DE1021519B

DE1021519B - Electro-inductive immersion heater for heating metal melt baths

Info

Publication number: DE1021519B
Application number: DEJ8492A
Authority: DE
Inventors: Otto Junker
Original assignee: Otto Junker GmbH
Current assignee: Otto Junker GmbH
Priority date: 1954-04-06
Filing date: 1954-04-06
Publication date: 1957-12-27

Description

DEUTSCHESGERMAN

Bekannt sind Schmelzöfen für elektrisch leitende Stoffe, insbesondere Metalle, in Form der sogenannten Rinnenöfen mit Eisenkern, bei denen der geschlossene Eisenkern entweder den Ofenkörper so durchsetzt, daß eine oder mehrere vom Schmelzherd abzweigende Metallschmelzrinnen die Sekundärspule zu der an beliebiger Stelle des geschlossenen Eisenkernes aufgebrachten Primär-Induktionsspule bildet, oder bei denen innerhalb eines geschlossenen Leitkorbes sich die Primärspule an einem Ende, der als Sekundärspule zu erhitzende Körper sich am anderen Ende des geschlossenen Leitkorbes befindet.Melting furnaces for electrically conductive substances, in particular metals, are known in the form of the so-called Channel furnaces with iron core, in which the closed iron core either penetrates the furnace body in such a way that that one or more metal melt channels branching off from the melting hearth connect the secondary coil to any Place of the closed iron core applied primary induction coil forms, or at those inside a closed guide cage have the primary coil at one end, which is the secondary coil The body to be heated is located at the other end of the closed guide cage.

Bekannt sind ebenfalls kernlose Induktions-Schmelzöfen, bei denen die Induktions-Primärspule das in einem Tiegel befindliche Schmelzbad von außen umgibt. Coreless induction melting furnaces are also known, in which the induction primary coil is the in surrounds a crucible weld pool from the outside.

Bekannt sind induktiv beheizte Tauchheizkörper für Flüssigkeitsbäder, bei denen eine Induktions-Primärwicklung von einer als Sekundärwicklung dienenden metallenen Umhüllung umgeben ist. In dieser Umhüllung setzt sich die induzierte elektrische Leistung in Wärme um und erwärmt durch die Berührung das Bad. Bekannt sind auch Tauchheizkörper in Bädern, bei denen eine im Innern einer metallischen oder keramischen Umhüllung befindliche Widerstandsbeheizung diese Umhüllung erwärmt wie bei den vorbeschriebenen induktiv beheizten Tauchheizern, die ihre Wärme durch Berührung an das Bad abgibt. Bekannt sind ferner Tauchheizkörper für Flüssigkeitsbäder, insbesondere von Halbleitern, bei denen in das Bad eintauchende Elektroden das Bad mit Strom durchsetzen und dadurch als Widerstand erhitzen.Inductively heated immersion heaters for liquid baths in which an induction primary winding is known are known is surrounded by a metal sheath serving as a secondary winding. In this wrapping the induced electrical power converts into heat and heats it up when you touch it Bath. Immersion heaters are also known in bathrooms, in which one inside a metallic or Resistance heating located in the ceramic envelope heats this envelope as in the case of the previously described ones inductively heated immersion heaters, which give off their heat to the bath when they are touched. Also known are immersion heaters for liquid baths, in particular of semiconductors, in which in the Electrodes immersed in the bath pass electricity through the bath and thereby heat it up as a resistor.

Bekannt ist als Zusatzheizung bei Widerstandsoder Lichtbogenöfen die Verwendung einer in das Schmelzbad eintauchenden ringförmigen Induktionsspule, welche im Innern mit einer Wasserkühlung und außen mit einem feuerfesten Gehäuse armiert ist und welche so über dem Ofen angebracht ist, daß sie zur Regelung der entwickelten Hitze gehoben und gesenkt werden kann. Diese bekannte, nur als Zusatzheizung gedachte Ringspule ist zur Übertragung größerer Schmelzleistungen von beispielsweise mehreren hundert kW nicht geeignet. Weder flächenbelastungsmäßig noch auch mechanisch würde diese Ausführung einer größeren Leistung, wie sie bei Verwendung als ausschließliche Heizquelle erforderlich ist, gewachsen sein.It is known to use a heater in resistance or arc furnaces as additional heating Melt bath immersing ring-shaped induction coil, which inside with a water cooling and is externally reinforced with a fireproof housing and which is mounted above the furnace that it is used for Regulation of the developed heat can be raised and lowered. This known, only as additional heating The imaginary toroidal coil is used to transmit higher melting capacities of, for example, several hundred kW not suitable. Neither in terms of surface loading nor mechanically would this design be a greater power required when used as the sole heating source be.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gesetzt, in ein Metallbad mittels eines induktiven Tauchheizkörpers so erhebliche Leistungen zu übertragen, daß dieser als alleinige Heizquelle für eine Metallschmelze ausreicht. Zu diesem Zweck wird eine zylindrische Induktionsspule verwandt, wie sie von der Außenbeheizung eines kernlosen Tiegelofens her bekannt ist.The invention has set itself the task, in a metal bath by means of an inductive immersion heater to transmit so considerable power that it is used as the sole heating source for a molten metal sufficient. For this purpose, a cylindrical induction coil is used, as used by the external heating a coreless crucible furnace is known.

