DE1583458B1

DE1583458B1 - Verfahren zur herstellung einer induktionsschmelzrinne fuer einen niederfrequenz induktionsofen

Info

Publication number: DE1583458B1
Application number: DE19671583458
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ichikawa; Rokuro Kawanishi; Yutaka Ouchi
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1967-02-03
Filing date: 1967-12-28
Publication date: 1971-06-24
Also published as: US3485928A; BE707765A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rissen bzw. Sprüngen in diesem durch Sintern bei Herstellung einer Induktionsschmelzrinne für einen 1400° C hergestellten Material, was zur Folge hat, Niederfrequenz-Induktionsofen, der als Schmelz- daß der Induktionsschmelzofen 10 mit der Schmelzoder Gießofen, Metallschmelzenvorratsofen od. dgl., rinne 16 neu gebaut werden muß, was natürlich die als Bestandteil einer Gießereianlage für Metalle wie 5 Kosten verdoppelt. Weiterhin ist es nach dem Ein-Stahl, Aluminium, Kupfer usw. verwendbar ist und setzen des Eisenkerns in die Schutzzylinder sehr einen Eisenkern mit Schenkeln mit Spulenwicklung, mühsam, die Lage der Spulen in den Zylindern genau eine die Spule umgebende Masse aus feuerfestem konzentrisch einzurichten, und eine Abhilfe all dieser Material und äußeres Gehäuse umfaßt, das längs Schwierigkeiten erscheint mithin äußerst wünschensfluchtenden, transversalen Linien in zwei Teile geteilt io wert und notwendig.

ist und Mittel zur Verbindung der beiden Teile auf- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

weist. das Herstellungsverfahren der eingangs genannten

Solche, z. B. aus der deutschen Auslegeschrift Art so zu gestalten, daß sich der Induktionsofen mit

1208 041 bekannten NF-Induktionsöfen mit Schmelz- der Schmelzrinne leicht, wirkungsgradgünstig und rinne werden dank ihrer einfachen Bauweise, guten 15 preiswert ohne Beschädigung der Zylinder, Spulen

Brauchbarkeit, hohen Sicherheit, Einfachheit in der und Stampfmaterialien und unter Vermeidung der

Wartung und verbesserten Wirtschaftlichkeit in der Notwendigkeit der Zentrierungsprozesse herstellen

Gießerei, insbesondere in halbkontinuierlich oder läßt.

kontinuierlich arbeitenden Gießereianlagen, bevorzugt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geangewendet. 20 löst, daß man zunächst eine Hälfte des längs der

Der Aufbau der NF-Induktionsöfen mit Schmelz- fluchtenden, transversalen Mittellinien der für das rinne entspricht beispielsweise Fig. 1. Der Ofen um- Einsetzen des Eisenkerns und der Spulen vorgefaßt einen Ofenkörper 1, der mit Hilfe von Rollen 2 sehenen Öffnungen geteilten Gehäuses unter Bildungdrehbar auf Lagerblöcken 3 gelagert ist und auf jeder von Mulden bzw. Rinnen zur Aufnahme der Eisen-Seite zwei Induktionsschmelzrinnen aufweist. Ein 25 kernschenkel mit feuerfestem Material ausfüttert hydraulischer Zylinder 7 ist funktionell mit dem Ofen- bzw. packt, daß man dann die mit Spulen versehenen körper 1 für die Durchführung der Kippbewegungen Schenkel des Eisenkerns durch zwischengefügte verbunden, so daß ein in der Schmelzkammer 5 be- Schutzzylinder hindurch einsetzt und fixiert, daß man findliches geschmolzenes Metall 4 durch eine am danach die andere, noch nicht gepackte Hälfte des oberen Teil des Ofenkörpers angeordnete Gießöff- 30 Gehäuses anfügt und befestigt und daß man schließnungö abgelassen werden kann, um beispielsweise lieh das restliche feuerfeste Material in die andere über eine Durchlaufwanne in einen Schmelzbad- Hälfte einfüllt.

