DE1615195C - Anwendungeines Induktionsofens auf das Schmelzen von hochschmelzenden kerami sehen Stoffen und Verfahren zum Schmelzen und Wiedererstarren solcher Stoffe - Google Patents

Description

Die Herstellung von Werkstücken aus hochschmelzenden, keramischen Materialien und insbesondere von elektrogeschmolzenen Stücken aus in Pulverform in einen Induktionsofen eingeführten keramischen Oxiden druch Schmelzen und anschließendes Erstarren (sogenannte elektrogeschmolzene Keramikmaterialien) bereitet in der Praxis erhebliche Schwierigkeiten, beispielsweise dadurch, daß die Starttemperatur des Keramikmaterials im Verhältnis zur Schmelztemperatur sehr ungünstig liegen kann oder daß Verunreinigungen des elektrogeschmolzenen Werkstücks ausgeschlossen werden sollen.

Es ist zwar grundsätzlich schon bekannt, elektrogeschmolzene Keramikmaterialien in einem elektrischen Hochfrequenzinduktionsofen herzustellen. Man hat zu diesem Zweck insbesondere einen elektrischen Ofen verwendet, der aus einer geschlitzten, durch einen Kühlmittelkreislauf gekühlten Metalldoppelwand besteht, welche gleichzeitig als einwindige Feldwicklung und als Schmelztiegel dient. Ein solcher Ofen läßt sich zum Schmelzen von solchen Keramikmaterialien verwenden, die eine praktisch mit ihrem Schmelzpunkt zusammenfallende Starttemperatur (Erregbarkeitstemperatur) besitzen, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Siliciumdioxid. Das in der Nähe der Wand der einen Tiegel bildenden einwindigen Feldwicklung befindliche Keramitkmaterial besitzt eine sehr schlechte elektrische Leitfähigkeit, wodurch Gefahr einer Lichtbogenbildung zwischen den Kanten des Schlitzes der einwindigen Feldwicklung ausgeschlossen wird. Dagegen ist ein solcher Ofen praktisch nicht verwendbar zum Schmelzen zahlreicher Keramikmaterialien, die eine erheblich unterhalb ihres Schmelzpunkts liegende Starttemperatur (z. B. 1000 bis 1500° C) besitzt. Das ist bei zahlreichen bekannten keramischen Oxiden der Fall, wie Zirkonoxid und Urandioxid, deren Schmelzpunkt unter 2600° C liegt. Wenn man die bekannte Vorrichtung mit doppelter Metallwand verwenden würde, würde tatsächlich das Material an bestimmten Punkten in der Nähe des Schlitzes der einwindigen Feldwicklung rasch leitend werden und die Feldwicklung kurzschließen, sie beschädigen und das Aufheizen durch Induktion und Schmelzen des Keramikeinsatzes beenden.

Zum Schütze der Feldwicklung kann man zwischen ihr und dem Einsatz aus Keramikmaterial ein doppelwandiges, durch einen Kühlmittelstrom gekühltes Quarz- oder Siliciumdioxidrohr anordnen. Ein solches verhältnismäßig teueres Rohr wird jedoch leider in Berührung mit dem Einsatz angegriffen. Da die Kühlflüssigkeit beispielsweise bei 50° C gehalten wird und das Keramikmaterial ein schlechter Wärmeleiter ist, ist der Temperaturgradient im letzteren Material sehr steil und außerdem Unregelmäßigkeiten unterworfen. Daraus folgt, daß der Quarz sehr hohen Spannungen ausgesetzt ist, insbesondere an der Außenwand des Rohrs. Diese Spannungen übersteigen die Elastizitätsgrenze und sogar die Bruchgrenze des Materials, so daß eine Oberflächenrißbildung eintritt, welche das Rohr nach nur einmaliger Verwendung beim Schmelzen eines Keramikeinsatzes unbrauchbar macht, und können sogar den Bruch der Rohrwand im Verlauf des ersten Arbeitsgangs hervorrufen und verhindern, daß er bis zum Ende durchgeführt werden kann.

