DD252666A1 - Vergiesseinrichtung - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine als Mittelfrequenz-Induktionsofen mit Bodenausguss ausgebildete Vergiesseinrichtung. Sie eignet sich als Zwischen- bzw. Warmhaltegefaess fuer die Schmelze und kann insbesondere fuer hochreine Metallschmelzen angewendet werden. Die Erfindung ist darauf gerichtet, dass Vorwaermen beim Anfahren aus dem Kaltzustand zu verbessern. Die Loesung sieht vor, im Tiegelboden der Vergiesseinrichtung in den Feuerfestmassen nahe der untersten Wicklung einer Induktionsspule ein elektrisch leitfaehiges Element einzubetten, durch dessen Zentrum ein Giesskanal gefuehrt ist.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vergießeinrichtung von der Art eines Mittelfrequenz-Induktionstiegelofens mit Bodenausguß zum Vergießen hochreiner Metallschmelzen. Sie eignet sich als Zwischen- oder Warmhaltegefäß für die Schmelze.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Vergießeinrichtung von der Arteines Mittelfrequenz-Induktionstiegelofenssind bekannt. Diese Vergießeinrichtungen bestehen aus einem zylinderförmigen Tiegel aus Feuerfestmaterial, der.von der Induktionsspule umgeben ist. Ein äußerer Mantel dient der Befestigung des Tiegels. Die Schmelze wird entweder durch Kippen des Tiegels über eine Rinne oder durch einen durch den Tiegelboden geführten Gießkanal mittels einer Düse gegossen. Der Gießkanal wird im Tiegelinneren mittels einer Stopfenstange geöffnet bzw. geschlossen (elektrowärme international 35 [1977] B6-Dez.).

Bekanntlich müssen Vergießeinrichtungen dieser Art beim Anfahren aus dem Kaltzustand, vor dem Einfüllen der Schmelze, zur Vermeidung von Beschädigungen am Tiegel soweit vorgewärmt werden, daß ein gefahrloses Einfüllen der Schmelze möglich ist. Die Vorwärmung ist immer dann schwierig und mit zusätzlichem Aufwand verbunden, wenn der Tiegel aus betriebstechnischen oder technologischen Gründen, beispielsweise bei häufigem Wechsel der zu vergießenden Legierung, völlig entleert werden muß, da in solchen Fällen die Induktionsheizung wirkungslos ist. Hierfür müssen oft aufwendige und energieintensive Zusatzheizungen vorgesehen werden, um ein Anfahren aus dem Kaltzustand bei völlig entleerter Vergießeinrichtung ohne Gefahr für den Tiegel zu ermöglichen. Vielfach bedient man sich hierzu auch einfacher Gas-und Ölbrennereinrichtungen,diein einfachen Gestellen gehalten oder vom Bedienungspersonal geführt werden. Dieselassen jedoch nur eine ungleichmäßige oberflächliche Erwärmung des Tiegels zu, so daß die Gefahr der Beschädigung des Tiegels beim Einfüllen der Schmelze nicht ausgeschlossen ist. Außerdem wird der Gießkanal nur ungenügend vorgeheizt, so daß dieser auf Grund der noch zu großen Temperaturunterschiede zwischen Schmelze und Kanalwand beim Gießprozeß zufriert, so daß der Zufluß der Schmelze durch die Querschnittsverengung im Gießkanal zur Düse zeitweilig eingeschränkt ist oder im Extremfall völlig unterbrochen wird, was sich nachteilig auf den Gießprozeß auswirkt.

Nachteilig ist weiter, daß sich beim Vorwärmen mit Gas- oder Ölbrennern an den Tiegelwänden Verbrennungsrückstände absetzen, die die Schmelze verunreinigen und insbesondere beim Gießen hochreiner Schmelzen zu einer Qualitätsminderung derfertigen Halbzeuge führen.

Es ist weiter bekannt, die Tiegel von Vergießeinrichtungen mit kohlenstoffhaltigen Verschleißplatten auszukleiden, die das Einfüllen der Schmelze im Kaltzustand ohne Gefährdung der Tiegelwand ermöglichen sollen (DE-PS 2745271). Der Einsatz solcher Verschleißplatten ist kosten- und materialaufwendig, da sie bei wiederholter Beschickung im Kaltzustand durch die auf die Platten einwirkenden Wärmeschocks schnell verschleißen und häufig ausgewechselt werden müssen. Außerdem ist daneben noch eine Zusatzheizung für die Vorwärmung des Gießkanales erforderlich, die mit den oben genannten Nachteilen behaftet ist und die Gefahr des Einfrierens des Gießkanales nicht völlig beseitigt. Ein weiterer Mangel dieser Platten ist darin zu sehen, daß sie nur beim Gießen von Schmelzen einsetzbar sind, bei denen Kohlenstoff nicht störend wirkt. Für Anwendungsfälle, bei denen kohlenstoffarme hochreine Schmelzen, wie beispielsweise Legierungen für mikrokristalline Werkstoffe gegossen werden, sind diese Platten nicht geeignet, da eine chemische Raktion des Kohlenstoffes der Platten mit der Schmelze erfolgt, die zu einer unerwünschten Anreicherung von Kohlenstoff in der Schmelze führt und damit die Qualität der fertigen Halberzeuge beeinträchtigt.

Ziel der Erfindung

Ziel ist es, den notwendigen apparativen und energetischen Aufwand für das Vorwärmen von Vergießeinrichtungen bei Vermeidung unbeabsichtigter Verunreinigungen in der Schmelze niedrig zu halten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine induktive beheizte Vergießeinrichtung zu entwickeln, die das Anfahren bei völlig entleertem Tiegel aus dem Kaltzustand ohne Gefahr für den Tiegel, das Einfrieren des Gießkanalesund des Einbringens von Verunreinigungen in die Schmelze ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Feuerfestmaterial eines Tiegelbodens der Vergießeinrichtung ein elektrisch leitfähiges Element eingebettet und um einen durch den Tiegelboden "geführten Gießkanal angeordnet ist. Die Anordnung des elektrisch ieitfähigen Elementes erfolgt iri der Nähe einer unteren Wicklung einer den Tiegel umgebenden Induktionsspule in einem Abstand von 0,5% bis 5% des Durchmessers der Induktionsspule. Die Ausbildung des elektrisch Ieitfähigen Elementes erfolgt so, daß sein Außendurchmesser 60 bis 80% und seine Dicke 0,5 bis 5% des Durchmessers der Induktionsspule beträgt, und eine Breite besitzt, die dem 1- bis 3fachen einer Eindringtiefe des Magnetfeldes der Induktionsspule entspricht.

Das elektrisch leitfähige Element kann aus Graphit bestehen und ist ringförmig ausgebildet.

Zum Vorwärmen des erkalteten und entleerten Tiegels wird die Induktionsspule zugeschaltet. Über das sich ausbildende magnetische Streufeld wird eine Spannung in das elektrisch leitfähige Element induziert und letzteres durch den fließenden Strom induktiv aufgeheizt. Von dem elektrisch Ieitfähigen Element wird die Wärme in das Feuerfestmaterial übertragen, so daß eine Erwärmung des Tiegels erfolgt. Die Ausbildung und Anordnung des elektrisch Ieitfähigen Elementes erfolgen so, daß maximal 35% der Leistung der Induktionsspule ausreichen, um die notwendige Temperaturzwischen 500°C-800°Czu erreichen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an Handeines Ausführungsbeispieles und einer Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in: Fig. 1: einen Schnitt durch die Vergießeinrichtung.

Das Beispiel bezieht sich auf eine Vergießeinrichtung, mittels der die in einem Vakuumofen geschmolzene Schmelze unter Schutzgas auf eine gekühlte Walze gegossen wird.

Der Tiegelinhalt der Vergießeinrichtung beträgt 3dm³. Es wird eine Induktionsspule mit einem Durchmesser von 230 mm und 6 Wicklungen verwendet. Die Induktionsspule arbeitet mit 4kHz und besitzt eine Heizleistung von 50KW. Die Vergießeinrichtung besteht aus dem Tiegel 1, der aus keramischer Stampfmasse 2 hergestellt ist. Der Tiegel 1 ist von der im Mittelfrequenzbereich arbeitenden Induktionsspule 3 umgebön, wobei die Induktionsspule 3 etwas oberhalb des Tiegelbodens 4 endet. Im Tiegelboden 4 ist der Gießkanal 5 vorgesehen der einerseits die Gießdüse 6 trägt und andererseits durch die auf- und abbewegbare Stopfenstange 7 verschließbar ist. In der keramischen Stampfmasse 2 des Tiegelbodens 4 ist der elektrisch leitfähige Graphitring 8 angeordnet, der den Gießkanal 5 umschließt. Ausgehend vom Durchmesser der Induktionsspule und der erforderlichen Vorheizleistung von 7,5KW =ä 15% der Gesamtleistung wurde der Graphitring 8 in einem Abstand von 30 mm = 1,3% von der untersten Wicklung der Induktionsspule im Tiegelboden 4 angeordnet. Der Außendurchmesser des Graphitringes 8 beträgt 170mm, die Höhe 20mm und die Breite 35mm.

Zum Vorwärmen des erkalteten und entleerten Tiegels 1 wird nun die Induktionsspule 4 zugeschaltet und über das sich ausbildende magnetische Streufeld in den Graphitring 8 eine Spannung induziert, die den Graphitring 8 aufheizen. Von Letzterem wird die Wärme in die keramische Stampfmasse 2 übertragen und so der Tiegel bis auf die erforderliche Vorwärmtemperatur von 65Ö°C aufgeheizt. Nach Beendigung des Vorwärmens wird die Schmelze in den Tiegel 1 eingefüllt. Bei gefülltem Tiegel verlagert sich das Magnetfeld in den Bereich der Schmelze, derart, daß etwa 95% der Leistung der Induktionsspule in der Schmelze anliegen, um die erforderliche Gießtemperatur einzuhalten. Anstelle des Graphitringes können auch andere elektrisch leitfähige Elemente Verwendung finden.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, entleerte und erkaltete Vergießeinrichtungen ohne jegliche Zusatzheizung auf die zum Einfüllen der Schmelze erforderliche Temperatur zu erwärmen und das Zufrieren des Gießkanales zu verhindern. Dadurch kann der apparative und energetische Aufwand für solche Zusatzheizungen vermieden werden. Durch die neuartige Vorwärmung wird der Tiegel einschließlich Ausflußkanal und Stopfen aufgeheizt, so daß durch Wärmeschocks bewirkte Beschädigungen am Tiegel vermieden werden. Darüber hinaus können solche Vergießeinrichtungen auch für das Vergießen hochreiner Schmelzen Verwendung finden, da mögliche Verunreinigungen durch Verbrennungsrückstände oder andere Einflüsse weitgehend ausgeschaltet sind.

Claims (2)

1. Vergießeinrichtung zum Vergießen von Schmelzen, insbesondere hochreiner Schmelzen, bestehend aus einem Tiegel aus Feuerfestmaterial, der von einer Mittelfrequenz-Induktionsspule umschlossen ist und einen Bodenausguß aufweist, der als Gießkanal durch einen Tiegeiboden geführt ist, und einem Verschluß versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß im Feuerfestmaterial (2) des Tiegelbodens (4) ein elektrisch leitfähiges Element (8) eingebettet und um den Gießkanal (5) angeordnet ist, die Anordnung in der Nähe einer untersten Wicklung der Induktionsspule (3) in einem Abstand von dieser erfolgt, der 0,5% bis 5% des Durchmessers der Induktionsspule (3) beträgt, und das elektrisch leitfähige Element (8) so ausgebildet ist, daß sein Außendurchmesser 60% bis 80% und seine Dicke 0,5% bis 5%₁bezogen auf den Durchmesser der Induktionsspule (3) beträgt und eine Breite besitzt, die dem Ifachen bis 3fachen einer Eindringtiefe des Magnetfeldes der Induktionsspule entspricht.

2. Vergießeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das elektrisch leitfähige Element (8) aus Graphit besteht und ringförmig ausgebildet ist.