DE1905412B1 - Induktionsrinnenofen - Google Patents

Induktionsrinnenofen

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DE1905412B1
DE1905412B1 DE19691905412 DE1905412A DE1905412B1 DE 1905412 B1 DE1905412 B1 DE 1905412B1 DE 19691905412 DE19691905412 DE 19691905412 DE 1905412 A DE1905412 A DE 1905412A DE 1905412 B1 DE1905412 B1 DE 1905412B1
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DE
Germany
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metal
furnace
channel
channels
windings
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Application number
DE19691905412
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English (en)
Inventor
Poliscuk Vitalij P
Cin Mark R
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INST LITJA AN USSR
Original Assignee
INST LITJA AN USSR
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/34Arrangements for circulation of melts
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/16Furnaces having endless cores
    • H05B6/20Furnaces having endless cores having melting channel only

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen Induktionsrinnenofen, bei dem das Metallbad mit mindestens drei in einem Punkt ineinander mündenden Rinnen in Verbindung steht und bei dem zum Ausgießen des flüssigen Metalls aus dem Ofen eine abnehmbare Rohrleitung an eine der Rinnen anschließbar ist.
  • Aus der USA.-Patentschrift 2 539 215 ist ein Induktionsrinnenofen dieser Art bekannt, bei dem die Metallbewegung durch Konvektion und die Einwirkung der elektromagnetischen Kräfte erfolgt, die bei der Wechselwirkung zwischen dem Strom im Metall und dem erzeugten Magnetfluß entstehen. Der dabei erzeugte Druck ist relativ gering und von der dem Ofen zugeführten Leistung abhängig.
  • Aus der schweizerischen Patentschrift 438 390 ist eine Anlage zum kontaktlosen Durchmischen geschmolzenen Metalls bekannt, bei der das Mischen mittels eines Drehfeldes hervorgerufen wird, das von einem durch Einphasenstrom gespeisten Elektromagneten mit gespalteten Polen dadurch hervorgerufen wird, daß die Pole kurzgeschlossene Ringe tragen und eine Mulde mit dem geschmolzenen Metall umfassen.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Induktionsrinnenofen der eingangs erwähnten Art anzugeben, bei dem der Metallstrom unabhängig von der dem Ofen zugeführten Leistung regelbar und erheblich verstärkbar ist.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Schnittpunkt der Rinnen vom nicht kurzgeschlossenen Spalt eines zusätzlichen Magnetleiters umfaßt ist, dessen Magnetfluß den Flüssigkeitsstrom in dem Schnittpunkt durchsetzt und mittels an eine Steuereinrichtung angeschlossener Wicklungen in Stärke und Richtung steuerbar ist.
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Induktionsofens, F i g. 2 a die Verteilung der Ströme in den Rinnen bei der ersten Ofenbetriebsweise, F i g. 2b die Wechselwirkung zwischen Strom und Magnetfluß im Rinnenschnittpunkt bei der ersten Betriebsweise, Fig. 2 c die Richtung der Metallbewegung in den Rinnen bei der ersten Betriebsweise, F i g. 3 a die Wechselwirkung zwischen Strom und Magnetfluß im Rinnenschnittpunkt bei der zweiten Ofenbetriebsweise, F i g. 3b die Richtung der Metallbewegung in den Rinnen bei der zweiten Betriebsweise, Fig. 4 a die Verteilung der Ströme in den Ofenrinnen bei der dritten Ofenbetriebsweise, F i g. 4b die Richtung der Metallbewegung in den Ofenrinnen bei der dritten Betriebsweise und Fig. 4c die Verteilung der Ströme, des Magnetflusses und der elektromagnetischen Kräfte im Rinnenschnittpurkt bei der dritten Betriebsweise.
  • Der Induktionsrinnenofen, dessen prinzipieller Aufbau aus F i g. 1 ersichtlich ist, besteht aus einem Bad 1, Rinnen 2, 3, 4, geschlossenen Magnetleitern 5 und 6 mit Wechselstromwicklungen 7 und 8, die elektrische Ströme im Metall induzieren, welches die Rinnen 2, 3 und 4 füllt, einem geöffneten Magnetleiter 9 mit Wicklungen 10 und 11, welche ein äußeres Magnetfeld im Schnittpunkt der Rinnen 2, 3 und 4 erzeugen. Eine Abflußrohrleitung 12 ist mittels eines Aufsatzstückes 13 mit der Rinne 4 verbunden. Ein Deckel 14 dient zum Schließen des Ofens. Der im Spalt des geöffneten Magnetleiters 9 befindliche Rinnenabschnitt wird zweckmäßig abgeplattet ausgeführt, um die Größe des Spalts zwischen den Polen zu vermindern.