vorratsofen (nicht gezeigt) überführt zu werden. Die Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck bislang übliche Induktionsschmelzrinne 16 eines sol- »mit Spulen versehener Eisenkern« soll lediglich bechen Ofens ist in vergrößertem Maßstab in F i g. 2 35 deuten, daß Spulen um den Eisenkern angeordnet gezeigt. Diese umfaßt einen Eisenkern 11 mit zwei sind, wobei jedoch die Art und Weise der Spulen-Schenkeln, die jeweils mit einer Spule 12 umwickelt montage auf dem Eisenkern beliebig sein kann. So sind; um die Spulen 12 herum sind Schutzzylinder 13 können die Spulen vorangehend auf den Schenkeln angeordnet, die wiederum in ein feuerfestes Material des Eisenkerns montiert worden sein oder erst nach 14 eingebettet sind. Das Ganze wird von einem 40 dem Zusammenbau des Eisenkerns. Die Spulen äußeren Gehäuse 15 umschlossen. können für eine Leistung von beispielsweise 120, 300

Innerhalb der Masse aus feuerfestem Material 14 oder 1000 kW vorgesehen sein, und der Eisenkern

sind also Schmelzrinnen 16 vorgesehen. kann vom einschenkeligen oder zweischenkeligen

Üblicherweise wird der bekannte NF-Induktions- Typ sein, abhängig von der Verwendung von Einschmelzofen, in dem sich die Induktionsschmelz- 45 phasen- oder Dreiphasenstrom. Diese Eisenkerne rinne 16 befindet, in der Weise erhalten, daß der mit lassen sich in geeigneter Kombination verwenden, den Spulen 12 versehene Eisenkern 11 und die mit Die feuerfeste Stampfmasse besteht, wie bekannt, aus den Schutzzylindern 13 zusammenhängenden Teile 34,5% SiO₂, 60,5% Al₂O₃ und 5% Wasser und ist des feuerfesten Materials 14 sowie die Teile des- bei 1400° C gesintert.

selben, die mit dem äußeren Gehäuse 15 zusammen- 50 Das in Hälften unterteilte äußere Gehäuse wird

hängen, getrennt hergestellt und die mit den Spulen üblicherweise aus Eisen- oder Stahlplatten hergestellt,

versehenen Schenkel des Eisenkerns dann in die die allein oder in Kombination mit feuerfesten Zie-

Schutzzylinder eingesetzt werden. gern verwendet werden können. Die Gehäusehälften

Bei einer Induktionsschmelzrinne großer Leistung können durch Anbringen von Zungen und entspretreten jedoch bei der bisher üblichen Bauweise hin- 55 chenden Auskehlungen oder Aussparungen an den sichtlich eines glatten und sicheren Einsetzens der zusammenzufügenden Teilen miteinander verbunden Schenkel des Eisenkerns 11 in die Schutzzylinder 13 und mit HiHe von Bolzen festgelegt werden oder Schwierigkeiten auf. Weiter ist die Zentrierung dieser durch Ausbildung von Flanschen im Verbindungs-Schenkel in den Schutzzylindern schwierig, wenn sie bereich und Befestigung mit Hilfe von Bolzen oder gleichzeitig in die entsprechenden Schutzzylinder 13, 60 auch durch Anschweißen von Eisenstücken oder wie in Fig. 2 gezeigt ist, eingesetzt werden. Beim Laschen an einer der Gehäusehälften und Festlegung Einsetzen der Schenkel werden außerdem oft die im Verbindungsbereich mit Hilfe von Bolzen. Diese Zylinder oder die Spulen oder sogar das feuerfeste Mittel für die mechanische Verbindung können innen Material 14 beschädigt. Dieses feuerfeste Material, oder außen vorgesehen sein.

das beispielsweise aus 34,5% SiO₂, 60,5% Al₂O₃ 65 Um die Spulen herum angeordnete Schutzzylinder und 5% Wasser (SilMmanitsystem) besteht, ist relativ haben die Aufgabe, erstere gegenüber dem feuerstoßempfindlich, und Stoßbeanspruchungen beim festen Material genügend thermisch zu isolieren, da Einsetzen des Eisenkerns führen im allgemeinen zu diese auf hohe Temperaturen aufgeheizt werden; um

