DE2023836A1

DE2023836A1 - Magnesium induction melting down furnace with bottom outlets

Info

Publication number: DE2023836A1
Application number: DE19702023836
Authority: DE
Inventors: Robert Dipl.-Ing. 5101 Lammersdorf Lethen
Original assignee: Otto Junker GmbH
Current assignee: Otto Junker GmbH
Priority date: 1970-05-15
Filing date: 1970-05-15
Publication date: 1971-11-25

Abstract

Induction pre-melting furnace for non-ferrous metals, esp. Mg and its alloys consists of a cylindrical ferritic or austenitic iron melting crucible with permanently open outlet holes at the bottom. The bottom of the vessel, which has a constant o.d., is funnel shaped and thus has increased wall thickness, whilst the remainder is relatively thin (e.g. 10 mm). The induction coil runs on grid frequency current, eddy currents being mainly formed in the lower thicker section of the vessel. The holes in the bottom are pref. near the edge of the bottom. The advantage of the plant is that the melted metal runs immediately away from the vessel having little chance to oxidise.

Description

Rinnenloser Induktionsofen zum Vorschmelzen von Metallen insbesondere Magnesium und dessen Legierungen Die vorliegende Erfindung betrifft einen rinnenlosen Induktionsofen zum Vorschmelzen von Metallen, insbesondere Magnesium und dessen Legierungen, bei welchem innerhalb der senkrechten oder gegen die Horizontale geneigten, zylindrischen Induktionsspule ein zylindrisches Schmelzgefäß aus ferritischem oder austenitischem Eisen mit einem oder mehreren Ausflußkanälen im Boden angeordnet ist und bei welchem im unteren Gefäßteil ein größerer Heizeffekt als im darüberliegenden Qefäßteil erzielt wird.Channelless induction furnace for premelting metals in particular Magnesium and its alloys The present invention relates to a gutterless one Induction furnace for premelting metals, in particular magnesium and its Alloys in which, within the vertical or inclined to the horizontal, cylindrical induction coil a cylindrical melting vessel made of ferritic or austenitic iron with one or more outflow channels arranged in the ground is and in which in the lower part of the vessel a greater heating effect than in the overlying part Qefäßteil is achieved.

Es ist ein rinnenloser Induktionsofen zum Schmelzen von Magnesium und seinen Legierungen bekannt, dessen Schmelztiegel aus Stahl besteht. Die Wanddicke des Stahltiegels nimmt hierbei von oben nach unten stetig oder stufenweise ab, um dadurch im unteren Tiegelteil eine ausreichende Badbewegung zu erzeugen, während im oberen Tiegelteil eine wesentlich geringere Baddurchmischung erzielt werden soll.It is a gutterless induction furnace for melting magnesium and its alloys, the crucible of which is made of steel. The wall thickness of the steel crucible decreases steadily or gradually from top to bottom thereby generating sufficient bath movement in the lower part of the crucible, while In the upper part of the crucible, a significantly lower level of mixing of the bath is to be achieved.

Eine weitere bekannte Abart besitzt einen Stahltiegel mit im wesentlichen einheitlicher Wanddicke. Die Wand des Stahltigels kann hier bezogen auf die elektromagnetische Eindringtiefe dünn sein, sodaß die von der Induktionsspule erzeugten Induktionsströme hauptsächlich in der im Schmelztiegel befindlichen Charge wirksam werden, sie kann aber auch so dick sein, daß die von der Induktionsspule erzeugten Induktionsströme im wesentlichen in der Tiegelwand wirksam werden und das im Tiegel befindliche Schmelzgut hauptsächlich durch Konvektion von der Tiegelwand her aufgeheizt wird.Another known variant has a steel crucible with essentially uniform wall thickness. The wall of the steel bowl can be related to the electromagnetic Penetration depth be thin so that the induction currents generated by the induction coil mainly take effect in the charge in the crucible, it can but also be so thick that the induction currents generated by the induction coil are essentially effective in the crucible wall and the melting material located in the crucible is mainly heated by convection from the crucible wall.

Aus der deutschen Patentschrift 1 300 206 ist ein Verfahren bekannt, nach dem Metall im festen Zustand in einem Vorschmelzofen, insbesondere in einem rinnenlosen Induktionsofen, aufgeschmolzen und dann in Teilmengen einem nachgeschalteten Vergießofen zugeführt wird. Die zum Aufschmelzen erforderliche Leistung des Vorschmelzofens wird dabei in Abhängigkeit vom Niveau des Schmelzbades des Vergießofens gesteuert, d.h. die Schmelzeistung wird erhöht oder verringert oder auch ein- bzw.- ausgeschaltet, wenn ein bestimmtes Niveau des Schmelzbades im Vergießofen durch das entnommene Metall unter- bzw. durch das zugeführte Metall überschritten wird. Die Heizleistung im Vorschmelzofen kann über die vertikale Achse so verteilt sein, daß in der Nähe des Gefäßbodens ein größerer Heizeffekt erreicht wird, als im darüberliegenden Gefäßteil. Hierfür ist besonders ein rinnenloser Induktionsofen geeignet, weil die erforderliche Schmelzleistung auf ein möglichst kleines Materialvolumen konzentriert und somit die Niveau-Regulierung im Dosierofen durch die jeweils nachgefüllte Metallmenge in engen Grenzen gehalten werden kann.A method is known from German patent specification 1 300 206 after the metal in the solid state in a premelting furnace, in particular in one Channelless induction furnace, melted and then in partial quantities a downstream Potting furnace is supplied. The power of the premelting furnace required for melting is controlled depending on the level of the melting pool in the casting furnace, i.e. the melting capacity becomes increased or decreased or also or - switched off when a certain level of the melt pool in the casting furnace undercut by the metal removed or exceeded by the metal fed in will. The heating power in the premelting furnace can be distributed over the vertical axis be that a greater heating effect is achieved near the bottom of the vessel than in the part of the vessel above. A gutterless induction furnace is particularly useful for this suitable because the required melting capacity is reduced to the smallest possible volume of material concentrated and thus the level regulation in the dosing furnace by the refilled Metal amount can be kept within narrow limits.

Da Magnesium oder Magnesiumlegierungen wegen seiner hohen Affinität zum Sauerstoff zum Brennen und damit zu Verunreinigungen der Schmelze durch die dabei-entstehenden Magnesiumoxyde neigt, wird dem Schmelzraum des Vorschmelzofens ständig Schutzgas zugeführt. Die Verwendung von Abdecksalzen ist beim vorstehend beschriebenen Verfahren nicht zweckmäßig, da durch das kontinuierliche Zuführen von festem Metall in den Vorschmelzofen und das Abfließen des Metalls durch die Bodenöffnung das zugegebene Salz zugleich mit dem Metall fortgespült würde, sodaß eine abdeckende Wirkung nicht erzielt werden kann.Because magnesium or magnesium alloys because of its high affinity to oxygen for burning and thus to contamination of the melt by the The magnesium oxide produced thereby becomes the melting chamber of the premelting furnace protective gas constantly supplied. The use of masking salts is in the above The method described is not expedient because of the continuous feeding of solid metal in the premelting furnace and the drainage of the metal through the The added salt would be washed away at the same time as the metal, so that a covering effect cannot be achieved.

Im praktischen Betrieb hat es sich gezeigt, daß insbesondere bei der laufend in verhältnismäßig kleinen Mengen erfolgten Chargierung trotz der ständigen Zufuhr des Schutzgases immer wieder Sauerstoff aus der Luft in den Ofenraum eingeschleppt wird und dadurch Brennerscheinungen auftreten können.In practical operation it has been shown that in particular in the Charging took place continuously in relatively small quantities despite the constant Supply of the protective gas repeatedly introduces oxygen from the air into the furnace chamber and burn symptoms can occur as a result.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß beim Schmelzen des Metalls im Vorschmelzofen der Übergang vom festen Zustand zum flüssigen Zustand und das Abfließen des flüssigen Metalls möglichst rasch erfolgen muß. Es dürfen sich ferner möglichst keine Reste an teigig-flüssigem Metall am Schmelzgefäßrand in der Nähe des Schmelzgefäßbodens ansammeln, die bei der nächsten Schmelzphase überhitzt werden und schon bei geringen Mengen an Sauerstoff zum Brennen neigen. Demgemäß kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die Innenflächen des Schmelzgefäßbodens in Richtung auf die zum Schmelzschacht gerichtete öffnung bzw. gerichteten Offnungen des oder der Auslaufkanäle hin abfallend bzw. trichterförmig verlaufen, und daß der obere Teil des Schmelzgefäßes in an sich bekannter Weise eine bezogen auf die elektromagnetische Eindringtiefe dünne Wand, z.B. 10 mm bei Speisung der Induktionsspule mit Netzfrequenz, und wenigstens ein Teil des Schmelzgefäßbodens zur erhöhten Wirbelstrombildung eine dickere Wand als der darüberliegende Schmelzgefäßteil besitzt.The present invention is based on the knowledge that when Melting the metal in the premelting furnace is the transition from solid to liquid State and the drainage of the liquid metal must take place as quickly as possible. It Furthermore, if possible, there must be no residues of pasty-liquid metal on the edge of the melting vessel accumulate near the bottom of the melting vessel, which occurs during the next melting phase become overheated and tend to burn even with small amounts of oxygen. Accordingly, the invention is characterized in that the inner surfaces of the melting vessel bottom in the direction of the opening or openings directed towards the melting shaft of the outlet channel or channels sloping down or funnel-shaped get lost, and that the upper part of the melting vessel related in a manner known per se on the electromagnetic penetration depth thin wall, e.g. 10 mm when feeding the Induction coil with mains frequency, and at least part of the melting vessel bottom a thicker wall than the part of the melting vessel above to increase the formation of eddy currents owns.

Durch die Erfindung ist gewährleistet, daß das stückige Einsatzmaterial, z.B. Magnesium-Masseln, lediglich unmittelbar in der Nähe des Ofenbodens erschmolzen wird, während es im darüberliegenden Schmelzgefäßteil lediglich vorgeheizt wird. Sobald das Metall flüssig wird, kann es sofort durch den oder die Ausflußkanäle in das Dosiergefäß fließen. Durch die trichterförmig auf die Ausflußkanäle zu abfallenden Innenflächen des Schmelzgefäßbodens sowie durch die stärkere Wirbelstrombildung im Schmelzgefäßboden wird außerdem eine Überhitzung etwaiger Reste teigig-flüssigen Metalls von der vorangegangenen Einschmelzphase vermieden.The invention ensures that the lumpy input material, E.g. magnesium ingots, only melted in the immediate vicinity of the furnace floor is, while it is only preheated in the overlying melting vessel part. As soon as the metal becomes liquid, it can immediately pass through the outflow channel or channels flow into the dosing vessel. Through the funnel-shaped to sloping onto the outflow channels Inner surfaces of the bottom of the melting vessel as well as the stronger eddy currents In addition, any residues in the bottom of the melting vessel will overheat Metal avoided from the previous meltdown phase.

Bei mehreren Ausflußkanälen im Schmelzgefäß können die auf den Schmelzschacht gerichteten öffnungen der Ausflußkanäle dem Rande des Schmelzgefäßbodens angeordnet sein. Hierbei ist es zweckmäßig den Schmelzgefäßboden um die vertikale Mittelachse kegel-oder pyramidenförmig zum Schmelzschacht hin zu erhöhen.If there are several outflow channels in the melting vessel, they can be directed to the melting shaft directed openings of the outflow channels arranged at the edge of the melting vessel bottom be. It is useful here to place the bottom of the melting vessel around the vertical central axis to increase cone or pyramid shape towards the melting shaft.

Um die Schmelzleistung in Nähe des Sehmelzgefäßbodens zu erhöhen, kann die Induktionsspule dort mit einer erhöhten oder verstärkten Windungszahl versehen sein. Die Induktionsspule kann auch gegenüber dem Schmelzgefäß verschiebbar sein, wodurch eine zusätzliche Temperaturregulierung möglich ist.In order to increase the melting capacity near the bottom of the clay vessel, the induction coil can be provided there with an increased or increased number of turns be. The induction coil can also be displaceable in relation to the melting vessel, whereby an additional temperature regulation is possible.

An Hand der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung nachstehend erläutert: In der Abbildung 1 ist ein Vorschmelzofen für Magnesium und dessen Legierungen dargestellt, dessen senkrechter Schmelzschacht 1 durch ein in seinem oberen Teil dünnwandiges Schmelzgefäß 2 aus ferritischem oder autenitischem Eisen gebildet wird, das von einer wärmeisolierenden Schicht 3 und diese wiederum von einer zylindrischen Induktionsspule 4 umgeben ist. Der den Schmelzschacht 1 unten abschließende Schmelzgefäßboden 5 besitzt eine dickere Wand als der darüber befindliche Teil des Schmelzgefäßes. Im Schmelzgefäßboden ist ein Ausflußkanal 6 vorgesehen. Die Innenflächen 7 des Schmelzgefäßbodens verlaufen in Richtung auf die zum Schmelzschacht gerichtete öffnung des Ausflußkanals 6 abfallend bzw.With reference to the drawing, two exemplary embodiments of the invention are illustrated Explained below: In Figure 1 is a premelting furnace for magnesium and its alloys shown, its vertical melting shaft 1 by an in its upper part thin-walled melting vessel 2 made of ferritic or autenitic Iron is formed by a heat insulating layer 3 and this in turn is surrounded by a cylindrical induction coil 4. The melting shaft 1 The bottom 5, which closes off at the bottom, has a thicker wall as the part of the melting vessel located above it. There is an outflow channel in the bottom of the melting vessel 6 provided. The inner surfaces 7 of the melting vessel bottom run in the direction of the opening of the outflow channel 6, which is directed towards the melting shaft, is sloping or

trichterförmig. Durch die verstärkte Energiekonzentration im Schmelzgefäßboden 5 sowie durch die abfallenden Innenflächen 7 kann der Übergang vom festen zum flüssigen Zustand des Metalls beim Schmelzen sehr rasch erfolgen.funnel-shaped. Due to the increased concentration of energy in the bottom of the melting vessel 5 and through the sloping inner surfaces 7, the transition from solid to liquid State of the metal when it melts very quickly.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Abbildung 2, welche ebenfalls einen Vorschmelzofen für Magnesium und dessen Legierungen betrifft. Hier sind im Schmelzgefäßboden 5 mehrere Ausflußkanäle 9 vorgesehe-n, die in einen Ausflußkanal bzw. in eine Ausflußöffnung 6 münden. Die auf den Schmelzschacht 1 gerichteten öffnungen der Ausflußkanäle 6 befinden sich in einer kegel- oder pyramidenförmigen Bodenerhöhung 8.Another embodiment of the invention is shown in the figure 2, which also relates to a premelting furnace for magnesium and its alloys. Here, several outflow channels 9 are provided in the melting vessel bottom 5, which in one Outflow channel or open into an outflow opening 6. The on the melting shaft 1 directed openings of the outflow channels 6 are in a conical or pyramidal shape Elevation 8.

Claims

P a t e n t arn s p r ü c h e

1. Flutterless induction furnace for premelting metals, in particular Magnesium and its alloys, in which within the vertical or against the horizontally inclined, cylindrical induction coil is a cylindrical melting vessel Made of ferritic or austenitic iron with one or more outflow channels is arranged in the bottom and in the lower part of the vessel a greater heating effect than in the overlying vessel part is reached, that a d u r c h g e n n z e i c h n e t that the inner surfaces (7) of the melting vessel bottom (5) in the direction of the to Melting shaft (1) directed opening or directed openings of the outlet channel or channels (6 and 9) sloping or funnel-shaped, and that the upper part of the Melting vessel (2) in a manner known per se based on the electromagnetic Penetration depth of thin wall, e.g. 10 mm when feeding the induction coil with mains frequency, and at least part of the melting vessel bottom (5) for increased eddy current formation has a thicker wall than the overlying melting vessel part.

2. Troughless induction furnace according to claim 1, d a d u r c h g e k It is noted that the openings of the Outflow channels (6 and 9) are arranged on the edge of the melting vessel bottom (5).

3. Troughless induction furnace according to claim 1 and 2, d a d u r c h it is noted that the wall of the melting vessel bottom (5) is around the vertical Central axis to the melting shaft (1) increased in a conical or pyramidal shape and the to the melting shaft (1) directed openings of the outflow channels (6 and 9) either in the outer surfaces of the conical or pyramidal elevation of the bottom of the melting vessel or are arranged in their immediate vicinity.

4. Troughless induction furnace according to claim 1 and 3, d a d u r c h it is noted that the outflow channels (6 and 9) in a common Open the outlet opening.

5. Channelless induction furnace according to claim 1 to 4, d a d u r c h it is noted that the induction coil (4) is at the bottom end with increased or increased number of turns compared to the coil part above is provided.

6. Troughless induction furnace according to claim 1 to 5, d a d u r c h it is noted that the induction coil (4) is opposite the melting vessel (2) is arranged to be adjustable.

7. Channelless induction furnace according to claim 1 to 6, d a d u r c h it is noted that the cross-section of the cylindrical shaft (1) is designed in its shape so that a favorable optimal adaptation results in the cross-section of the solid material to be charged.