DE1802197C - Induktionsrinnenofen zur Behandlung von Metallschmelzen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Induktions-Rinnen- dichten Außenwänden ausgeführt sein kann, z. B. ofen zur Behandlung von Metallschmelzen mit einem mit einem metallisch dichten Mantel, der gegen die kippbar gelagerten mit feuerfestem Material ausge- Induktoren dichtet, ermöglicht ein leichtes Entkleideten Ofentiegel in Form eines stehenden Zylin- schlacken auch dann noch, wenn nur noch geringe ders, einem diesen vakuum- und/oder druckdicht ab- 5 Schmelzmengen im Ofen vorhanden sind. Durch die schließenden Deckel und mit einer Füll- und Ab- erfindungsgemäße Ausbildung des Ofens wird eine zapföffnung. Hinterschneidung am Übergang von der öffnung

Rinnöfen, auch solche, die unter Vakuum arbei- zur Tiegelwand vermieden, so daß die Schlacke beten, sind bekannt (USA.-Patentschrift 2 474 443). re^;'s nach einer geringen Schwenkbewegung durch Bei einigen dieser bekannten Öfen hat der Ofentiegel io die Öffnung abgezogen werden kann. Auch das Ausdie Form eines liegenden Zylinders. Bei diesen Öfen kratzen von Schlackeresten aus einem entleerten muß die Menge der Schmelze so begrenzt werden, Ofen ist bequem möglich. Die Schlacke braucht also daß über der Schmelze ein Raum freibleibt. Unter nicht durch Abgieß- oder Eingießöffnungen entfernt Vakuum ist die Oberfläche des Schmelzbades oft zu werden, die somit verhältnismäßig rein von unruhig, da das Bad »kocht«, so daß sich an der 15 Schlacke gehalten werden können.
Tiegelwand über der Badfläche Schlackenbeläge und Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Ofens Metallreste ansetzen. Diese Beläge müssen gelegent- besteht darin, daß der bei Druckbehandlung auf den Hch entfernt werden, was oft schwierig ist. Deckel wirkende Druck wegen der kleinen Deckel-

Vorgeschlagen wurde auch die Verwendung von fläche begrenzt ist, wodurch die Dichtungs- und unter Vakuum arbeitenden Rinnenofen zur Warm- ao Festigkeitsprobleme geringer werden. Weitere Vorhaltung von Schmelzen, die mit einem Tiegel in teile des kleinen Deckeldurchmessers bestehen darin, Form eines stehenden Zylinders ausgerüstet sind, daß einmal der Deckel ein geringes Gewicht hat und wobei in der Seitenwand de« Ofens ein Einfüllteil zum anderen nur wenig angehoben zu werden und auf der entgegengesetzten Seite des Ofentiegels braucht, um den Ofen unter dem Deckel wegschwengnesiumchromit M_feO · Cr₂O₃ gebunden sind. Die 35 ken zu können, wobei die außermittige Lage des schrift 1 255 685). Der Tiegel dicer öfen ist mit Deckels weiter dazu beiträgt, daß ein geringes Aneinem zentral gelegenen, vakuumdichten Deckel ver- heben genügt. Wenn die Anlagefläche des Deckels sehen und hat getrennte Einfü'i- um Abzapfrinnen. etwas geneigt ist, kann das Kippen des Ofens sogar Die öfen sind kippbar und ihre vakuumdicht schlie- ohne vorheriges Abheben des Deckels erfolgen. Der ßenden Deckel sind über Evakuierungsleitungen an 30 Deckel ist in kurzer Zeit auszutauschen und das BePumpen angeschlossen. Ein Nachteil dieser öfen be- schicken des Ofens kann schnell und effektiv ohne steht in der Schwierigkeit, die Schmelzbadoberfläche Aufheben des Vakuums oder Drur'fs über die luftschlackenfrei zu halten. dichte Schleuse am Deckel erfolgen.

Ein gemeinsamer Nachteil der zuvor beschrie- Der erfindungsgemäße Ofen hat auch den Vorteil, benen öfen ist die Schwächung der Ofenwand im 35 daß nach Kippen des Ofens (nach Beseitigung des Bereich des Einfüllteiles, die u. a. auf dem eben be- Vakuums oder des Überdruckes) eine Induktoreinschriebenen Schlackenansatz, der jedoch hier gerin- heit ohne Abzapfen der Schmelze ausgetauscht werger ist als bei liegenden Ofentiegeln, auf Erosion an den kann. Dies ergibt sich daraus, daß das Kippen der Wand usw. beruht. Ein anderer Nachteil ist, daß nicht durch öffnungen in den Seitenwänden usw. bees wegen Undichtheiten der die Wand bildenden 40 hindert ist.

