DE1040717B

DE1040717B - Method for operating a coreless induction melting furnace and apparatus for practicing the method

Info

Publication number: DE1040717B
Application number: DEA23813A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Borut Marincek
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1955-11-19
Filing date: 1955-11-19
Publication date: 1958-10-09

Description

DEUTSCHESGERMAN

Kernlose Induktionsöfen sind an sich bekannt und werden in großem Umfang zum Niederschmelzen von Eisen- und Nichteisenmetallen sowie entsprechenden Legierungen verwendet. Derartige Induktionsöfen können, aber nur in verhältnismäßig kleinen. Abm.essungen gebaut werden.. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Leistung der elektrischen Anlage abgestellt werden muß auf den Wärmebedarf, der beim Einschmelzen der Charge auftritt. Dieser ist um ein vielfaches größer als der Wärmebedarf, der notwendig ist, um die einmal geschmolzene Charge so lange warm zu halten, bis die notwendigen, im Schmelzfluß durchzuführenden Operationen vollendet sind, d. h. die notwendigen Legiarungszuschläge gemacht sind od. dgl.Coreless induction furnaces are known per se and are used on a large scale for melting down Ferrous and non-ferrous metals and corresponding alloys are used. Such induction furnaces can, but only in relatively small amounts. Dimensions. The reason for this is because that the power of the electrical system must be based on the heat demand that occurs when melting down the batch occurs. This is many times greater than the heat requirement that is necessary is to keep the once melted batch warm until the necessary, in the melt flow operations to be performed are complete, d. H. the necessary legal allowances have been made or the like

An sich ist es theoretisch möglich, die elektrische Anlage so groß zu wählen, daß sie auch in der Lage ist, den: Wärmebedarf beim Einschmelzen zu decken. Die Anlage wird dabei aber sehr teuer, und insbesondere wenn der Ofen mit Netzfrequenz betrieben wird, ergeben sich Durchwirbelungserscheinungen in der entstehenden Schmelze, die so groß sind, daß sie mit dem üblichen Tiegelmaterial kaum beherrscht werden können. Es läßt sich errechnen, daß zum Einschmelzen von etwa 10 t Gußeisen je Stunde eine Induktionsanlage benötigt würde, die etwa 5000 kW Anschlußwert besitzt. Der größte, bisher gebaute Umformer besitzt indes nur 2200 kW. Infolgedessen sind bisher Induktionsschmelzöfen mit einem Fassungsvermögen von höchstens etwa 101 erstellt worden.In principle, it is theoretically possible to choose the electrical system so large that it is also capable is to: meet the heat demand for melting. The system becomes very expensive, and in particular if the furnace is operated with mains frequency, turbulence occurs in the resulting melt, which are so large that they can hardly be controlled with the usual crucible material can. It can be calculated that an induction system is used to melt about 10 t of cast iron per hour would be needed, which has about 5000 kW connected load. The largest converter built so far has only 2200 kW. As a result, so far Induction melting furnaces with a maximum capacity of about 101 have been created.

Mit dem \^erfahren gemäß der Erfindung wird angestrebt, die benötigte elektrische Leistung für derartige kernlose Induktionsöfen herabzusetzen und gleichzeitig die Möglichkeit zu schaffen, Induktionsöfen mit größerem Fassungsvermögen als bisher zu betreiben.With the experience according to the invention, the aim is to reduce the electrical power required for such coreless induction furnaces and at the same time to create the possibility of induction ovens with a larger capacity than before operate.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der kalte Einsatz ganz oder teilweise mit mindestens einem axial von oben in den Schmelztiegel eingeführten öl- oder Gasbrenner niedergeschmolzen wird und während des Niederschmelzens und/oder im Anschluß daran die Induktionserhitzung einwirkt. Wenn also der Einsatz völlig niedergeschmolzen ist ,wird der Wärmebedarf für die weiteren Operationen an der Schmelze, nur noch induktiv gedeckt. Verwendet weirden öl- oder Gaisbrenner, die axial von oben in den Schmelztiegel eingeführt werden. Es können ein oder mehrere solcher Brenner vorgesehen werden.This object is achieved according to the invention in that the cold insert is wholly or partially with at least one oil or gas burner introduced axially from above into the crucible is melted down and the induction heating acts during the melting down and / or thereafter. So when the stake is completely melted down, it will the heat requirement for further operations on the melt, only covered inductively. We will be used oil or gas burners, which are inserted axially from above into the Crucible are introduced. One or more such burners can be provided.

