DE1519747B2

DE1519747B2 - Verfahren zum erhitzen und schmelzen durch induktion bei hoher frequenz

Info

Publication number: DE1519747B2
Application number: DE19651519747
Authority: DE
Inventors: Joseph Sorgues Vaucluse Recasens (Frankreich)
Original assignee: LElectro-Refractaire S.A., Paris
Priority date: 1964-12-29
Filing date: 1965-12-22
Publication date: 1972-03-16
Also published as: CH453519A; DE1519747A1; NL6516634A; BE673541A; GB1120648A; BE674148A; NL6517050A; CH439518A; GB1122151A

Description

spräche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Aus der Arbeit von Reinhart »Mineralische

der Hilfsstoff, der zu dem zu erhitzenden oder zu Schmelzmassen« in »Sprechsaal für Keramik...«, schmelzenden, im: kalten Zustand wenig .oder. 1950, -.S. 357,.bis.. 361 ~jst es ..weiter bekannt, der nicht leitenden Stoff zugefügt wird, ein Metall ist, 50 zu schmelzenden'Charge, die im kalten Zustand eine dessen Oxid ein Bestandteil des zu schmelzenden für das induktive Erwärmen zu geringe elektrische Stoffes ist oder ein Bestandteil des geschmolzenen Leitfähigkeit hat, einen Hilfsstoff mit einer im kalten Stoffes sein soll. - ■ ■ ■ Zustand großen elektrischen Leitfähigkeit zuzuset-

. ,. . . . . ,..zen. Als Hilfsstoffe sollen solche Stoffe verwendet

' ■" ··· ' '··■'■ ^:""' 55 -werden, die^iJsich bei hohen Temperaturen ohne

,'"''■■■ :. ..·■ ...:.: :l■<■■.'.·!■■;.:.-? ..·:::·,■:'-·· ,'·.·.·. Rückstand verflüchtigen,' wie Kohlenstoff, gewisse

Die Erfindung bezieht sich auf ein.Verfahren zum Metallpulver oder Siliziumkarbid. Diese Verwendung hochfrequenten induktiven Erhitzen und Schmelzen eines Hilfsstoffes, der bei niedrigen Temperaturen von hochschmelzenden Metalloxiden, die als Aus- eine gute elektrische Leitfähigkeit hat und der durch gangsmaterial für hochschmelzende Produkte dienen 60 Induktion erwärmt wird, zeigt in der Praxis den und deren elektrische Leitfähigkeit im kalten Zu- Nachteil, daß es sehr schwierig ist, mit diesem HilfsStand für eine induktive Erwärmung zu gering, im stoff die zu schmelzende Charge in einer angemessewarmen Zustand jedoch ausreichend ist, bei dem nen Zeit auf eine Temperatur zu erwärmen, ab der dem zu erhitzenden oder zu schmelzenden Metall- diese Charge selbst eine ausreichend gute elektrische oxid im kalten Zustand ein Hilfsstoff zugefügt wird. 65 Leitfähigkeit hat. Aus der deutschen Patentschrift der im kalten Zustand eine für ein induktives Erwär- 968 299 ist bekannt, für das induktive Schmelzen men ausreichende elektrische Leitfähigkeit hat. von Ferriten diesen einen Hilfsstoff zuzusetzen, der

Das hochfrequente induktive Erhitzen und eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit hat. Der

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Nachteil ist der gleiche wie bei dem zuvor beschrie- und sie auf einer Temperatur zu halten, bei der sich

benen Verfahren, denn die für das Aufschmelzen be- in ihr bereits selbst induzierte Ströme entwickeln

nötigten Zeiten und elektrischen Energien sind sehr können. Das zur Einleitung der Schmelzung zuge-

groß. setzte Aluminium wird zu Aluminiumoxid, das

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein in- 5 gleichfalls schmilzt und sich der zu schmelzenden

duktives Erhitzungs- und Schmelzverfahren vorzu- Charge hinzufügt.

schlagen, mit dem wesentlich kürzere Schmelzzeiten Man wird natürlich ein Interesse daran haben, solerreicht und der Verbrauch an elektrischer Energie ehe Stoffe der obengenannten Art auszuwählen, devermindert werden kann, ren Oxid selber ein Bestandteil der geschmolzenen

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ίο Masse ist oder werden soll, wodurch jede Verunreini-

löst, daß der Hilfsstoff, der bei seiner Erwärmung in gung der Mischung durch einen unerwünschten Stoff

einer exothermen Reaktion mit dem Sauerstoff der vermieden wird.

Luft so viel Wärme entwickelt, daß die zu erhitzen- Man wird auch ein Interesse daran haben, zu ver-

den oder zu schmelzenden Metalloxide so weit er- meiden, daß dieser Stoff während der Periode seiner

wärmt werden, daß ihre elektrische Leitfähigkeit für 15 Anfangswirkung eine chemische Reaktion mit einem

ihr weiteres induktives Erwärmen und Aufschmelzen der zu schmelzenden Oxide eingeht,

ausreichend groß ist. Das vorliegende Verfahren hat den bedeutenden

Der Hilfsstoff kann auf dem in einem elektrischen Vorteil, daß mit ihm hochschmelzende Oxide bis zu Induktionsofen befindlichen zu schmelzenden Stoff Schmelztemperaturen von 3000° geschmolzen weraufgebracht sein oder aber noch besser in einer klei- 20 den können. Im Gegensatz zu den Verfahren mit äunen Vertiefung, die zuvor im Zentrum des zu schmel- ßerer Vorerhitzung, die beträchtliche Energien erforzenden Stoffes hergestellt worden ist. Der Hilfsstoff dem, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine kann z. B. aus pulverförmigem oder körnigem Alu- Charge schwer schmelzbarer Oxide auf sehr hohe, minium, Zirkonium, Silizium, Magnesium usw. oder nahe ihrem Schmelzpunkt liegende Temperaturen zu aus irgendeinem anderen Stoff bestehen, der bei Be- 25 bringen, was nötig ist, um z. B. Aluminiumoxid oder rührung mit Luftsauerstoff unter Abgabe einer sehr Magnesiumoxid induktiv weiter zu erhitzen und aufgroßen Wärmemenge oxydiert, wenn er durch indu- zuschmelzen, und was durch den Hilfsstoff erreicht zierte Ströme erhitzt wird. wird, der bei seiner Reaktion mit dem Luftsauerstoff

Der Anmelderin ist es z.B. gelungen, Aluminium- im Inneren der zu schmelzenden Mischung mit sehr

oxid durch hochfrequente Erhitzung zu schmelzen, 30 gutem Wirkungsgrad Energie frei macht,

in dem ein kleiner Schacht in der zu schmelzenden, Es versteht sich im übrigen von selber, daß die be-

den Ofen ausfüllenden Aluminiumoxidcharge vorge- schriebenen Ausführungsformen der Erfindung nur

sehen wurde. Die Füllung dieses Schachtes bestand Beispiele sind und abgeändert werden können, insbe-

aus Aluminium, dessen Oxydation stark exotherm sondere durch Verwendung technisch äquivalenter

verläuft und es gestattet, die umgebende Aluminium- 35 Mittel, ohne daß deshalb der Rahmen der vorliegen-

oxidcharge in einer sehr kurzen Zeit zu erhitzen den Erfindung verlassen wird.

Claims

1 2 . Schmelzen hat den Vorteil, eine Erhitzung im Inne- Patentansprüche: ren der zu schmelzenden Masse zu erzeugen, wobei gleichzeitig eine Rührwirkung entsteht. Dieses Ver-

1. Verfahren zum hochfrequenten induktiven fahren wird in der metallurgischen Industrie vielfach Erhitzen und Schmelzen von hochschmelzenden 5 angewendet.

Metalloxiden, die als Ausgangsmaterial für hoch- Es wäre sehr wünschenswert, diese Erhitzungsme-

schmelzende Produkte dienen und deren elektri- thode zum Schmelzen beliebiger Stoffe verwenden zu sehe Leitfähigkeit im kalten Zustand für eine in- können.

duktive Erwärmung zu gering, im warmen Zu- Jedoch haben gewisse Stoffe, die bei hoher Tempe-

stand jedoch ausreichend ist, bei dem dem zu er- io ratur eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit hahitzenden oder zu schmelzenden Metalloxid im ben, in kaltem Zustand eine Leitfähigkeit, die zu gekalten Zustand ein Hilfsstoff zugeführt wird, der ring ist; als daß sich die infolge der Induktion herim kalten Zustand eine für ein induktives Erwär- vorgerufenen Ströme in einem solchen Maße ausbilmen ausreichende elektrische Leitfähigkeit hat* den könnten, daß die Temperatur bis zum Schmelzdadurch gekennzeichnet, daß der Hilfs- 15 punkt erhöht wird.

stoff, der bei seiner Erwärmung in einer exother- Dies gilt insbesondere für hochschmelzende Oxide,

men Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft so viel z.B. Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Magnesium-Wärme entwickelt,, daß die zu erhitzenden oder oxid usw., aus denen man durch Elektroschmelzung zu schmelzenden Metalloxide so weit erwärmt hochschmelzende Stoffe gewinnt. Verstärkt gilt dies werden, daß ihre elektrische Leitfähigkeit für ihr 20 bei Oxiden mit hohem Schmelzpunkt, so bei Uranweiteres induktives Erwärmen und Aufschmelzen oxiden, Thoriumoxiden und all denen, deren Leitfäausreichend groß ist. higkeiten bei Temperaturen unter 1200 bis 1800° C

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- sehr gering sind. '
kennzeichnet, daß der Hilfsstoff auf dem in TJm solche Stoffe in einem Induktionsofen zu einem elektrischen Induktionsofen befindlichen 25 schmelzen, wurde bereits vorgeschlagen, die Stoffe zu schmelzenden Stoff aufgebracht wird. bis auf eine Temperatur zu erwärmen, bei der sie lei-

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- tend werden, z.B. durch Unterbringung in einer kennzeichnet, daß der Hilfsstoff in einer kleinen^; elektrisch gut leitenden Muffe aus Molybdän, Gra-Vertiefung abgelagert wird, die zuvor im Zen- phit usw., die zuerst durch hochfrequente Induktion trum des in einem elektrischen Induktionsofen 30 einer hohen Temperatur unterworfen wird und die befindlichen zu schmelzenden Stoffes hergestellt dann das zu behandelnde Material durch Strahlung worden ist. erwärmt. Diese Hilfseinrichtung (Vorerhitzer) ist

4. Verfahren nach einem oder. mehreren der . zwischen dem Induktor und dem den zu schmelzenvorhergehenden Ansprüche, dadurch" gekenn- . den Stoff enthaltenen Schmelztiegel angeordnet und zeichnet, daß der Hilfsstoff pulverförmiges oder 35 wird zurückgezogen, wenn sie ihre Aufgabe erfüllt körniges Aluminium, Zirkonium, Silizium, Ma- hat. So ist aus der USA.-Patentschrift 2 717 225 begnesium, Uran usw. oder ein anderer Stoff ist, der kannt, das Zusammenschweißen zweier aus. hochbei Berührung mit dem Luftsauerstoff unter Ab- schmelzenden Oxiden bestehenden und vorgesintergabe einer sehr großen Wärmemenge oxydiert, ten Körpern dadurch zu erreichen, daß die Körper in wenn er durch induzierte Ströme erhitzt wird. 40 einen Graphittiegel eingesetzt werden und anschlie-

5. Verfahren zum hochfrequenten induktiven ßend zusammengepreßt und induktiv erwärmt wer-Erhitzen und Schmelzen von hochschmelzendeii "den. Es wurde auch schon vorgeschlagen, die Oxiden oder von hochschmelzende Oxide enthal- Schmelzung durch eine besondere Hilfswärmequelle, tenden Mischungen, deren Leitfähigkeit im kalten wie z.B. einen elektrischen Lichtbogen, einzuleiten. Zustand gering, in£ erhitzten Zustand jedöctraus- 45 Diese Mitteksind aber offensichtlich aufwendig und reichend ist, nach einem oder mehreren der An- teuer.