DE1615195B1

DE1615195B1 - Anwendung eines Induktionsofens auf das Schmelzen von hochschmelzenden keramischen Stoffen und Verfahren zum Schmelzen und Wiedererstarren solcher Stoffe

Info

Publication number: DE1615195B1
Application number: DE1967C0041940
Authority: DE
Inventors: Jean Reboux
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1966-04-05
Filing date: 1967-04-04
Publication date: 1970-12-17
Also published as: BR6788201D0; SE335392B; NL6704751A; ES338865A1; US3461215A; NL162285B; IL27699A; GB1130070A; LU53351A1; FR1492063A; CH472166A; NL162285C; BE696062A

Description

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Die Herstellung von Werkstücken aus hochschmel- derstand hat, muß man den Einsatz zuBetriebsbeginn zenden, keramischen Materialien und insbesondere bis zu einer solchen Temperatur vorheizen, daß die von elektrogeschmolzenen Stücken aus in Pulverform induzierten Ströme darin fließen können. Dies wird in einen Induktionsofen eingeführten keramischen in bekannter Weise dadurch erreicht, daß man in sich Oxiden druch Schmelzen und anschließendes Erstar- 5 geschlossene Metallringe als Sekündärwindungen in ren (sogenannte elektrogeschmolzene Keramikmate- den Tiegel einlegt (deutsche Patentschrift 381263) rialien) bereitet in der Praxis erhebliche Schwierig- oder daß man einen Teil der vorhandenen Restkeiten, beispielsweise dadurch, daß die Starttempera- schmelze im Tiegel beläßt, um einen geschmolzenen tür des Keramikmaterials im Verhältnis zur Schmelz- Sekundärkreis im Ofen aufrechtzuerhalten und in temperatur sehr ungünstig liegen kann oder daß Ver- io diese Restschmelze das nachzusetzende kalte Gut einunreinigungen des elektrogeschmolzenen Werkstücks tragt (deutsche Patentschrift 457 816).
ausgeschlossen werden sollen. Aus der Metallraffination sind bereits Induktions-

Es ist zwar grundsätzlich schon bekannt, elektro- öfen bekannt, welche einen Tiegel in Sektorbauweise geschmolzene Keramikmaterialien in einem elektri- aufweisen, wobei die einzelnen, den Tiegel bildenden sehen Hochfrequenzinduktionsofen herzustellen. Man 15 Segmente gegeneinander durch eine isolierende hat zu diesem Zweck insbesondere einen elektrischen Schicht getrennt sind. Diese Tiegel sind gekühlt und Ofen verwendet, der aus einer geschützten, durch von einer Induktionsheizspule umgeben (deutsche einen Kühlmittelkreislauf gekühlten Metalldoppel- Auslegeschrift 1208 429). Bei diesem bekannten Tie^- wand besteht, welche gleichzeitig als einwindige Feld- gel sind jedoch nur wenige voneinander isolierte Wicklung und als Schmelztiegel dient. Ein solcher 20 Sektoren vorgesehen, und es könnte für den dort Ofen läßt sich zum Schmelzen von solchen Keramik- vorgesehenen Zweck sogar nur ein einziger, von materialien verwenden, die eine praktisch mit ihrem Isolationsmaterial ausgefüllter Längsschlitz vornan-Schmelzpunkt zusammenfallende Starttemperatur den sein. Bei diesem bekannten Ofen wird jedoch das (Erregbarkeitstemperatur) besitzen, wie beispiels- im Tiegel enthaltene Material über den gesamten weise Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliciumdi- 25 Tiegelquerschnitt hin geschmolzen, so daß es von den oxid. Das in der Nähe der Wand der einen Tiegel umgebenden Leiterelementen her verunreinigt werbildenden emwindigen Feldwicklung befindliche Ke- den und die Isolationselemente kurzschließen kann, ramitkmaterial besitzt eine sehr schlechte elektrische Das geschmolzene Gut wird bei dieser bekannten Leitfähigkeit, wodurch Gefahr einer Lichtbogen- Vorrichtung im Maße seines Erstarrens durch bildung zwischen den Kanten des Schlitzes der ein- 30 einen absenkbaren Boden aus dem Tiegel herausgewindigen Feldwicklung ausgeschlossen wird. Dagegen zogen.