Das Einschmelzen kann auf diese Weise mit verhältnismäßig geringen Kosten durchgeführt werden, zumal die Ausnutzung der Energie der Flamme, die auf das sperrige Einsatzmaterial einwirkt, günstig ist. Wie ohne weiteres verständlich, ist dem Fassungsvermögen des Tiegels im Hinblick auf das Einschmel-Melting down can be carried out in this way at relatively low costs, especially since the use of the energy of the flame, which acts on the bulky feedstock, is favorable. As can be easily understood, the capacity of the crucible is

Induktionsschmelzofens und Vorrichtung zur Ausübung des VerfahrensInduction melting furnace and apparatus for carrying out the process

Anmelder:Applicant:

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft, Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150General Electricity Society, Berlin-Grunewald, Hohenzollerndamm 150

Dr.-Ing. Borut Marincek, Küsnacht, Zürich (Schweiz), ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Borut Marincek, Küsnacht, Zurich (Switzerland), has been named as the inventor

zen praktisch keine Grenze gesetzt, und für den, Bau einer Anlage für die Durchführung des Verfahrens wird es lediglich darauf ankommen, von der erforderlichen elektrischen Leistung auszugehen, die notwendig ist, um das einmal durch die Brenner erzeugte Schmelzbad flüssig zu erhalten und gegebenenfalls zu überhitzen, sowie den Wärmebedarf zu decken, der erfocderlich ist, um nachträglich zugesetzte Zuschläge aufzuschmelzen und im Bad zu verteilen.zen practically no limit, and for the, construction A facility for the implementation of the procedure will only depend on the required Assume electrical power that is necessary to generate that once by the burner To keep the molten bath liquid and, if necessary, to overheat it, as well as to cover the heat demand is necessary to melt subsequently added aggregates and distribute them in the bathroom.

Hinsichtlich der Ausstattung des Tiegels sind trotz der vorzusehenden Brenner keine besonderen. Vorkehrungen zu treffen, weil der Tiegel von der Induktionsspule, die bekanntlich kühlmitteldurchflossen ist, auch während des Einschmelzens mittels der Brenner gekühlt werden kann.Regarding the equipment of the crucible, despite the burner to be provided, there are no special ones. Precautions to hit, because the crucible of the induction coil, which is known to have coolant flowing through it, too can be cooled during the melting by means of the burner.

Das Verfahren kann, derart ausgeübt werden, daß mit dem metallischen Einsatz Stoffe niedergeschmolzen werden, die mit dem entstehenden Schmelzbad in Wechselwirkung zu treten geeignet sind. Auf diese Weise können z. B. Mittel zum Zwecke der Entschwefelung und Entphosphorung zugesetzt werden oder auch Frisch- und Desoxydationsmittel.The method can be carried out in such a way that substances are melted down with the metallic insert that are capable of interacting with the resulting weld pool. To this Way can z. B. Means for the purpose of desulfurization and dephosphorization can be added or fresheners and deoxidizers.

Es ist ferner möglich, die Flamme der Brenner mit einem Luftüberschuß zu betreiben. Es kann, auf diese Weise während des Einschmelzens eine nennenswerte Oxydation des aus Stahlschrott, Gußbruch und Roheisen, einzeln oder zu mehreren, bestehenden Einsatzes herbeigeführt werden. In diesem Zusammenhang ist es besonders zweckmäßig, die Brenner mit sauerstofrangereieherter Luft oder auch, mit reinem Sauerstoff zu betreiben. Diese Maßnahme kann aber auch dann angezeigt sein, wenn lediglich eine hohe Flammentemperatur ohne Oxydationswirkung angestrebt wird. Um die Flammentemperatur zu erhöhen, ist es auch möglich, die Brenner mit vorgewärmter Luft zu betreiben.It is also possible to operate the flame of the burner with an excess of air. It can, on this Significant oxidation of the steel scrap, cast iron and pig iron during the melting process, be brought about individually or to several, existing operations. In this context it is particularly useful to use the burners with oxygen-enriched air or with clean air Operate oxygen. However, this measure can also be indicated if only a high Flame temperature without oxidizing effect is sought. To increase the flame temperature, it is also possible to operate the burners with preheated air.

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Durch die erfindungsgemäße Aufteilung der Erhitzungsarbeit wird erreicht, daß sich das Einschmelzen in kürzester Zeit abspielt, wobei nur verhältnismäßig geringe Bromstoffmenge verbraucht wird. Es bildet sich am Boden des Tiegels ein Schmelzbad, das von einem geeigneten Augenblick an, auch während noch die Brenner auf das sperrige Einsatzgut einwirken, induktiv beheizt werden kann. Bekanntlich ist es mit günstigem Wirkungsgrad nicht möglich, ein Schmelzbad mit Brennern zu beheizen. Dagegen ergibt sich eine günstige Beheizungsart des Bades auf induktivem Wege.By dividing the heating work according to the invention, it is achieved that the melting occurs takes place in a very short time, with only a relatively small amount of bromine being consumed. It educates At the bottom of the crucible there is a molten bath, which from a suitable moment on, even while still the burners act on the bulky feedstock, can be heated inductively. As is well known, it is with It is not possible to heat a molten bath with burners at a favorable level of efficiency. On the other hand it results an inexpensive way of heating the bath by inductive means.

