DE1011541B

DE1011541B - Verfahren und Vorrichtung zum Kuehlen von Induktionsspulen

Info

Publication number: DE1011541B
Application number: DED22982A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gerhard Seulen; Dr-Ing Habil Albert Wittmoser
Original assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; Eisenwerke Gelsenkirchen AG
Current assignee: Deutsche Edelstahlwerke AG; Eisenwerke Gelsenkirchen AG
Priority date: 1956-05-19
Filing date: 1956-05-19
Publication date: 1957-07-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen von Induktionsspulen Es ist bekannt, d.aß die Leiter von. Induktionsspulen aller Art, die dem industriellen, Erwärmen von Gegenständen und insbesondere, auch zum Erhitzen; von. Metallen und Metallegierungen auf Schmelztemperatur sowie dein Überhitzen von Schmelzen dienen, gekühlt werden: müssen. Die Spulen werden zu diesem Zweck aus hohlen, Kupferleitern aufgebaut, und während der Erhitzung läßt man durch diese hohlen; Leiter eine Kühlflüssigkeit strömen. Das wirksamste Kühlmittel ist Wasser. An sich ist es auch möglich, mit Gasen, zu kühlen, und zwar beispielsweise mit Preßluft oder mit Wasserstoff. Die Kühlwirkung ist aber mit diesen Mitteln im allgemeinen nicht intensiv genug; es sei denn; es werde mit außerordentlich hohen Strömungsge:schwindgkeiten gearbeitet, die sich aber aus Gründen, der Wirtschaftlichkeit und des hierzu erforderlichen Aufwandes an, Vorrichtungen verbieten.. Es ist also in der Praxis nicht möglich, sich des Vorteiles zu bedienen, der sich bei der Benutzung solcher Gase gegenüber Wasser als Kühlmittel bieten würde. In der, Praxis muß daher immer mit der Gefahr gerechnet werden, daß bei Zerstörung des Induktionsleiters das als Kühlmittel verwendete Wasser auf den erhitzten. Gegenstand ausfließt oder, was besonders kritisch ist, in, die Metallschmelze gelangt, die, induktiv erhitzt wird..
Diese Nachteile und. Gefahren der bisher üblichen Kühlung der Induktoren für das. industrielle Erwärmen sollen gemäß der Erfindung vermieden werden., und. zwar dadurch" daß schmelzflüssige Metalle oder Metallegierungen durch die Leiter zum Zwecke des Kühlens hindurchgeleitet werden:. Es ist selbstverständlich auch möglich, mehrere Metalle: gleichzeitig zu verwenden, auch wenn sie nicht zur Legierungsbildung neigen:. Wesentlich ist, daß solche Metalle oder Metallegierungen verwendet werden" die einen niedrigen. Schmelzpunkt und einen, hohen Verdampfungspunkt aufweisen.
Es ist verständlich, daß bei Verwendung eines solchen, Kühlmetalles in: ganz besonderem Maße die Gefahren vermieden sind, die bei dem Austreten, beispielsweise von Wasser in. eine Metallschmelze entstehen können. Es ist daher ohne Bedenken möglich, einen solchen mit einem schmelzflüssigen Meta11 gekühlten Induktor in die Schmelze einzutauchen, die erhitzt werden soll. Explosionen u. dgl. können nicht auftreten, wenn ein Leiter des Induktors durchbricht und das Kühlmetall in, die Schmelze gerät. Von, ganz besonderer Bedeutung ist das Kühlen gemäß der Erfindung für Vakuumöfen, bei welchen der Schmelztiegel und der Induktor sich in einem evakuierten Gehäuse befinden. Bei Verwendung von, Wasser als Kühlmittel für die Spule- können. sich sehr erhebliche Explosionen entwickeln, wenn eine Spule durchbricht. Das Kühlmetall ergießt sich. in die Schmelze oder in den. Raum und verursacht keine, besonderen. Schwierigkeiten.
Als ganz besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, Blei zu verwenden. oder Legierungen des Bleis, wie Bleiantimon und Bleiwismuth mit oder ohne Zusätzen von Cadmium und/oder Zinn., die bekanntlich einen niedrigen. Schmelzpunkt besitzen. Es ist ferner möglich, Natrium oder Kalium als Kühlmetall zu verwenden. In. jedem Falle ist es zweckmäßig oder gar geboten, das Kühlmetall in Anpassung an die ge- schmolzene Metallegierung zu wählen, die induktiv erwärmt werden, soll, damit, falls sich Durchbrüche ergeben., keine schädlichen Reaktionen oder Legierungsb:ildungen; zwischen Kühlmetall und der eigentlichen Schmelze eintreten. Bei der Verarbeitung von Eisen, Stahl, Messing od. dgl. ist. es zweckmäßig,. mit Blei oder Bleilegierungen, zu kühlen, beim Erhitzen von Aluminiumschmelzen kann dagegen auch vorteilhaft Natrium als Kühlmetall benutzt werden, das man beispielsweise in Verbindung mit einer Eisen- oder Stahlschmelze nicht verwenden sollte.
Für den Betrieb, eines Induktionsofens, dessen Induktor mit einem Kühlmetall gekühlt wird, ist zu beachten, daß zunächst das Kühlmetall auf seinen Schmelzpunkt erwärmt werden muß. Alsdann, wird eine Temperatur eingestellt, die kurz oberhalb des Schmelzpunktes liegt, und diese wird - bezogen auf das Einströmende der zu kühlenden Spule - aufrechterhalten, indem das Metall im Kreislauf rückgekühlt wird..
Gemäß der Erfindung kann eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens so aufgebaut sein, daß die Induktionsspule, eine Metallpumpe, ein Rückkühler und das Anheizgefäß in Reihe geschaltet sind. Das Anheizgefäß kann selbstverständlich in. beliebiger Weise erhitzt werden; es wird aber, da ohnehin: eAektri.sche Energie vorhanden ist, im allgemeinen zweckmäßig sein, eine elektrische Beh eizung vorzusehen, und zwar entweder induktiv oder durch Widerstände.
Es ist ferner dafür zu sorgen,, daß der Kreislauf des Kühlmetalles ungehindert vor sich gehen kann, und die Vorrichtung soll daher zusätzliche elektrische Heizung an Pumpe und Rohrleitungen vorsehen. Im allgemeinen wird es am einfachsten sein, diese Teile mit elektrischem. Widerstandsheizwendeln zu versehen. Diese Wendeln können so, angeordnet sein, daß sie gleichzeitig auch eine Induktionswirkung ausüben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren, zum Kühlen der hohlen Leiter von Induktionsspulen mittels flüssiger Mittel, insbesondere für Schmelzofenspulen:, dadurch gekennzeichnet, daß schmelzflüssige Metalle oder Metalllegierungen hindurchgeleitet werden.
2. Veirfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn, zeichnet, daß Metalle oder Metallegierungen, verwendet werden, die bei niedrigem Schmelzpunkt einen hohen Verdampfungspunkt aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Blei oder seine Legierungen mit Antimon und/oder Wismuth verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch. gekennzeichnet, daß Natrium oder Kalium verwendet werden.
5. Verfahren nachAnspruch h 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlmetall am Einströmende durch anfängliches Aufheizeni und späteres Rückkühlen im Kreislauf eine Temperatur kurz oberhalb seines Schmelzpunktes vermittelt wird.
6. Verfahren zum Betrieb eines Induktionsschmelzofens. unter Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mittels. des schmelzflüssigen Metalls gekühlte Induktor in die Schmelze eingetaucht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Schmelztiegel und Induktor sich in einem evakuierten Gehäuse befinden. B.
Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Induktionsspule, Metallpumpe, Rückkühler und Anheizgefäß in Reihe geschaltet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch zusätzliche elektrische Heizung an Pumpe und Rohrleitungen.