ist ein solcher Ofen praktisch nicht verwendbar zum Aus der deutschen Auslegeschrift 1025 631 ist

Schmelzen zahlreicher Keramikmaterialien, die eine eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen von Stäben erheblich unterhalb ihres Schmelzpunkts liegende mit nicht einfach festzulegendem und herzustellendem Starttemperatur (z. B. 1000 bis 1500° C) besitzt. Das 35 Querschnitt bekannt. Diese Vorrichtung besitzt eine ist bei zahlreichen bekannten keramischen" Oxiden mehrere Windungen aufweisende Induktionsspule, der Fall, wie Zirkonoxid und Urandioxid, deren welche den Stab unmittelbar umgibt und nur den Schmelzpunkt unter 2600° C liegt. Wenn man die Mittelteil des Stabes schmelzen soll, so daß nicht bekannte Vorrichtung mit doppelter Metallwand ver- etwa ein Stab durch Schmelzen und Erstarren alhnähwenden würde, würde tatsächlich das Material an 40 lieh aufgebaut wird, sondern nur im Inneren eines ^bestimmten Punkten in der Nähe des Schlitzes der. bereits ausgebildeten Stabes einZonenschmelzbereich einwindigen Feldwicklung rasch leitend werden und verschoben wird. Weiterhin wird bei der bekannten die Feldwicklung kurzschließen, sie beschädigen und Vorrichtung keinerlei Hülse benutzt, so daß das zu i das Aufheizen durch Induktion und Schmelzen des .behandelnde Gut zuvor in eine Stabform gebracht Keramikeinsatzes beenden. - 45 werden muß. Der Stab kann als Massivstab vorliegen

Zum Schütze der Feldwicklung kann man zwi- oder durch Druck oder leichtes Sintern geformt sein, sehen ihr und dem Einsatz aus Keramikmaterial ein Aus der deutschen Auslegeschrift 1159 903 ist

doppelwandiges, durch einen Kühlmittelstrom ge- weiterhin eine Vorrichtung zum Schmelzen von reihkühltes Quarz- oder Siliciumdioxidrohr anordnen. stern Silicium bekannt, wobei der Tiegel von der Ein solches verhältnismäßig teueres Rohr wird jedoch 50 Induktionswicklung selbst gebildet wird, die aus geleider in Berührung mit dem Einsatz angegriffen. Da kühltem Kupferrohr besteht. Die Windungen dieser die Kühlflüssigkeit beispielsweise bei 50° C gehalten Induktionswicklung sind durch Isolationsmaterial wird und das Keramikmaterial ein schlechter Wärme-" "miteinander verbunden und mit einer Schicht des zu leiter ist, ist der Temperaturgradient im letzteren schmelzenden Materials auf der Innenseite des Tie-Material sehr steil undaußerdem Unregelmäßigkeiten 55 gels überzogen. Dieser Ofen besitzt also keine von unterworfen. Daraus folgt, daß der Quarz sehr hohen der Induktionswicklung getrennte Hülse, welche das Spannungen ausgesetzt ist, insbesondere an der zu schmelzende Material enthält, und ist im übrigen Außenwand des Rohrs. Diese Spannungen überstei- nur innerhalb eines außerordentlichen engen Rahgen die Elastizitätsgrenze und sogar die Bruchgrenze mens verwendbar, da a) die Beschichtung der Wickdes Materials, so daß eine Oberflächenrißbildung ein- 60 lung aus dem gleichen Material wie das zu schmeltritt, welche das Rohr nach nur einmaliger Verwen- zende bestehen muß und b) dieses Material eine sehr dung beim Schmelzen eines Keramikeinsatzes un- geringe elektrische und Wärmeleitfähigkeit bis zu brauchbar macht, und können sogar den Bruch der einer in der Nähe seines Schmelzpunktes liegenden Rohrwand im Verlauf des ersten Arbeitsgangs her- Temperatur besitzen muß. Diese Vorrichtung wäre vorrufen und verhindern, daß er bis zum Ende durch- 65 also nicht verwendbar für keramische Materialien, geführt werden kann. , deren Starttemperatur erheblich unterhalb ihres

Da das keramische Material in der Kälte einen Schmelzpunktes liegt. Da die auf den Windungen außerordentlich hohen spezifischen elektrischen Wi- befindliche feste Materialschicht viel leitender als ein

Pulver ist, bestünde die Gefahr, daß sie mindestens an einigen Punkten schmilzt und von dort her das im Tiegel enthaltende Material verunreinigt bzw. Kurzschlüsse verursacht.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, diese Induktionsöfen auch für die Herstellung von Werkstücken aus hochschmelzenden keramischen Materialien, deren Starttemperatur erheblich unterhalb ihres Schmelzpunktes liegt, anwendbar zu machen.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß ein Induktionsofen mit aus gekühlten Sektoren mit isolierenden Zwischenstücken bestehendem Tiegel und diesen umfassender Induktionsspule, modifiziert durch eine große Anzahl (über 10) von Tiegelsektoren und den Anschluß an eine Hochfrequenz-Stromquelle, auf das Schmelzen von solchen hochschmelzenden keramischen Stoffen angewendet werden kann.

Die Erfindung wird insbesondere darin gesehen, daß es mit Hilfe von Hochfrequenzen möglich ist, ein hochschmelzendes keramisches Material — nach Einleiten des Schmelzvorgangs nach den bekannten Methoden — so zu schmelzen, daß zwischen Tiegelwand und Schmelze eine schlecht elektrisch- und wärmeleitende Zone aus dem im wesentlichen pulverförmig bzw. nicht durchgeschmolzenen Ausgangsmaterial verbleibt.

Mit der erfindungsgemäßen Anwendung können beim Herstellen von elektrogesehmolzenen Werkstücken folgende Möglichkeiten geschaffen bzw. Vorteile erzielt werden:

a) Durch das Aufteilen der an Stelle des Tiegels vorhandenen Hülse in eine große Anzahl von jeweils gekühlten Leiterelementen wird die elektrische Spannung zwischen zwei benachbarten Elementen herabgesetzt. Diese Spannung ist gleich dem von der Feldwicklung erzeugten Gesamtpotentialunterschied, geteilt durch die Anzahl der Leiterelemente. Da die elektrische Spannung zwischen den Kanten zweite durch einen Isolator voneinander getrennter benachbarter Elemente bezüglich der induzierten Gesamtspannung nur einen der Anzahl der voneinander isolierten Elemente entsprechenden Bruchteil ausmacht, kann man mit Sicherheit die Ausbildung von elektrischen Lichtbogen zwischen diesen Elementen verhindern.

b) Durch das Einstellen des Hochfrequenzgenerators auf eine vorausbesthnmbare Frequenz und Leistung wird erreicht, daß das in den Ofen in feinverteiltem Zustand (als Pulver oder Granulat) eingeführte Material nicht über den ganzen Tiegelquerschnitt geschmolzen wird, sondern eine dünne Pulverschicht zwischen dem geschmolzenen Material und der an Stelle des Tiegels vorhandenen Hülse verbleibt, wodurch die Verunreinigung des geschmolzenen Materials durch die Hülse vermieden wird.

c) Durch eine entsprechend ausreichende Kühlung der die Hülse bildenden Leiterelemente wird die Ausbildung einer Pulverschicht zwischen dem geschmolzenen Material und der Hülse zusätzlich unterstützt.

d) Durch das Einführen des zu schmelzenden Keramikmaterials in feinverteiltem Zustand kann es frei fließen und die oben erwähnte schützende Pulverschicht bilden, was jedoch bei in Form grober Stücke zugeführtem Material unmöglich ist.

e) Durch das Ausbilden der schützenden pulverförmigen, höchstens agglomerierten Schicht kann der elektrogeschmolzene Körper leicht aus der Hülse entnommen werden, da er durch diese Schicht von der Hülse getrennt ist.

