DE1118404B

DE1118404B - Electric melting furnace and method for melting down metallic material in this furnace

Info

Publication number: DE1118404B
Application number: DEF17629A
Authority: DE
Inventors: Erich Riepert
Original assignee: Otto Fuchs KG
Current assignee: Otto Fuchs KG
Priority date: 1955-05-28
Filing date: 1955-05-28
Publication date: 1961-11-30

Description

Elektrischer Schmelzofen und Verfahren zum Einschmelzen von metallischem Gut in diesem Ofen Beim Einschmelzen von metallischem Gut, insbesondere Spänen und feinstöckigen Abfällen, muß dafür Sorge getragen werden, daß das eingetragene Gut schnell und vollständig unter die Oberfläche der Schmelze gelangt, da anderenfalls starke Abbrandverluste auftreten. Man hat bisher zu diesem Zweck-Schaukel- oder Drehöfen verwendet oder ein besonderes Rührwerk eingebaut. Im letzten Jahrzehnt sind mehr und mehr die Induktionsöfen mit Schmelzrinne zur Verwendung gekommen. Die mit letzteren erzielte Badbewegung ist aber selbst bei einem optimalen kinnenquerschnitt insofern grundsätzlich nicht ausreichend, als sie durch die im Verlaufe der Chargierung des Ofens ständig zunehmende Höhe des flüssigen Metalls über der Rinne immer mehr abgeschwächt wird, insbesondere beim Einschmelzen von Schwermetallen, wie zum Beispiel Zink und Messing.Electric melting furnace and method for melting down metallic Good in this furnace when melting down metallic goods, especially chips and fine-storey waste, care must be taken that the registered property quickly and completely gets under the surface of the melt, otherwise strong combustion losses occur. So far, one has swing or swing for this purpose Rotary kilns used or a special agitator installed. In the last decade Induction furnaces with a melt channel are used more and more. The bath movement achieved with the latter is, however, even with an optimal chin cross-section insofar as they are fundamentally not sufficient as they are caused by in the course of charging of the furnace constantly increasing height of the liquid metal above the gutter is weakened, especially when melting down heavy metals, such as Zinc and brass.

Zum Zwecke der Erzeugung feinkörniger und spannungsfreier Gußstücke ist es bekannt, den Erstarrungsvorgang beim Gießen, insbesondere beim Stranggießen, von Metallen dadurch zu regulieren, daß dem in der Kokille noch nicht erstarrten Teil des Gusses Dreh-Bewegungen mittels elektromagnetischer Felder aufgezwungen werden. Solche Anordnungen sind aber nur für den genannten Zweck bestimmt und geeignet.For the purpose of producing fine-grained and stress-free castings it is known to reduce the solidification process during casting, especially during continuous casting, of metals to be regulated by the fact that it has not yet solidified in the mold Part of the casting is forced to rotate by means of electromagnetic fields will. Such arrangements are only intended and suitable for the stated purpose.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den wegen seiner wirtschaftlichen Vorteile beliebten Induktionsrinnenofen dadurch für den genannten Zweck zu vervollkommnen, daß dem oberen Teil des Ofens zusätzlich auf induktivem Wege Energie zugeführt wird, die dort eine starke Bewegung des Schmelzbades verursacht und dadurch ein schnelles Untertauchen des eingebrachten kleinstöckigen Schmelzgutes unter die Badoberfläche bewirkt. Dabei soll jedoch die Energiezufuhr dem im Laufe der Chargierung ansteigenden Spiegel des bereits flüssigen Metalls angepaßt werden.The invention is based on the object because of its economic To perfect the advantages of the popular induction channel furnace for the stated purpose, that the upper part of the furnace is additionally supplied with energy by inductive means, which causes a strong movement of the weld pool there and therefore a fast one Submerging the small-scale melt material introduced under the bath surface causes. However, the energy supply should increase in the course of charging The level of the already molten metal can be adjusted.

