DE2127333B2 - Tiegel für das induktive Erwärmen von Metallen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Tiegel für induktives Erwärmen von Metallen mit einer mit einem inneren feuerfesten Überzug versehenen metallischen. Unmagnetischen, zylindrischen, eine Ringeinfassung für den Zylinderboden aufweisenden, innerhalb der Induktionsspule gelagerten Hülle, bestehend aus geraden, am Umfang des Zylinders gleichmäßig verteilten, parallel lur Zylinderachse angeordneten, mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehenen Spannstangen, die mit einer oberen Ringeinfassung und dem metallischen, flichtmagnetischen Zylinderboden verspannt sind und deren Querschnitt im Verhältnis zur Spulenfläche sehr klein ist, sowie aus wendelförmig die Spannstangen in Umfangsrichtung korbartig miteinander verbindenden, Unit einer isolierenden Schicht versehenen, langge-Itreckten Metallelementen,

Ein solcher Tiegel ist z. B. aus der US-PS 3 320 348 bekannt und dort als fester Bestandteil einer induktiven Erhitzungseinrichtung beschrieben, der nur in seinem unteren Teil von der Induktionsspule umgeben ist. Die wendelförmig die Spannstangen in Umfangsrichtung korbartig miteinander verbindenden Metallelemente laufen mit wenigen Isoliertrennstellen praktisch jeweils um den gesamten Umfang des Spannstangenzylinders. Da der Tiegel stationär ausgebildet ist, sind bei seinem Aufbau keine erhöhten Festigkeitsanforderungen be- -ücksichtigt Für den Transport des im Tiegel erhitzten Materials sind besondere Behälter erforderlich.

Aus »Chemisches Zeniralblatt« (28.3. 1962), S. 4695, ist es bekannt, die Wände von induktionsbeheizten Tiegeln in voneinander elektrisch isolierte Segmente zu unterteilen, um die Anwendung höherer Frequenzen zu ermöglichen. , ■· , ,

Analoge Unterteilungen der Tiegelwande sind auch aus den FR-PS 1 091 091 und 1 492 063 bekannt.

Durch Isolierstreifen getrennte MeUillelemente zur Bildung einer Tiegelwand sind ferner in der US-PS 3 461 215 beschrieben, wo zusätzlich eine Umwicklung des Tiegels mit feuerfesten Isolierfasern aus G!;>.s oder Aluminiumoxid angegeben ist.

Aus der FR-PS 1 509 043 ist weiter ein induktiv beheizter Tiegel bekannt, der aus einem feuerfesten Überzug auf der Innenseite einer zylindrische! unmagnetischen Hülle aus metallischen, gegeneinander isolierten Formelementen besteht, jeda.h nur für Induktionsströme bis etwa 60 Hz geeignet ist.

Außerdem sind induktiv beheizte Tiegel v.a:onärer Bauart bekannt, bei denen in die Wand Metaihdle eingefügt sind, die dazu dienen, eventuelle Leckverluste von Metallschmelze zu erfassen und zu verhimk-rn, daß das aussickernde Metall in Kontakt mit der induktionsspule gelangt. Diese Metallteile können gerade oder ringförmige Elemente (DT-PS 533 449), geschlitzte Hohlmäntel (DT-AS I 092 575) oder mittels eines Asbestfadengeflechts verbundene gerade Drähte (GB-PS 704 960) sein

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tiegel für induktives Erwärmen von Metallen, wie er eingangs definiert ist. so auszubilden, daß er im gefüllten Zustand transportierbar ist und in die Induktionsspule eingesetzt werden kann. Gleichzeitig ist seine Brauchbarkeit für Frequenzen bis etwa 2500 Hz zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die als Drähte ausgebildeten langgestreckten Metallelemente wendelförmig um jeweils zwei nebeneinanderliegende Spannstangen gewickelt sind und daß zwei benachbarte Drahtwendeln jeweils eine beiden gemeinsame Spannslange mit einander entgegengesetztem Wicklungssinn fortlaufend so umfassen, daß die Windungen der einen Drahtwendel jeweils in den Zwischenräumen der benachbarten liegend zusammen mit den Spannstangen eine Armierung für eine zylindrische Wand aus feuerfestem Beton bilden, der mit den Spannstapgen vorgespannt ist.

Die erfindungsgemäße Art der Bewicklung der Spannstangen mit den Drähten und der Ausnutzung dieser Einheit als Armierung für die zylindrische Wand aus mit den Spannstangen vorgespanntem feuerfesten Beton ergibt eine äußerst gute Festigkeit des Tiegels und ermöglicht es, den Tiegel im gefüllten Zustand zu transportieren und in eine Induktionsspule einzusetzen oder daraus zu entnehmen, um ihn anderen metallurgischen Verfahrensschritten zuzuführen, so daß besondere Transportgefäße überflüssig sind. Der erfindungsgemäße Aufbau des Tiegels läßt auch die gewünschten Frequenzen bis etwa 2500 Hz zu.

Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 eine zum Teil schematische Perspektivansicht des zylindrischen Teils des Tiegels,

F i g. 2 in vergrößertem Maßstab den Aufbau des

metallischen Flechtwerks aus Spannstangen und Drähten und

F ί g. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in F i g, 2.

Nach den F i g. I bis 3 besteht die metallische Armatur des Tiegels aus einer Anzahl von Spannstangen 18, s die gleiche Abstände untereinander aufweisen und nach den Erzeugungslinien des Zylinders angeordnet sind, der die Zylinderwand des Tiegels bildet.