Man kann insbesondere die in diesen Elementen

ίο induzierten Ströme auf einen sehr geringen Wert herabsetzen und die Verluste verringern, indem die Elemente sehr dünnwandig ausgebildet werden.

Man kann weiterhin den Induktionsofen erfindungsgemäß so ausbilden, daß die Leiterelemente und isolierten Zwischenplatten durch ein um die Hülse gewickeltes Band aus elektrisch isolierendem hochtemperaturbeständigen Material zusammengehalten sind. Durch diese Gestaltung kann der Ofen sehr leicht auseinandergenommen werden, um beispielsweise bestimmte Leiterelemente im Falle ihrer Beschädigung auszutauschen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Schmelzen und Wiedererstarren eines Einsatzes von Keramikstoffen in einem Induktionsofen, wobei der Schmelz-Vorgang durch Vorwärmen eines am Boden der senkrecht angeordneten Hülse befindlichen kleinen Teils des Einsatzes eingeleitet wird, und Keramikstoff in Pulverform anschließend immer weiter in die Hülse eingefüllt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und Leistung des Generators und der Kühlmitteldurchfluß durch die Leiterelemente so festgelegt werden, daß im Betrieb zwischen dem geschmolzenen Keramikmaterial und der Hülse eine elektrisch- und wärmeisolierende Ringschicht von nicht geschmolzenem pulverförmigem Keramikmaterial verbleibt und daß in an sich bekannter Weise die Feldwicklung bezüglich der Hülse mit einer solchen geregelten Geschwindigkeit verschoben wird, daß die Schmelz- und Erstarrungsfront des Einsatzes sich mit der Feldwicklung und mit gleicher Geschwindigkeit wie dieselbe verschieben.

Die Erfindung wird erläutert mit Bezug auf die folgende Beschreibung einer nur als Beispiel angegebenen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ofens. Die Beschreibung bezieht sich auf die Zeichnung, worin die

Fig. 1 ein Schaubild des Ofens und
F i g. 2 einen Querschnitt längs der Linie Π-ΙΙ der Fig. 1 zeigen.

Der gezeigte Ofen besitzt eine Feldwicklung 1, die von einem Hochfrequenzgenerator versorgt wird und eine zur Aufnahme eines zu schmelzenden Keramikeinsatzes 3 bestimmte Hülse 2 umgibt.
Die Feldwicklung 1 besteht aus mehreren Windungen eines von innen her wassergekühlten Kupferrohrs. Sie ist in Richtung des Pfeils 4 und in der entgegengesetzten Richtung parallel zu ihrer Achse bezüglich der Hülse 2 verschiebbar; diese Verschiebung kann mit regelbarer Geschwindigkeit mittels

einer (nicht gezeigten) an sich bekannten Regelvorrichtung erfolgen.

Die zur Feldwicklung 1 gleichachsige, mit dieser nicht in Berührung stehende Hülse 2 besteht aus einem unten offenen Rohr (ohne Boden), das aus mehreren Leiterelementen 5 (bei der gezeigten Ausführungsform 14 Stück), die durch Isolierplättchen 6, beispielsweise aus einem Keramikmaterial, wie insbesondere Quarz und Aluminiumoxid, voneinander

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getrennt sind, gebildet wird. Die Leiterelemente 5 erwähnten Art für die Behandlung von Zirkonoxid

sind alle identisch. Jedes besteht aus einem rohrför- hergestellt wurde, bei dem man Leiterelemente von

migen Mantel aus sehr dünnem Kupferblech, durch 5 mm radialer Abmessung verwendete, die zur Auf-

den eine Kühlflüssigkeit, im allgemeinen Wasser, nähme des Zirkonoxids einen Bereich von 40 mm

strömt, die durch ein Rohr 7 am Boden des Mantels 5 Durchmesser abgrenzten. Die Länge der Hülse kann

eintritt und durch ein Rohr 8 an seiner Oberseite das fünf-bis sechsfache der Länge der Feldwicklung

austritt. Die Leiterelemente 5 müssen möglichst dünn betragen.

