DE1127034B

DE1127034B - Device for signaling the beginning and prevention of complete breakthroughs in the crucible

Info

Publication number: DE1127034B
Application number: DEB53392A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rolz-Hinrich Delfmann
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1959-05-29
Filing date: 1959-05-29
Publication date: 1962-04-05

Description

Vorrichtung zur Signalisierung einsetzender und Verhütung vollständiger Schmelztiegeldurchbrüche Die Erfindung betrifft eine Tiegeldurchbruchverhütungs- bzw. Tiegelbruchsignalisierungsvorrichtung, wie sie insbesondere bei Induktionstiegelschmelzöfen Verwendung finden kann.Device for signaling the onset and prevention of complete Crucible breakthroughs The invention relates to a crucible breakthrough prevention or crucible breakage signaling device, as used in particular in induction crucible melting furnaces Can be used.

Tiegeldurchbrüche bringen insbesondere bei der genannten Ofenart erhöhte Gefahrenmomente mit sich. Wenn ein Durchbruch erfolgt, der durch mancherlei Umstände hervorgerufen werden kann, so dringt in den meisten Fällen eine dünne Ader flüssigen Metalls durch einen Riß in der Tiegelwand nach außen hindurch und erreicht die Induktionsspule, die den Tiegel in der bekannten Art und Weise umgibt. Je nach der Stärke und Temperatur der durchbrochenen Ader bewirkt sie in der Regel schwerwiegende Zerstörungen, meist begleitet von einem Windungsschluß oder Erdschluß.Crucible breakthroughs result in increased openings, particularly in the case of the type of furnace mentioned Moments of danger with itself. When a breakthrough occurs, it is due to various circumstances can be caused, in most cases a thin vein of liquid penetrates it Metal through a crack in the crucible wall and reaches the induction coil, which surrounds the crucible in the known manner. Depending on the strength and temperature the broken vein usually causes serious damage, mostly accompanied by an interturn fault or an earth fault.

Es sind zwar schon verschiedentlich Anordnungen vorgeschlagen worden, denen die Aufgabe zugrunde lag, diese Zerstörungen zu vermeiden, aber sie haben sämtlich nicht befriedigt und sich deshalb in der Praxis nicht eingeführt. Ein derartiger Vorschlag sieht zum Beispiel bei Rinnenschmelzöfen vor, die Überwachungsspannung der Schmelze durch eine Eintauchelektrode zuzuführen, wobei ein Metallzylinder die Induktionsspule umgibt, der bei vollendetem Durchbruch die Spule notdürftig schützt und gleichzeitig einen Überwachungsstromkreis schließt. Diese Ausführung ist vor allem deshalb praktisch unbrauchbar, weil es untragbar ist, die Schmelze unter Spannung zu setzen. Ein umgekehrtes, ebenfalls bekanntgewordenes Verfahren, die Schmelze mittels einer durch die Tiegelwand hindurchgeführte Elektrode zu erden, hat sich in der Praxis auch nicht durchsetzen können, weil es praktisch unmöglich ist, die Erdung zuverlässig durchzuführen. Der Hauptgrund des Versagens liegt darin, daß sich unvermeidlich Schlacke auf der Erdungselektrode absetzt, wodurch dann der Signalstromkreis unterbrochen ist.Various arrangements have already been proposed, who had the task of avoiding this destruction, but they have all not satisfied and therefore not introduced in practice. One of those The proposal provides for the monitoring voltage for channel smelting furnaces, for example to feed the melt through an immersion electrode, a metal cylinder die Surrounds the induction coil which, when the breakthrough is complete, provides a makeshift protection for the coil and at the same time closes a monitoring circuit. This execution is before practically unusable because it is unacceptable to have the melt under tension to put. A reverse process, which has also become known, is the melt Grounding by means of an electrode passed through the crucible wall has to be done in practice also cannot enforce, because it is practically impossible to enforce the Earthing to be carried out reliably. The main cause of failure is that inevitably, slag will settle on the ground electrode, which then breaks the signal circuit is interrupted.

