DE1558079A1 - Induktionsrinnenofen mit einer oder mehreren vertikal verlaufenden Induktionsschmelzrinnen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

• "Induktionsrinnenofen mit einer oder mehreren vertikal verlaufenden Induktionssehmebrinnen und Verfahren zu dessen Herstellunk`? . Die Erfindung betrifft einen InduktionsrinneUofen, dessen eine oder mehrere vertikal verlaufende# mit Eisenkernen versehene Induktionsschmelzrinnen in den Ofenboden münden. _ Bei den bekannten Induktioasrinnenöfen obiger Gattung münden die senkrechten Teile der Induktionsrinnen in eine® in die feuerfe- ste Ofensohle eingezogen Graben, welcher die Mündungen der Induktionsrinnen verbindet,-Dieser Graben wird beim Einstampfen der feuerfesten Auskleidung des Ofens durch ein oberes Querjoch der Metallschablone erzeugt, welches mit seiner Oberkante mit der feuerfesten Ofensohle abschließt. Beim Sintern des feuerfesten Materials soll der Graben das Metall der Schablone zusammenhalten, wenn es flüssig wird und so eine Unterbrechung der Schablone ver- meiden. Diese bekannte Ausbildung des Bodens eines Induktionsrinnenofens wird aus folgenden Gründen als nachteilig angesehen. Der c Graben im Feuerfestmaterial des Ofenbodens stellt eine gefährliche Schwächestelle dar. Auf Grund der Wärmeausdehnung des Bodens treten starke Scherbeanspruchungen auf, die Abplatzungen des Feuerfestmaterials bewirken. Besteht der Ofenboden aus außerhalb des Ofens vorgebrananten Steinen, dann fehlt für diese in der Grabenumgebung das Widerlager mit der Folge, das der Steinverband sich lockert und ganze Teile des Ofenbodens aufschwimmen . Außerdem unterliegen die Seitenflächen des Grabens infolge der hohen Energiedichte der Rinneninduktionsheizung und der damit verbundenen starken Strömung einer hohen-Beanspruchung durch Auswaschung. Beim Sintern der Rinne erfolgt häufig ein Abreißen der Metallschablone durch örtlichen Aufschmelzen von tiefer gelegenen Schablonenteilen, wobei kein flüssiges Metall nachfließen kann. Das Abreißen der Schablone unterbricht den Heizstrom und macht eine völlige Neuzustellung der Induktionsrinne erforderlich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei eines Ofen der obi- gen Gattung den Ofenboden so zu gestalten, daß ertrotz der in ihn einmündenden Induktionsrinnen widerstandsfähig und-unempfindlich ist und somit einen störungsfreien, langzeitigen Betrieb mit hoher Leistung der Heizung ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mün- dungen der Induktionsrinnen in gleicher Höhe mit der Ofensohle lie- gen. Ein in dieser Weise ausgebildeter Ofenboden stellt ein gleich- mäßiges Gewölbe dar, das nur an der verhältnismäßig kleinen Mün- dungsfläche der Induktionsrinnen unterbrochen ist und das demzu- folge eine erhöhte Stabilität und Widerstandsfähigkeit aufweist.
• Im einzelnen kann der Ofen nach der Erfindung in verschiedener Wei- se weiter ausgestaltet sein.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der Ofenboden und auch die Rinnenkanäle aus außerhalb des Ofens gebrannten Steinen gemau- ert. Das ergibt wegen der völlig durehgesinterten und mithin be- sonders abriebfest feuerfesten Steine und infolge der gleiohmifBigen Ausbildung des gesamten feuerfesten Ofen-Unterteiles eine her- vorragende Haltbarkeit. Bei kleineren Ofeneinheiten empfiehlt es sich in der Regel, die Rinnenkanäle aua feuerfesten Stampfmassen herzustellen, die als- dann gesintert werden. Der Ofenboden kann dabei mitgestampft wer.. den oder aus feuerfesten Steinen gemauert werden. Dabei wird zweckmäßig so vorgegangen, daß zunächst annähernd U- oder W-förmige, die Rinnenform bestimmende Metallschablonen so in den Ofen eingeführt werden, daß sich ihre Schenkel annähernd senkrecht ein Stück über die Ofensohle hinaus erheben. Nach Stampfen und Trock- nen wird flüssiges Metall in den Ofenraum eingegossen und so die Enden der Metallschablone elektrisch leitend miteinander verbun- den. Der folgt die Rinnensinterung mit geringer Leistung der In-duktionsheizung. Wird gemäß dieser Vorschrift nach der Erfindung verfahren,. dann wird mit Sicherheit das bei den Öfen nach dem Stand der Technik während des Sinterns häufig auftretende Abrei- ßen der Metallschablone und die dadurch bedingte völlige Neuzu- stellung der Induktionsrinnen vermieden, weil die Schablone von der Herdsohle her beginnend allmählich bis zu ihrem tiefsten Punkt aufschmilzt, wobei von oben her flüssiges Metall nachläuft, so daß der durch die Schablone gebildete geschlossene Sekundärstromkretslauf für die Induktionsspule dauernd erhalten bleut.
• Das beruht darauf, daß der elektrische Widerstand im festen Me- tall niedriger liegt als an der Grenzfläche zwischen festem und flüssigem, sowie in flüssigen Metall. Demzufolge wird durch das Eingießen flüssigen Metalls zwischen die oberen Schenkelenden der Metallschablone der Einschmelzvorgang zwangsläufig von-oben be- ginnend eingeleitet.
• Um die Ubertragung der elektrischen-Energie auch im Bereich der Ofensohle wirksamer zu machen, ist vorteilhaft der Abstand des Eisenkerns von der Ofensohle kleiner als der doppelte Abstand den Kerns von der Induktionsrinne.
• Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Betriebssioherheit des Induktionsrinnenofens noch dadurch weitergesteigert, daß in Rinnennähe Feuerfeststeine mit je mehreren Thermoelementen in verschiedenen Abständen von deren der Rinne zugewandten Ober- flächen eingebaut sind. Dabei sind die Feuerfeststeine vorteil- haft aus den gleichen Feuerfestmaterial wie ihre Umgebung. Die Meßsteine gestatten die kontinuierliche Temperaturmessung des flüssigen Metalls in der Rinne, wobei eine hohe Meßgenauigkeit dadurch erreicht wird, daß die Abstände der Thermoelesente von der den Rinnenkanal zugewandten Fläche des Feuerfeststeines in gleich- müßigen Schritten zunehmen. Sie dienen außerdem der laufenden Kon-trolle den Verschleißes den Feuerfestmaterials. Ein unerwartetes Durchbrechen der Rinne ist so unschwer zu vermeiden. FUr eine be- sonders feinfühlige Messung kurz vor den Rinnendurehbruch werden in einer anderen Ausführungsform der Erfindung die Abstände der Thermoelemente von der dem Rinnenkanal zugewandten Fläche des Feu-. erfeststeines in ungleichmäßigen, mit größerem Abstand kleiner werdenden Schritten gewählt.
• Der Induktionsrinnenofen nach der Erfindung gestattet eine besonders günstige Anordnung und einen vereinfachten Einbau der schweren Eisenkerne, die 6 bis 8 t wiegen. Sie werden vor dem Mauern oder Stampfen der Induktionsrinnen von oben her, z.B. mittels Kran in den Ofen eingebracht und in ihrer endgültigen Lage fixiert. Bei den bekannten Öfen mit geschlossenen Metallschablonen dagegen müsm sen die schweren Eisenkerne in schwieriger und aufwendiger Weise seitlich eingeführt werden.
• Im folgenden wird-ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen im einzelnen Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt durch einen Induktionsofen mit gestampfter Rinne unter Weglassung des Ofendeckels, Fig. 2 eine Draufsicht auf den oben offenen Ofen nach Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt durch den unteren Teil eines Ofens mit einer aus Steinen gemauerten Induktionsrinne und die Figuren 4 + 5 zwei Feuerfeststeine mit Thermoelementen.
• Der Induktionsrinnenofen besteht aus dem Oberofen 1 und dem unte- ren Ofenteil 2, der den Ofenboden 3 und die Induktionarinnenkanalbetten 4, 5 mit Eisenkernen 6 enthält. Die vertikal verlaufenden Induktionsrinnen münden in den Ofenboden 3. Die Mündungen 7 liegen in gleicher Höhe mit der Ofensohle B. Der obere Ofenteil 1 und der untere Ofenteil 2 sind mit ihren Mantelteilen 9 und 1o durch Flansche 11 verbunden. Durch die Einbeziehung der Induktionn-