sein, um die Verluste klein zu halten. Beispielsweise Das Verfahren bei der Verwendung des Ofens zur

verwendet man eine Dicke von ⁵Ao mm für Rohre Herstellung von elektrogeschmolzenem Keramik-

von. 5 mm Durchmesser. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, io material wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 1

stehen die Isolierplättchen geringfügig, nämlich um beschrieben, die eine mittlere Betriebsphase nach

etwa 1 mm ₃ über die Leiterelemente 5 nach innen Beginn des Schmelzens zeigt.

vor, um die Kriechstrecken zu verlängern und dem Dieses Anlaufen oder Einleiten des Schmelzens Auftreten von Lichtbogen noch stärker entgegenzu- kann im allgemeinen wegen der sehr geringen Leitwirken, 15 fähigkeit des Keramikmaterials in der Kälte nur mit Der Zusammenhalt der Leiterelemente 5 und Hufe von Kunstgriffen, wie den im folgenden ange-Plättchen 6 wird bei der gezeigten Ausführungsform gebenen, erfolgen, wobei die Hülse 2 durch den durch Umwickeln mit einem keramischen Isolier- Boden IX verschlossen ist, die Feldwicklung 1 sich in gewebeband, das in der Hitze eine gute Festigkeit be- ihrer unteren Stellung befindet und eine dünne Schicht sitzt (z. B. Glasgewebe oder Aluminiumoxidgewebe), 20 des Keramikmaterials in feinverteiltem Zustand auf bewirkt, das nur im unteren Teil der Fig. 1 strich- dem Boden verteilt ist.

punktiert gezeigt ist. Wenn der Arbeitsgangunter Luftzutritt durchgeführt

Es sind auch andere Lösungen möglich; insbeson- werden kann, bringt man auf die Pulverschicht und

dere kann man die Leiterelemente aus dünnen Kup- in die Mitte derselben feine Späne des Metalls, dessen

ferrohren mit kreisförmigem oder Profilquerschnitt 25 Oxid den Einsatz 3 bildet (beispielsweise Aluminium

herstellen, sie durch Aufspritzen von Aluminiumoxid bei einem Alüminiumoxideinsatz). Unter der Wirkung

auf jedes Rohr mittels der Spritzpistole voneinander der induzierten Ströme oxydiert sich das Metall in

isolieren und durch einen außerhalb des Induküons- Gegenwart der Luft in einer stark exothermen Reak-

feldes angeordneten oberen und unteren Reifen (KoI- .ticm; welche den angrenzenden Einsatz erhitzt und

lektor) zusammenhalten. Diese Ausbildung ist vor- 30 seinerseits für die induzierten Ströme leitend macht,

teilhaft, wenn es sich um eine größere Anzahl, näm- wodurch wiederum dessen Schmelzen bewirkt wird.

Hch zwischen 10 und 24 Leiterelemente handelt. Die Wenn das Schmelzen unter Luftausschluß durch-

ietztere Zahl stellt praktisch die obere Grenze für die geführt werden soll, legt man auf die Schicht einen

geläufigen Durchmesser dar. Dagegen ist bei bis zu Wolframdraht, in dem Ströme induziert werden.

8 Leiterelementen die in Fig.l und 2 gezeigte Aus- 35 Nach erreichtem Schmelzen fällt dieser Draht auf den

führungsform vorzuziehen. Es scheint, daß vier Lei- Boden und kann zum Schluß durch Abschneiden des

terelemente die Mindestzahl darstellen. Produkts abgetrennt werden.