Die Spannstangen 18 sind zu zweit durch je einen Draht 19 verbunden, der als offene Spirale um die bei- to den benachbarten Spannstangen 18 aufgewickelt ist. Die Spiralengänge jedes Drahtes 19 sind mit den Spiralengängen der benachbarten Drähte überkreuzt und bilden so ein elastisches Geflecht, das sich ineinander in Form eines Zylinders schließt. Die Spannstangen 18 und die Drähte 19 bestehen aus einer sehr feuerfesten unmagnetischen Legierung auf Basis Nickel, Kobalt, Chrom, Titan und Aluminium mit Strukturhärtung und hohem elektrischen Widerstand. Jede Spannstange 18 ist von einer Hülle 20 aus Silicoaluminiumoxydfasern als Isolierstoff umgeben, während die Drähte 19 elektrisch durch Chromoxydüberzug isoliert sind.

Das aus den Spannstangen 18 un'' den Drähten 19 bestehende Geflecht ist in eine Schicht aus feuerfestem Beton 21 eingebettet. Erfindungsgemäß wird der Zylinder aus Beton 21 mit dem metallischen Geflecht als Armatur mit Vorspannung hergestellt. Hierfür wird das Geflecht am Umfang eines ausdehnbaren Dorns angeordnet und unter Spannung gesetzt, wobei das Ganze in einer Form angeordnet ist, in die man den feuerfesten Beton gießt. Nach dem Erhärten des Betons und Herausnehmen des ausdehnbaren Dorns sicnert die elastische Schrumpfung des Geflechts die Vorspannung des Betons.

Der so zusammengesetzte Zylinderring wird anschließend durch einen Boden vervollständigt, der aus nebeneinanderliegenden, elektrisch isolierten, unmagnetischen Bändern bestehen kann, die von einer ebenen Ringeinfassung festgelegt werden, und man verwendet für die Befestigung des Bodens einige etwas längere Spannstangen 18, deren Enden über den eigentlichen Zylinderring vorragen.

Selbstverständlich betrifft diese Erläuterung nur die metallische Hülle des Tiegels, der in allen Fällen noch eine feuerfeste Innenauskleidung erhält, die in bekannter Weise zusammengesetzt ist.

Die metallischen Elemente, die den mechanisch beständigen Teil des Tiegels darstellen, weisen stets einen sehr geringen Querschnitt im Verhältnis zur Spulenfläche auf und bilden niemals eine geschlossene elektrische Schleife. Die direkt in der Armatur induzierten Ströme sind also Null, und die Wirbelströme sind durch die Verkleinerung des Querschnitts des Induktionsflusses in den die Armatur bildenden metallischen Teilen auf einen sehr geringen Wert reduziert Außerdem stören die metallischen Armaturen, da sie unmagnetisch sind, nicht die Wirkung der Induktion auf die im Tiegel enthaltene Beschickung.

Der Wert eines so gemad der Erfindung ausgebildeten Tiegels ist, einen beweglichen Tiegel so zu fertigen, daß er bei einem Induktionsofen leich: ersetzbar ist, wo nur die Induktivwicklung ein feststehendes Element ist, wobei ein solcher Ofen trotz der Anwesenheit einer metallischen Armatur im Tiegel mit Stromfrequenzen von verhältnismäßig hohen Werten (bis zu 2500 Hz) arbeiten kann. Die Verwendung eines solchen Tiegels ermöglicht gleichfalls die Trennung von aufeinanderfolgenden metallurgischen Verfahrensschritten (Schmelzen unter Vakuum, Überhitzung, Halten) durch aufeinanderfolgende Transportvorgänge des Tiegels zu festen Arbeitsplätzen, die jeweils einer festen Induktionsspezialbehandlung des Materials entsprechen. Er kann bei Bedarf auch ein Gießloch und oben einen Bund mit Tragösen aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   t. Tiegel für induktives Erwärmen von Metallen mit einer mit einem inneren feuerfesten Überzug versehenen metallischen, unmagnetischen, zylindrischen, eine Ringeinfassung für den Zylinderboden aufweisenden, innerhalb der Induktionsspule gelaferten Hülle, bestehend aus geraden, am Umfang des Zylinders gleichmäßig verteilten, parallel zur Zylinderachse angeordneten, mit einer elektrisch isolierenden Schicht versehenen Spannstangen, die mit einer oberen Ringeinfassung und dem metalliichen, nichtmagnetischen Zylinderboden verspannt iind und deren Querschnitt im Verhältnis zur S;>ulenfläche sehr klein ist, sowie aus wendelförmig die Spannstangen in Umfangsrichtung korbartig mitfinander verbindenden, mit einer isolierenden Schicht versehenen, langgestreckten Metallelementen, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drähte i_19) ausgebildeten langgestreckten Metallelemente wendelförmig um jeweils zwei nebeneinanderliegende Spannstangen (18) gewickelt sind und daß zwei benachbarte Drahtwendeln jeweils eine beiden gemeinsame Spannstange mit einander '5 entgegengesetztem Wicklungssinn fortlaufend so umfassen, daß die Windungen der einen Drahtwendel jeweils in den Zwischenräumen der benachbarten liegend zusammen mit den Spannstangen eine Armierung für eine zylindrische Wand (21) aus feuerfer.'em Beton bilden, der mit den Spannstangen (18) vorgespannt ist.
2. 2. Tiegel nach Ansprui "ι 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Zyünderhoden bildende, nebeneinanderliegende, elektrisch isolierte, unmagnetische Bänder festlegende ebene Ringeinfassung mit einigen Spannstangen (18) der zylindrischen Wand (21) verbunden ist, die die Länge des eigentlichen Zylinders übertreffen.

   40