Zur Ausübung des Verfahrens wäre es möglich, einen Induktionsofen mit einem Fassungsvermögen von 10 t zu erstellen und diesen mit einer elektrischen Leistung von lOOOkW an Stelle von sonst benötigten 5000 kW auszurüsten. Die gesamte elektrische Anlage könnte daher um etwa ein Viertel des Preises erstellt werden. Die Kosten, die für die Brenner benötigt werden, sind, verglichen mit der elektrischen Einrichtung, gering und in dieser Berechnung praktisch zu \'ernachlässigen. Mit einer solchen Anlage wäre es möglich, etwa 10 t Einsatz in einer Stunde niederzuschmelzen. Es ergeben sich somit für das Verfahren gemäß der Erfindung besondere Vorteile vor allem dort, wo elektrische Energie in hinreichendem Maße nicht zur Verfügung steht, oder dort, wo — wie beispielsweise in Hüttenwerken — Gas in hinreichender Menge erzeugt wird. Sinngemäß Gleiches gilt für Gegenden, wo öl oder Erdgas in hinreichender Menge vorhanden sind.To carry out the process, it would be possible to use an induction furnace with a capacity of 10 t and this with an electrical output of 100 kW instead of otherwise required To equip 5000 kW. The entire electrical system could therefore be created at around a quarter of the price will. The cost required for the burners is compared to the electrical one Establishment, small and practically negligible in this calculation. With such a system it would be possible to melt down about 10 tons of input in one hour. It thus results for the The method according to the invention has particular advantages, especially where electrical energy is sufficient Dimensions is not available, or where - such as in smelting works - gas in sufficient Amount is generated. The same applies analogously to areas where oil or natural gas is sufficient Quantity are available.

Selbstverständlich kann beim Einschmelzen so verfahren werden, daß im Maße, wie der Einsatz nieder schmilzt, Teile des sperrigen Einsatzes nachgesetzt werden. Es ist also nicht erforderlich, den Tiegelraum so groß auszulegen, daß auch der gesamte sperrige Einsatz aufgenommen werden kann. Der Tiegelinhalt muß lediglich die gewünschte Schmelze volumenmäßig aufnehmen können. Bei dieser Anordnung bestehen auch keine Bedenken, mit Netzanschluß zu arbeiten und so für die Fertigstellung der gewünschten Legierung die starke Durchwirbelung auszunutzen, die Netzfrequenzinduktionsöfen eigen ist. Es ist ohne weiteres möglich, infolge der intensiven Durchmischung eine Emulsion zwischen Metallschmelze und Schlacke zu erzeugen, so daß die erforderlichen Reaktionen in sehr kurzer Zeit ablaufen.Of course, when melting can be proceeded in such a way that the extent to which the insert lowers melts, parts of the bulky insert are added. So it is not necessary to use the crucible space to be designed so large that the entire bulky insert can be accommodated. The contents of the crucible must only be able to accommodate the desired melt in terms of volume. In this arrangement exist also no worries to work with mains connection and so for the completion of the desired Alloy to take advantage of the strong turbulence inherent in line frequency induction furnaces. It is without further possible, due to the intensive mixing, an emulsion between molten metal and To generate slag, so that the necessary reactions take place in a very short time.

Zur Ausübung des Verfahrens wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, im Bereich der Tiegeloberkante abhebbar oder ausschwenkbar mindestens einen öl- oder Gasbrenner vorzusehen. Der oder die Brenner können dabei auf einer Drei fußabstützung ruhen. Der Brenner und die Zuleitungen für das Heizmittel, die Luft und die Wasserkühlung werden zweckmäßigerweise mit feuerfestem Werkstoff umkleidet. Es ist indes auch möglich, die Zuleitung für die Luft aus geeignetem, warmfestem und zunderbeständigem Stahl herzustellen, so daß diese Zuleitung ohne Ummauerung frei in dem aus dem Tiegel zurückschlagenden Gasstrom liegt und so die Luft für den Brenner vorgewärmt wird. Es ist aber auch möglich, die Vorwärmung der Luft in an sich bekannter Weise gesondert vorzunehmen.To carry out the method, it is proposed according to the invention in the area of the top edge of the crucible Provide at least one oil or gas burner that can be lifted off or swiveled out. The burner or burners can rest on a three-foot support. The burner and the supply lines for the heating medium, the air and water cooling are expedient lined with refractory material. However, it is also possible to use the supply line for the air made of suitable, heat-resistant and scaling-resistant steel, so that this supply line without walling is free in the gas flow recoiling from the crucible and so is the air for the burner is preheated. But it is also possible to preheat the air separately in a manner known per se to undertake.

Es ist ferner zweckmäßig, über dem Tiegel bzw. dem Brenner eine Abzugshaube für die Verbrennungsgase aufzusetzen.It is also advisable to have an extractor hood for the combustion gases above the crucible or the burner put on.

In der Zeichnung ist im senkrechten Schnitt schema.tisch eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung als Beispiel dargestellt. In the drawing, a preferred embodiment of a device is schematically shown in vertical section shown as an example according to the invention.

Im Hüttenflur 1 eingelassen befindet sich der übliche Tiegel 2 aus feuerfestem Werkstoff, wie er für Induktionstiegelöfen bekannt ist. Bei 3 ist die übliche, an sich bekannte wassergekühlte Induktionsspule angedeutet.The usual crucible 2 made of refractory material, as it is for Induction crucible furnaces is known. At 3 is the usual, known per se, water-cooled induction coil indicated.

Ernndungsgemäß ist im Bereich der Tiegeloberkante der Brenner 4 vorgesehen. Im vorliegenden Beispiel ist es nur ein Brenner. Dieser kann für öl oder Gas geeignet sein. Der Brenner ruht auf einem Dreifuß 5. Seine Zuleitungen 6 für öl bzw. Gas einerseits und für die Wasserkühlung andererseits sind an geeigneter Stelle außerhalb der aus dem Tiegel zurückschlagenden Flammen mit einem Gelenk, wie bei 7 angedeutet, versehen, so daß der Brenner aus der Tiegelachse herausgeschwenkt werden kann. Es ist selbstverständlich auch möglich, die Anordnung so zu treffen, daß der Brenner axial vom Tiegel abgeholfen werden kann oder, wenn die Verhältnisse dies als zweckmäßig erscheinen lassen, beide Bewegungsarten zu ermöglichen.According to the burner 4 is provided in the area of the upper edge of the crucible. In this example it's just a burner. This can be suitable for oil or gas. The burner rests on a tripod 5. Its feed lines 6 for oil or gas on the one hand and for water cooling on the other hand are more suitable Place outside the flames that are flashing back from the crucible with a hinge, as indicated at 7, provided so that the burner can be pivoted out of the crucible axis. It goes without saying also possible to make the arrangement so that the burner helped axially from the crucible or, if the circumstances make this seem appropriate, both types of movement to enable.

Der Brenner selbst wird zweckmäßigerweise mit Wasser gekühlt und außerdem mit einer Ummauerung aus feuerfestem Werkstoff versehen, die, wie bei 8 angedeutet, auch um die Zuleitungen herumgelegt sind. Gegebenenfalls kann von einer Ummauerung der Luftzuleitung Abstand genommen werden, um auf diese Weise die Luft durch die aus dem Tiegel zurückschlagenden Verbrennungsgasen vorzuwärmen.The burner itself is expediently cooled with water and also with a wall made of refractory material, which, as indicated at 8, are also laid around the supply lines. If necessary, you can refrain from walling the air supply line in order to get on in this way to preheat the air by the combustion gases flashing back from the crucible.

Als Brenner, sowohl für Öl als auch für Gas, kann jede bekannte Ausbildungsform verwendet werden, die geeignet ist, eine kurze und heiße Flamme: zu erzeugen. Any known design can be used as a burner, both for oil and for gas, which is suitable for producing a short and hot flame.

Über der gesamten Einrichtung ist ein Abzugstrichter 9 für die Verbrennungsgase vorgesehen. A discharge funnel 9 for the combustion gases is provided over the entire device.

Claims

Patent claims:

1. Method for operating a coreless induction melting furnace, in particular with mains frequency, characterized in that the cold insert wholly or partially with at least one oil or gas burner introduced axially from above into the crucible is melted and the induction heating acts during the melting down and / or thereafter.

2. The method according to claim 1, characterized in that that with the metallic insert substances are melted: those with the resulting Interact with the weld pool, for example desulfurization, dephosphorization, Fresh, deoxidizing or similar agents.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the flame with excess air is operated in such a way that a significant oxidation of the out during the melting Steel scrap, cast iron and pig iron, individually or in multiple, existing use occurs.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized characterized in that the burner operated with oxygen-enriched air or pure oxygen will.

5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the burner is operated with preheated air.

6. Apparatus for performing the method according to claim 1 to 5, characterized by at least one in the area of the upper edge of the crucible

oil or gas burner arranged so that it can be lifted or swiveled out.

7. Apparatus according to claim 6, characterized by a tripod support for the or the Burner.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that the burner and the supply lines for the heating medium, the air and the

Water cooling are clad with refractory material.

9. Apparatus according to claim 6 to 8, characterized by a placed over crucible and burner Extractor hood.

Consideredmei publications:
German patent specification No. 238 760.

1 sheet of drawings