Die so hergestellte Hülse 2 ist praktisch für die Um den Preis einer Verunreinigung kann in allen elektrische Hochfrequenzstrahlung der Induktions- Fällen ein Vorheizen mittels eines Plasma- oderHilfsspule 1 durchlässig. - - - - 40 lichtbogenbrenners vorgenommen werden.
.„Durch einen Verteiler 10 (z.B. einen Fülltrichter) ..In jedem Fall schreiten die Erwärmung, die Leitkann der Einsatz 3 von Keramikmaterial mit regel- fähigkeit und das Schmelzen allmählich im Einsatz barer Geschwindigkeit in die Hülse 2 eingeführt wer- voran, bis unter der Wirkung der kalten Wand in der den. Man setzt dabei das Keramikmaterial in fein- Nähe der Hülse 2 die Erwärmungsschwelle erreicht verteilter Form (Pulver, Körner usw.) ein, so daß 45 wird, wo der spezifische Widerstand plötzlich scharf sich der Einsatz in der Hülse verteilen kann, was bei- abfällt. Mangels dieses Abfalls des Widerstands könspielsweise die Verwendung länglicher Tabletten aus- nen die induzierten Ströme nicht mehr strömen, und schließt. die nut der Hülse in Berührung stehende Ringzone 12 Die Hülse 2 ist in ihrem unteren Teil durch einen behält einen pulverförmigen oder mehr oder weniger abnehmbaren Boden 11 verschlossen, um zu verhin- 50 gesinterten Zustand. ■
dem, daß das eingesetzte feinverteilte Material beim Nachdem die gesamte Bodenschicht, abgesehen Zuführen entweicht. Der Boden 11 besteht aus einem vom Bereich innerhalb der Ringzone 12, geschmol-Keramikblock oder besser aus einem mit Wasserküh- zen, ist, führt man in die Hülse 2 das zu behandelnde lung versehenen Boden.. Material ein. Gleichzeitig verschiebt man die Feld-Wenn das zu behandelnde Material der Einwir- 55 wicklung 1 in Richtung des Pfeils 4 mit einer solchen kung von Luft während der Behandlung entzogen Geschwindigkeit, daß der Schmelzyorgang im Einsein soll, was bei zahlreichen keramischen Stoffen der satz 3 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das An-FaIl ist, kann man den Ofen unter Schutzgasatmo- steigen der Höhe des Einsatzes fortschreitet. Der zusphäre betreiben, indem man zwischen die Induk- vor geschmolzene Teil erstarrt hinter der Feldwicktionsspule 1 und die Hülse 2 eine in Fig.1 schema- 60 lung 1 und liefert eine kompakte Masse. In Fig.l tisch strichpunktiert wiedergegebene dichte isolie- wurde so der gesamte Teil 13 des Einsatzes im rende keramische Kammer 16 (z. B. aus Quarz) ein- Inneren der Ringzone nacheinander geschmolzen und schiebt. Diese Kammer verringert die elektrische erstarren gelassen. Oberhalb des dem Schmelzvorgang Leistung nicht wesentlich und wird in keiner Weise gerade unterworfenen Teils 14 ist noch eine Schicht angegriffen, da sie nur schwach erwärmt wird. Sie ist 65 15 des noch in feinverteiltem Zustand befindlichen mit Anschlußrohren versehen, um innerhalb der Materials vorhanden.

Kammer eine Schutzgasatmosphäre herzustellen. In F i g. 2, die einen Schnitt durch den Abschnitt

Als Beispiel sei angegeben, daß ein Ofen der oben 15 zeigt, ist ein geschmolzener Mittelbereich 14' zu

sehen, der in einer dünnen gesinterten Schicht 14" enthalten ist, welche einen (nach dem Erstarren die Gangart bildenden) Tiegel aus dem gleichen Material bildet und ihrerseits bis zur Hülse 2 von der Ringzone 12 umgeben ist, welche im allgemeinen pulver- föhnig bleibt, jedoch auch mehr oder weniger sintern kann. Diese Zone aus pulverförmigem Material stellt eine die Hülse 2 schützende Wärmedämmschicht dar.

Nachdem die Feldwicklung am oberen Ende der Hülse 2 angelangt ist, werden die Zuführungen abge- xo schaltet. Wegen des Vorhandenseins der Ringzone 12 von nicht geschmolzenem Material zwischen dem elektrogeschmolzenen Materialbarren und der Hülse 2 kann man die beiden leicht voneinander trennen. Die Hülse 2 läßt sich im allgemeinen wieder verwenden und ist auf jeden Fall billiger herzustellen als ein Quarzwärmeschild (puits thermique). Auf jeden Fall lassen sich die Leiterelemente wieder verwenden, und nur die isolierenden Zwischenstücke müssen nach einigen Schmelzvorgängen ersetzt oder nachgearbeitet ao werden.

Man braucht schließlich nur den erhaltenen Barren von elektrogeschmolzenem Material von den die Verunreinigungen enthaltenden oder keine genügend homogene Struktur besitzenden Teilen zu be- freien, insbesondere, indem man die Enden abschneidet und die Seitenflächen bearbeitet.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich insbesondere für folgende Zwecke verwenden:

1. Zur Herstellung von elektrogeschmolzenem UO, in neutraler oder reduzierender Atmosphäre, wobei die Speisefrequenz der Feldwicklung zwischen 500 kHz (für große Durchmesser) und einigen MHz liegt. Die Geschwindigkeit der Aufwärtsverschiebung der Feldwicklung liegt in den meisten Fällen in der Größenordnung von 10 cm/Std. Die pulverförmige Ringzone besitzt eine Dicke von 1 bis 2 mm. Das UO, muß als Pulver von genügend gleichmäßiger Körnung zugeführt werden, damit es sich in der Hülse richtig verteilt. Hierbei muß man sich daran erinnern, daß elektrogeschmolzenes UO₂ in einem Induktionsofen mit einer einwindigen, den Behälter bildenden Feldwicklung sehr schwierig herzustellen ist und in jedem Fall die elektrische Leistung (und infolgedessen die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens) bei Verwendung einer mehrwindigen Feldwicklung und einer für die elektromagnetische Induktion »durchlässigen« Hülse wesentlich besser ist.

2. Zur Herstellung von kaum leitenden elektrogeschmolzenen keramischen Oxiden, beispielsweise so A1,O₃ oder MgO unter hohem Sauerstoffdruck.

3. Zur Herstellung von elektrogeschmolzenen keramischen Oxiden, wie Zirconoxid; in diesem Fall besitzt die pulverförmige Zone eine Dicke, die oft mm erreicht.

Die angegebenen Verwendungsmöglichkeiten für das erfindungsgemäße Verfahren schließen selbstverständlich andere Anwendungsmöglichkeiten nicht aus; in jedem Fall erhält man ein sehr homogenes Schmelzen.

Die Hülse des als Ausführungsbeispiel beschriebenen Induktionsofens besitzt einen kreisförmigen Querschnitt. Selbstverständlich kann man hierfür auch eine andere Form, beispielsweise quadratisch oder sternförmig verwenden, um einen entsprechend geformten Barren zu erhalten.

Claims

Patentansprüche:

1. Anwendung eines Induktionsofens mit aus gekühlten Sektoren mit isolierenden Zwischenstücken bestehendem Tiegel und diesen umfassender Induktionsspule, modifiziert durch eine große Anzahl (über 10) von Tiegelsektoren und den Anschluß an eine Hochfrequenz-Stromquelle, auf das Schmelzen von hochschmelzenden keramischen Stoffen.

2. Induktionsofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente (5) und isolierenden Zwischenplatten (6) durch ein um die Hülse (2) gewickeltes Band aus elektrisch isolierendemhochtemperaturbeständigemMaterial zusammengehalten sind.

3. Verfahren zum Schmelzen und Wiedererstarrenlassen eines Einsatzes von Keramikstoffen in einem Induktionsofen nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schmelzvorgang durch Vorwärmen eines am Boden der senkrecht angeordneten Hülse befindlichen kleinen Teils des Einsatzes eingeleitet wird, und Keramikstoff in Pulverform anschließend immer weiter in die Hülse eingefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und Leistung des Generators und der Kühlmitteldurchfluß durch die Leiterelemente (5) so festgelegt wird, daß im Betrieb zwischen dem geschmolzenen Keramikmaterial und der Hülse (2) eine elektrisch- und wärmeisolierende Ringschicht (12) von nicht geschmolzenem, pulverförmigem Keramikmaterial verbleibt, und daß in an sich bekannter Weise die Feldwicklung (1) bezüglich der Hülse (2) mit einer solchen geregelten Geschwindigkeit verschoben wird, daß die Schmelz- und Erstarrungfront des Einsatzes (3) sich mit der Feldwicklung und mit gleicher Geschwindigkeit wie dieselbe verschieben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009551/196