Stampfmasse schwer ist, ein wirksames Vakuum Mit dem erfindungsgemäßen Ofen kann sowohl aufrechtzuerhalten. Ferner entstehen Abdichtungs- eine Druck- als auch eine Vakuumbehandlung durchprobleme an der Einfüllöffnung, wo es schwierig ist, geführt werden, ohne daß die Schmelze bei irgenddas keramische Material gegenüber der Ofenwand einem Schritt der Behandlung mit Luft in Berührung tu dichten. Es ist auch erwünscht, in einfacher Weise 45 kommt. Bei der Druckbehandlung wird Inertgas anSchlacke von der Badoberfläche und Schlackenreste gewendet, z. B. Argon.

von der Ofenwand entfernen zu können, ohne daß es Aus der Zeitschrift »The Iron Age« 1955, S. 95,

iflötig ist, diese Schlacke oder Schlackenreste durch die ist eine Ofenanlage bekannt, bei der ein Schmclz-

Abgießöffnung (oder Einfüllöffnung) zu entfernen. tiegel in einer wesentlich größeren Vakuumkammer

Der [Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen 50 angeordnet ist, so daß er in dieser schwenken kann

Induktionsrinnenofen mit einem druck- und vaku- und ,0 ein Abguß unter Vi.kuum möglich ist. Die

umdichten Deckel /11 schaffen, dessen Durchmesser Vakuumkammer heMeht aus einem Mittelteil, einem

kleiner ist als der Tiegcklurehmesser und der trotz- Boden und einem Deckel, fm Deckel ist eine mit

dem leicht zu entschlacken ist. einem Ventil verschließbare Öffnung vorhanden, an

Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß dadurch gc- 55 die eine Besehicktingskainmer vakuumdicht angelöst, daß der Ofentiegel ein den Tiegelhohlraum ab- schlossen ist. Dieser bekannte Ofen jedoch steht der deckendes an seiner dem Ticgclhohlraum zugc- Erfindung fern, da nicht der Tiegel vakuumdicht wendeten Seite mit feuerfestem Material belegtes ausgebildet, sondern dieser vielmehr in einer zusätz-Obcrteil aufweist, und daß im Oberteil anschließend liehen Kammer angeordnet ist. Die durch Druck an dessen Rand eine Öffnung vorgesehen ist, die ein? ⁶" oder Unierdruck auftretende Melastung des OfeiikleiiKTu (Jucrscliniltsflächc aufweist als der Tiegel- deckeis und auch des Ofengcliiiuses ist bei einem hohlraum und durch einen lösbaren Deckel vakuum- solchen bekannten Ofen vergleichbarer Leistung wc- und/oder druckdicht verschlossen ist, wobei die Off- scntlich größer als hei einem Ofen nach der Erfindung den Rand des Oberteiles in der zur Kipp,ich.e dung. Auch ist das Entfernen der Schlacke von der xenk/'.'clilcn. vertikalen Diametralcbene des Ofens 65 Hiidoherflächc sehr schwierig und umständlich,
beriihn. Ein Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung wird im

Ein solcher Ofen, der im ilingen mit die kenum folgenden .111 Hand Jc 1 Zeichnung n.iher beschrie-

sclien Teile umgebenden, vollii? vakuum und druck hen. In dieser 'ei.¹,:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rinnenofen mil Induktoren in aufrechter und gekippter Lage und

F i g. 2 denselben Ofen im Vertikalschnitt.

Der Rinnenofen hat ein Oberteil 11 und ein Unterteil 12, die durch Flansche und Dichtungen vakuum- und druckdicht miteinander verbunden sind. Am Oberteil ist ein kleinerer vakuum- und druckdichter Deckel 13 mit Beschickungsorganen für feste Legierungsbestandteile befestigt, die über eine luftdichte Schleuse 14 in den Ofen eingeführt werden. Am Deckel 13 sind auch an sich bekannte Meß- und Beobachtungsvorrichlungen 16, IS angeordnet.

