DE19526970A1 - Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten FormteilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten
Formteils, das einen rohrförmigen Innenraum aufweist. Weiterhin betrifft die
Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Solche Formteile sind insbesondere Teil einer Schmelzenauslaßvorrichtung bei
einem metallurgischen Gefäß. Sie werden vorgeheizt, um ein unerwünschtes.
Abkühlen der durchfließenden Schmelze, insbesondere deren Einfrieren,
zu vermeiden.
In der DE 38 42 690 A1 ist ein feuerfester Ausguß für eine Stranggießanlage
gezeigt. Der Ausgußkanal ist außen von einer Induktionsspule umgeben, mit der
die innere Außenwand geregelt induktiv aufheizbar ist. Die Spule ist
Bestandteil des Ausgußbauteils. Dieses ist dadurch aufwendig und teuer, was
insbesondere ins Gewicht fällt, weil solche feuerfesten Ausguß-Formteile
Verschleißteile sind.
Üblicherweise werden feuerfeste Ausguß-Formteile, insbesondere
Eintauchausgüsse, mittels Gasbrennern aufgeheizt. Dies hat den Nachteil, daß es
dabei zu einem Ausbrennen des Kohlenstoffs kommen kann, der
Materialbestandteil des Formteils ist. Ungünstig ist dabei außerdem, daß es beim
Aufheizen zu einer ungleichmäßigen Temperaturverteilung im Formteil kommt.
Es wurden beispielsweise Temperaturunterschiede von etwa 400 K festgestellt.
Darüber hinaus nimmt das Aufheizen eine beträchtliche Zeit in Anspruch.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein rasches und gleichmäßiges Aufheizen des
feuerfesten Formteils zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs genannten
Art dadurch gelöst, daß in den Innenraum ein Inneninduktor eingebracht wird, daß
mittels des Inneninduktors das Formteil aufgeheizt wird und danach der
Inneninduktor aus dem Innenraum herausgenommen wird.
Dabei erfolgt ein rasches und gleichmäßiges Aufheizen des feuerfesten Bauteils
das beispielsweise ein Eintauchausguß oder ein Rohr eines Rohr-in-Rohr-Auslaßsystems
ist, mit dem der Schmelzenausfluß unterbrechbar und/oder
steuerbar bzw. regelbar ist.
Durch die Erfindung ist eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit erreicht, weil
Einfrierprobleme vermieden werden. Das Verfahren und die Vorrichtung eignen
sich nicht nur zum Aufheizen beim Angießen, sondern auch zum Aufheizen bei
Gießunterbrechungen, um das Formteil auf einer geeigneten Temperatur zu
halten.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß
der Inneninduktor aus einer gekühlten, vorwiegend wendelförmigen
Induktionsspule gebildet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Die Figur zeigt einen Eintauchausguß für ein metallurgisches Gefäß mit einem
eingesetzten Inneninduktor.
Ein in seiner Form an sich bekannter Eintauchausguß (Tauchgießrohr) ist ein
feuerfestes Formteil (1) aus einem keramischen, kohlenstoffhaltigen Material, das
induktiv an ein elektrisches Wechselfeld mit der Folge einer Aufheizung
ankoppelbar ist. Der Eintauchausguß weist einen rohrförmigen, zylindrischen
Innenraum (2) auf. Der Eintauchausguß ist in einem äußeren Teilbereich mit einem
metallischen Außenmantel (3) versehen. Der metallische Außenmantel (3) schirmt
also elektromagnetische Felder gegenüber dem Eintauchausguß ab, so daß der.
Eintauchausguß mit einer äußeren Induktionsspule nicht gleichmäßig aufheizbar
wäre.
In dem in der Figur dargestellten Zustand ist in den rohrförmigen, zylindrischen
Innenraum (2) ein Inneninduktor (4) eingeschoben. Der Inneninduktor (4) weist
eine gekühlte, wendelförmige Induktionsspule (5) auf, die an einen Generator (6)
angeschlossen ist. Die Induktionsspule (5) ist dabei in ihren Abmessungen,
insbesondere in ihrer Länge dem Innenraum (2) so angepaßt, daß sie sich
möglichst über die gesamte Länge des Innenraums (2) erstreckt. Außerdem ist ihr
Durchmesser an den Durchmesser des Innenraumes (2) angepaßt.
Der Innenraum (2) ist gegenüber der Induktionsspule (5) mit einer Schicht (13),
beispielsweise einer keramischen Glasur, elektrisch und/oder thermisch isoliert,
damit der Eintauchausguß nicht mit elektrische Spannung führenden Teilen in
Berührung kommt und/oder keine zonale Überhitzung erfolgt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Außenfläche der
Induktionsspule (5) mittels eines Rohrabschnitts (7) gegenüber den Oberflächen
des Innenraumes (2) elektrisch und/oder thermisch isoliert.
Vorteilhaft ist auch, die Induktionsspule (5) unterschiedlichen Geometrien oder
Wandstärken anzupassen, dergestalt, daß verschiedene Abstände zwischen der
Induktionsspule (5) und den Oberflächen der aufzuheizenden Bereiche bestehen.
Mit dieser Maßnahme werden unterschiedliche Energiedichten im Formteil (1)
erzeugt, was die Gleichmäßigkeit der Aufheizung bei unterschiedlichen
Wandstärken verbessert. Der Rohrabschnitt (7) ist entsprechend zu gestalten.
Der Rohrabschnitt (7) dient auch der Zentrierung des Induktionsspule (5) im.
Innenraum (2). Der Rohrabschnitt (7) ist auf die Induktionsspule (5) reibschlüssig
aufgeschoben, so daß er im Bedarfsfall auswechselbar ist. Der Außendurchmesser
des Rohrabschnitts (7) ist so an den Innendurchmesser des Innenraums (2)
angepaßt, daß er mit der Induktionsspule (5) leicht in den Innenraum (2)
einschiebbar und aus dem Innenraum (2) herausziehbar ist. Die Gestaltung kann
jedoch auch so getroffen sein, daß zunächst der Rohrabschnitt (7) in den
Innenraum (2) und dann die Induktionsspule (5) in den Rohrabschnitt (7)
einzuschieben ist.
Der Rohrabschnitt (7) weist oben zur Begrenzung des Einschiebens einen Flansch
(8) auf. In dem Ausführungsbeispiel ist er unten durch einen Boden (9)
verschlossen.
Um den Eintauchausguß auch in seinem erweiterten Kopfbereich (10) aufzuheizen,
ist die Induktionsspule (5) oberhalb des Flansches (8) mit einer zusätzlichen
Windung (11) versehen.
Dar Rohrabschnitt (7) besteht aus einem hochhitzebeständigen, keramischen
Faser- oder Schaummaterial.
Es ist nicht notwendig, daß der Rohrabschnitt (7) sich über die gesamte Länge der
Induktionsspule (5) erstreckt. Es können auch zwei oder mehrere Rohrabschnitte
an der Länge der Induktionsspule (5) verteilt vorgesehen sein.
Der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte müssen nicht aus dem Innenraum
(2) herausziehbar sein. Es ist auch möglich, den Rohrabschnitt (7) bzw. die
Rohrabschnitte als Auskleidung des Innenraums (2) zu gestalten, welche dann bei
der ersten Verwendung durch die Schmelze zersetzt wird.
Um zu vermeiden, daß der Eintauchausguß beim Aufheizen Wärme nach außen
abstrahlt, d. h. verliert, kann er mit einer Außenisolierung (12), vorzugsweise aus
keramischem Fasermaterial oder keramischem Schaum versehen sein. Dies
verbessert die rasche und gleichmäßige Aufheizung des Eintauchausgusses.
Soll der Eintauchausguß aufgeheizt werden, dann wird der Inneninduktor (4) mit
seinem Rohrabschnitt (7) in den Innenraum (2) eingeschoben und der Generator
(6) wird eingeschaltet. Dadurch wird der Eintauchausguß im wesentlichen über
seine gesamte Länge rasch und gleichmäßig induktiv aufgeheizt. Nach Erreichen
der Solltemperatur wird der Inneninduktor (4) aus dem Eintauchausguß
herausgezogen. Dieser steht dann vorgeheizt für den Gießbetrieb bereit. Der
Inneninduktor (4) läßt sich für viele Aufheizvorgänge an vielen Eintauchausgüssen
verwenden. Seine Einsatzmöglichkeit ist dadurch vom Verschleiß des
Eintauchausgusses unabhängig. Der Rohrabschnitt (7) läßt sich, wenn er
verschlissen ist, von der Induktionsspule (5) abziehen und durch einen neuen
Rohrabschnitt ersetzen. Bei unterschiedlichen Innendurchmessern von
Eintauchausgüssen können Rohrabschnitte (7) mit entsprechend unterschiedlichen
Außendurchmessern bereitgehalten werden. Es ist dadurch möglich, die
Induktionsspule (5) auch bei unterschiedlichen Innenraumdurchmessern jeweils
koaxial zentriert einzuschieben.
Claims (15)
1. Verfahren zum induktiven Aufheizen eines feuerfesten Formteils, das einen
rohrförmigen Innenraum aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Innenraum (2) ein Inneninduktor (4) eingebracht wird, daß
mittels des Inneninduktors (4) das Formteil (1) aufgeheizt wird und danach
der Inneninduktor (4) aus dem Innenraum (2) herausgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Formteil (1) ein feuerfestes Tauchgießrohr ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Inneninduktor (4) aus einer gekühlten, vorwiegend wendelförmigen
Induktionsspule (5) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abmessungen der Induktionsspule (5) den Abmessungen des
Innenraums (2) des feuerfesten Formteils (1) angepaßt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der Induktionsspule (5) und dem Innenraum (2) eine
elektrisch und/oder thermisch isolierende Schicht (13) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand der Induktionsspule (5) von den Oberflächen der
aufzuheizenden Bereiche des feuerfesten Formteils (1) so eingestellt ist
daß unterschiedliche Energiemengen übertragbar sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Induktionsspule (5) im Innenraum (2) des Formteils (1) zentriert ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Zentrierung mindestens ein Rohrabschnitt (7) die Induktionsspule.
(5) umfaßt, der die Induktionsspule (5) innerhalb des Innenraums (2) des.
Formteils (1) zentrisch ausrichtet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte auf die Induktionsspule
(5) aufschiebbar ist/sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte an der Induktionsspule
(5) auswechselbar ist/sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte aus einem elektrisch
und/oder thermisch isolierenden Material besteht/bestehen.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte aus einem
hochhitzebeständigen, keramischen Fasermaterial oder keramischen
Schaummaterial besteht/bestehen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohrabschnitt (7) bzw. die Rohrabschnitte im Innenraum (2) des
Formteils (1) zumindest als dessen teilweise Auskleidung angeordnet
ist/sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auskleidung im Innenraum (2) des Formteils (1) nach dem Aufheizen zersetzt wird.
daß die Auskleidung im Innenraum (2) des Formteils (1) nach dem Aufheizen zersetzt wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Formteil (1) eine Außenisolierung (12), vorzugsweise aus
keramischem Fasermaterial oder keramischem Schaummaterial, aufweist.
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