  • Die Metallbewegung in der Vorrichtung wird an Hand von drei Betriebsweisen erläutert.
  • Bei der ersten Betriebsweise arbeitet die Vorrichtung folgendermaßen.
  • Die Wicklungen 7 und 8 werden an dieselbe Netzphase angeschlossen. Hierbei ist der Strom in der Rinne 4, der gleich der Summe der in den Rinnen 2 bzw. 3 induzierten Ströme ist, gleich Null, d. h.
  • Strom 11 (F i g. 2 a) fließt praktisch nur in den Rinnen 2 und 3 und strömt an der Stelle der Rinnenverbindung senkrecht zur Längsachse der Rinne 4. Die Wicklungen 10 und 11 (Fig.2b) werden derart in Reihe geschaltet, daß sich die von ihnen erzeugten Magnetflüsse Bl summieren und der Gesamtmagnetfluß im Spalt der Phase nach mit dem Strom, im Metall zusammenfällt.
  • Bei der Wechselwirkung zwischen Magnetfluß und Strom im Metall entsteht eine elektrodynamische Kraft F. Unter Einwirkung dieser Kraft strömt das Metall mit einer Geschwindigkeit v1 (F i g. 2c) längs der Rinne 4 ins Bad 1 (F i g. 1). Die Intensivität des Metallumlaufs hängt bei sonst gleichen Bedingungen von der Speisespannung der Wicklungen 10 und 11 ab, die in weitem Bereich leicht geregelt werden kann.
  • Bei geringen Metallbewegunggeschwindigkeiten, die niedrigen Werten der an die Wicklungen 10 und 11 gelegten Spannung entsprechen, fließt das Metall längs den Rinnen 2 und 3 ruhig in die Rinne 4 und von hier in das Bad 1. Hierbei wird überhitztes Metall aus den Rinnen fortgeschafft, wobei dessen Strömungsgeschwindigkeit durch den Grad der Metallüberhitzung in der Rinne im Vergleich zu der Metalltemperatur im Ofenbad bestimmt werden kann.
  • Wenn das Schmelzen des Metalls im Bad (z. B.
  • beim Vorhandensein von festem Beschickungsgut) intensiviert oder das Metall zur Erzielung einer größeren Gleichmäßigkeit vor dem Gießen durchmischt werden soll, wird an die Wicklungen 10 und 11 eine erhöhte Spannung gelegt, wodurch die Metallbewegungsgeschwindigkeit in der Rinne 4 erhöht wird, das Metall ins Bad eruptiert und gut durchgemischt wird.
  • Die Rinne 4 wird, um Metall aus dem Ofen in ein (nicht gezeigtes) Aufnahmegefäß zu leiten, mit der Abflußleitung 12 verbunden; danach werden die Wicklungen 10 und 11 eingeschaltet. Durch die Kraft F, (Fig. 2b) wird Metall über Rohrleitung 12 (F i g. 1) ins Aufnahmegefäß geleitet.
  • Die Höhe des erzeugten Drucks wird durch Ändern der Speisespannung des Elektromagneten, beispielsweise mittels eines Transformators oder Magnetverstärkers, geregelt. Falls erforderlich, kann auch der Druck durch Ändern der Stromstärke im Metall und der Phasenverschiebung zwischen dem Strom im Metall und dem Magnetfluß geregelt werden.
  • Die Metallbewegung kann durch Abschalten der Wicklungen 10 und 11 oder Richtungswechsel des sie durchfließenden Stroms beendet werden. Hierdurch wird der Metallfluß schroff unterbrochen.
  • Das Metall kann aus dem Ofen sowohl ohne Druck (Rohrleitung 12 ist in den Eingußsumpf der Form eingeführt) als auch unter Überdruck in die Formen geleitet werden, wie dies beim Gießen unter niedrigem Gasdruck erfolgt (in diesem Falle wird die Rohrleitung 12 starr mit der Form verbunden, wobei das Metall von unten oder von der Seite her in letztere gedrückt wird).
  • Bei der zweiten Betriebsweise zum Erzeugen der Metallbewegung werden die Wicklungen 10' und 11' (Fig. 3a), welche ein Magnetfeld B2 erzeugen, mit 1800 Phasenverschiebung im Vergleich zur ersten Arbeitsweise eingeschaltet. Daher erhält die elektromagnetische Kraft F, jetzt die umgekehrte Richtung: Metall wird nun über die Zentralrinne aus dem Bad abgesaugt und in dieses iiber die Seitenrinnen mit der Geschwindigkeit v (F i g. 3 b) zurückgeführt.
  • Diese Betriebsweise kann insbesondere zum wirksamen Durchmischen von Metall mit flüssigen und festen Zusätzen verwendet werden, wenn diese geringere Wichte als das flüssige Metall haben und schwer mit ihm in Wechselwirkung treten. Das in der Rinne 4 nach unten strömende Metall reißt über das Aufsatzstück 13 (Fig. 1) diese Zusätze mit in die Rinne.