Ferner ist vorgeschlagen worden, an der Tiegelwand in gewissem Abstand nebeneinanderliegende Drähte oder Blechstreifen anzuordnen, die abwechselnd an Spannung liegen oder geerdet sind. In einem Signalstromkreis eingeschaltet, soll diese Einrichtung in der Lage sein, Durchbrüche zu signalisieren. Aber auch sie hat sich wegen eines zu hohen Prozentsatzes von Versagern nicht durchsetzen können und hat den grundsätzlichen Nachteil, in keiner Weise Durchbrüche aufhalten zu können. Wenn eine solche Anlage wirklich einen Durchbruch signalisierte, dann war es meistens bereits zu spät.It has also been proposed to place on the crucible wall at a certain distance to arrange adjacent wires or sheet metal strips, which are alternately connected to voltage lying or grounded. This device should be switched on in a signal circuit be able to signal breakthroughs. But she also got involved because of one thing too high percentage of failures can not enforce and has the fundamental Disadvantage of not being able to stop breakthroughs in any way. If such a plant really signaled a breakthrough, then it was usually too late.

Auch ist bereits vorgeschlagen worden, Temperaturfühler in die Tiegelwand einzulegen oder an deren Außenwand zu befestigen. Sollte eine solche Einrichtung einigermaßen ausreichend sein, so mußte eine sehr große Zahl von Temperaturfühlern aufgewendet werden, was vornehmlich an der Kostenfrage und der fast unüberwindlichen Schwierigkeit scheiterte, die Temperaturmeßleitungen so zu verlegen, daß sie zuverlässig zu der eigentlichen Signalanlage hingeführt werden konnten. Außer bei Laboratoriumsanlagen ist von solchen sehr fraglichen Sicherheitsanlagen in der Praxis nichts bekanntgeworden. Eine solche Anlage kann das Durchbrechen der Schmelze auch nicht aufhalten.It has also already been proposed to place temperature sensors in the crucible wall to be inserted or to be attached to the outer wall. Should such a facility a very large number of temperature sensors had to be reasonably sufficient are spent, which is mainly due to the question of costs and the almost insurmountable Difficulty failed to lay the temperature measuring lines in such a way that they were reliable could be led to the actual signal system. Except for laboratory facilities nothing has become known of such very questionable security systems in practice. Such a system cannot stop the melt from breaking through.

Bekannt sind auch Vorrichtungen zur Signalisierung eintretender und Verhütung vollständiger Schmelztiegeldurchbrüche; die aus zwei voneinander isolierten über eine Spannungsquelle mit einem elektrischen Überwachungsgerät verbundenen, vorzugsweise zylindrischen Elektroden bestehen. Nachteilig ist bei Anordnungen dieser Art, däß auch das Schmelzbad mit der Spannungsquelle der Überwachungseinrichtung in elektrisch leitender Verbindung steht.Devices for signaling incoming and outgoing traffic are also known Prevention of complete crucible breakthroughs; the two isolated from each other connected to an electrical monitoring device via a voltage source, preferably consist of cylindrical electrodes. This is disadvantageous in arrangements Kind, that also the weld pool with the voltage source of the monitoring device is in an electrically conductive connection.

Demgegenüber sind erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung dieser Art die beiden Elektroden als durch eine isolierende Zwischenlage voneinander getrennte metallene Zylinder ausgebildet, die den Tiegel eines Induktionsofens koaxial umschließend, zwischen dem Tiegel und der Induktionsspule und von der letzteren isoliert angeordnet sind.In contrast, according to the invention in a device of this type the two electrodes as separated from one another by an insulating intermediate layer formed metal cylinders that coaxially enclose the crucible of an induction furnace, placed between the crucible and the induction coil and isolated from the latter are.

