen zu entwickeln, bei dem die Geschwindigkeit des durchgehenden Stromes beträchtlich höher als in den bekannten Kosntruktionen ist und bei dem ausreichend hohe Strömungsgeschwindigkeiten während der gesamten Be-50 triebsdauer des Ofens unabhängig von der Änderung der Abmessungen der Rinnen und ihrer Mündungen infolge der Auswaschung oder des Zuwachsens derselben gesichert sind.

Diese Aufgabe wird beim Induktionsrinnenofen der eingangs genannten Art erfindungsgemäss so gelöst, wie dies im 55 kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.

Bei einem solchen Ofen ist die Strömungsgeschwindigkeit des Metalls zwei- oder mehrmals grösser als bei den bekannten Induktionsöfen, die Überhitzung des Metalls in der Rinne wird herabgesetzt und die Lebensdauer der Verkleidung der 6o Induktionseinheiten sowie die Leistung und der Durchsatz des Ofens werden gesteigert.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

65 Fig. 1 im Längsschnitt die erste Ausführungsform des Induktionsrinnenofens,

Fig. 2 im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform des Induktionsrinnenofens, der Zwischenwände aufweist, und

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Fig. 3 im Schnitt III-III den Induktionsrinnenofen gemäss Fig. 2.

Der Induktionsrinnenofen enthält ein Bad 1 (Fig. 1) mit dem zu schmelzenden Metall und eine Ofenspule. Diese weist einen in sich geschlossenen Eisenkörper 2 und zwei auf diesem angebrachte Wicklungen 3,4 (im weiteren als Induktoren bezeichnet) auf, welche mit Wechselstrom gespeist werden. Auf dem Eisenkörper 2 kann jedoch auch nur ein Induktor angebracht sein. In einem solchen Fall gleicht die Anzahl der Induktoren der Anzahl der Eisenkörper, die sich in einer Rinne des Ofens befinden. In Fig. 1 ist eine Variante dargestellt, bei der zwei Induktoren auf einem Eisenkörper 2 angebracht sind.

Zwischen der Wandung des Behälters bzw. Gehäuses 5 der Induktionseinheit und der Verkleidung 6 der Induktoren sind Rinnen 7, 8 und 9 vorhanden, die durch eine horizontale Rinne 10 untereinander verbunden sind. Die vertikalen Rinnen 7-9 münden in das Bad 1 hinein, und so schliessen sich die Rinnen 7-9 an den Innenraum 11 des Bades 1 an.

In Fig. 1 ist somit eine Ausführungsvariante der Induktionseinheit dargestellt, die drei Rinnen aufweist, wovon zwei als Seitenrinnen 7,9 und eine als mittlere Rinne 8 bezeichnet werden können. Die Anzahl der mittleren Rinnen 8 kann jedoch auch grösser sein, und sie hängt von der Anzahl der in der Induktionseinheit angeordneten Wicklungen ab.

In dem Bad 1 sind zwei rohrförmige Elemente 12 und 13 angeordnet. Jedes von ihnen grenzt an die Mündung der entsprechenden Seitenrinne 7,9 an, wodurch das Fliessen des Stroms im Bereich seines Austritts aus den Seitenrinnen 7,9 durch die rohrförmigen Elemente 12,13 verändert wird.

Das jeweilige rohrförmige Element 12,13 kann jedoch auch anders ausgeführt sein. Es kann durch drei Wände 14, 15 und 16 (Fig. 2,3) des Bades 1 und eine Zwischenwand 17 oder 18 gebildet sein, wobei die jeweilige Zwischenwand sich im Innenraum 11 über die ganze Breite des Bades 1, wie in Fig. 3 gezeigt ist, erstreckt. Hierbei ist die Zwischenwand 17 bzw. 18 an einer Stelle angeordnet, die sich zwischen der Symmetrieachse 19 der jeweiligen Wicklung 3 bzw. 4 und der Mündung jener Seitenrinne 7 bzw. 9 befindet, der diese Zwischenwand zugeordnet ist.

Es ist erforderlich, dass die rohrförmigen Elemente aus einem elektrisch nichtleitenden und feuerfesten Material sind.

Damit die maximale Strömungsgeschwindigkeit des Metalls erreicht werden kann, ist die Höhe «a» (Fig. 1) der rohr-5 förmigen Elemente 12,13 mehr als zweimal so gross wie die Breite «b» der Seitenrinnen 7 und 9, welche Breite «b» die zur Längsachse 20 der Wicklung 3,4 senkrecht verlaufende Breite bezeichnet.

i o In der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Konstruktion des Induktionsrinnenofens umfliesst der in der Rinne induzierte Strom, dank dem Umstand, dass die rohrförmigen Elemente 12,13 aus einem feuerfesten und elektrisch nichtleitenden Material bestehen, die rohrförmigen Elemente 12,13 15 längs einer Bahn, die in Fig. 1 durch Pfeile A angedeutet ist.

Infolgedessen steigt die Intensität des magnetischen Feldes im Bereich des Fliessens des Stroms beim Austritt aus den rohrförmigen Elementen 12,13 stark an. Dementsprechend nehmen die der Induktion im magnetischen Feld proportio-20 nalen elektromagnetischen Kräfte zu, und deswegen erhöht sich schroff die Geschwindigkeit im hydrodynamischen Wirbel im Bereich der rohrförmigen Elemente 12,13. Ausserdem wird verhindert, dass das Material aus dem Bereich der Wirbel in die Seitenkanäle 7,9 hineinfliesst, weil die Wandung 25 der rohrförmigen Elemente 12,13 für die hydrodynamische Strömung als Führung dient - sie wendet den Strömungsgeschwindigkeitsvektor nach oben in das Bad 1 des Ofens.

Als Ergebnis zirkuliert das Metall im Ofen längs der in 30 Fig. 1 durch Pfeile B angedeuteten Bahn mit einer Geschwindigkeit, die zweimal und mehrmals grösser ist als bei den bekannten Konstruktionen von Induktionsöfen.

In der beschriebenen Ofenbauart ist bei gleicher Leistung die Strömungsgeschwindigkeit von Metall um das Zwei- bis 35 Fünffache höher. Hierbei steigt die Strömungsgeschwindigkeit des Metalls mit der Vergrösserung der Höhe der rohrförmigen Elemente bis die Höhe der Elemente das Zweifache der Breite der Rinne übersteigt. Danach ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit der Metallschmelze nur unbedeutend 4o mehr.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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1. Induktionsrinnenofen, mit einem Behälter, in dem ein Badabteil für das zu schmelzende Metall vorhanden ist, mit wenigstens einem geschlossenen Eisenkern, auf dem wenigstens eine Wicklung angebracht ist, wobei eine so ausgebildete Induktionseinheit sich im Behälter befindet, mit einer mittleren Rinne und mit Seitenrinnen, welche Rinnen mit dem Badabteil und mit einer horizontalen Rinne verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an die Mündung der Seitenrinnen (7,9) sich je ein rohrförmiges Element (12,13) anschliesst und dass das jeweilige Element (12,13) aus einem elektrisch nicht leitenden, feuerfesten Material ist.

2. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmigen Elemente (12,13) eine Höhe (a) haben, die grösser ist als das Zweifache jener Breite (b) der Seitenrinne (7,9), die in der zur Längsachse (20) der Wicklung (3,4) senkrechten Richtung verläuft.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige rohrförmige Element (12,13) durch drei Wände (14,15,16) des Badabteils (1) und durch eine Zwischenwand (17 bzw. 18) gebildet ist, die sich im Inneren des Badabteiles (1) über die ganze Breite desselben erstreckt.

4. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (17 oder 18) in einem Abstand von der ihr gegenüberliegenden Wand (15) des Badabteiles (1) angeordnet ist, der kleiner als der Abstand zwischen der Wand (15) und der Symmetrieachse (19) jener Wicklung (3 und 4) ist, die dieser Zwischenwand (17 und 18) am nächsten liegt.