  • Beim Durchlaufen der letzteren treten die Zusätze in wirksame Wechselwirkung mit dem Metall, wodurch ihre Aufnahme ins Metall beschleunigt wird.
  • Bei der dritten Ofenbetriebsweise wird eine der Wicklungen 7' oder 8' (F i g. 4 a) des Magnetleiters 5 bzw. des Magnetleiters 6 an die entgegengesetzte Phase geschaltet.
  • Hierbei fließen im Schnittpunkt der Rinnen 2, 3 und 4 der Strom Ii (F i g. 4 c) und 14 unter einem gewissen Winkel zur Achse der Rinne 4. Infolge der Wechselwirkung der Ströme, und 14 mit dem Magnetfluß B3 entsteht eine Komponente Fx der elektromagnetischen Kraft F3, die senkrecht zur Achse der Rinne 4 (F i g. 1) gerichtet ist. Durch diese Kraft wird Metall aus dem Bad über die Rinne 2 in die Rinne 3 und von hier zurück ins Bad befördert. Der Umlauf des Metalls in der Rinne 4 wird auf übliche Weise erzeugt.
  • Diese Ofenbetriebsweise kann zum seitlichen Durchmischen des Metalls, insbesondere dann verwandt werden, wenn die Abflußleitung 12 aufgesetzt ist.
  • Die Verwendung des erfindungsgemäßen Rinnenofens ermöglicht es, die nachstehend aufgezählten Vorteile zu erhalten: a) das Metallschmelzen wird insbesondere bei großstückigem Beschickungsgut intensiviert; b) das Überhitzen des Metalls in der Rinne wird in durch das Fertigungsverfahren vorbestimmten Grenzen unabhängig von der Stromdichte im Metall geregelt; c) eine gleichmäßige chemische Zusammensetzung und Temperatur des Metalls werden im ganzen Badvolumen gewährleistet; d) ein regelbares Mischen des Metalls im Bad, dessen Intensivität nicht von der Stromstärke im Metall und folglich auch nicht von der Überhitzungsweise abhängt, wird gewährleistet; e) das Metall kann über eine geschlossene Metall leitung vergossen werden, wobei es aus dem Unterteil des Bads entnommen wird, wodurch ein Beibehalten der im Ofen erzielten Metallgüte und -reinheit gewährleistet wird; f) die geringe Trägheit bei der Steuerung des Wicklungsstroms ermöglicht das Gießen von Metall in Formen nach dem gewünschten Verfahren mit genauer Einhaltung der eingegossenen Mengen, wobei die Gießgeschwindigkeit nicht von der augenblicklichen Metalltemperatur abhängt; g) die Ofenkonstruktion ermöglicht eine Schmelzführung, eine Metallbehandlung und ein Vergießen des Metalls in Schutzgasatmosphäre und unter Vakuum; h) die Ofenkonstruktion ermöglicht ein Einführen des Metalls in die Form unter erhöhtem Druck, der durch elektromagnetische Kräfte erzeugt wird; i) die erhaltenen Versuchswerte beweisen, daß eine gerichtete Metallbewegung in den Ofenrinnen den Ansatz von Oxyden, Schlacken usw. in den Rinnen vermindert, wodurch wiederum die Intervalle zwischen den Ofenausbesserungen während des Betriebs, z.B. beim Schmelzen von Aluminiumlegierungen, verlängert werden.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Induktionsrinnenofen, bei dem das Metallbad mit mindestens drei in einem Punkt ineinander mündenden Rinnen in Verbindung steht und bei dem zum Ausgießen des flüssigen Metalls aus dem Ofen eine abnehmbare Rohrleitung an eine der Rinnen anschließbar ist, dadurch gekennzeichne t, daß der Schnittpunkt der Rinnen (2, 3, 4) vom nicht kurzgeschlossenen Spalt eines zusätzlichen Magnetleiters (9) umfaßt ist, dessen Magnetfluß den Flüssigkeitsstrom in dem Schnittpunkt durchsetzt und mittels an eine Steuereinrichtung angeschlossener Wicklungen (10, 11) in Stärke und Richtung steuerbar ist.
DE19691905412 1969-02-04 1969-02-04 Induktionsrinnenofen Pending DE1905412B1 (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2539215A (en) * 1946-07-12 1951-01-23 Ajax Engineering Corp Electric furnace, including electromagnetic pump for molten metal
CH438390A (de) * 1964-05-21 1967-06-30 Mo I Stali I Splawow Anlage zum kontaktlosen Durchmischen geschmolzenen Metalles

Patent Citations (2)

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CH438390A (de) * 1964-05-21 1967-06-30 Mo I Stali I Splawow Anlage zum kontaktlosen Durchmischen geschmolzenen Metalles

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