Wie ersichtlich, ist die Ofenseitenwand im wesentlichen glatt. An der Seitenwand ist nur eine Abzapfvorrichtung vorgesehen, die zum Entleeren des Ofens über eine vom Bodenteil des Tiegels ausgehende Rinne 17 und eine Schnauze 18 dien.·.. Der Schnauzenteil ist am Ofenkörper mit Flanschen 19 und Flächen aus einer eine Sinterung verhindernde Fugenmasse angeschlossen, z. B. einer wärmebeständigen Masse an beiden aneinander anliegenden Flächen. Diese Masse kann bis zu mindestens 85 Gewichtsprozenten aus Magnesium und Chromoxyd bestehen, \oii denen mindestens 90 Gewichtsprozente als Magnesiumchromit MgO-Cr₂O₃ gebunden sind. Die Mansche und Anschlußorgane können auch fllissigki'tsgekühlt sein, um zusammen mit der Fugenmasse ein Festsintern zu verhindern. An Stelle des Schnauzenteiles 18 kann an seinem Flansch 19 auch eine Vakuum- oder Druckhaube 20 angebracht werden (vgl. Fig. 2 rechts unten). Besonders im letzteren Fall ist es wichtig, Schrauben, Bolzen oder andere Verbindungselemente zum Festhalten der Haube zu benutzen.

Unter dem Ofen sind in üblicher Weise ein oder mehrere austauschbare vorzugsweise vakuumdichte Induktoren 21 angebracht, die eine Spule, einen Eisenkern und eine Schmelzrinne aufweisen. Wie bekannt, erhält man in der Ofenrinne durch magnetische Druckwirkung (»pinch«-Effekt) eine Umführung der Schmelze. Vom Deckel 13 gehen zu Pumpen führende Evakuierungsleitungen und Gasleitungen für die Druckbehandlung aus. Diese Leitungen sind nicht dargestellt.

Der Ofen ist mit Hilfe von Hydraulikzylindern 23 um eine Achse 22 kippbar. Beim Kippen nach rechts wird der Tiegel über die Schnauze 18 entleert unJ nach einem Kippen nach links kann der restliche Teil der Schmelze entleert und der Tiegel erneut beschickt werden.

Der Ofendeckel 13 ist längs einer etwas geneigten Ebene 24 vakuum- und druckdicht am oberen Teil 11 11υs einen stehenden, zylindrischen Tiegel 25 aufweisenden Ofenkörpers angebracht.

Nachdem das Vakuum bzw. der Druck aufgehoben ist, kann der Ofen ohne nennenswertes Anheben des Deckels 13 um einen gewissen Winkel (siehe die strichpunktierte Linie in Fig. I) nach links gekippt werden, wonach Schmelze in Richtung des Pfeiles Λ eingefüllt werden kann.

Entschlacken und Entfernen von Mctallresten kann nach Wegnahme des Deckels 13 und Kippen des Ofens durch Abschaben erfolgen. Reparaturen von Schilden infolge von Rissen und Aushöhlungen an der Innenwand des Ofens können nach Entfernen des Deckels durch Bespritzen der Wand mit neuer Stampfmasse oder in anderer WeKe durch die obere ΰίϊηιιπίϊ vorgenommen werden

Der Ofen wird nach Austausch der Haube 20 gegen das Schnauzenteil 18 mit Hilfe von unter Druck stehenden auf den Spiegel der Schmelze einwirkenden Inertgas durch die Rinne 17 und die Schnauze 18 entleert. Nach Abnehmen des Pfropfens 27 oder durch einen als Filter ausgebildeten Pfropfen hindurch kann Schutzgas eingeblasen werden, womit verhindert wird, daß die Schmelze an der Schnauze wieder schädliche Gase aufnimmt, die vorher bei der

ίο Entgasungsbehandlung entfernt wurden. Wenn der Druck unter dem Pfropfen 27 wegen des eindringenden Inertgases etwas höher als im Siederaum bei 25 ist, kann das Sieden am Ausfluli vermieden werden. Wie ersichtlich, ist der Schmelzenspiegel in der Rinne 17 etwas niedriger.

Die letzten Reste der Sciunelze können nach Entfernen des Deckels 13 über eine an der Deckelöffnung angebrachte nicht dargestellte Schlackenrinne, die sich an die oberen keramischen Teile des Ofen-

ao körpers anschließt, ausgegossen werden. Ofenkörper und Schlackenrinne sind an ihren aneinander anstoßenden Enden mit der oben genannten, nicht sinternden Fugenmasse belegt, um ein Zusammensintern von Ofenkörper und Schlackenrinne zu verhin-

a5 dem. Bei entferntem Deckel 13 können die Dichtungsflächen durch einen Schutzring26 (s. Fig. 1) geschützt werden.