Es sind bereits elektrische Schmelzöfen bekannt, die im oberen und unteren Teil je in verschiedener Weise geheizt werden. Insbesondere ist auch eine Kombination des sog. Induktionsrinnenofens mit einem sog. kernlosen Induktionsofen bekannt, bei der die Energieleistungen beider Heizungsarten auf eine Schmelzcharge zur Einwirkung kommen. Die zusätzliche induktive Erwärmung im oberen Ofenteil dient dabei dazu, das Einbringen von Legierungsbestandteilen zur Schmelze oder- Reaktionen derselben mit einem Luft-oder Gasstrom oder einer Schlacke vorteilhaft durchzuführen. Die bekannten Öfen dieser Art, die dem genannten Zweck entsprechend im oberen Teil mit einer einzigen, nicht unterteilten Induktionsspule ausgerüstet sind, können die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht lösen. Würde man nämlich einen Ofen mit einer unveränderbaren Induktionsheizung im oberen Teil mit kleinstöckigen Abfällen oder Spänen chargieren, dann würde beim Beginn des Einschmelzens oberhalb des Metallspiegels das Gut im Bereich der Induktionswicklungen schon teilweise zum Abschmelzen kommen. Ein erhöhter Abbrand infolge Lufteinwirkung würde die Folge sein. Außerdem würde eine solche induktive Heizeinrichtung bei niedrigem Spiegel des flüssigen Metalls mit sehr schlechtem Leistungsfaktor arbeiten.There are already known electric melting furnaces that are in the upper and lower part can be heated in different ways. In particular, there is also a Combination of the so-called induction channel furnace with a so-called coreless induction furnace known, in which the energy outputs of both types of heating on one melt charge come into effect. The additional inductive heating in the upper part of the furnace is used in addition, the introduction of alloy components to the melt or reactions the same can advantageously be carried out with an air or gas stream or a slag. The known ovens of this type, which correspond to the stated purpose in the upper part are equipped with a single, non-subdivided induction coil, can do not solve the problem underlying the invention. Because you would Furnace with an unchangeable induction heating in the upper part with small-story Charging waste or chips would then be above the start of the melting process of the metal mirror the material in the area of the induction windings already partially to Melting off come. This would result in increased burn-off due to exposure to air be. In addition, such an inductive heater would work at a low level of the liquid metal work with very poor power factor.

Bei einem elektrischenSchmelzofenzumEinschmelzen von metallischem Gut, insbesondere Spänen und kleinstöckigen Abfällen, bei welchem dem Schmelzgut im oberen Teil des Schmelzofens auf induktivem Wege Wärme zugeführt wird und die Erwärmung des Gutes im unteren Teil des Schmelzofens in Schmelzrinnen erfolgt, die mit einem oder mehreren durch Wechselströme magnetisierten Eisenkernen verkettet sind, werden nach der Erfindung die erwähnten Nachteile dadurch vermieden, daß die zur induktiven Erwärmung des Schmelzgutes im oberen Ofenteil dienende Induktionswicklung in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die einzeln oder in Gruppen einschaltbar sind.In an electric furnace for melting down metallic Good, especially chips and small pieces of waste, in which the melting material in the upper part of the melting furnace heat is inductively supplied and the The material is heated in the lower part of the melting furnace in the melting channels concatenated with one or more iron cores magnetized by alternating currents are, the disadvantages mentioned are avoided according to the invention in that the Induction winding used for inductive heating of the material to be melted in the upper part of the furnace is divided into several sections that can be switched on individually or in groups.

Dadurch, daß die einzelnen Abschnitte der Induktionswicklung entsprechend der fortschreitenden Höhe des flüssigen Metallspiegels nacheinander eingeschaltet werden können, kann ein schnelles Untertauchen des unmittelbar über dem Badspiegel befindlichen Einsatzgutes ohne wesentlichen Abbrand erreicht werden.The fact that the individual sections of the induction winding accordingly the progressive height of the liquid metal level switched on one after the other can be a quick submergence of the immediately above the bathroom mirror can be achieved without significant burn-up.

Da hierbei nur jeweils die Abschnitte der Induktionswicklung eingeschaltet sind, die mit dem flüssigen Metall eng gekoppelt sind, arbeitet die Induktionsspule auch mit einem relativ guten Leistungsfaktor.Since here only the sections of the induction winding are switched on that are closely coupled with the liquid metal, the induction coil works even with a relatively good power factor.

Eine zusätzliche Induktionsbeheizung gemäß der Erfindung erlaubt auch, das Verhältnis der Höhe zum Durchmesser des Schmelzofens unterBerücksichtigung fachmännischer wirtschaftlicher Erwägungen gegenüber den bekannten Konstruktionen zu erhöhen. Durch Einschaltung der untersten Stufe, die gegebenenfalls in Höhe der Rinne angebracht ist, kann weiterhin ein Flüssighalten des Sumpfes bei Stillstandszeiten bewirkt werden.An additional induction heating according to the invention also allows the ratio of the height to the diameter of the furnace taking into account more professional to increase economic considerations compared to the known constructions. By Activation of the lowest step, which may be installed at the level of the gutter is, can also cause the sump to be kept liquid during downtimes will.

An Hand der Zeichnung, die einen Vertikalschnitt durch einen Induktionsofen mit Schmelzrinne üblicher Bauart darstellt, sei die Erfindung beispielsweise erläutert.Using the drawing, a vertical section through an induction furnace represents with a melt channel of the usual type, the invention is explained by way of example.

1 ist der Ofenmantel, 2 das Futter des Ofenmantels, 3 der Transformatorkern, 4 die Primärspule, 5 der isolierende Schutzzylinder, 6 die Schmelzrinne und 7a, 7 b, 7 c das erfindungsgemäße, beispielsweise dreistufige, zusätzliche Induktionsaggregat.1 is the furnace shell, 2 the lining of the furnace shell, 3 the transformer core, 4 the primary coil, 5 the insulating protective cylinder, 6 the melting channel and 7a, 7b, 7c the additional induction unit according to the invention, for example three-stage.

Wenn beim Einschmelzen der Metallspiegel die Höhe der unteren Stufe 7c erreicht, wird diese eingeschaltet und bewirkt eine zusätzliche Badbewegung und schnelleres Abschmelzen des aufgegebenen metallischen Gutes; beim Höherschreiten des Metallspiegels werden nacheinander die mittlere Stufe 7 b und die obere Stufe 7a, gegebenenfalls zweckmäßig unter Abschaltung der vorangehenden Stufe, betätigt. Die Dauer der Chargierung wird bei gleichzeitig verringertem Abstand erheblich abgekürzt.If when melting down the metal mirror the height of the lower step 7c is reached, this is switched on and causes additional bath movement and faster melting of the abandoned metallic goods; when stepping higher of the metal mirror are successively the middle level 7 b and the upper level 7a, if necessary, appropriately with the previous stage switched off. The charging time is shortened considerably while the distance is reduced.

Nach einem bekannten Vorschlag soll eine starke Badbewegung des Schmelzbades, die bei Verwendung von Induktionsrinnenöfen infolge des bekannten Pincheffektes auftritt, durch eine Kombination einer Induktionsheizung im oberen Ofenteil und einer Strahlungsheizung (indirekter Widerstandsheizung) im unteren Ofenteil vermieden werden, wobei der Übergang von der Induktionsheizung auf die Strahlungsheizung beim Flüssigwerden des Schmelzgutes erfolgen soll. Im Gegensatz dazu geht die Erfindung aber von der Erkenntnis aus, daß die Vermeidung einer mit der Induktionsheizung verbundenen Badbewegung keinesfalls in allen Fällen zewckmäßig ist, sondern daß vielmehr zur Durchmischung der Schmelze und zur Erzielung eines schnellen Einschmelzens eine ausreichende Badbewegung erforderlich ist, die nicht einmal durch die bekannten Öfen mit geschlossenen Schmelzrinnen in ausreichendem Maße erzielt wird. Da Aufgabenstellung, Lösungsmittel und technischer Effekt nach dem bekannten Vorschlag sich vom Erfindungsgegenstand unterscheiden, vermag jener weder einen Hinweis auf diesen zu geben, noch kann mit Hilfe der bekannten Arbeitsweise der erfindungsgemäß erzielbare technische Fortschritt erreicht werden.According to a well-known proposal, a strong bath movement of the weld bath, when using induction trough furnaces due to the well-known pinching effect occurs due to a combination of induction heating in the upper part of the furnace and radiant heating (indirect resistance heating) in the lower part of the furnace is avoided the transition from induction heating to radiant heating at The melt material should become liquid. In contrast, the invention goes but from the knowledge that avoiding one with the induction heating associated bath movement is by no means purposeful in all cases, but that rather, to mix the melt and achieve rapid melting Adequate bath agitation is required, which is not even known by the known Furnaces with closed melt channels is achieved to a sufficient extent. Since the task, Solvent and technical effect according to the known proposal differ from the subject of the invention distinguish, the former can neither give a reference to this nor can with The technical progress achievable according to the invention with the aid of the known procedure can be achieved.

Bei einem weiter bekannten elektrischen Schmelzofen für Leichtmetalle, der aus nebeneinander angeordneten und unten verbundenen Herden besteht, ist der Schmelzherd mit einer Induktionsheizung und der Abstehherd mit einer Widerstandsheizung ausgerüstet. In dem einen Herdteil, dem Schmelzteil, wird das metallische Gut in an sich bekannter Weise mit Hilfe einer Induktionsheizung völlig fertig eingeschmolzen und darauf in einen oder mehrere andere Herdteile zwecks Abstehenlassens abgelassen. Die Schmelze wird im Abstehherd mit Hilfe einer Widerstandsstrahlungsheizung auf Temperatur gehalten und auch gegebenenfalls auf die wenig höhere Gießtemperatur erhitzt. Auch diese bekannte Anordnung vermag keinen Hinweis auf den Erfindungsgegenstand zu geben, da beim Schmelzvorgang im oberen und im unteren Teil des Ofens gar nicht in verschiedener Weise geheizt wird; und selbst wenn man entgegen der bekannten Lehre im Abstehherd statt der beschriebenen Widerstandsheizung eine Induktionsheizung anordnen würde, wäre damit nichts zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe getan.In another known electric melting furnace for light metals, which consists of herds arranged side by side and connected below, is the Melting hearth with induction heating and the standing hearth with resistance heating equipped. In one hearth part, the melting part, the metallic material is in In a known manner completely melted down with the help of induction heating and then lowered into one or more other hearth parts to allow to stand. The melt is raised in the standing hearth with the help of resistance radiation heating Maintained temperature and optionally at the slightly higher casting temperature heated. This known arrangement also provides no indication of the subject matter of the invention to be given, since not at all during the melting process in the upper and lower part of the furnace is heated in various ways; and even if you go against the known Teaching in the standing hearth instead of the resistance heating described above, induction heating would order, there would be nothing to solve the underlying of the invention Job done.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electric melting furnace for melting down metallic material, in particular chips and small pieces of waste, in which the melting material in the upper part of the melting furnace is inductively supplied with heat and the material is heated in the lower part of the melting furnace in melting channels, which are connected to a or several iron cores magnetized by alternating currents are concatenated, characterized in that the induction winding used for inductive heating of the material in the upper part of the furnace is divided into several sections (7a, 7b, 7c) which can be switched on individually or in groups.

2. Electric melting furnace according to claim 1, characterized by one or more induction windings arranged in the lining (2) of the furnace shell (1) above the melting channels (6).

3. Process for melting down metallic material in the electric melting furnace according to claim 1 or 2, characterized in that the individual sections of the Induction winding used for inductive heating of the material to be melted in the upper part of the furnace each switched on one after the other at the increasing height of the metal mirror will.

4. The method according to claim 3, characterized in that one or more Sections of the induction winding lying below the level of the metal mirror be switched off. Publications considered: German Patent Specifications No. 541046, 752170; U.S. Patent No. 1838,527.