Elektrisch-induktiv wirkenderElectro-inductive acting

Tauchheizkörper zur BeheizungImmersion heater for heating

von Metallschmelzbädernof molten metal baths

Anmelder:Applicant:

Otto Junker G.m.b.H.,
Lammersdorf über Aachen 1Otto Junker GmbH,
Lammersdorf via Aachen 1

Otto Junker, Lammersdorf über Aachen,
ist als Erfinder genannt wordenOtto Junker, Lammersdorf via Aachen,
has been named as the inventor

Eine solche Spule, frei aufgehängt, würde bei Übertragung größerer Leistungen jedoch durch die elektromagnetischen Kräfte deformiert werden.Such a coil, freely suspended, would, however, be affected by the electromagnetic when higher powers were transmitted Forces are deformed.

Diese Schwierigkeiten werden erfmdungsgetnäß durch Einsetzung der annähernd senkrecht angeordneten zylindrischen Primärspule in einen unten geschlossenen, ins Schmelzbad eintauchenden zylindrischen Topf behoben, wobei der zylindrische Hohlraum im Innern der Spule zur Aufnahme einer Kühlleitung und zur Aufnahme der auch als Halteorgane für die Spule dienenden ferromagnetischen geblätterten Kerne dient. Es werden also die für den magnetischen Rückschluß erwünschten geblätterten, ferromagnetischen, axial laufenden Kerne auf den inneren Umfang der Spule angeordnet und als Halteorgan für die Spule gegen Verformung in axialer und radialer Richtung verwendet. Der im Innern der Zylinderspule weiter verbleibende Hohlraum ist so groß, daß er die Aufnahme auch einer gasförmigen Kühlung gestattet, die gegenüber der sonst üblichen Flüssigkeitskühlung den Vorteil der geringeren Gefährlichkeit bei Zustellungsdurchbrüchen besitzt. Der ganze zylindrische Induktionskörper samt den Kernen und der Kühlleitung ist in einen unten geschlossenen, in das Schmelzbad annähernd senkrecht eintauchenden isolierenden. Topf aus keramischem Werkstoff, z. B. in gestampfter, gemauerter oder gepreßter Ausführung, eingesetzt. Dieser Topf wirkt gleichzeitig als Verdrängungskörper in Schmelzbadbehältern mit geringer Füllung.According to the invention, these difficulties are met by the use of the approximately vertically arranged Cylindrical primary coil into a cylindrical one, closed at the bottom and immersed in the weld pool Pot fixed, the cylindrical cavity inside the coil for receiving a cooling line and to accommodate the ferromagnetic peeled cores, which also serve as holding elements for the coil serves. The peeled, ferromagnetic, axially running cores arranged on the inner circumference of the coil and as a holding member for the coil used against deformation in the axial and radial direction. The one inside the solenoid continues remaining cavity is so large that it allows the inclusion of a gaseous cooling, the compared to the otherwise usual liquid cooling, the advantage of the lower risk of delivery breakthroughs owns. The whole cylindrical induction body including the cores and the cooling line is into an insulating one that is closed at the bottom and dips almost vertically into the weld pool. pot made of ceramic material, e.g. B. in stamped, brick or pressed execution, used. This pot also acts as a displacement body in molten bath tanks with little filling.

Am oberen freien Ende des Topfes befinden sich die elektrische Zuleitung sowie die Kühlmittelzu- und -ableitung. Der Induktionskörper samt seinem Topf kann, dem veränderlichen Badspiegel folgend, in senkrechter Richtung beweglich befestigt sein. Er kannThe electrical supply line and the coolant supply and discharge line are located at the upper free end of the pot. The induction body and its pot can, following the variable bathroom mirror, in a vertical position Direction to be movably attached. He can

auch am Baddeckel befestigt sein, und mit diesem ausgehoben oder ausgeklappt werden. Der Baddeckel kann gegebenenfalls mit einem gleichförmigen Deckel ohne Tauchheizung auswechselbar angeordnet werden, wenn Badbehandlungen durchgeführt werden müssen, welche dem Heizkörper schädlich wären. Die Tauchtiefe des Induktionskörpers läßt sich in bekannter Weise durch senkrechte Verstellbarkeit oder durch schwimmende Anordnung regeln. Bai wechselndem Metallspiegel kann die Tauchheizung durch schwimmende oder verstellbare Anordnung dem Badstand folgen. Die gegegebenenfalls mit flexiblen Anschlüssen versehene Tauchheizspule kann zur Vornahme von Badbehandlungen, Ausgießen, Neubeschicken, Umrühren, Reinigungs- und Waschbehandlung u. dgl. entfernbar an- *5 geordnet werden.also be attached to the bath cover, and excavated with this or unfolded. The bath cover can optionally with a uniform cover without Immersion heating can be arranged interchangeably if bath treatments have to be carried out, which would be harmful to the radiator. The immersion depth of the induction body can be passed in a known manner vertical adjustability or regulate by floating arrangement. Bai changing metal mirror the immersion heater can follow the bath stand by floating or adjustable arrangement. The possibly Immersion heating coil provided with flexible connections can be used for bath treatments, Pouring, reloading, stirring, cleaning and washing treatment, etc. can be removed * 5 be sorted.