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die Spulen zusätzlich gegen eine Erwärmung zu feuerfesten Stampfmaterials werden unter geeigneten schützen, wird konzentrisch dazu ein Kühlluftspalt Bedingungen Mulden bzw. Rinnen 42 zur Aufnahme oder -weg zwischen Spule und Schutzzylinder vorge- des mit Spulen versehenen Eisenkerns gebildet,

sehen. Dabei muß besonders darauf geachtet werden, Im nächsten Schritt wird ein aus feuerfestem Matedaß der Kühlluftweg am gesamten äußeren Umfang 5 rial bestehender Schutzzylinder oder, wie in F i g. 3 der Spule gleichmäßig ist, da Ungleichmäßigkeiten dargestellt, Schutzzylinderteil 23 in jeder so geform-

zu einer uneinheitlichen Kühlung und damit zum ten Rinne oder Mulde 42 angeordnet. Dann werden

Durchbrennen der Spule führen können. Der Kühl- die mit den Spulen 22, wie in Fig. 4 gezeigt, ver-

luftweg hat vorzugsweise eine lichte Weite in der sehenen Schenkel des Eisenkerns 21 im ersteren Fall

Größenordnung von 10 bis 50 mm, und die Spule io durch die Schutzzylinder eingesetzt und fixiert bzw.

hat von der Metallschmelze vorzugsweise einen Ab- im letzteren Fall entsprechend F i g. 3 in eine genaue

stand von 80 bis 120 mm. Lage in die Schutzzylinderteile 23 eingesetzt, indem

Die Gesamtgröße der Induktionsschmelzrinne (nicht dargestellte) Abstandsstücke zwischen dem-

hängt ab von ihrer Leistung, und wenn beispielsweise Zylinderteil 23 und dem Eisenkern 21 mit den Spulen

eine Anordnung mit einem Eisenkern vom zwei- 15 22 angebracht werden, worauf im letzteren Fall die

schenkeligen Typ verwendet wird, können die Zylin- die Zylinder vervollständigenden Zylinderteile 24 in

der einen Innendurchmesser von etwa 280 mm und ihre den Zylinderteilen 23 entsprechenden Stellungen

einen Achsabstand von etwa 630 mm und das äußere gebracht werden. Anschließend wird dann in jedem

Gehäuse eine Breite, Höhe und Tiefe von 1050, 700 Fall die obere Gehäusehälfte 30 auf die untere Ge-

und 600 mm haben. 20 häusehälfte 25 gesetzt. Schließlich werden Bolzen 40

Die Spulen können in den Schutzzylindern durch zur Befestigung der Eisenstücke oder -laschen 27 im geeignete Abstandstücke oder Einsetzen eines Keils Verbindungsbereich 34 der äußeren Gehäusehälfte 30 zwischen Spulen und Schutzzylindern konzentrisch verwendet. In vorstehender Weise lassen sich Bedingehalten werden. gungen verwirklichen, unter denen sich die mit Spu-

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der 25 len versehenen Eisenkerne 21 vorzüglich in die

Erfindung an Hand der Zeichnung erläutert; darin Schutzzylinder einführen lassen,

zeigen Für die Befestigung werden in der Praxis 38 BoI-

F i g. 1 und 2, wie bereits erwähnt, schematisch zen mit einem Durchmesser von 18 mm verwendet,

einen NF-Induktionsofen und den Aufbau seiner Der Eisenkern 21 (der zur Vereinfachung in F i g. 3

Induktionsschmelzrinne, 3° nicht gezeigt ist) wird dann an den Verstärkungs-

F i g. 3 eine Induktionsschmelzrinne, die gemäß rippen 26 und 33 der Gehäusehälften 25 und 30 mit

dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist, in Hilfe von (nicht gezeigten) justierbaren Bolzen und

teilweise aufgeschnittener Form, und Schrauben sicher befestigt, so daß der Pack- oder

F i g. 4 die Außenansicht eines mit Spulen ver- Füllvorgang des feuerfesten Stampfmaterials in den

sehenen Eisenkerns, wie er für die Induktionsschmelz- 35 leeren Teil des äußeren Gehäuses durchgeführt wer-

rinne nach F i g. 3 verwendet wird. den kann. In diesem Zusammenhang soll noch er-