In Ausführung der Erfindung wird man den inneren der beiden Zylinder meist eng auf den Tiegel aufbringen oder aber den Tiegel in diesen Zylinder in an sich bekanntem Verfahren einstampfen, so daß der Zylinder als Form für den Tiegel dient. Diese Zylinder werden vorzugsweise aus relativ dünnem Chromnickelstahlblech gefertigt und sollen in der Regel keinen geschlossenen elektrischen Leiter darstellen, um einen tertiären Stromkreis zu vermeiden. Man erreicht dies in bekannter Weise dadurch, daß man den Zylinder längs einer oder mehrerer Mantellinien aufschlitzt und, falls radiale Festigkeit des Zylinders gefordert wird, die Trennstelle nach Art einer Konservendose wieder zusammenfalzt, und zwar unter Dazwischenlegen einer hitzebeständigen, elektrisch isolierenden Folie, zum Beispiel Glimmermaterial. Die Isolierung und das Zusammenhalten der Zylinderteile kann auch auf andere Weise durchgeführt werden. Wenn die beiden Zylinder je zweimal gegenüberliegend aufgeschlitzt sind, wird man die Schlitze zweckmäßig um 90° versetzen. Die zwischen die Zylinder einzubringende, elektrisch isolierende Wärmedämmschicht wird dann in vielen Fällen einen ausreichenden Zusammenhalt der Zylinderteile gewährleisten. Außerdem sollen die Zylinder vermeiden, daß Formänderungen des Tiegels und damit zusammenhängende Verziehbewegungen bei induktiv beheizten Tiegeln auf die Induktionsspulen übertragen werden. Die hierbei sonst wirkenden Schubkräfte können erfahrungsgemäß eine solche Größe erreichen, daß sie die Zerstörung der Spule herbeiführen. Infolge der glatten Wände der Zylinder wird dieser übelstand vermieden, da die Schubkräfte sowie die Dehnungen und Schrumpfungen des Tiegels nicht mehr oder nur in stark verringertem Maße auf die Spule übertragen werden können.In carrying out the invention, one becomes the inner of the two cylinders usually close to the crucible or the crucible in this cylinder in tamp down the known method, so that the cylinder as the shape for the crucible serves. These cylinders are preferably made from a relatively thin sheet of chrome-nickel steel manufactured and as a rule should not represent a closed electrical conductor in order to avoid a tertiary circuit. This can be achieved in a known manner by that one slits the cylinder along one or more surface lines and, if radial strength of the cylinder is required, the separation point in the manner of a Can be folded up again, with a heat-resistant, electrically insulating film, for example mica material. The isolation and the holding together of the cylinder parts can also be carried out in other ways. If the two cylinders are slit open twice opposite each other, you will It is advisable to offset the slots by 90 °. The one to be inserted between the cylinders In many cases, an electrically insulating thermal barrier coating is then a sufficient one Ensure the cohesion of the cylinder parts. In addition, the cylinders should avoid that changes in shape of the crucible and associated warping movements inductively heated crucibles are transferred to the induction coils. The one here Experience has shown that otherwise acting thrust forces can reach such a size, that they cause the destruction of the coil. As a result of the smooth walls of the cylinders this nuisance is avoided, as the shear forces as well as the expansions and shrinkages of the crucible no longer or only to a greatly reduced extent transferred to the coil can be.

Bei mit Induktionsspulen (oder Widerstandsdrähten) beheizten Tiegeln kann es darüber hinaus vorteilhaft sein, die als Schutz wirkenden Zylinder länger als die Induktionsspule auszubilden, vorzugsweise etwas länger als der Bereich der Tiegelwandbenetzung durch die Schmelze. Auch kann es unter Umständen nützlich sein, unter dem Boden des Tiegels zwei Blechscheiben anzubringen, die hier denselben Zweck erfüllen wie die Zylinder an den Seitenwänden des Tiegels, obwohl Tiegeldurchbrüche an dieser Stelle sehr selten vorkommen.For crucibles heated with induction coils (or resistance wires) It can also be advantageous to keep the cylinders acting as protection longer than to form the induction coil, preferably slightly longer than the area of the Wetting of the crucible wall by the melt. It can also be useful under certain circumstances to attach two sheet metal disks under the bottom of the crucible, here serving the same purpose meet like the cylinders on the side walls of the crucible, although crucible openings occur very rarely at this point.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt durch einen Schmelztiegel mit einer Vorrichtung nach der Erfindung. Im unteren Teil ist ein Teil dieses Schnittes in größerem Maßstabe dargestellt.A preferred embodiment of the invention is set out below Hand of drawing explained. The drawing shows a longitudinal section through one Crucible with a device according to the invention. In the lower part is a Part of this section shown on a larger scale.

Ein aus Stampfmasse bestehender Schmelztiegel 1 ist in einen Metallzylinder 3 eingestampft. Zwischen dem Schmelztiegel 1 und dem Metallzylinder 3 ist eine relativ dünne Schicht Asbestpappe 2 vorgesehen, die aber auch entfallen kann.A crucible 1 made of rammed earth is rammed into a metal cylinder 3. A relatively thin layer of asbestos cardboard 2 is provided between the crucible 1 and the metal cylinder 3, but this can also be omitted.

Der Zylinder 3 stellt die eine Elektrode eines überwachungsstromkreises dar. Ein weiterer Zylinder 5, der in geringem Abstand den ersten umgibt, bildet die zweite Elektrode. Zwischen diesen beiden Zylindern 3,5 befindet sich eine wärmedämmende Schicht 4 von ausreichender elektrischer Isolierfähigkeit. Um das Äußere des Zylinders 5 herum ist eine weitere relativ dünne Isolierschicht 6 zum Beispiel aus Asbest und Wasserglas bestehend aufgebracht, und auf diese Schicht folgt eine Induktionswicklung 7, die meist einphasig hergestellt ist und gewöhnlich aus isolierten wassergekühlten Kupferrohren besteht. Der weitere an sich bekannte Aufbau des Induktionsofens interessiert in bezug auf die Erfindung kaum und ist deshalb nicht näher dargestellt: Auch der überwachungsstromkreis ist nur in der denkbar einfachsten Form dargestellt und besteht zum Beispiel aus einer Glühbirne 8, einer Akkumulatorenbatterie 9 und notwendigen Leitungen 10. Statt dessen kann jedes an sich bekannte Signal- oder Steuersystem, welches auf das Schließen eines Kontaktes anspricht, angewendet werden. Zur weiteren Verdeutlichung ist an einer Stelle 11 ein Durchbruch markiert.The cylinder 3 represents one electrode of a monitoring circuit. Another cylinder 5, which surrounds the first at a small distance, forms the second electrode. Between these two cylinders 3.5 there is a heat-insulating layer 4 of sufficient electrical insulation. Around the outside of the cylinder 5, another relatively thin insulating layer 6 is applied, for example consisting of asbestos and water glass, and this layer is followed by an induction winding 7, which is usually made of a single phase and usually consists of insulated water-cooled copper pipes. The other known construction of the induction furnace is of little interest with regard to the invention and is therefore not shown in detail: The monitoring circuit is also shown only in the simplest possible form and consists, for example, of a light bulb 8, an accumulator battery 9 and necessary lines 10. Instead, any signal or control system known per se which responds to the closing of a contact can be used. For further clarification, a breakthrough is marked at a point 11.

Man sieht, daß ein solcher Durchbruch selbst dann, wenn die Schmelze vollständig durch die Tiegelwandung hindurchgetreten ist, noch keinen Schaden anrichten kann. Meist bleibt die Schmelze in dem Durchbruchkanal noch lange Zeit vor dem von außen gekühlten Zylinder 3 stehen. Erst wenn der Kanal weiter geworden ist, transportiert die Schmelze so viel Wärme an den Zylinder 3 heran, daß er durchbrochen wird. Dann muß noch die Isolierung 6 durchbrochen werden, bis Kontakt zwischen den Zylindern 3 und 5 zustande kommt, wodurch ein Signal gegeben wird. Damit ist aber der Durchbruch immer noch nicht vollständig geworden. Der äußere Zylinder 5, der ja stärker gekühlt wird als ,der innere Zylinder 3, hält sich noch so lange, bis der Bedienungsmann geeignete Gegenmaßnahmen durchgeführt hat.You can see that such a breakthrough even when the melt has passed completely through the crucible wall, do not cause any damage can. Usually the melt remains in the breakthrough channel for a long time before that of externally cooled cylinder 3. Only when the canal has widened is it transported the melt so much heat to the cylinder 3 that it is broken through. then the insulation 6 must still be broken until contact between the cylinders 3 and 5 comes about, whereby a signal is given. But that is the breakthrough still not complete. The outer cylinder 5, which is more strongly cooled is called, the inner cylinder 3, remains so long until the operator has taken suitable countermeasures.

Die erfinderische Vorrichtung bietet also einen dreifachen Schutz gegen die gefährlichen Auswirkungen eines Tiegeldurchbruches. In besonderen Fällen kann es auch ratsam erscheinen, mehr als zwei Zylinder hintereinander anzuordnen.The inventive device thus offers triple protection against the dangerous effects of a crucible breakthrough. In special cases it may also seem advisable to arrange more than two cylinders in a row.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for signaling entering and Preventing complete crucible breakthroughs consisting of two of each other isolated connected to an electrical monitoring device via a voltage source preferably cylindrical electrodes, characterized in that the two electrodes as a metal cylinder separated from one another by an insulating intermediate layer (4) (3, 5) are formed; which surrounds the crucible (1) of an induction furnace coaxially arranged between the crucible and the induction coil (7) and isolated from the latter are.

2. Device according to claim 1, characterized in that the cylinder (3, 5) made of sheet metal or metal foil and each cylinder in at least one Surface line is electrically isolated.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the cylinder jackets (3, 5) are made longer than an induction coil (7) surrounding the same and the crucible (1).

4. Apparatus according to claim 1 to 3; characterized in that the cylinders (3, 5) are made of different metals, preferably those with different melting points.

5. Apparatus according to claim 1 to 4, characterized in that the cylinders (3, 5) are switched into a circuit which controls the switching and regulating device of the heating device for the crucible (1). Documents considered: German Patent No. 535181.