Da das keramische Material in der Kälte einen außerordentlich hohen spezifischen elektrischen Widerstand hat, muß man den Einsatz zu Betriebsbeginn bis zu einer solchen Temperatur vorheizen, daß die induzierten Ströme darin fließen können. Dies wird in bekannter Weise dadurch erreicht, daß man in sich geschlossene Metallringe als Sekuhdärwindungen in den Tiegel einlegt (deutsche Patentschrift 381263) oder daß man einen Teil der vorhandenen Restschmelze im Tiegel beläßt, um einen geschmolzenen Sekundärkreis im Ofen aufrechtzuerhalten und in diese Restschmelze das nachzusetzende kalte Gut einträgt (deutsche Patentschrift 457 816).

Aus der Metallraffination sind bereits Induktionsöfen bekannt, welche einen Tiegel in Sektorbauweise aufweisen, wobei die einzelnen, den Tiegel bildenden Segmente gegeneinander durch eine isolierende Schicht getrennt sind. Diese Tiegel sind gekühlt und von . einer Induktionsheizspule umgeben (deutsche Auslegeschrift 1 208 429). Bei diesem bekannten Tiegel sind jedoch nur wenige voneinander isolierte Sektoren vorgesehen, und es könnte für den dort vorgesehenen Zweck sogar nur ein einziger, von Isolationsmaterial ausgefüllter Längsschlitz vorhanden sein. Bei diesem bekannten Ofen wird jedoch das im Tiegel enthaltene Material über den gesamten Tiegelquerschnitt hin geschmolzen, so daß es von den umgebenden Leiterelementen her verunreinigt werden und die Isolationselemente kurzschließen kann. Das geschmolzene Gut wird bei dieser bekannten Vorrichtung im Maße seines Erstarrens durch einen absenkbaren Boden aus dem Tiegel herausgezogen. .

Aus der deutschen Auslegeschrift 1025 631 ist eine Vorrichtung zum Zonenschmelzen von Stäben mit nicht einfach festzulegendem und herzustellendem Querschnitt bekannt. Diese Vorrichtung besitzt eine mehrere Windungen aufweisende Induktionsspule, welche den Stab unmittelbar umgibt und nur den Mittelteil des Stabes schmelzen soll, so daß nicht etwa ein Stab durch Schmelzen und Erstarren allmählich aufgebaut wird, sondern nur im Inneren eines bereits ausgebildeten Stabes einZonenschmelzbereich verschoben wird. Weiterhin wird bei der bekannten Vorrichtung keinerlei Hülse benutzt, so daß das zu behandelnde Gut zuvor in eine Stabform gebracht werden muß. Der Stab kann als Massivstab vorliegen oder durch Druck oder leichtes Sintern geformt sein.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1159 903 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Schmelzen von reinstem Silicium bekannt,' wobei der Tiegel von der Induktionswicklung selbst gebildet wird, die aus gekühltem Kupferrohr besteht. Die Windungen dieser Induktionswicklung sind durch Isolationsmaterial miteinander verbunden und mit einer Schicht des zu schmelzenden Materials auf der Innenseite des Tiegels überzogen. Dieser Ofen besitzt also keine von der Induktionswicklung getrennte Hülse, welche das zu schmelzende Material enthält, und ist im übrigen nur innerhalb eines außerordentlichen engen Rahmens verwendbar, da a) die Beschichtung der Wicklung aus dem gleichen Material wie das zu schmelzende bestehen muß und b) dieses Material eine sehr geringe elektrische und Wärmeleitfähigkeit bis zu einer in der Nähe seines Schmelzpunktes liegenden Temperatur besitzen muß. Diese Vorrichtung wäre also nicht verwendbar für keramische Materialien, deren Starttemperatur erheblich unterhalb ihres Schmelzpunktes liegt. Da die auf den Windungen 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 LO) 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 elektrogeschmolzenen 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 vorausbestimmbare 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

xo 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 einein, Induktionsofen, wobei der Sclunelz-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 Kühlmitteldurchnuß 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
Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II 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