Bezugnehmend auf die F i g. 3 und 4 wird nun wähnt werden, daß die Grenzlinie zwischen der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Masse aus feuerfestem Material 41 und der Masse mehr im einzelnen beschrieben. In F i g. 4 sieht man aus feuerfestem Material 44 nach F i g. 3 nur zu einen Eisenkern 21 vom zweischenkeligen Typ, der 40 Zwecken der Erläuterungsvereinfachung gezeichnet vorangehend mit Spulen 22 versehen und für die ist und daß beim Packen oder Füllen des feuerfesten Vereinigung mit einem Kernsegment 21B eingerichtet Stampfmaterials 44 die beiden Massen von Stampfworden ist. materialien in völlig innigen Kontakt miteinander

Fig. 3 zeigt den Aufbau der Induktionsschmelz- gebracht werden, ohne daß tatsächlich ein Spalt oder rinne mit einem äußeren Gehäuse und einer Masse 45 eine Grenzlinie dazwischen verbleibt. Infolgedessen aus feuerfestem Material, das für die Einpassung leckt das geschmolzene Metall 4, das durch die Rindes mit Spulen 22 versehenen Eisenkerns gemäß nen 43 und 47 fließt, niemals aus den Rinnen oder Fig.4 geeignet ist. Für die erfindungsgemäße Er- dem Strom des geschmolzenen Metalls heraus, und zeugung der Induktionsschmelzrinne werden zunächst daher werden auch die Schutzzylinderteile 23 und 24 die äußeren Gehäusehälften 25 und 30 hergestellt. 50 niemals durch herausleckendes geschmolzenes Metall Die Grenzfläche zwischen diesen Hälften fällt mit beschädigt. Nun wird unter Hinweis auf Fig. 3 ein den fluchtenden transversalen Mittellinien der Ein- Loch 32 zur Aufnahme eines Bolzens im Flanschteil satzöffnungen 46 für die Aufnahme der mit Spulen 31 zur Befestigung des Flansches 31 am Ofenkörper 1 22 versehenen Schenkel des Eisenkerns 21 zusam- vorgesehen.

men. Die Gehäusehälfte 25 ist im wesentlichen 55 Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind der kastenförmig und hat an seinem Umfang eine Rippe Aufbau der Induktionsschmelzrinne und das Her-26. An den einzelnen zu verbindenden Stellen 29 der stellungsverfahren gemäß der Erfindung dadurch Gehäusehälfte 25 mit den entsprechenden Stellen 34 sehr vorteilhaft, daß eine Einfügung des Eisenkerns der anderen Gehäusehälfte 30 ist (jeweils) ein Stück in die in der Masse von feuerfestem Material einge-Eisenplatte bzw. eine Lasche 17 beispielsweise durch 60 bettete Schutzzylinderteile nicht erforderlich ist. Zueine Schweißverbindung 28 befestigt. Die Gehäuse- sätzlich zu diesem Vorteil läßt sich auch der Zenhälfte30 bildet ihrer Gestalt nach im wesentlichen trierungsvorgang der Eisenkernschenkel bezüglich einen Rahmen, und sie hat einen Umfangsflansch 31 der Einführungsöffnungen nach dem Einführen der und eine Verstärkungsrippe 33 an ihrem Umfang. ersteren vermeiden. Die Erfindung ist weiter dadurch

Der Zusammenbau der Induktionsschmelzrinne 65 vorteilhaft, daß überhaupt keine Möglichkeit der

beginnt mit dem Packen oder Füllen der Gehäuse- Verletzung des feuerfesten Materials oder einer Be-

hälfte 25 mit einer Masse aus feuerfestem Material Schädigung der Spulen oder der Schutzzylinder wäh-

41. Nach Beendigung des Packens oder Füllens des rend des Einführungsvorganges der Schenkel des

Eisenkerns in die Einführungsöffnungen besteht, die in der Masse von feuerfestem Stampf material gebildet sind, und daß die Induktionsschmelzrinne des Induktionsofens praktisch frei von jeder Notwendigkeit eines nochmaligen Aufbaues oder einer Reparatur ist, welches Erfordernis sich etwa auf Grund einer Beschädigung oder Verletzung dieser Elemente der Induktionsschmelzrinne ergeben würde. Daher schafft die Erfindung im Ganzen ein Verfahren zum leichten, wirkungsvollen und wirtschaftlichen Herstellen einer Induktionsschmelzrinne.

Nach dem bekannten Aufbau der Induktionsschmelzrinne traten unvermeidlich Beschädigungen an den Schutzzylindern, Spulen oder feuerfesten Stampfmaterialien beim Schritt des Einbringens der Schenkel des Eisenkerns in die in der feuerfesten Stampfmasse eingebetteten Schutzzylinder auf. Im Gegensatz dazu zeigten Versuchsergebnisse mit einer Induktionsschmelzrinne, die erfindungsgemäß aufgebaut wurde, daß überhaupt keine Beschädigung während des Herstellungsganges und Zusammensetzens der Induktionsschmelzrinne auftrat und die zum Aufbau erforderliche Zeit etwa nur die Hälfte der Zeit ausmachte, die beim Aufbau nach dem Stand der Technik erforderlich war. Außerdem läßt sich die Herstellungszeit nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf etwa ein Drittel der früher benötigten vermindern, wenn die früher Öfters zum nochmaligen Aufbau der Induktionsschmelzrinne auf Grund von Beschädigungen der oben beschriebenen Art erforderliche Zeit berücksichtigt wird. Daher macht die Erfindung eine Verringerung der Herstellungskosten um etwa 40% im Vergleich mit dem Stand der Technik möglich.

Die weiteren, indirekten, aus der Erfindung sich ergebenden Vorteile umfassen eine bemerkenswerte Verlängerung der Lebensdauer des feuerfesten Stampfmaterials sowie der Spulen. Der oben beschriebene erstere Effekt wird vermutlich auf die Tatsache zurückzuführen sein, daß während des Her-Stellungsvorganges der Induktionsschmelzrinne keine Risse erzeugt werden, während der letztere Effekt, d. h. die Verbesserung der Lebensdauer der Spule, darauf zurückzuführen ist, daß sich die Spulen dank ihrer genauen Zentrierung in den EinführungsÖffnungen gleichmäßig abkühlen lassen. Dieser letztere Effekt läßt sich auch auf die Tatsache zurückführen, daß die Abnutzung der Spulen dabei erfindunggemäß gleichmäßig vor sich geht, während eine solche Abnutzung der Spulen bei dem Aufbau nach dem Stand der Technik lokalisiert fortschreitet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Induktionsschmelzrinne, für einen Niederfrequenz-Induktionsofen mit einem Eisenkern mit Schenkeln mit Spulenwicklung, einer die Spulen umgebenden Masse aus feuerfestem Material und einem äußeren Gehäuse, das längs fluchtenden, transversalen Linien in zwei Teile geteilt ist und Mittel zur Verbindung der beiden Teile aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst eine Hälfte (25) des längs der fluchtenden, transversalen Mittellinien der für das Einsetzen des Eisenkerns (21) und der Spulen (22) vorgesehenen Öffnungen (46) geteilten Gehäuses unter Bildung von Mulden bzw. Rinnen (42) zur Aufnahme der Eisenkernschenkel mit feuerfestem Material (41) ausfüttert bzw. packt, daß man dann die mit Spulen versehenen Schenkel des Eisenkerns durch zwischengefügte Schutzzylinder hindurch einsetzt und fixiert, daß man danach die andere, noch nicht gepackte Hälfte (30) des Gehäuses anfügt und befestigt und daß man schließlich das restliche feuerfeste Material (44) in die andere Hälfte einfüllt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Abänderung die mit Spulen (22) versehenen Schenkel des Eisenkerns (21) in in den Mulden bzw. Rinnen (42) angeordnete Schutzzylinderteile (23) eingesetzt und fixiert und danach die Schutzzylinder vervollständigende Schutzzylinderteile (24) aufgesetzt werden, bevor man die andere Gehäusehälfte (30) anfügt, befestigt und füllt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen