DE1917505B2 - Verfahren zur herstellung eines zweischichtentiegels fuer induktionsoefen - Google Patents

Description

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bei induktivem Einschmelzen lediglirn der Schablone zende Phasen bilden, wie zum Beispiel Al₂O₃ und oder gleichzeitig mit dem Einschmelzen der ersten CaO. ... Charge. Dieses Verfahren hat sich an sich bewährt, Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen zumal zunächst nur die innere Schicht des Tiegels insbesondere darin, daß mit dem Verfahren unter sintert und nach außen hin eine ungesinterte Puffer- 5 Verwendung einer Schmelzschablone nunmehr auch schicht verbleibt Das Sintern ist jedoch nicht nur ein auf die jeweiligen Erfordernisse abgestimmter von der angewandten Temperatur, sondern auch von zwei- oder gar mehrschichtiger Tiegel hergestellt der Zeit abhängig. Mit jeder neuen Charge wird dem- werden kann, ohne daß ein nennenswerter Mehrauinach die gesinterte Schicht immer dicker, bis schließ- wand erforderlich ist und ohne daß die Vorteile dielich die Tiegelwand in voller Stärke durchgesintert io ses bewährten Verfahrens — insbesondere kurze ist. Mit zunehmender Stärke der gesinterten Schicht Stillstandszeiten des Ofens — eingebüßt ^wer°^en- 'j'^e wächst jedoch die Gefahr der Rißbildung infolge der maximale Stärke der sinternden Schicht ist durch die Temperaturunterschiede in der Tiegelwand und in- Hilfsschablone genau festzulegen. Damit verbleibt in folge der Temperaturwechselbeanspruchung. Sobald jedem Fall die für die Betriebssicherheit erforderdie ungesinterte Pufferschicht ein besiimmtes Maß 15 liehe ungesinterte Pufferschicht, und die ^Le°^en.^sunterschritten hat, ist sie nicht mehr in der Lage, die dauer des Tiegels ist nur noch vom echten Verschleiß durch die Risse in der gesinterten Schicht austretende abhängig. Je nachdem, ob die Hufsschablone aus Metallschmelze abzufangen. Aus Gründen der Be- sich bei Sintertemperatur verflüchtigendem Material triebssicherheit müssen derartige Tiegel daher nach besteht oder während der Herstellung schon wieder einer je nach Ofengröße, Schmelztemperatur und an- 20 herausgezogen wird, erhält man eine schraffe i rengewandter feuerfester Stoffe sowie Sinterhilfsmittel nung der unterschiedlichen Tiegelschicnten oder erfahrungsgemäß ermittelten Zeit neu zugestellt wer- einen Übereangsbereich. In beiden Fällen ergeben den, ohne daß der Tiegel eigentlich schon verschlis- sich besondere Vorteile. Während die Ausfuhrungssen ist. form mit scharfer Trennung bei sonst gleichen Vor-Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- 25 aussetzungen eine bessere Isolationswirkung hat, begründe, ein Verfahren zur Herstellung von Tiegeln sitzt die Ausführungsform mit Übergangsbereich für Induktionsöfen zu entwickeln, bei dem der Tiegel einen besseren mechanischen Zusammenhalt der beiim Ofen hergestellt wird -md als Zweischichtentiegel den Tiegelschichten. . aufgebaut ist. wobei die Tiegelwand zu je einem Die Ausführung der Erfindung ist in der Z,eicn-Drittel der Wandstärke keramisch gesintert, verfe- 30 nung beispielhaft und schematisch dargestellt und stigt und aufgelockert ist. wird im folgenden näher erläutert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- F i g. 1 stellt vereinfacht einen vertikalen Schnitt löst, daß beim Zustellen des Tiegels der Raum zwi- durchweinen Induktionsofen dar, der bereits teilweise sehen Schmelzschablone und Spulenwand durch eine mit feuerfesten Stoffen gefüllt ist. Bei einer Neuzu zylindrische Hilfsschablone unterteilt wird, daß die 35 stellung der Auskleidung wird zunächst der Boden in gesamte benötigte Menge an trockenem, feuerfestem bekannter Weise aufgestampft, wobei auch hier Stoff Sinterhilfsmittel zugemischt wird und daß schon der durch unterschiedliche Punktierung angebeide Teilmengen an trockenem, feuerfestem Stoff in deutete Schichtanfbau angewendet wird. !->^anafⁿ bekannter Weise eingebracht und verfestigt werden. werden die Schmelzschablone 1 und die zylindrische Die Hilfsschablone kann erfindungsgemäß entweder 40 Hilfsschablone 5 eingesetzt und justiert Letztere aus einem Material bestehen, das sich bei der zur muß nicht unbedingt die volle Hohe der 1 legelwan-Sinterung angewandten Temperatur im wesentlichen dung haben. Sie kann, wie in F1 g. 1 dargestellt, beiverflüchtigt, oder sie wird nur beim Einbringen der spielsweise aus einem Ring aus dünnem oiahlblecn Teilmengen des trockenen, feuerfesten Stoffes einge- bestehen, der nur ein Bruchteil der Gesamthohe der setzt und vor oder während dem Verfestigen heraus- 45 Tiegelwandung mißt. Mit fortschreitendem Aurrullcn gezogen. und Einstampfen der vorbereiteten Teilmengen trok-In weiterer Ausbildung der Erfindung können für kener, feuerfester Stoffe wird dieser Ring immer weidie innere und äußere Schicht der Tkgelwandung an ter nach oben gezogen und bildet so im jeweiligen Stelle einer einheitlichen Gesamtmenge an trocke- Arbeitsbereich eine Trennwand. Beim Einfüllen ist nem, feuerfestem Stoff auch Teilmengen unterschied- 50 selbstverständlich darauf zu achten, daß die mit Mnlichcr, trockener, feuerfester Stoffe verwendet wer- terhilfsmitteln vermischte Teilmenge des trockenen, den, wobei jeweils nur der für den inneren Raum be- feuerfesten Stoffes 3 nur in den Raum zwischen stimmten Teilmenge Sinterhilfsmittel zugemischt Hilfsschablone 5 und Schmelzschablone 1 und entwerden. Dabei sind unter anderem Kombinationen sprechend die Teilmenge ohne Sinterhilfsmittel 4 nur nach folgender Tabelle anwendbar: 55 in den Raum zwischen Hilfsschablone 5 und Spulen-

, r> χ ο η wand 2 eingebracht werden.

Innerer Raum Äußerer Raum ^. ^ S^ _{vereinfacht dnen vertikalen Schnitt}

MgO, Al₂O₃ MgO _{durch einen ferti zugestellten} Induktionsofen dar.

Ä λ. ο ^Min ^s " Mit 6 ist hierin eine Hilfsschablone bezeichnet, die

MgU, Al₂U₃ Ai₂U_{3 6o über die volle Höhe der} xiegelwand reicht. Diese be-

^A 2°3 ^Μ8^υ> ^AI2^un _{steht aus} einem bei Sintcrtemperatur sich verflüchti-

A¹S⁰S \'K gendem Material wie zum Beispiel Kunststoff und

^SlU2 ^A12^U3 verbleibt nach Beendigung der Neuzustellung im

Zu beachten ist dabei lediglich, daß keine Zusam- Ofen. Alle übrigen Einzelheiten entsprechen denen

mensetzungen verwendet werden, die tiefschmel- 65 derFig. 1.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 2 hingewiesen. Man hielt eine basische Zustellung al- Patentanspriiche: lenfalls für Ofeneinheiten mit bis zu maximal 21 Fas sungsvermögen anwendbar. Es wurde vorgeschlagen,

1. Verfahren zur Herstellung eines Zweischich- der starken Schwindung durch möglichst dichtes, getentiegels innerhalb von Induktionsöfen unter 5 gebeaenfalls feuchtes Stampfen und Auswahl einer Verwendung einer Schmelzschablone und trocke- bestimmten Korngrößenabstufung des Magnesits zu nen, feuerfesten Stoffen auf der Basis MgO, SiO,, begegnen. Weiterhin wurden Zusätze von ZrO₂ ver-AI₂O₃ oder CaO, dadurch gekennzeich"- wendet, wodurch die Schwindung des Magnesits net, daß gleichzeitig eine die äußere Tiegel- beim Sintern von 6 auf 1% herabgesetzt werden schicht bildende Teilmenge an trockenem feuer- io kann. In der Praxis der Zustellung von kernlosen Infestem Stoff ohne Sinterhilfsmittel und eine die duktionsöfen hat sich das feuchte Stampfen von Mainnere Tisgclschichi bildende Teilmenge an trok- gnesitmassen nicht bewährt, da das vorsichtige kenein feuerfestem Stoff mit Sinterhüismitteln Trocknen und Sintern zu lange Zeit beansprucht und eingebracht werden, wobei mittels einer zylin- damit zu große Stillstandzeiten des Ofens notwendig drischen, den Raum zwischen Schmelzschablone 15 waren.

und Spulenwand im Verhältnis der gewünschten Ein anderes Verfahren ist in der deutschen Ausle-

Tiegelschichtdicken unterteilenden Hilfsscha- geschrift 1 137528 vorgeschlagen worden. Danach blone ein Vermischen der Teilmengen verhindert wird die trocken, ohne Zusätze an Sinterhilfen eingewird. brachte Magncsitmassc mittels eines Graphitkerns,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 der gleichzeitig als Schablone dient, bei etwa kennzeichnet, daß die Hilfsschablone aus einem 2000° C unter Schutzgas oder Vakuum gesintert. Material besteht, das sich bei den zur Sinterung Dieses Verfahren ergibt zwar einwandfreie Ergebdes trockenen, feuerfesten Stoffes angewandten nisse, ist jedoch nur bei kleinen Ofeneinheiten anTemperaturen im wesentlichen verflüchtigt. wendbar. Ferner ist nachteilig, daß das mechanische

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 25 Einrütteln der Magnesitmasse wegen der Bruchempkennzeichnet, daß die Hilfsschablone nur beim findlichkeit des Graphitkerns nicht angewendet wer-Einbringen der Teilmengen des trockenen, feuer- den kann. Bei örtlicher Überhitzung besteht außerfesten Stoffes eingesetzt, wird und vor oder wäh- dem, insbesondere unter Vakuum die Gefahr der Rerend dem Verfestigen herausgezogen wird. aktion zwischen C und MgO.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden 3° Auch die Herstellung eines Zweischichtentiegels Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ist bereits vorgeschlagen worden. Nach dem deut-Teilmengen hinsichtlich ihrer qualitativen Zu- sehen Patent 586 791 wird zunächst die innere sammensetzung aus unterschiedlichen trockenen Schicht des Tiegels durch Einstampfen einer feuchfeuerfesten Stoffen bestehen, wobei jeweils nur ten Masse in eine Doppelschablone hergestellt und der für den inneren Raum bestimmten Teilmenge 35 nach dem Entfernen der Schablone vorsichtig ge-Sinterhilfsmittel zugemischt werden. trocknet. Anschließend wird der Zwischenraum zwischen der Innenschicht des Tiegels und dem Ofenge-

häusc bzw. der Spulenwand mit einer tr™*kpnen. gegebenenfalls auch heißen Pufferschicht aufgefüllt. 40 Dieses Verfahren ist sehr aufwendig, und es besteht

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur die Gefahr, daß die feucht eingestampfte Innen-Herstellung eines Zweischichtentiegels für Induk- schicht des Tiegels schon beim Trocknen einreißt. Es tionsöfen unter Verwendung einer Schmelzschablone hat sich daher in der Praxis nicht durchgesetzt,
und trockenen, feuerfesten Stoffen auf der Basis Aus den am 16. 7.1953 bekanntgemachten Unter-

MgO, SiO₂, Al₃O₃ oder CaO. 45 lagen der deutschen Anmeldung D 9383, Klasse 80 b,

Derartige Tiegel aus feuerfestem Material sollen Gruppe 8/15, ist die Herstellung von Tiegeln außereinerseits einen dichten, rißfreien Behälter für das in- halb der Ofenspule bekannt. Dabei wird in einen duktiv erschmolzene Metall bilden und andererseits eisernen Mantel eine Außenform aus nichtleitendem zwischen der Schmelze und dem Ofengehäuse bzw. Baustoff eingebracht und dann der Tiegelboden aufder Spulenwand eine ausreichende thermische Isola- 50 gestampft. Auf den Tiegelboden wird eine aus Blech tion gewährleisten. Infolge mechanischer und thermi- bestehende Innenform gesetzt und anschließend der scher Beanspruchung während des Schmelzbetriebes Tiegelbaustoff zwischen der Innenform und der verschleißen die Tiegel mehr oder weniger schnell Außenform eingestampft. Abgesehen davon, daß die- und müssen neu zugestellt werden. Lebensdauer der ses zweistufige Herstellungsverfahren mit einem rela-Tiegel und Zeitaufwand für die Neuzustellung sind 55 tiv hohen Aufwand verbunden ist, kann es für gröfür die Wirtschaftlichkeit des induktiven Schmelzens ßere Tiegel wegen bestehender Transportschwierigvon großer Bedeutung. keiten nicht angewendet werden.

Es hat daher seitens der Hersteller wie auch der Verbreitete Anwendung hat dagegen ein Verfah-

Betreiber von Induktionsöfen nicht an Versuchen ge- ren gefunden, bei dem eine sog. Schmelzschablone fehlt, die Zustellung zu verbessern. Mit zunehmender 60 benutzt wird. Eine solche Schablone besteht aus Größe der öfen ist insbesondere die basische Zustel- einem entsprechend der inneren Kontur des Tiegels lung durch Temperaturwechselspannungen und Rei- geformten Körper aus Blechen des gleichen Mateßen der Auskleidung gefährdet. Risse in der Tiegel- rials, das in dem Ofen nach Fertigstellung des Tiewandung können zu einem Durchbruch des flüssigen gels eingeschmolzen werden soll. Zwischen diese Metalls führen, wodurch der Ofen zerstört und die 65 Schablone und das Ofengehäuse bzw. die Spulen-Bedienungsmannschaft gefährdet wird, wand werden trockene, mit Sinterhilfsmittel ver-

Auf die Gefahr der Rißbildung wurde bereits in mischte feuerfeste Massen eingebracht, mechanisch der Zeitschrift »Stahl und Eisen«, 1939, S. 1087 ff., verfestigt und gesintert. Das Sintern erfolgt