Die Schlackenrinne kann mit Vorteil zum Abzapfen für die Teile der Schmelze dienen, die nicht in

entgaster Form durch die Ofenschnauze 18 entleert wurden und die nach weitgehender Entleerung des Ofentiegels übrigbleiben. Die Haube 20 verhindert, daß über die nicht ganz dichten Teile dtr Stampfmasse und des keramischen Materials Leckagen entstehen.

Der Deckel 13 ist, wie F i g. 2 zeigt, in einem gewissen Abstand vom keramischen Material des Ofenkörpers angebracht, so daß die einander gegenüberstehenden Flächen nicht aus einem speziellen nicht sinterndem Material ausgefühlt werden müssen. Die Verwendung nicht sinternden Materials kann jedoch zweckmäßig sein. Die Dichtungen am Deckel 13 und den Induktoren 21 können, wie auch die Dichtungen 19, wassergekühlt werdlen. Die Induktoren müssen vakuumdicht sein, z. B. entsprechend der deutschen Patentanmeldung P 14 58 8O4.f>.

Der Rinnenofen nach der Erfindung wird z. B. wie folgt verwendet:

Zunächst wird Schmelze, z. B. schwach legierter Stahl, durch die öffnung des Ofens eingefüllt (Pfeil A), wonach der Deckel 13 durch Zurückkippen des Ofen? in senkrechte Lage geschlossen und die Haub 20 über die Dichtung 1° am Schnaiizentci! angebracht wird. Durch Evakuierung wird über dem Schmel/enspiegel ein Vakuum erzeugt und

durch die Einwirkung der Induktoren wird die Schmelze warm gehalten und umgerührt, wobei ihre verschiedenen Teile nacheinander zum oder in die Nähe der Sciimel/.badoberfläcin: gelangen, wobei die Schmelze von schädlichen Einschlüssen und Gasen befreit wird. Wahrend der Behandlung werden Legierimgsbcstandteile in fester Form über die luftdichte Schleuse 14 zugeführt. Nach abgeschlossener Vakuumbehandlung wird am Pfropfen 27 Inertgas eingefüllt, um den entgasten Zustand auch für in der

Rinne 17 befindliche Schmelzcnleilc beizubehalten. Die H-,übe 20 wird nun gegen den Schnaiizentei! IK ausgetauscht, wonach über dem Schmclzenspiegcl mittels Inertgas Druck erzeugt wird und die Schmelze uK.

die Schnauze 18 zweckmäßig in Inertgasatmosphäre ausgegossen wird. Kippen ist also nicht erforderlich, so daß das Ausgießen ohne Bewegung der Schnauze geschehen kann. Nachdem die wesentlichen Teile der Schmelze auf diese Weise entfernt worden sind, wird der Druck aufgehoben und der Ofen nach Anbringen der Schlackenrinne nach links gekippt. Die Schlacke wird nun von der Schmelze und von den Wänden abgeschabt und der Rest der Schmelze sowie die übrigen Reste werden über die Schlackenrinne ausgegossen. Nachdem der Ofen in eine hierfür geeignete Lage gekippt worden ist, kann er erneut durch Eingießen von Schmelze in Richtung des Pfeiles A beschickt werden. _ , . ...

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Induktionsrinnenofen zur Behandlung von Metallschmelzen mit einem kippbar gelagerten, mit feuerfestem Material ausgekleideten Ofentiegel in Form eines stehenden Zylinders, einem diesen vakuum- und/oder druckdicht abschließenden Deckel und mit einer Füll- und Abzapföffnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ofentiegel (12) ein den Tiegelhohlraum abdeckendes, an seiner dem Tiegelhohlraum zugewendeten Seite mit feuerfestem Material belegtes Oberteil (11) aufweist, und daß im Oberteil (11) anschließend an dessen Rand eine Öffnung vorgesehen ist, die eine kleinere Querschnittsfläche aufweist als der Tiegelhohlraum und durch einen lösbaren Deckel (13) vakuum- und/oder druckdicht verschlossen ist, wobei die Öffnung (10) den Rand des Oberteiles (11) in der zur Kippachse (22) senkrechten, vertikalen Diametralebene des Ofens berührt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen