DE1519747A1 - Verfahren zum Erhitzen und Schmelzen durch Induktion bei hoher Frequenz - Google Patents

Description

Verfahren zum Erhitzen und Schmelzen durch Induktion bei hoher Frequenz

Das hochfrequente induktive Erhitzen und Schmelzen hat den Verteil, eine Erhitzung im Inneren der zu schmelzenden Masse zu erzeugen, wobei gleichzeitig eineRührwirkung entsteht. Dieses Verfahren wird in der metallurgischen Industrie vielfach angewendet.

Es wäre sehr wünschenswert, diese Erhitzungsmethode zum Schmelzen beliebiger Stoffe verwenden zu können.

Jedoch haben gewisse Stoffe, die bei hoher Temperatur eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit haben, in kaltem Zustand eine Leitfähigkeit, die zu gering ist, als dass sich die infolge der Induktion hervorgerufenen Ströme in einem solchen Masse ausbilden könnten, dass die Temperatur bis zum Schmelzpunkt erhöht wird.

Dies gilt insbesondere für schwer schmelzbare Oxyde, z.B. /iluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd, Magnesiumoxyd usw., aus denen

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man durch ElektroSchmelzung schwer schmelzbare Stoffe gewinnt. Verstärkt gilt dies bei Oxyden mit hohem Schmelzpunkt, so bei Uranoxyden, Thoriumoxyden und all denen, die nicht leitend sind, bevor ihre Temperatur einen Wert in der Grössenordnung von 1200 bis 16OO⁰O erreicht hat, welche Angaben in der Literatur enthalten sind.

Um solche Stoffe in einem Induktionsofen zu schmelzen, wurde bereits vorgeschlagen, die Stoffe bis auf eine Temperatur zu erwärmen, bei der sie leitend werden, z.B. durch Unterbringung in einer elektrisch gut leitenden Muffe aus Molybdän, Graphit usw., die zuerst durch hochfrequente Induktion einer hohen Temperatur unterworfen.wird.und'die'dann das zu behandelnde Material durch Strahlung erwärmt. Diese Hilfseinrichtung (Vorerhitzer) ist zwischen dem Induktor und dem den zu schmelzenden Stoff enthaltenden Schmelztiegel angeordnet und wird zurückgezogen, wenn sie ihre Aufgäbe erfüllt hat. Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Schmelzung durch eine besondere Hilfswärmequelle, wie z.B. einen elektrischen Lichtbogen, einzuleiten.

Diese Mittel aber.sind offensichtlich kompliziert.

Das hochfrequente induktive Erhitzungs- und Schmelzverfahren, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist verhältnismässig einfach und ermöglicht die Vermeidung eines Vorerhitzers und die'Zuhilfenahme einer von der Hochfrequenz-Induktiverhitzung verschiedenen Wärmequelle.

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Das erfindufl.gBgemas.se Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass dem zu erhitzenden oder zu schmelzenden Stoff, der im kalten Zustand wenig oder nicht leitend ist, eine Hilfsladung zugeführt wird, welche Ililfsladung aus einem Hilfsstoff Gesteht, der einerseits in kaltem Zustand eine ausreichend elektrische Leitfähigkeit hat, um die induzierten Ströme aufnehmen und entwickeln 2tt können,-und der andererseits "bei Erhitzung an der · Luft eine exotherme Reaktion ergibt, die den Hilfsstoff erhitzt und den Hauptstoff auf eine Temperatur "bringt, bei der ' er selbst ausreichend leitfähig ist, um für die induzierten Ströme durchlässig zu sein.

Der Hilfsstoff kann-auf dem in einem elektrischen Induktionsofen befindlichen au schmelzenden Stoff =■ abgelagert sein oder aber noch besser in einer kleinen Vertiefung, die zuvor im " Zentrum des zu schmelzenden Stoffes hergestellt woi-den ist. Der Hilfsstoff kann z.B. auspulverförmigem oder körnigem Aluminium, Zirkonium, Silizium, Magnesium usw. oder aus irgendeinem anderen Stoff bestehen, der bei Berührung mit Luftsauerstoff unter Abgabe einer sehr trossen Wärmemenge i oxidiert, wenn er durch induzierte Strönc erhitzt wird,

Dex* Amaelderin ist es s.B. gelungen, Alumxniumcryd durcii hochfrequente Erhitzung su schmeliren, wosu ein kleiner Schacht in der cn schmelsendeii, den Ofen auskleidenden Aiuminiuräosydladung vorgesehen wurde. 3ie Fiillung dieses Schachtes "bestand

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aus Aluminium, dessen Oxydation stark exotherm verläuft und es gestattet, die umgebende Aluminiumoxydladung in einer sehr kurzen Zeit zu erhitzen und sie auf einer Temperatur zu halten, bei der sich in ihr bereits selbst induzierte Ströme entwickeln können. Das zur Einleitung der Schmelzung zugesetzte Aluminium wird zu Aluminiumoxyd, das schmilzt und sich der zu schmelzenden Charge hinzufügt.

Man w.!.rd natürlich ein Interesse daran haben, solche Stoffe der obengenannten Art auszuwählen, deren Oxyd selber ein Be-™ standteil der geschmolzenen Masse ist oder werden soll, wodurch jede Verunreinigung der Mischung durch einen unerwünschten Stoff vermieden wird.

Man wird auch ein Interesse daran haben, zu vermeiden, dass dieser Stoff während der Periode seiner Anfangswirlcung eine chemische Reaktion mit einem der zu schmelzenden Oxyde eingeht.

k Das vorliegende Verfahren hat den bedeutenden Vorteil, dass mit ihm schwer schmelzbare Oxyde bis Mn au-Schmelztemperaturen von 3000° geschmolzen werden Jcöjmeni im §egeneatz zu

den Verfahren mit ättsserer Vorerhitzung, die beträchtliche Energien erfordert} erlaubt das vorliegende Verfahren die Charge schwer schmelzbarer Oxyde auf sehr iiohe, nahe ihrem Schmelzpunkt liegande. Temperaturen'-au bringen, was nötig ist, -·■ "um z.B. Aluminiumoxyd oder-Magnesiiaaoxyd zu schmelzen, was

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darauf beruht, dass der Zusatzstoff bei seiner Reaktion mit dem Luftsauerstoff im Inneren der zu schmelzenden Mischung mit sehr gutem Wirkungsgrad Energ e frei macht.

Es versteht sich im übrigen von selber, dass die beschriebenen Äusführungsformen der Erfindung nur Beispiele sind und abgeändert vrerden können, insbesondere durch Verwendung technisch äquivalenter Mittel, ohne dass deshalb der Rahmen der vorliegenden'Erfindung verlassen wird. ■ -

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. Verfahren zum hochfrequenten'Induktiven Erhitzen und Schnei- · sen von Stoffen, deren leitfähigkeit "bei niedriger Temperatur klein, "bei hoher Temperatur jedoch ausreichend ist, insbesondere von schwer schmelzbaren, als Ausgangsprodukte bei der Herstellung von schwer schmelzbaren Stoffen mittels Elektrosehmelzung dienenden Oxyden, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu erhitzenden oder zu schmelzenden Stoff, der im kalten Zustand wenig

   oder nicht leitend ist, eine Hilfsladung zugefügt wird, welche ^ Hilfsladung aus einem Hilfsstoff besteht, der einerseits in kaltem Zustand eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit für die Ausbildung induzierter Ströme hat und andererseits bei Erhitzung an der Luft eine exotherme Reaktion ergibt, die den Hilfsstoff erhitzt und den Hauptstoff auf eine Temperatur bringt, bei der er selbst ausreichend leitfähig ist, um für die induzierten Ströme durchlässig zu sein.

   2. Verfahren nach'Anspruch T, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstoff auf dem in einen elektrischen Induktionsofen

   r befindlichen zu schmelzenden Stoff abgelagert wird.

   J. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstoff in einer kleinen Vertiefung abgelagert wird, die zuvor im Zentrum des in einem elektrischen Induktionsofen befindlichen zu schmelzenden Stoffes hergestellt worden ist,

   4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsstoff pulverförmiges oder körniges Aluminium, Zirkonium, Silizium, Magnesium, Uran usw. oder ein anderer Stoff ist, der bei Berührung mit dem Luftsaueratoff unter Abgabe einer sehr grossen Wärmemenge oxydiert, wenn er durch induzierte Ströme erhitzt wird.

   5. Verfahren sum hochfrequenten induktiven Erhitzen und Sehmeisen von schwer schmelzbaren Oxyden oder von schwer schmelzbare Oxyde enthaltenden Mischungen, deren Leitfähigkeit im kalten Zustand gering, im erhitzten Zustand jedoch ausreichend ist, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch

   . zu

   gekennzeichnet, dass die Hilfsladung, die zu dem/erhitzenden

   oder zu sciiaelzenden, im kalten Zustand wenig oder nicht leiten- 1

   den Stoff zugefügt wird, ein Metall ist, dessen Oxyd ein Bestand- I

   teil des su schmelzenden Stoffes ist oder ein Bestandteil des J gescnmolzenen Stoffes sein soll*

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