  rinnen in den Ofenboden 3 als geschlossene Baueinheit kann der Ab.

  .stand e. der Eisenkerne 6 von der Ofensohle 8 kleiner gemacht wer.

  den als das Doppelte des Abstandes b der Kerne 6 von den Induk-

  tionoritin.Qnkanälen 12. Flansche 13 ermöglichen Reparaturen am

  elektrischen Teil der Induktionsrinnen. Die Induktionsrinnen sind

  entweder gamauert 5 oder gestampft 4. Feuerfeststeine 14, 15

  mit mehreren Thermoelemonten 16 mit verschiedenen Abständen der

  Elemgate von dar Steinoberfläche, die dem Schmelzbad zugewandt

  iotg sind im Rinnenkanalbett 4, 5 eingebzur Verschleiß- und

  Temperaturmeanung® Feuerfeatsteine 14, 15 mit Thermoelementen 16

  In Oberogen 1 unterhalb des Bdspiegels 17 (Fis® 3) messen die

  Temperatur des Metallbades und geben so die Möglichkeit, zusammen

  mit den Thernoelesenten 14p, 15 in Rinnennähe die Überhitzung des

  Metalls In den Rinnen zu kontrollieren: Bei denn Feuerfeststein

  1$ nach Pig. 4 nimmt der Abstand der Thermoelemente von der dem

  Schgnlzbad zugewandten Oberfläche In gleichmäßigen Schritten zu,

  bei dem Feuerfeststeein 15 nach Fig. 5 n kleiner werdenden Schritten. Der Feuerfeststein 14 ermöglicht wegen des in erster Näherung linearen Temperaturgradienten im Stein eine besonders einfache geradlinige Extrapolation von den einzelnen Meßwerten auf die Badtemperatur. Bei dem Feuerfeststein 15 erfolgt eine besonders feinfühlige Verschleißmessung durch den kleir*r werdenden Abstand der Thermoelemente vom Bad gerade dann, wenn der Verschleiß schon weit fortgeschritten ist und die Durchbruchsgefahr dadurch groß ist. Bei der Herstellung eines Induktionsrinnenofens mit feuerfest ausgesteuapften Induktionsrinnen wird die Stampfmase se um eine Metallschablone 18 herumgestampft, wobei sich deren senkrechte Schenkel über die Ofensohle 8 hinaus erheben. Nach Trocknung der Feuerfestnasse wird flüssiges Metall 19, das die Enden der Metallschablone 18 elektrisch leitend miteinander ver- bindet, eingegossen und die Rinnenkanalbetten 4 mit der Induktionsheizung gesintert. Die Eisenkerne werden vor dem Stampfen von oben in den Ofen eingesetzt und dort in ihrer endgültigen Lage fixiert. Der Ofen ist kippbar gelagert, um den Abstich zu erleichtern und um die Induktionsrinnenkanäle nach dem Erschmelzen einer Charge restlos entleeren zu können.

Claims (1)

1. Patentansprüchen 1. Induktionsrinnenofen, dessen eine oder mehrere vertikal verlaufen- de Induktionssehmelzrinnen mit Eisenkernen in den Ofenboden münden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Mündungen (7) der Induktionsrinnen in gleicher Höhe mit der Ofensohle (8) liegen. 2. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 1, d a d u r e h g e -k e n n z e i e h n e t , daß der Ofenboden (3) und das Rinnenkanalbett (5) aus außerhalb des Ofens gebrannten Steinen gemauert sind. 3. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 1, d a d u roh g e -k e n n z e i e h n e t , daß das Rinnenkanalbett aus Feuerfeststampfmasse besteht. j. Induktionsrinnenofen nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daB der Abstand (a) des Eisenkerns von der Ofensohle (8) kleiner ist als der doppelte Abstand (b) des Kerns vom Rinnenkanal (12). 5. Induktionsrinnenofen nach einen der obigen Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i a h n e t , dag in Rinnenkanalbett (4,5) ein oder mehrere Feuerteststeine (1%a15) mit jeweils mehreren Thermoelementen (16) mit verschiedenen Abständen von dessen oder deren dem Rinnenkanal (12) zugewandten Oberfläche(n) einge- baut ist (sind). 6. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 5, d a d u roh g e k e n n -z e i c h n e t , dag die Abstände der Thermoelemente (16) von der dem Rinnenkanal (12) zugewandten Fläche des Feuerfeststeined (14) in gleichmäßigen Schritten zunehmen. Induktionsrinnenofen nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , dag die Abstände der Thermoelemente (16) von der dem Rinnenkanal (12) zugewandten Fläche des Feuerfeststeines (15) in ungleichmäßigen, mit größerem Abstand kleiner werdenden Schrit- ten zunehmen. B. Verfahren zur Herstellung eines Induktionsrinnenofens nach Ansprucr 3, d a d u r e h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Stampfmas.. se um oben offene, annähernd U- oder W-förmige, die Rinnenform bestimmende Vollmetallschablonen gestampft wird, deren Schenkel sich annähernd senkrecht über die Ofensohle erheben, daß durch Ein- gießen flüssigen Metalls (1$) die Schenkel der Vollmetallschablone im Ofenraum elektrisch leitend miteinander verbunden werden und g daß die Rinne durch die Induktionsheizung mit geringer Leistung gesintert wird, 9. Verfahren zur Herstellung eines Induktionsrinnenofens nach einem der obigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Eisenkerne (6) vor dem Mauern oder Stampfen der Induktionsrinneakanalbetten (4,5) von oben her in den Ofen eingebracht und in ihrer endgültigen Lage fixiert werden.