Bei konzentrischer Anordnung des zylindrischen Tauchheizkörpers innerhalb eines zylindrischen Schmelzbadbehälters läßt sich die Verdrängungswirkung dieses Körpers ausnutzen, so daß ein Schmelzbadmantel entsteht, der den Induktionskörper umgibt, wodurch auf eine verhältnismäßig kleine Metallmenge ein hohes Maß von Leistung übertragen werden kann. Diese Anordnung kann von besonderer Bedeutung sein, wenn es sich darum handelt, ein Schmelzbad im ^a5 Durchfluß zu erhitzen. Die Vorteile der beschriebenen Anordnung bestehen in der einfachen Auswechselbarkeit des Heizelementes unabhängig von der Entleerung des Schmelzbadbehälters, beispielsweise bei Metall durchbrächen durch den Isoliermantel, der die Spule umgibt. Die Gefahr des Zustellungsdurchbruchs ist die größte Schwierigkeit bei allen induktiv beheizten Schmelzofen. Oft besteht bei einem Durchbruch nicht mehr die Möglichkeit, das Metall aus dem Tiegel zu entfernen. Wenn aber ein Tauchheizkörper, der sich auch bei Stromunterbrechung mit einfachen mechanischen Mitteln aus dem Schmelzbad entfernen läßt, verwendet wird, so wird dadurch eine höhere Sicherheit gewonnen.With a concentric arrangement of the cylindrical immersion heater inside a cylindrical molten bath container, the displacement effect of this body can be exploited, so that a molten bath jacket is created which surrounds the induction body, whereby a high degree of power can be transferred to a relatively small amount of metal. This arrangement can be of particular importance when it comes ^{to heating a molten bath in a} 5 flow-through. The advantages of the described arrangement consist in the simple exchangeability of the heating element independent of the emptying of the molten bath container, for example in the case of metal breaks through the insulating jacket that surrounds the coil. The risk of infeed breakthroughs is the greatest difficulty with all inductively heated melting furnaces. In the event of a breakthrough, it is often no longer possible to remove the metal from the crucible. If, however, an immersion heater is used, which can be removed from the weld pool with simple mechanical means even in the event of a power failure, then greater safety is achieved.

Ein Ausführungsbeispiel nach Anspruch 2 und 3 ist im senkrechten und waagerechten Schnitt in der Zeichnung (Fig. 1 und 2) beschrieben. Es bedeutet 1 die Isolierung gegen das Schmelzbad, 2 die Induktionsprimärspule, 3 die geblätterten Joche oder Kerne, die hier über das obere Spulenende hinaus verlängert sind, 4 den Ventilator für die Erzeugung des Kühlluftstromes, 5 das Windführungsrohr mit Andeutung des Luftweges durch Pfeile, 6 das Schmelzbad mit Andeutung der durch Induktions wirkung stromführenden Schicht, 7 Stromanschlüsse.An embodiment according to claim 2 and 3 is in vertical and horizontal section in the drawing (Fig. 1 and 2) described. It means 1 the insulation against the weld pool, 2 the induction primary coil, 3 the peeled yokes or cores, which here extended beyond the upper end of the coil are, 4 the fan for generating the cooling air flow, 5 the wind guide tube with hint of the airway by arrows, 6 the weld pool with indication of the current-carrying effect by induction Layer, 7 power connections.

Claims

Patent claims:

1. Electro-inductive immersion heater for heating molten baths made of conductive, in particular metallic, substances from one or more insulated from the weld pool, immersed in the weld pool, with alternating current, preferably with low frequency operated cooled primary coils, which induce currents in the conductive weld pool acting as the secondary side, which convert themselves in a known manner on the secondary side into heat, characterized by onset the approximately vertically arranged cylindrical primary coil into a closed bottom, Cylindrical pot immersed in the molten bath, with the cylindrical cavity inside the coil for receiving a cooling line and for receiving the also as holding organs for the coil serving ferromagnetic «! flaked kernels are used.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the immersion heater on the bath cover is attached and can be lifted or unfolded with this.

3. Apparatus according to claim 1, characterized by a bathroom mirror matching, perpendicular adjustable, in particular floating, arrangement of the induction immersion heater.

4. Apparatus according to claim 1 to 3, characterized by the concentric arrangement of the immersion heater inside the molten bath container in such a way that a surrounding immersion heater Annular channel is created, which is filled with the weld pool.

5. Apparatus according to claim 1, characterized by the use of the immersion heater as a flow heater in a vessel through which the molten bath flows.

Considered publications:
German patent specification No. 553 941.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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