getrennt sind, gebildet wird. Die Leiterelemente 5 sind alle identisch. Jedes besteht aus einem rohrförmigen Mantel aus sehr dünnem Kupferblech, durch den eine Kühlflüssigkeit, im allgemeinen Wasser, strömt, die durch ein Rohr 7 am Boden des Mantels eintritt und durch ein Rohr 8 an seiner Oberseite austritt. Die Leiterelemente 5 müssen möglichst dünn sein, um die Verluste klein zu halten. Beispielsweise verwendet man eine Dicke von ⁵/io mm für Rohre von 5 mm Durchmesser. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, stehen die Isolierplättchen geringfügig, nämlich um etwa 1 mm, über die Leiterelemente 5 nach innen vor, um die Kriechstrecken zu verlängern und dem Auftreten von Lichtbogen noch stärker entgegenzuwirken.

Der Zusammenhalt der Leiterelemente 5 und Plättchen 6 wird bei der gezeigten Ausführungsform durch Umwickeln mit einem keramischen Isoliergewebeband, das in der Hitze eine gute Festigkeit besitzt (z. B. Glasgewebe oder Aluminiumoxidgewebe), bewirkt, das nur im unteren Teil der Fig. 1 strichpunktiert gezeigt ist.

Es sind auch andere Lösungen möglich; insbesondere kann man die Leiterelemente aus dünnen Kupferrohren mit kreisförmigem oder Profilquerschnitt herstellen, sie durch Aufspritzen von Aluminiumoxid auf jedes Rohr mittels der Spritzpistole voneinander isolieren und durch einen außerhalb des Induktionsfeldes angeordneten oberen und unteren Reifen (Kollektor) zusammenhalten. Diese Ausbildung ist vorteilhaft, wenn es sich um eine größere Anzahl, nämlich zwischen 10 und 24 Leiterelemente handelt..Die letztere Zahl stellt praktisch die obere Grenze für die geläufigen Durchmesser dar. Dagegen ist bei bis zu 8 Leiterelementen die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform vorzuziehen. Es scheint, daß vier Leiterelemente die Mindestzahl darstellen.

Die so hergestellte Hülse 2 ist praktisch für die elektrische Hochfrequenzstrahlung der Induktionsspule 1 durchlässig.

Durch einen Verteiler 10 (z. B. einen Fülltrichter) kann der Einsatz 3 von Keramikmaterial mit regelbarer Geschwindigkeit in die Hülse 2 eingeführt werden. Man setzt dabei das Keramikmaterial in feinverteilter Form (Pulver, Körner usw.) ein, so daß sich der Einsatz in der Hülse verteilen kann, was beispielsweise die Verwendung länglicher Tabletten ausschließt.

Die Hülse 2 ist in ihrem unteren Teil durch einen abnehmbaren Boden 11 verschlossen, um zu verhindem, daß das eingesetzte feinverteilte Material beim Zuführen entweicht. Der Boden 11 besteht aus einem Keramikblock oder besser aus einem mit Wasserkühlung versehenen Boden.

Wenn das zu behandelnde Material der Einwirkung von Luft während der Behandlung entzogen sein soll, was bei zahlreichen keramischen Stoffen der Fall ist, kann man den Ofen unter Schutzgasatmosphäre betreiben, indem man zwischen die Induktionsspule 1 und die Hülse 2 eine in F i g. 1 schematisch strichpunktiert wiedergegebene dichte isolierende keramische Kammer 16 (z. B. aus Quarz) einschiebt. Diese Kammer verringert die elektrische Leistung nicht wesentlich und wird in keiner Weise angegriffen, da sie nur schwach erwärmt wird. Sie ist mit Anschlußrohren versehen, um innerhalb der Kammer eine Schutzgasatmosphäre herzustellen.

Als Beispiel sei angegeben, daß ein Ofen der oben erwähnten Art für die Behandlung von Zirkonoxid hergestellt wurde, bei dem man Leiterelemente von 5 mm radialer Abmessung verwendete, die zur Aufnahme des Zirkonoxids einen Bereich von 40 mm Durchmesser abgrenzten. Die Länge der Hülse kann das fünf- bis sechsfache der Länge der Feldwicklung betragen.

Das Verfahren bei der Verwendung des Ofens zur Herstellung von elektrogeschmolzenem Keramikmaterial wird im folgenden mit Bezug auf Fig. 1 beschrieben, die eine mittlere Betriebsphäse nach Beginn des Schmelzens zeigt.

Dieses Anlaufen oder Einleiten des Schmelzens kann im allgemeinen wegen der sehr geringen Leitfähigkeit des Keramikmaterials in der Kälte nur mit Hilfe von Kunstgriffen, wie den im folgenden angegebenen, erfolgen, wobei die Hülse 2 durch den Boden 11 verschlossen ist, die Feldwicklung 1 sich in ihrer unteren Stellung befindet und eine dünne Schicht des Keramikmaterials in feinverteiltem Zustand auf dem Boden verteilt ist.

Wenn der Arbeitsgang unter Luftzutritt durchgeführt werden kann, bringt man auf die Pulverschicht und in die Mitte derselben feine Späne des Metalls, dessen Oxid den Einsatz 3 bildet (beispielsweise Aluminium bei einem Aluminiumoxideinsatz). Unter der Wirkung der induzierten Ströme oxydiert sich das Metall in Gegenwart der Luft in einer stark exothermen Reaktion, welche den angrenzenden Einsatz erhitzt und seinerseits für die induzierten Ströme leitend macht, wodurch wiederum dessen Schmelzen bewirkt wird.

Wenn das Schmelzen unter Luftausschluß durchgeführt werden soll, legt man auf die Schicht einen Wolframdraht, in dem Ströme induziert werden. Nach erreichtem Schmelzen fällt dieser Draht auf den Boden und kann zum. Schluß durch Abschneiden des Produkts abgetrennt werden.

Um den Preis einer Verunreinigung kann in allen Fällen ein Vorheizen mittels eines Plasma- oder Hilf slichtbogenbrenners vorgenommen werden.

In jedem Fall schreiten die Erwärmung, die Leitfähigkeit und das Schmelzen allmählich im Einsatz voran, bis unter der Wirkung der kalten Wand in der Nähe der Hülse 2 die Erwärmungsschwelle erreicht wird, wo der spezifische Widerstand plötzlich scharf abfällt. Mangels dieses Abfalls des Widerstands können die induzierten Ströme nicht mehr strömen, und die mit der Hülse in Berührung stehende Ringzone 12 behält einen pulverförmigen oder mehr oder weniger gesinterten Zustand.

Nachdem die gesamte Bodenschicht, abgesehen vom Bereich innerhalb der Ringzone 12, geschmolzen ist, führt man in die Hülse 2 das zu behandelnde Material ein. Gleichzeitig verschiebt man die Feldwicklung 1 in Richtung des Pfeils 4 mit einer solchen Geschwindigkeit, daß der Schmelzvorgang im Einsatz 3 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Ansteigen der Höhe des Einsatzes fortschreitet. Der zuvor geschmolzene Teil erstarrt hinter der Feldwicklung 1 und liefert eine kompakte Masse. In. Fig. 1 wurde so der gesamte Teil 13 des Einsatzes im Inneren der Ringzone nacheinander geschmolzen und erstarren gelassen. Oberhalb des dem Schmelzvorgang gerade unterworfenen Teils 14 ist noch eine Schicht 15 des noch in feinverteillcm Zustand befindlichen Materials vorhanden.

In Fig. 2, die einen Schnitt durch den Abschnitt 15 zeigt, ist ein geschmolzener Mittcibercich 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 pulverförmig 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 abgeschaltet. 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 werden.

Man braucht schließlich nur den erhaltenen Barren von elektrogeschmolzenem Material von den die Verunreinigungen enthaltenden oder keine genügend homogene Struktur besitzenden Teilen zu befreien, 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 UO₂ 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 UO₂ 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 Al₂O, 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 (2)

Patentansprüche:

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

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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 isolierendem hochtemperaturbeständigem Material 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

109 631/218